DE69002381T2

DE69002381T2 - Verfahren zur Herstellung eines Brotaufstriches und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Info

Publication number: DE69002381T2
Application number: DE90200988T
Authority: DE
Inventors: Bernd Milo; Rainer Ochmann
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2010-04-21
Also published as: AU5386290A; DK0396170T3; US5169668A; GB8909803D0; ATE91845T1; ZA903238B; DE69002381D1; EP0396170A3; CA2015660A1; EP0396170B1; EP0396170A2

Description

Die vorliegende Erfindung fällt in den technischen Bereich der Behandlung eines eßbaren Brotaufstrichs und bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von eßbaren Brotaufstrichen und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist üblich, "Votator" (reg. Wz)-Einheiten bei der Bearbeitung von eßbarem Fett zu verwenden. Diese umfassen sowohl "A-Units" als auch "C-Units".
A-Units dienen sowohl dem Kühlen als auch dem Kristallisieren einer Emulsion, während C-Units, obgleich sie ebenfalls zur Kristallisation herangezogen werden können, auch zur ausreichenden Scherung verwendet werden, um die Phaseninversion eines Öls in eine Wasseremulsion oder eine Vormischung zu einer Wasser-in-Öl-Dispersion auszulösen. Bei der Herstellung von Brotaufstrichen durch das Phaseninversionsverfahren ist es üblich, die Kühl- und die Inversionsschritte zu trennen, so daß das Kühlen in einer oder mehreren A- Units in Linie vor einer C-Unit, die der Inversion dient erfolgt.
Unser früheres europäisches Patent EP-A-98 664 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Brotaufstrichs in Form einer Wasser-in-Öl-Emulsion mit einem Fettgehalt von höchstens 60%, wobei eine Öl und Wasser enthaltende Emulsion in einer Vorrichtung sowohl geschert und gekühlt wird, die im Inneren mit einer Schicht eines hydrophoben Materials beschichtet ist, das aus der PTFE und Butteröl umfassenden Gruppe ausgewählt ist. Bei diesem Verfahren kann das Ausspülen mit Fett vor dem Inbetriebsetzen angewandt werden, um die hydrophobe Beschichtung zu bilden. Bei diesem Verfahren tritt keine Phaseninversion auf.
Die europäischen Patente EP-A-98 664 und EP-A-40 874 offenbaren beide ein allgemeines Verfahren zum Fettausspülen vor dem kontinuierlichen Verfahrensbetrieb. Bei diesem Verfahren wird das Fett zuerst durch die Verfahrenslinie zirkuliert, und ein Rahm wird eingeführt, bis sich die erforderlichen Verfahrensbedingungen eingestellt haben. Dieses ist wiederum kein eigentliches Phaseninversionsverfahren.
Es ist schwierig, die Inversion mit niedrigen Fettanteilen beizubehalten, insbesondere wenn Fette hohen Feststoffgehaltes verwendet werden. Es treten auch Probleme bei der Aufrechterhaltung der Inversion auf, wenn der Verfahrensstrom gewisse Bestandteile enthält. Ohne daß es gewünscht ist, daß hier auf irgendeine besondere Theorie des Betriebs eine Einschränkung erfolgt, wird angenommen, daß die Gegenwart von z.B. ölhaltigen Milchpulvern oder anderen polaren Materialien in dem Verfahrensstrom das Inversionsverfahren hemmt. Derartige Pulver werden als bedeutsame Bestandteile in eßbaren Brotaufstrichen angesehen, da sie die organoleptischen und physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Produkte modifizieren.
Der Ausfall des Inversionsverfahrens führt zu dem sogenannten "Kaltspülen" (("cold-flushing") der Verfahrenslinie, was zur Herstellung eines mikrobiologisch instabilen und organoleptisch nicht akzeptablen Produktes führt. Das Kaltspülen tritt auf, wenn die Phaseninversion ausfällt. Die Inversion kann nur durch Abbrechen und erneutes Starten des Verfahrens wieder erlangt werden, was zu einer Anlagenausfallzeit führt und Verluste an Materialien aufwerfen kann. Das Risiko des Ausfalls der Inversion bei einem bestimmten Durchsatz bestimmt oft die maximale Produktionskapazität bei einer Herstellungslinie eines Brotaufstrichs.
Eine weitere Einschränkung der Kapazität gewisser Brotaufstrichbearbeitungslinien ist das Volumen des Produktes, das in der Zeiteinheit verpackt werden kann. Die Produkte können normalerweise nicht gelagert werden, bevor sie verpackt sind, und daher ist die Kapazität der Verpackungsvorrichtung oft ein geschwindigkeitsbestimmender Faktor. Es würde daher einen großen Vorteil bedeuten, wenn man im Stande wäre, den Durchsatz einer Linie zu verdoppeln, was es bei einer einzelnen Linie ermöglichen würde, zwei Verpackungsmaschinen der gleichen Kapazität zu beschicken und daher die Kapazität bei den Kosten einer einzelnen Verpackungsmaschine zu verdoppeln.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Risiko des "Kaltspülens" bei der Inversionsbehandlung zu vermindern, wenn die Vorrichtung bei einem hohen Durchsatz betrieben wird.
Wir haben festgestellt, daß bei einem kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Einspritzen einer kleinen Menge flüssigen Fetts vor der Inversionseinheit die obengenannten Schwierigkeiten einfach überwunden werden können und ein viel höherer Liniendurchsatz ohne das Risiko des Ausfalls der Inversion erzielt werden kann. Überraschenderweise haben wir nun gefunden, daß dieser Vorteil von einer Verbesserung der Produkteigenschaften begleitet wird.
Demzufolge schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Brotaufstrichen verminderten Fettgehaltes, das das Emulgieren, Kühlen und Bearbeiten einer Mischung von Öl und Wasser in einer Verfahrenslinie umfaßt die mindestens einen Kristallisator und eine Inversionseinheit hoher Schereinwirkung einschließt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Teil des Öls nach dem Kristallisator und vor der Inversionseinheit in den Verfahrensstrom eingespritzt wird.
Typischerweise stellt der Kristallisator einen Röhrenwärmeaustauscher des obenbeschriebenen Typs der A-Unit dar, obwohl dieser durch alternative Kühlmittel ersetzt werden kann, wie durch ein einfaches Mantelrohr.
Vorzugsweise ist das Inversionsmittel eine C-Unit des obenbeschriebenen Typs.
Es wird angenommen, daß dieses Einspritzen des Öls die Inversion erleichtert und es daher ermöglicht, die Stiftgeschwindigkeit der Inversionseinheit und den Stromverbrauch zu erniedrigen Dieses senkt die Menge an kinetischer Energie die dem Produkt zugeführt wird, und führt zu einer Erniedrigung der Endtemperatur in der Inversionseinheit. Dieses ist dann von Bedeutung, wenn die Menge des festen Fettes in der Inversionseinheit kritisch ist, damit die Phaseninversion auftritt.
Typischerweise umfaßt der eingespritzte Teil des Öls 2 bis 12 Gew.-% des gesamten Gehaltes an Fettphase des sich ergebenen Produktes. Vorzugsweise beträgt die Menge des eingespritzten Öls 4 bis 8 Gew.-% des gesamten Fettgehaltes. Wir haben festgestellt, daß der Durchsatz dieser Vorrichtung im industriellen Maßstab durch das Einsprtzen dieser Ölmenge bis zu einem Faktor von 2 angehoben werden kann.
Öllösliche Bestandteile, wie Emulgatoren, Antioxidationsmittel, Färbemittel und Aromastoffe, können in den eingesprühten Teil eingebracht werden, jedoch sind bessere Ergebnisse erhalten worden, wenn die öllöslichen Bestandteile in der Hauptmasse des Verfahrensstroms vorliegen.
Brotaufstrichsproduktionslinien umfassen oft eine Folge von verschiedenen "A"und/oder "C"-Units, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfaßt der Verfahrensaspekt der Erfindung das Emulgieren, Kühlen und Bearbeiten einer Mischung von Öl und Wasser in einer Verfahrenslinie, einschließlich mindestens zweier A-Units und mindestens einer C-Unit in einer AAC-Folge, wobei der Teil des eingespritzten Öls nach der ersten A- Unit und vor der C-Unit in den Verfahrensstrom eintritt. Ganz besonders bevorzugt wird es, wenn das Einspritzen zwischen der zweiten A-Unit und der C-Unit erfolgt.
Obwohl das Öl bei der Temperatur des Vertahrensstroms eingespritzt werden kann, wird das Öl bei gewissen Ausgestaltungen der Erfindung vorzugsweise bei einer höheren Temperatur in dem Bereich von 40 bis 80ºC eingespritzt, insbesondere wenn das Einspritzen vor der zweiten A-Unit erfolgt.
Zusätzlich umfaßt die vorliegende Erfindung eine Bearbeitungslinie für einen Brotaufstrich, die mindestens zwei A-Units und mindestens eine invertierende C-Unit in einer AAC-Folge und Mittel zum Einspritzen eines eßbaren Öls in den Verfahrensstrom nach der ersten A-Unit und vor der invertierenden C-Unit umfaßt.
Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden werden kann, wird diese anhand von Beispielen der Praxis der Erfindung bei der Herstellung von Brotaufstrichen auf Butterbasis mit 40% Fettgehalt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen noch weiter erläutert, worin
Figur 1 (Stand der Technik) eine herkömmliche Produktionslinie für Brotaufstriche zeigt
Figur 2 eine Produktionslinie für Brotaufstriche, die entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, und
Figur 3 eine Produktionslinie für Brotaufstriche, die gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, zeigt.

Beispiele

Eine herkömmliche Produktionslinie für Brotaufstriche wird in Figur 1 gezeigt. Eine gemischte Fettphase und Wasserphase tritt an der linken Seite des Diagramms ein und fließt bis zur rechten Seite bei einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 80 kg/h. Die Votator-Folge umfaßt eine erste A- Unit 1, eine erste C-Unit 2, eine zweite A-Unit 3, eine zweite C-Unit 4, die als Inversionseinheit dient, eine dritte A-Unit 5 und eine dritte C-Unit 6. Die Temperatur des Verfahrensstroms am Einlaß der zweiten C-Unit liegt gewöhnlich zwischen 5 und 15ºC.
Eine Produktionslinie für Brotaufstriche, die gemäß einer ersten Ausgestaltung "Verfahren (A)" der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, wird in der Figur 2 gezeigt. Es wird die gleiche Numerierung wie in der Figur 1 mit dem Zusatz gewählt, daß 7 der Einlaßpunkt des eingespritzten Fetts, das durch die Leitung 8 geführt wird, in den Verfahrensstrom ist. Es ist zu bemerken, daß das Einspritzen nach der ersten C-Unit 2 und vor der zweiten A-Unit 3 erfolgt.
Eine Produktionslinie für Brotaufstriche, modifiziert entsprechend einer weiteren Ausgestaltung "Verfahren (B)" der vorliegenden Erfindung, wird in Figur 3 gezeigt. Wie bei der Figur 2 ist die Numerierung der in Figur 1 herangezogenen Numerierung angewandt worden, und es wird erneut der Zusatz des Einlaßpunktes 7 für die eingespritzte Feftphase und die Leitung 8 für die Zuführung dieser Phase gezeigt. Es ist zu bemerken, daß das Einspritzen nach der zweiten A-Unit 3, jedoch vor der zweiten C-Unit 4 erfolgt, die als Inversionseinheit dient. Ein zusätzliches Merkmal, das in dieser Figur gezeigt wird, ist die zusätzliche A-Unit 9, die dazu dient, das über die Strömungsleitung 8 eingespritzte Öl zu kühlen.
Um das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit den Verfahren des Standes der Technik zu vergleichen, wurde eine Standardbutterformulierung niedrigen Kaloriengehaltes sowohl gemäß der in der Figur 2 erläuterten vorliegenden Erfindung als auch gemäß dem in Figur 1 erläuterten Verfahren behandelt.
Die Formulierung ist wie folgt zusammengesetzt, wobei alle Prozentangaben als Gewichtsprozent des Fertigerzeugnisses ausgedrückt sind:
Magermilchpulver 1%
Gelantine 3%
Butterfett 40%
Wasser 56%
Bei dem Vergleichsversuch wurden alle obigen Bestandteile in einer im allgemeinen im Stand der Technik bekannten Vormischung einer Öl-in-Wasser Emulsion kombiniert. Diese Vormischung wurde längs der Betriebsverfahrenslinie der Figur 1 bei einem variierenden Durchsatz eingespeist. Während der Verfahrensstrom durch die Einheiten 1 bis 3 trat, wurde er gekühlt und bearbeitet. Die Phaseninversion trat in der Einheit 4 auf, um einen Wasser-in-Öl- Brotaufstrich zu bilden, der in den Einheiten 5 und 6 bearbeitet und gekühlt wurde. Das Produkt war als eine Butter durchschnittlich niedrigen Kaloriengehalts akzeptabel. Es wurde festgestellt, daß der maximale Durchsatz, der bei dieser Verfahrenslinie eingehalten werden konnte, etwa 80 kg/h betrug. Oberhalb dieses Wertes zeigte es sich, daß es fortschreitend schwieriger war, die Phaseninversion in der Einheit 4 ohne das obenbeschriebene Kaltspülen beizu behalten.
Bei einem ersten Satz von Versuchen wurden 2 bis 8 Gew.-% der Fettphase an der Stelle 7 entsprechend dem Verfahren (A), wie in Figur 2 gezeigt, eingespritzt, und der Durchsatz wurde bis zu einem Punkt angehoben, bei dem die Inversion ausblieb. Die Temperatur des eingespritzten Öls betrug 40 bis 80ºC. Das Öl wurde vor dem Einspritzen durch Verwendung eines Heißwassermantelbehälters aufgeheizt. Weitere Verfahrensparameter wurden nicht variiert. Es wurde festgestellt, daß der Durchsatz bei diesem Verfahren bis auf 160 kg/h ohne Ausbleiben der Phaseninversion in der Einheit 4 angehoben werden konnte.
Die Einspritzvorrichtung umfaßte eine Dosierpumpe, mit der das Öl oberhalb des Drucks in der Linie gefördert werden konnte. Eine "Bran & Luebbe" (eingetragenens Warenzeichen)-Öldosierpumpe wurde als geeignet gefunden. Derartige Pumpen werden gewöhnlich stromaufwärts in der Verfahrenslinie eingesetzt, um das Öl und die Wasserphase zusammen zu dosieren. Die Einspritzstelle wurde dadurch gebildet, indem in dem Verfahrensstrom ein "T-Kopf" eingebaut wurde.
Die entsprechend dem "Verfahren A" hergestellten Produkte wurden mit den in obiger Weise hergestellten Kontrollen verglichen. Durch eine Expertengruppe wurde kein Unterschied im Geschmack festgestellt. Jedoch wurde eine bedeutsame Verbesserung in den Schmelzeigenschaften und in der Konsistenz des Produktes festgestellt, wenn die Einspritzung 4 bis 8% der Fettphase, bezogen auf das Gewicht dieser Phase, umfaßte.
Bei einem zweiten Satz von Versuchen wurden 4 bis 12% der Fettphase an der Stelle 7 gemäß dem Verfahren (B) wie es in Figur 3 gezeigt wird, eingespritzt, und der Durchsatz wurde bis zu der Stelle angehoben, bei der die Inversion ausblieb. Das Öl wurde bei einer Temperatur von 5 bis 15ºC eingespritzt, wobei es mittels eines Dünnschicht-Wärmeaustauschers des Typs der A-Unit gekühlt worden ist. Weitere Verfahrensparameter wurden nicht variiert. Es wurde festgestellt, daß der Durchsatz bei diesen Verfahren auf 150 kg/h ohne Ausbleiben der Phaseninversion in der Einheit 4 angehoben werden konnte.
Die nach dem Verfahren (B) hergestellten Erzeugnisse wurden durch die Expertengrppe mit den Kontrollen vergleichen. Während keine Differenz im Geschmack wahrgenommen werden konnte, waren die Produkte wiederum von besserer Konsistenz und hatten verbesserte Schmelzeigenschaften. Wie mit dem Verfahren A wurden die besten Ergebnisse durch Einspritzen von 4 bis 8% der Fettphase, bezogen auf das Gewicht dieser Phase, erhalten.
Aus den obigen Ergebnissen ist es ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine Anhebung des Verfahrensdurchsatzes bis zu 100%, verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren, ermöglichen kann. Diese Verdopplung des Durchsatzes wird ohne Verdopplung der Energiekosten erreicht.
Das obige Verfahren (B) wurde in industriellem Maßstab mit einer 108 Liter-C- Unit vom Typ "Merksator MF153H" (eingetragenes Warenzeichen) wiederholt. Diese wird normalerweise bei einem Durchsatz von 700 bis 800 kg/h mit der obenerwähnten Zusammensetzung betrieben. Unter Anwendung des Verfahrens (B) wurde es möglich, den Durchsatz auf 1,5 t/h mit dem gleichen Risiko des Ausbleibens der Inversion und ohne irgendeine Verminderung der Produktqualität anzuheben.

Claims

1) Verfahren zur Herstellung von Brotaufstrichen verminderten Fettgehaltes, umfassend das Emulgieren, Kühlen und Bearbeiten einer Mischung von Öl und Wasser in einer Verfahrenslinie, die mindestens einen Kristallisator und eine Inversionseinheit hoher Schereinwirkung einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Öls nach dem Kristallisator und vor der Inversionseinheit in den Verfahrensstrom eingespritzt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, wonach der Kristallisator ein Röhrenwärmeaustauscher vom Typ der A-Unit ist.

3) Verfahren nach Anspruch 1 wonach die Inversionseinheit ein Stiftrührer vom Typ der C-Unit ist.

4) Verfahren nach Anspruch 1, wonach der eingespritzte Teil des Öls 2 bis 12 Gew.-% des gesamten Fettphasegehaltes des sich ergebenden Produktes umfaßt.

5) Verfahren nach Anspruch 4, wonach die eingespritzte Menge des Öls 4 bis 8 Gew.-% des gesamten Fettgehaltes beträgt.

6) Verfahren nach Anspruch 1, wonach die Verfahrenslinie mindestens 2 A- Units und mindestens eine C-Unit in einer AAC-Folge einschließt und das eingespritzte Öl nach der ersten A-Unit und vor der C-Unit in den Verfahrensstrom eintritt.

7) Verfahren nach Anspruch 6, wonach das eingespritzte Öl nach der zweiten A-Unit in den Verfahrensstrom eintritt.

8) Verfahren nach Anspruch 1, wonach sich das eingespritzte Öl auf einer Temperatur bei oder oberhalb der Temperatur des Verfahrensstroms befindet.

9) Verfahren nach Anspruch 8, wonach die Temperatur des eingespritzten Öls in dem Bereich von 40 bis 80ºC liegt.

10) Bearbeitungslinie für einen Brotaufstrich, umfassend mindestens zwei AUnits und mindestens eine invertierende C-Unit in einer AAC-Folge, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie des weiteren Mittel zum Einspritzen eines eßbaren Öls in den Verfahrensstrom nach der ersten A-Unit und vor der invertierenden C-Unit umfaßt.