-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung emulgierter
löffelbarer
und gießbarer Saucen,
umfassend das Vereinigen roher Material-Phasen in einem Vormischbehälter zur
Bildung einer groben Emulsion und einer endgültigen Emulgierung der Ingredienzien
in einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung. Die In-line-Mischer/Emulgier-Vorrichtung
umfasst mindestens einen Satz aus miteinander fluchtendem Rotor
und Stator umfassend eine Mehrzahl von Zähnen mit Rippen, Vertiefungen
und im Allgemeinen geneigten Wänden
mit einem Spalt, der durch die Rippen und die Vertiefungen festgelegt
ist. Die Größen des Spalts
sind in bestimmten Schritten verstellbar, und die Geschwindigkeit
des Motors, der den Rotor antreibt, kann variiert werden, während die In-line-Mischer-Emulgier-Vorrichtung
die Ingredienzien verarbeitet. Das Verfahren ermöglicht eine endgültige Emulgierung
der rohen Material-Phasen mit einem einzigen Durchgang durch die In-line-Mischer-Emulgier-Vorrichtung.
Das Verfahren kann zur Herstellung einer großen Vielfalt emulgierter löffelbarer
und gießbarer
Saucen, wie Mayonnaise, Mayonnaise-artiger Saucen und gießbarer Salatsaucen,
verwendet werden.
-
Stand der Technik
-
Löffelbare
und gießbare
Saucen, wie Mayonnaise, Mayonnaise-artige Saucen und Salatsaucen, umfassen
allgemein vor allem zwei oder mehrere unvermischbare Phasen, wie Öl und Wasser,
in Form einer Emulsion. Die Bildung einer Öl-in-Wasser-Emulsion erfordert
beispielsweise einen wesentlichen Energie-Transfer, um die Öl-Phase
in der Wasser-Phase zu dispergieren. Die Energie verformt die Öl-Tröpfchen und
zerteilt sie in zunehmend kleinere Tröpfchen, um das Öl im Wasser
zu dispergieren, um die Emulsion zu erhalten.
-
Das
US-Patent Nr. 1,949,791 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Salatsauce unter Verwendung eines Mischers und einer Emulgiervorrichtung
und offenbart die Verwendung eines Homogenisators, eines Viskositätsapparats
(„viscolizer"), einer Kolloidmühle oder
einer der Emulgiervorrichtung ähnlichen
Vorrichtung. Beispiele für
typische Mühlen,
die zur Herstellung von löffelbaren
und gießbaren
Saucen verwendet werden, sind Kolloidmühlen wie eine Charlotte Colloid
Mill von Chemicolloid Laboratories, Inc., Garden City Park, New
York, USA. Das US-Patent Nr. 4,844,620 betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer Emulsion mit einem hohen internen Phasen-Verhältnis unter
Verwendung einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung, wobei das Produkt
aus der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung durch die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung zwecks
Weiterverarbeitung rezirkuliert wird.
-
Das
US-Patent Nr. 3,940,115 betrifft die Verwendung einer Mühle vom
Stator-und-Rotor-Typ zwecks Emulgierung. Das US-Patent Nr. 3,940,115 offenbart,
dass es mit herkömmlichen
Mühlen
vom Stator-und-Rotor-Typ unmöglich
oder bestenfalls extrem schwierig ist, die zur Bildung einer Emulsion
notwendige Frequenz zu erreichen. Es heißt, dass dieses Problem im
US-Patent Nr. 3,940,115 mit einer Vorrichtung überwunden wird, welche das
Einstellen der Öffnung
zwischen dem Rotor und dem Stator ermöglicht.
-
Es
war ein Ziel der Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung
löffelbarer
und gießbarer
Saucen zu entwickeln, das flexibler ist und weniger Geräte und Auslagen
erfordert als handelsübliche
Verfahren des Standes der Technik.
-
Es
war ein weiteres Ziel der Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung
löffelbarer
und gießbarer
Saucen unter Verwendung einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zu entwickeln, die nur einen Durchgang durch die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
erfordert.
-
Es
war noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
einer großen
Vielfalt löffelbarer
und gießbarer
Saucen zu entwickeln.
-
Diese
und andere Ziele der Erfindung werden durch das Verfahren erreicht,
das eine In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung umfasst mit mindestens
einem Satz aus einem Stator und Rotor, die jeweils gegenseitig eingreifende
Zähne aufweisen,
wobei die Spalt-Öffnung
zwischen Rotor und Stator innerhalb bestimmter Schritte einstellbar
ist und die Rotations-Frequenz des Rotors variabel ist und einstellbar
ist, während
das Verfahren in Betrieb ist. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung einer großen Vielfalt
löffelbarer
Saucen, wie Mayonnaise, Mayonnaise-artige Saucen und gießbare Salatsaucen,
unter Verwendung desselben Verfahrens.
-
In
der vorliegenden Beschreibung sind alle Teile und Prozentangaben
Gewicht/Gewicht, sofern nicht anders angegeben.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger,
stabiler Emulsionen für
löffelbare
und gießbare
Saucen. Das Verfahren umfasst das Vereinigen einer oder mehrerer
Phasen von Ingredienzien in einem Vormischbehälter, wo eine vorläufige grobe
Emulgierung stattfindet, und die endgültige Emulgierung erfolgt in
einer speziell ausgelegten In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung, in
welcher die Spalt-Öffnung
zwischen einem Stator und Rotor und die Rotations- und Spitzengeschwindigkeit
eingestellt werden können,
um eine akzeptable Emulgierung, insbesondere Öl- und Wasser-Emulsionen, zu
erhalten. Das Verfahren kann zur Herstellung einer großen Vielfalt
löffelbarer
und gießbarer Saucen
verwendet werden.
-
Die
In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung weist mindestens einen Satz
von Stator und Rotor, vorzugsweise einen Satz, auf, mit axial ineinander eingreifenden
Zähnen,
in Form konzentrischer Rippen und Vertiefungen. Die Zähne weisen
eine Mehrzahl konzentrischer Rippen und konzentrischer Vertiefungen
mit im Allgemeinen geneigten Wänden
dazwischen auf. Rotor und Stator fluchten so, dass die konzentrischen
Rippen des Stators mit den entsprechenden konzentrischen Vertiefungen
des Rotors fluchten und die konzentrischen Vertiefungen des Stators
mit den entsprechenden konzentrischen Rippen des Rotors in Eingriff
stehen, wobei die im Allgemeinen geneigten Wände des Stators mit den im
Allgemeinen geneigten Wänden
des Rotors fluchten. Ein Spalt ist durch die axiale Öffnung zwischen
der Spitze jeder konzentrischen Rippe und dem Boden jeder konzentrischen
Vertiefung festgelegt, und eine geneigte Öffnung ist durch die gegenüberliegenden, im
Allgemeinen geneigten Wände
der Zähne
von Stator und Rotor festgelegt. Beim Verfahren der Erfindung ist
diese Spalt-Öffnung in
Schritten von etwa 0,015 Zoll (0,038 cm) in der axialen Öffnungsgröße einstellbar,
was die Verwendung einer einzigen In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zur Herstellung einer großen
Vielfalt löffelbarer
und gießbarer Saucen,
wie Mayonnaise, fettarme Mayonnaise-artige Saucen und Light-Mayonnaise-artige
Saucen und vollfette und fettreduzierte Salatsaucen ermöglicht und
dem gesamten Verfahren somit die gewünschte Flexibilität verleiht.
-
Die
grobe Emulsion aus dem Vormischbehälter tritt in den Spalt zwischen
dem Stator und Rotor an einer zentralen Zuführ stelle im Zentrum des Stators
ein, und wird durch die Zentrifugalkraft, die durch die Bewegung
des Rotors gegen den Stator bewirkt wird, und den natürlichen
Fluss der groben Emulsion, der sich aus dem Pumpen der groben Emulsion
in das Zentrum des Stators ergibt, konzentrisch und radial zum Rand
von Rotor und Stator getrieben. Bei bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung sind die Zähne
des Stators und Rotors mit radialen Kanälen konfiguriert, um die radiale
Strömung zu
verbessern. Während
der Bewegung werden die Flüssigkeitsteilchen
der Phasen durch die konzentrischen Sätze der miteinander in Eingriff
befindlichen Rippen und Vertiefungen von Rotor und Stator bewegt,
was eine Scherkraft erzeugt, die eine endgültige Emulgierung durch Dispergieren
der nicht mischbaren Phasen der Ingredienzien vorsieht. Der Rotor arbeitet
auf einer Welle, die von einem Motor mit variabler Geschwindigkeit
angetrieben wird. Das Verfahren hat eine Steuerung, die eine Variation
der Motorgeschwindigkeit ermöglicht,
während
das Verfahren und die In-line-Mischer/Emulgier-Vorrichtung in Betrieb
sind. Dieser Aspekt des Verfahrens ermöglicht ein Einstellen des Verfahrens
während
des Betriebes, um bessere Emulgierungseigenschaften, einen geringeren
Produktverlust und, zusammen mit den durch die schrittweise Einstellbarkeit
des Spaltes erreichten Vorteile, ein flexibleres Verfahren für eine große Vielfalt
von löffelbaren
und gießbaren
Saucen in derselben Produktionsanlage vorzusehen.
-
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Flußdiagramm
eines typischen Verfahrens der Erfindung.
-
2 ist
ein Querschnitts-Schema einer typischen In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung, die für die Erfindung
geeignet ist.
-
3 ist
ein vergrößertes Ansichts-Schema, das
die ineinander eingreifenden Zähne
eines Stators und Rotors zeigt.
-
4 ist
eine Vorderansicht eines für
die Erfindung verwendeten Stators.
-
5 ist
ein Querschnitt des in 4 gezeigten Stators.
-
6 ist
eine Vorderansicht eines für
die Erfindung verwendeten Rotors.
-
7 ist
ein Querschnitt des in 6 gezeigten Rotors.
-
8 ist
ein Querschnitt des in 5 gezeigten Stators und des
in 6 gezeigten Rotors, die miteinander in Eingriff stehen.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
rohen Ingredienzien werden im Verfahren vereinigt, um Produkte mit
einer Emulsion herzustellen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
werden mit dem Verfahren durch das Vereinigen einer oder mehrerer
getrennter Phasen, die rohe Ingredienzien aufweisen, löffelbare
und gießbare
Saucen erzeugt. Für
Mayonnaise-Produkte können
diese Phasen beispielsweise eine Öl-Phase, eine Ei-Phase und
eine wässrige
Phase inkludieren; für
löffelbare Saucen
auf Stärke-Basis
können
diese Phasen eine Öl-Phase,
eine Ei-Phase und eine Stärkepasten-Phase
inkludieren; für
fettarme Mayonnaise können
diese Phasen eine Öl-Phase,
eine Ei-Phase, eine
Stärkepasten-Phase,
eine Süßungsmittel-Phase
und eine wässrige
Phase inkludieren, und für gießbare Saucen
können
diese Phasen eine wässrige
Phase, eine Öl-Phase,
eine Säuerungs-Phase und gegebenenfalls
eine Feststoff-Phase inkludieren.
-
Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 1, die ein
Flußdiagramm
eines typischen Verfahrens der Erfindung ist bei der Herstellung
von Mayonnaise und Mayonnaise-artigen Produkten, die die Kombination
von drei Rohmaterial-Phasen (Phase I–Phase III) involvieret, wobei
es sich versteht, dass diese Figuren nur zur Veranschaulichung dienen,
da das Verfahren das Vereinigen von einer oder mehreren Phasen in
einem Vormischbehälter
zur groben Emulgierung (Vor-Emulgierung) umfassen kann, wobei die endgültige Emulgierung
in einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung stattfindet, werden
die getrennten Phasen in Mitteln zur Rohmaterial-Lagerung 1,
wie Lagertanks, Gefäßen, Behältern oder
in Produkt-Verpackungen, gelagert. Bei bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung, insbesondere, wenn löffelbare Saucen hergestellt
werden, werden die Phasen dann separat kontinuierlich durch ein
Leitungssystem zirkuliert und können
mit (nicht dargestellten) Zirkulationsmitteln, wie einer Pumpe, zu
einem Vormischbehälter 2 befördert werden,
wo die grobe Emulgierung erfolgt. Bei Ausführungsformen der Erfindung
mit gießbaren
Saucen können
die Rohmaterial-Phasen auf Charge-Basis im Vormischbehälter vereinigt
werden, wo die grobe Emulgierung stattfindet, wonach jede Charge
der groben Emulsion kontinuierlich durch das übrige Verfahren geleitet wird.
Der Vormischbehälter
weist ein Mittel zum Mischen 3, wie einen Rührer, ein
Flügelrad,
einen Rüttler
u. dgl. auf, welches die rohen Ingredienzien zur Bildung einer gro ben
Emulsion mischt. Die grobe Emulsion wird durch ein Leitungssystem
zu Zirkulationsmitteln 4, wie einer Pumpe, zu einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung 5 zirkuliert. Beispiele
für In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtungen,
die für
die Erfindung geeignet sind, sind jene, die von Charles Ross & Son Co. Happauge,
New York, USA, erhältlich
sind, insbesondere das Modell ME-4125XS-15,
das mit Mitteln zum Variieren der Spalt-Öffnung zwischen Stator und
Rotor und einem Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgerüstet ist. Beispiele
für Rotoren
und Statoren, die für
die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung der Erfindung geeignet
sind, sind im US-Patent Nr. 5,632,596 beschrieben, welches durch
Bezugnahme darauf hierin mit eingeschlossen ist. Das Verfahren arbeitet
auf kontinuierlicher Basis, und das emulgierte Produkt, das die
In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung verlässt, wird im Allgemeinen zur
Verpackung oder zur Weiterverarbeitung geschickt.
-
Das
Verfahren kann auch fakultative Mittel zum Injizieren von Gas 6 in
die Emulsion, während die
grobe Emulsion durch die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung bearbeitet
wird, aufweisen. Solche Mittel können
ein Druckgefäß, wie ein
Gasbehälter, mit
einem regulierten Ventil und einem Leitungssystem vom Ventil zur
In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung sein. Das Gas wird an irgendeinem
Punkt zwischen der Stelle, wo die grobe Emulsion den Vormischbehälter 2 verlässt, bis
zu jener Stelle, wo die grobe Emulsion in den Spalt von Stator und
Rotor eintritt, in die grobe Emulsion injiziert. Beispiele für Gase,
die in die grobe Emulsion injiziert werden können, sind Stickstoff, Kohlendioxid
oder Kombinationen davon.
-
Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 2, die ein
Querschnitt durch eine für
das Verfahren geeignete, allgemein als 8 gezeigte In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
ist, umfasst die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
einen Stator 9 und einen Rotor 10. Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
weist weiters eine Welle 12 auf, die an einem Ende an einem
Rotor-Flansch 16 und an einem zweiten Ende am Motor 11 mit
variabler Geschwindigkeit befestigt ist. Der Rotor 10 ist
am Rotor-Flansch 16 durch Befestigungsmittel 17 befestigt, die,
wie in 2 gezeigt, Bolzen oder Maschinenschrauben sein
können.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung weist weiters einen Stator-Flansch 18 auf,
und der Stator 9 ist am Stator-Flansch 18 mit Befestigungsmitteln 17 befestigt,
die, wie in 2 gezeigt, Bolzen oder Maschinenschrauben
sein können.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung weist weiters ein Gehäuse 19 auf,
das mit dem Rotor-Flansch 16, dem Rotor 10, dem
Stator-Flansch 18 und dem Stator 9 interagiert.
Der Stator-Flansch 18 mit dem daran angebrachten Stator 9 ist
allgemein am Gehäuse 19 in
einer Weise befestigt, dass ein ringförmiger Raum 20, definiert
durch das Gehäuse 19,
den Rotor-Flansch 16,
den Rotor 10, den Stator-Flansch 18 und den Stator 9,
geschaffen wird, und die Befestigung erfolgt auch so, dass die Elemente,
insbesondere die Zähne 30,
von Stator 9 und Rotor 10 miteinander interagieren.
Das Gehäuse 19 und/oder
der Stator-Flansch 18 können einen
Kühlmantel 22 aufweisen.
-
Die
Zähne 30 von
Stator 9 und Rotor 10 stehen miteinander in Eingriff.
Beispielsweise können Stator 9 und
Rotor 10 mit koaxialen, ineinander eingreifenden Ringen
von Zähnen
ausgestattet sein. In den 2–8 gezeigte
Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulichen die Zähne 30 des Stators 9 mit
einer Mehrzahl konzentrischer Rippen 23 und konzentrischer
Vertiefungen 24. Die Zähne 30 des
Stators 9 haben im Allgemeinen geneigte Seitenwände 28,
die von jeder Rippe 23 zu jeder Vertiefung 24 verlaufen.
Der Rotor 10 hat auch Zähne 30 mit
einer Mehrzahl konzentrischer Rippen 25 und konzentrischer
Vertiefungen 26. Die Zähne 30 des
Rotors 10 haben im Allgemeinen geneigte Seitenwände 29,
die von jeder Rippe 25 zu jeder Vertiefung 26 verlaufen. Wenn
sie sich in Eingriff miteinander befinden, fluchten Stator 9 und
Rotor 10 so, dass die konzentrischen Rippen 23 des
Stators 9 innerhalb der entsprechenden konzentrischen Vertiefungen 26 des
Rotors 10 fluchten, und die konzentrischen Rippen 25 des
Rotors 10 mit den konzentrischen Vertiefungen 24 des Stators 9 fluchten,
und entsprechende, im Allgemeinen geneigte Wände 28 und 29 von
Stator 9 und Rotor 10 fluchten. Eine Öffnung,
ein Spalt 27, ist durch die Spitze jeder konzentrischen
Rippe und den Boden jeder konzentrischen Vertiefung und die fluchenden
geneigten Wände
festgelegt.
-
Bei
der in den 4-8 dargestellten Ausführungsform
sind die konzentrischen Zähne 30 von
Stator 9 und Rotor 10 getrennt, wobei der Raum zwischen
jedem Satz konzentrischer Zähne
einen radialen Kanal 31 definiert, und Stator 9 und
Rotor 10 weisen eine Mehrzahl solcher radialer Kanäle 31 auf. Bei
diesen Ausführungsformen
bilden der fluchtende Stator und Rotor sowohl radiale als auch konzentrische
Kanäle
für die
Flüssigkeitsströmung.
-
2 zeigt
eine In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung, die typischerweise für das Verfahren
verwendbar ist, und die typischen Elemente von Stator und Rotor.
Die 4–8 zeigen
eine Ausführungsform
eines Stators und Rotors, die bei der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung für das Verfahren
verwendet werden kann, wobei ein solcher Stator und Rotor allgemein
von Charles Ross & Son
Co. erhältlich
und im US-Patent Nr. 5,632,596 beschrieben ist. Es sei jedoch verstanden,
dass jede Art von In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung,
die einen Stator u. Rotor mit den hierin besprochenen Abmessungen,
Beschreibungen und Merkmalen aufweist, beim Verfahren verwendet
werden kann.
-
Wie
in 3 gezeigt, hat der Spalt eine axiale Öffnungsgröße (a) und
eine geneigte Öffnungsgröße (b) und
haben die für
das Verfahren verwendeten In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtungen
ein Mittel zum Einstellen der axialen Öffnungsgröße (a) und der geneigten Öffnungsgröße (b).
Die Spalt-Öffnung kann
in eingestellten Schritten durch Hinzufügen oder Entfernen von Beilagscheiben,
die sich im Allgemeinen zwischen dem Rotor und dem Rotor-Flansch befinden,
eingestellt werden. Die axiale Öffnungsgröße des Spalts
kann in Schritten von etwa 0,015 Zoll (0,038 cm) eingestellt werden,
und die Einstellbarkeit des Spaltes in so kleinen Schritten zusammen
mit der Veränderbarkeit
der Geschwindigkeit des Motors, macht es möglich, das Verfahren zur Erzeugung
einer großen
Vielfalt von hochqualitativen löffelbaren und
gießbaren
Saucen zu verwenden, wobei das Spektrum beispielsweise von Mayonnaise
bis zu cremigen Salatsaucen reicht. Die geneigte Öffnungsgröße ist abhängig vom
Design der Zähne,
bei bevorzugten Ausführungsformen
ist die geneigte Öffnungsgröße jedoch
etwa 1/3 der schrittweisen Veränderung
der axialen Öffnungsgröße. Der
Spalt ist in etwa 0,015 Zoll(0,038 cm)-Schritten in der axialen Öffnungsgröße bis zu
einer axialen Öffnungsgröße (a) von
zwischen etwa 0,010 Zoll (0,025 cm) bis etwa 0,500 Zoll (1,27 cm),
vorzugsweise etwa 0,030 Zoll (0,076 cm) bis etwa 0,180 Zoll (0,46
cm) einstellbar, wobei die entsprechende geneigte Öffnungsgröße (b) etwa
0,003 Zoll (0,0076 cm) bis etwa 0,167 Zoll (0,42 cm), vorzugsweise
zwischen etwa 0,010 Zoll (0,025 cm) und 0,060 Zoll (0,15 cm), ist.
Die Öffnung des
Spalts wird eingestellt, wenn der Rotor stehend ist.
-
Der
Stator kann jede Dimension haben, hat aber vorzugsweise einen Durchmesser
von etwa 6 Zoll (15,24 cm) oder mehr, vorzugs weise etwa 9 Zoll (22,86
cm) oder mehr, wie etwa 12 Zoll (30,48 cm) bis etwa 18 Zoll (45,72
cm), am meisten bevorzugt etwa 15 Zoll (38,10 cm). Der Stator und
Rotor können
aus jedem für
die Nahrungsmittelverarbeitung akzeptablen Material sein, vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl, einschließlich
rostfreiem Stahl 316, 316L, AL6XN oder SM0654. Der Durchmesser von
Rotor und Stator und die Spalt-Öffnungsgröße beeinflussen
zusätzlich
zur Variierung der Motorgeschwindigkeit die Emulgierung der rohen
Ingrediens-Phasen und gestattet teilweise die Verwendung der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zur Herstellung einer endgültigen
Emulsion auf kontinuierlicher Basis in einem Durchgang durch die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung.
Diese Verfahrens-Parameter machen das Verfahren auch flexibel für die Erzeugung
einer großen
Vielfalt von löffelbaren
und gießbaren
Saucen.
-
Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 2 und 4–5 tritt
die grobe Emulsion in die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
durch das Einlassrohr 21 ein, von welchem sie zum Spalt
von Rotor und Stator durch eine zentrale Einlassstelle (beispielsweise
in den 4–5 als 32 gezeigt)
im Stator freigegeben wird. Die Moleküle der groben Emulsion bewegen
sich durch die konzentrischen Sätze
von in Eingriff befindlichen Rippen und Vertiefungen von Rotor und
Stator durch Zentrifugalkraft und auch durch das Pumpen der groben
Emulsion in die zentrale Einlassstelle. Die Bewegung der Rippen und
Vertiefungen des Rotors gegen jene des Stators erzeugt eine Scherkraft,
die Energie an die sich durch Rotor und Stator bewegenden Teilchen
transferiert, was die nicht mischbaren Phasen der groben Emulsion
weiter dispergiert und die endgültige
Emulsion der löffelbaren
oder gießbaren
Sauce erzeugt. Bei Ausführungsformen
der Erfindung, in welchen Stator und Rotor radiale Kanäle 31 aufweisen,
verstärken die
radialen Kanäle
die radiale Bewegung, während sich
die grobe Emulsion durch die Spalt-Öffnung bewegt. Die emulgierte
löffelbare
oder gießbare
Sauce wird aus dem Rotor und Stator ausgestoßen und im ringförmigen Raum 20 zu
einem Auslassrohr 22 gesammelt. Nach dem Verlassen des
Auslassrohres 22 kann die emulgierte Sauce nötigenfalls
weiterverarbeitet oder verpackt werden.
-
Die
Betriebsgeschwindigkeit des Rotors ist abhängig von der Größe des Rotors,
des Spaltes (d.h. der axialen Öffnungsgröße und der
geneigten Öffnungsgröße) und
den Ingredienzien, die emulgiert werden. Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
ist mit einem Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgestattet,
der Veränderungen
der Drehgeschwindigkeit erlaubt, während die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
in Betrieb ist. Der Motor kann im Allgemeinen mit bis zu etwa 3.600
Umdrehungen pro Minute (U/min) arbeiten, vorzugsweise zwischen etwa
300 U/min und etwa 3.600 U/min. Der Rotor läuft mit Drehgeschwindigkeiten
von etwa 1.500 U/min bis etwa 8.000 U/min, vorzugsweise etwa 1.900
U/min bis etwa 5.000 U/min, und einer Spitzengeschwindigkeit von
etwa 6.500 ft/min (1.981 m/min) bis etwa 15.000 ft/min (4.572 m/min),
vorzugsweise etwa 7.125 ft/min (2.172 m/min) bis etwa 14.125 ft/min
(4.305 m/min).
-
Die
mit einem Stator und Rotor ausgestattete In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
kann qualitativ hochwertige emulgierte löffelbare und gießbare Saucen
erzeugen, wobei das Verfahren mit Durchsatzraten von zwischen 100
Pfund (45,3 kg) pro Minute bis etwa 1000 Pfund (453 kg) pro Minute,
vorzugsweise etwa 250 Pfund (113,39 kg) pro Minute bis etwa 900 Pfund
(407,7 kg) pro Minute betrieben wird, wobei die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
mit einer Stromfrequenz von zwischen etwa 10 Hz und etwa 75 Hz arbeitet
und der Spalt in Schritten von etwa 0,015 Zoll (0,038 cm) in der
axialen Öffnungsgröße einstellbar
ist, wobei die axiale Öffnungsgröße zwischen
etwa 0,010 Zoll (0,025 cm) und etwa 0,500 Zoll (1,27 cm) liegt,
mit einer entsprechenden geneigten Öffnungsgröße von etwa 0,003 Zoll (0,0076
cm) bis etwa 0,167 Zoll (0,42 cm). Beispielsweise können qualitativ
hochwertige Mayonnaise-Produkte mit dem Verfahren mit Durchsatzraten
von etwa 145 Pfund (65,7 kg) pro Minute bis etwa 1000 Pfund (453
kg) pro Minute, vorzugsweise zwischen etwa 250 Pfund (113,4 kg)
pro Minute bis etwa 900 Pfund (408,2 kg) pro Minute hergestellt
werden, wobei die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung mit einer Stromfrequenz
von zwischen etwa 20 Hz und etwa 60 Hz arbeitet, wobei der Spalt
eine axiale Öffnungsgröße von zwischen
etwa 0,060 Zoll (0,15 cm) und etwa 0,120 Zoll (0,30 cm) und eine
entsprechende geneigte Öffnungsgröße von zwischen
etwa 0,020 Zoll (0,051 cm) und etwa 0,040 Zoll (0,10 cm) hat, und
Light-Mayonnaise-Produkte auf Stärke-Basis können mit
dem Verfahren mit Durchsatzraten von etwa 145 Pfund (65,8 kg) pro
Minute bis etwa 1000 Pfund (453 kg) pro Minute, vorzugsweise etwa
500 Pfund (226,8 kg) pro Minute bis etwa 750 Pfund (340,2 kg) pro
Minute hergestellt werden, wobei die In-line-Mi scher-/Emulgier-Vorrichtung
mit einer Stromfrequenz von zwischen etwa 10 Hz und etwa 36 Hz arbeitet
und wobei der Spalt eine axiale Öffnungsgröße von zwischen
etwa 0,090 Zoll (0,23 cm) und etwa 0,120 Zoll (0,30 cm) und eine
entsprechende geneigte Öffnungsgröße von zwischen
etwa 0,030 Zoll (0,076 cm) und etwa 0,040 Zoll (0,10 cm) hat. Zum
Vergleich können
herkömmliche
Verfahren zur Herstellung von Mayonnaise unter Verwendung von Mühlen nicht
mit solchen Durchsatzraten arbeiten, beispielsweise können die
meisten „Chemicolloid mills" mit etwa 4 Pfund
(1,81 kg) pro Minute, etwa 130 Pfund (58,96 kg) pro Minute oder
etwa 250 Pfund (113,4 kg) pro Minute arbeiten.
-
Die
In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung ist mit einem Motor mit variabler
Geschwindigkeit ausgerüstet,
der eine stufenlos einstellbare Stromfrequenz hat, vorzugsweise
kann der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtungsmotor
jedoch eine Stromfrequenz haben, die in Schritten von etwa 0,050
Hz eingestellt wird. Die Stromfrequenz kann eingestellt werden,
um die Emulgier-Eigenschaften zu beeinflussen, während das Verfahren in Betrieb ist.
Beispielsweise muss das Verfahren nicht gestoppt werden, um die
Stromfrequenz zu verstellen, um die Produkt-Charakteristika zu ändern.
-
Das
Verfahren kann zur Herstellung einer großen Vielfalt löffelbarer
und gießbarer
Saucen verwendet werden. Das Verfahren kann zur Herstellung eines
Mayonnaise-Produkts verwendet werden, dass das Vereinigen von bis
zu drei oder mehr Rohmaterial-Phasen umfasst; einer Öl-Phase,
die Öl
oder eine Ölmischung
umfasst, einer Ei-Phase, die Ei, Salz, Süßungsmittel, wie Zucker, und
Wasser umfasst, und einer wässrigen
Phase, die Wasser und ein Säuerungsmittel,
wie Essig, umfasst. Das Verfahren kann auch zur Herstellung einer
Light-Mayonnaise-artigen Sauce auf Stärke-Basis verwendet werden,
welches das Vereinigen von bis zu drei oder mehr Rohmaterial-Phasen
umfasst; einer Öl-Phase,
die Öl
oder eine Ölmischung
umfasst, einer Ei-Phase, die Ei, Salz, Süßungsmittel, wie Zucker, und
Wasser umfasst, und einer Stärkepasten-Phase,
die Stärke,
Wasser und Säuerungsmittel,
wie Essig, umfasst. Das Verfahren kann zur Herstellung einer fettarmen
Mayonnaise verwendet werden, welches das Vereinigen von bis zu fünf oder
mehr Phasen umfasst, einschließlich
einer Öl-Phase,
die Öl
umfasst, einer Ei-Phase, die Ei, Salz und Wasser umfasst, einer
Stärkepasten-Phase,
die Stärke,
Wasser, Essig und Struk turvermittler umfasst, einer Süßungsmittel-Phase,
die Wasser und Süßungsmittel,
wie Zucker, umfasst, und einer wässrigen
Phase, die Wasser umfasst. Das Verfahren kann auch zur Herstellung
einer gießbaren
Sauce, wie einer cremigen Salatsauce, verwendet werden, umfassend
das Vereinigen von bis zu vier oder mehr Rohmaterial-Phasen, wie
einer wässrigen
Phase, die Wasser, Konservierungsmittel, Strukturvermittler und Süßungsmittel
umfasst, einer Öl-Phase,
die Salatöl, Emulgatoren,
Geschmacksstoffe und Farbstoffe umfasst, einer Säuerungs-Phase, die ein Säuerungsmittel,
wie Essig, Salz umfasst, und gegebenenfalls einer Feststoff-Phase,
die teilchenförmige
Stoffe umfasst.
-
Die
Kombination der Veränderbarkeit
der axialen Öffnungsgröße der Spalt-Öffnung in
Schritten von etwa 0,015 Zoll (0,038 cm) und die Einstellbarkeit der
In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtungs-Motorgeschwindigkeit (d.h.
der Stromfrequenz) ergibt ein flexibles Verfahren zur Herstellung
löffelbarer
und gießbarer
Saucen mit verbesserter Qualität
und Einheitlichkeit in einem einzigen Herstellungsverfahren, wodurch
der finanzielle Aufwand und die Betriebskosten verringert werden.
Diese Kombination schafft eine größere Flexibilität zur Erzeugung
einer Vielfalt essbarer Emulsionen löffelbarer und gießbarer Saucen mit
einem umfangreichen Textur-Spektrum von cremig bis fest. Die mit
diesem Verfahren durchgeführte Emulgierung
kann Produkte mit verringertem Ölgehalt
und einer verringerten Menge an Emulgierungskomponenten im Vergleich
zu herkömmlichen
Prozessen erzeugen.
-
Die Änderung
der Spalt-Öffnung
in Verbindung mit der Einstellbarkeit der Motorgeschwindigkeit ermöglicht es
der Bedienungsperson, die Teilchengröße der dispergierten Phase
und die Teilchengrößenverteilung
zu steuern, was zu einer verbesserten Emulsions-Textur und -Stabilität führt. Bei
Saucen auf Stärke-Basis ist es mit
dem Verfahren verstärkt
möglich,
die Integrität
der Stärke-Granula
zu steuern und dadurch das Aussehen, die Textur, das Gefühl im Mund
und die Geschmacksfreisetzung einer Sauce auf Stärke-Basis zu verbessern. Das
Verfahren ermöglicht
auch die Herstellung gießbarer
Salatsaucen mit inkludierten teilchenförmigen Stoffen ohne unnötige Fragmentierung
der teilchenförmigen Stoffe.
-
Die
speziell adaptierte In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung mit einstellbarem
Spalt und der Einstellbarkeit der Motorgeschwindigkeit während des
Betriebs kann eine substantielle Scherung erzeugen, ohne eine Kavitation
zu bewirken, was zur Verringerung von Industrielärm und zur Vermeidung von Erosion
führt.
Das gesamte Verfahren führt
zu wesentlichen Kostenersparnissen bei den finanziellen Auslagen,
Betriebskosten und den Kosten des Rohmaterials. Beispielsweise kann
das Verfahren umfassend eine In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung,
die mit einem Satz eines 15-Zoll(38 cm)-Rotors und Stators mit einem
einstellbaren Spalt und einem Motor mit variabler Geschwindigkeit
vier oder mehr der größten Kolloidmühlen ersetzen
und denselben Durchsatz erzeugen, während nur etwa 78% des kombinierten
Stroms von vier Mühlen
und von etwa 66% bis etwa 76% der finanziellen Kosten von vier Mühlen aufgewendet
werden.
-
BEISPIELE
-
BEISPIEL 1
-
Echte
Mayonnaise mit etwa 4% bis etwa 8% Ei, etwa 1% bis etwa 2% Salz,
etwa 1% bis etwa 3% Zucker, etwa 2% bis etwa 4% Essig, etwa 2% bis etwa
27% Wasser und etwa 65% bis etwa 81% Salatöl wurde unter Verwendung einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung, Modell ME-4125XS-15,
von Charles Ross & Son
Co., die mit Mitteln zum Variieren der axialen Öffnungsgröße der Spalt-Öffnung zwischen
Stator und Rotor in Schritten von etwa 0,015 Zoll und mit einem
Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgestattet war, erzeugt. Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
war mit einem Satz aus einem 15 Zoll-Stator und Rotor mit Zähnen, die ähnlich den
in den 4–8 beschriebenen gestaltet
waren, ausgerüstet.
-
Die
Ingredienzien wurden vereinigt, indem zuerst in separaten Gefäßen eine Öl-Phase
umfassend das Öl
oder die Ölmischung,
eine Ei-Phase umfassend Ei, Salz, Zucker und Wasser, und eine wässrige Phase
umfassend Wasser und Essig erzeugt wurden. Die separaten Ingrediens-Phasen
wurden auf Basis einer kontinuierlichen Strömung in einem herkömmlichen
Behälter
von geeignetem Fassungsvermögen,
der mit einem Propeller zum Mischen ausgerüstet war, vereinigt und gemischt,
um eine grobe Emulsion zu erhalten. Die grobe Emulsion wurde dann
kontinuierlich der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zugeführt,
die eine auf etwa 0,075 Zoll (0,19 cm) eingestellte axiale Öffnungsgröße hatte.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung wurde mit einer Frequenz
von zwischen etwa 35 Hz und etwa 55 Hz und einer durchschnittlichen
Durchsatzrate von etwa 500 Pfund (226,8 kg) pro Minute betrieben.
-
Neun
Quarts des gemäß diesem
Verfahren hergestellten Produkts wurden zufällig ausgewählt und einem Geschmackstest
im Vergleich zu Mayonnaise, die mittels herkömmlicher Verfahren unter Verwendung
einer Chemicolloid Mill erzeugt worden war, unterzogen. 68 Gruppenmitglieder
prüften
sowohl die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Mayonnaise als auch die herkömmlich hergestellte Mayonnaise
auf Gesamtgeschmack und Streichfähigkeit/Aussehen.
Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede hinsichtlich
Gesamtgeschmack oder Streichfähigkeit/Aussehen
zwischen den erfindungsgemäß hergestellten
Proben und jenen, die mittels herkömmlicher Methoden hergestellt
wurden, gefunden.
-
BEISPIEL 2
-
Ein
Light-Mayonnaise-artiges Produkt auf Stärke-Basis umfassend etwa 6%
bis etwa 7% Ei, etwa 2% bis etwa 3% Salz, etwa 2% bis etwa 3% Zucker,
etwa 0,05% bis etwa 0,1% Verdickungsmittel, etwa 4% bis etwa 6%
Stärke,
etwa 3% bis etwa 4% Essig, etwa 19% bis etwa 35% Salatöl und etwa
48% bis etwa 58% Wasser wurde unter Verwendung einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung,
Modell ME-4125XS-15, von Charles Ross & Son Co., die mit Mitteln zum Variieren
der axialen Öffnungsgröße der Spalt-Öffnung zwischen
Stator und Rotor in Schritten von etwa 0,015 Zoll (0,038 cm) und
einem Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgestattet war, hergestellt.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung war mit einem Satz aus
einem 15 Zoll-Rotor und Stator mit Zähnen, die ähnlich den in den 4–8 beschriebenen
gestaltet waren, ausgerüstet.
-
Die
Ingredienzien wurden vereinigt, indem zuerst in separaten Gefäßen eine Öl-Phase
umfassend das Salatöl,
eine Ei-Phase umfassend Ei, Salz, Zucker und Wasser, und eine Stärkepasten-Phase umfassend eine
Stärke,
die vollständig
oder teilweise gekocht sein kann, Wasser, Essig und Verdickungsmittel
erzeugt wurden. Die separaten Ingrediens-Phasen wurden auf Basis
einer kontinuierlichen Strömung
in einem herkömmlichen
Behälter
von geeignetem Fassungsvermögen,
der mit einem Turbinenflügelrad
zum Mischen ausgerüstet
war, vereinigt und gemischt, um eine grobe Emulsion zu erhalten. Die
grobe Emulsion wurde dann kontinuierlich für eine Gesamtzeit von etwa
24 Stunden der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zugeführt,
die für
die ersten etwa 7,5 Stunden der Laufzeit eine auf etwa 0,075 Zoll
(0,19 cm) eingestellte axiale Öffnungsgröße, für die nächsten etwa
3,5 Stunden der Laufzeit eine auf etwa 0,105 Zoll (0,27 cm) eingestellt axiale Öffnungsgröße, und
für die
letzten etwa 13 Stunden der Laufzeit eine auf etwa 0,120 Zoll (0,30 cm)
eingestellte axiale Öffnungsgröße hatte.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung wurde mit einer Frequenz
von zwischen etwa 10 Hz und etwa 36 Hz und mit einer durchschnittlichen
Durchsatzrate von etwa 500 Pfund (226,8 kg) pro Minute betrieben. Qualitativ
hochwertige Light-Mayonnaise-Produkte auf Stärke-Basis wurden mit dem Verfahren
hergestellt.
-
BEISPIEL 3
-
Fettarme
Mayonnaise umfassend etwa 2% bis etwa 4% Ei, etwa 2% bis etwa 3%
Salz, etwa 6% bis etwa 8% Zucker, etwa 2% bis etwa 4% Essig, etwa
5% bis etwa 6% Öl,
etwa 6% bis etwa 8% Stärke,
etwa 0,5% bis etwa 0,7% Strukturvermittler und etwa 75% bis etwa
85% Wasser wurde unter Verwendung einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung, Modell
ME-4125XS-15, von Charles Ross & Son
Co., die mit Mitteln zum Variieren der axialen Öffnungsgröße der Spalt-Öffnung zwischen
Stator und Rotor in Schritten von etwa 0,015 Zoll (0,038 cm) und
mit einem Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgestattet war,
erzeugt. Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
war mit einem Satz aus einem 15 Zoll-Stator und Rotor mit Zähnen, die ähnlich den
in den 4–8 beschriebenen
gestaltet waren, ausgerüstet.
-
Die
Ingredienzien wurden vereinigt, indem zuerst in separaten Gefäßen eine Öl-Phase
umfassend das Öl,
eine Ei-Phase umfassend Ei, Salz und Wasser, eine Stärkepasten-Phase
umfassend Stärke,
die vollständig
oder teilweise gekocht sein kann, Wasser, Essig und Strukturvermittler,
eine Süßungsmittel-Phase
umfassend Wasser und Zucker, und eine wässrige Phase umfassend Wasser,
erzeugt wurden. Die separaten Ingrediens-Phasen wurden auf Basis
einer kontinuierlichen Strömung
in einem herkömmlichen
Behälter
von geeignetem Fassungsvermögen,
der mit einem Turbinenflügelrad
zum Mischen ausgerüstet
war, vereinigt und gemischt, um eine grobe Emulsion zu erhalten.
Die grobe Emulsion wurde dann kontinuierlich der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zugeführt,
die eine auf etwa 0,120 Zoll (0,30 cm) eingestellte axiale Öffnungsgröße hatte.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
wurde mit einer Frequenz von zwischen etwa 10 Hz und etwa 30 Hz
und einer durchschnittlichen Durchsatzrate von etwa 500 Pfund (226,8
kg) pro Minute betrieben. Qualitativ hochwertige fettarme Mayonnaise-Produkte
wurden mit dem Verfahren hergestellt.
-
BEISPIEL 4
-
Eine
cremige Salatsauce umfassend etwa 1% bis etwa 3% Strukturvermittler,
etwa 0,1% bis etwa 4% Süßungsmittel,
etwa 0,01% bis etwa 0,2% Konservierungsmittel, etwa 0,1% bis etwa
0,3% Emulgatoren, etwa 1% bis etwa 2,5% Geschmacksstoffe und Farbstoffe,
etwa 2% bis etwa 8% Säuerungsmittel,
etwa 1% bis etwa 3% Salz, etwa 0,1% bis etwa 6% teilchenförmige Stoffe,
etwa 45% bis etwa 55% Salatöl
und etwa 27% bis etwa 31% Wasser wurde unter Verwendung einer In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung,
Modell ME-406XS-30,
von Charles Ross & Son
Co., die mit Mitteln zum Variieren der Spalt-Öffnung zwischen Stator und
Rotor und mit einem Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgestattet
war, erzeugt. Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung war mit
einem Satz aus einem 6 Zoll-Stator und Rotor mit Zähnen, die ähnlich den
in den 4–8 beschriebenen gestaltet
waren, ausgerüstet.
-
Die
Ingredienzien wurden vereinigt, indem zuerst in separaten Gefäßen eine Öl-Phase
umfassend das Öl,
Emulgator und Geschmacksstoffe und Farbstoffe, eine Säuerungs-Phase
umfassend Säuerungsmittel
und Salz, eine wässrige
Phase umfassend Wasser, Strukturvermittler, Süßungsmittel und Konservierungsmittel,
und eine Feststoff-Phase umfassend teilchenförmige Stoffe, erzeugt wurden.
Eine Charge der groben Emulsion wurde durch Vereinigen der wässrigen
Phase, Öl-Phase
und Säuerungs-Phase
in einem herkömmlichen
Behälter
von geeignetem Fassungsvermögen,
der mit einem Propeller ausgerüstet
war, und Mischen zum Erhalt einer groben Emulsion hergestellt. Nachdem
die grobe Emulsion erzeugt worden war, wurde die teilchenförmige Phase
in den Mischer zugegeben, und es wurde weiter gemischt, um die teilchenförmigen Stoffe
innrhalb der groben Emulsion zu dispergieren. Die Charge der groben
Emulsion mit den teilchenförmigen
Stoffen wurde dann kontinuierlich der In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
zugeführt,
die eine auf etwa 0,050 Zoll (0,13 cm) eingestellte axiale Öffnungsgröße hatte.
Die In-line-Mischer-/Emulgier-Vorrichtung
wurde mit einer Frequenz von zwischen etwa 20 Hz und etwa 70 Hz
und einer durchschnittlichen Durchsatzrate von etwa 100 Pfund (45,4
kg) pro Minute bis etwa 120 Pfund (54,5 kg) pro Minute betrieben.
Qualitativ hochwertige cremige Salat-Saucen-Produkte ohne unnötige Fragmentierung der teilchenförmigen Stoffe
wurden mit dem Verfahren hergestellt.