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Diese Erfindung betrifft Verfahren
und Geräte
zum Beschichten eines Produkts, insbesondere, aber nicht ausschließlich eines
Nahrungsmittelprodukts, in einer Kühlkammer. Im besonderen bezieht
sich die Erfindung auf die gesteuerte Aufbringung eines Beschichtungsmaterials
auf ein Nahrungsmittelprodukt in einem Trommelkühlgerät.
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Trommelkühler bzw. Trommelgeräte finden
verbreitete Anwendung und sind auf dem Fachgebiet der Verarbeitung
von Nahrungsmittelprodukten des Typus bekannt, der aus einer Vielzahl
einzelner Teile oder Stücke
besteht, wie beispielsweise rohe Fleischstücke (zum Beispiel Schinken
oder Chicken Nuggets), oder Fisch (zum Beispiel Garnelen, Scampi,
Kabeljaustücke).
Das Produkt wird agitiert, indem es in einer sich um eine etwa horizontale
Achse drehenden Trommel umgeworfen wird, während es mit einem Kühlmittel
besprüht
wird, entweder einem flüssigen
Kryogen wie beispielsweise Stickstoff, oder einem Gas bei niedriger
Temperatur wie beispielsweise Kohlendioxid. Der flüssige Kryogen
mischt sich sorgfältig
mit dem teilchenförmigen
Produkt, unterstützt
durch das Werfen bzw. die Umwälzwirkung
der umlaufenden Trommel, und erzeugt eine markante Verringerung
der Temperatur des Produkts zum Kühlen, Gefrieren oder Tiefgefrieren
des Produkts nach Bedarf. Trommelgeräte können zum Kühlen in Scharchen eingesetzt
werden, wobei das Nahrungsmittelprodukt scharchenweise in das Trommelgerät geladen,
gekühlt
und dann aus dem Trommelgerät
entladen wird, oder sie können
als kontinuierlich arbeitende Kühlgeräte angeordnet
werden, bei denen das Nahrungsmittelprodukt in ein Ende der zylindrischen
Trommel zugeführt
wird, entlang der Trommel in axialer Richtung wandert, während es
gekühlt
wird, und dann aus dem anderen Ende der Trommel ausgetragen wird.
Diese beiden Arten von Trommelkühlern
werden nachstehend als "Chargentrommelkühler bzw. "kontinuierliche Trommelkühler" bezeichnet (die
vorliegende Erfindung ist auf beide anwendbar).
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Solche Trommelgeräte beginnt man nun auch zum
Aufbringen von Beschichtungsmaterialien auf Nahrungsmittelprodukte
einzusetzen, beispielsweise Beschichtungsmaterialien wie Gewürzöle, Soßen, Paniermaterial
usw. Dies wird durch Kühlen
des Nahrungsmittelprodukts auf eine wesentlich unter dem Gefrierpunkt
des Beschichtungsmaterials und anschließendes Aufsprühen des
Beschichtungsmaterials in den noch umlaufenden Trommelkühler und
auf das umgewälzte
Nahrungsmittelprodukt bewerkstelligt, so daß das Beschichtungsmaterial
gefriert und an dem Nahrungsmittelprodukt anhaftet. Wiederum hilft die
kontinuierliche Umwälzung
des Nahrungsmittelprodukts sicherzustellen, daß eine gleichmäßige Beschichtung
aufgebracht wird, und daß auch
ein Klumpen des Produkts verhindert wird. Ein typischer Anwendungsfall
wäre das
Kühlen
von Gemüsestücken auf
etwa –50°C für eine Soße mit einem
Gefrierpunkt von –3°C, die Soße wird
dann während
der Bewegung in dem Trommelkühler
auf die Gemüse
aufgebracht (aber gewöhnlich
erst, wenn das Besprühen mit
flüssigem
Kryogen beendet ist, bis ein ziemlich gleichmäßiger Überzug erzeugt worden ist.
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Wenn ein Trommelgerät zum Beschichten
eines Produkts eingesetzt wird, muß die Abkühlung des Produkts auf die
korrekte Temperatur erfolgen, und zwar gleichförmig und homogen, um sicherzustellen,
daß jedes
Produktstück
gleichmäßig beschichtet
wird und daß alle
Produktstücke
in gleichem Maße
beschichtet werden. Wenn das Produkt zu warm ist, gefriert das Beschichtungsmaterial
nicht schnell genug, um fest an dem Produkt anzuhaften. Wenn das
Produkt zu kalt ist, tendiert das Beschichtungsmaterial dazu, zu
schnell zu gefrieren, so daß größere Tröpfchen von
Beschichtungsmaterial, als für
eine gleichmäßige Beschichtung wünschenswert
sind, sich auf der Oberfläche
des Produkts anhäufen.
Wenn das Produkt viel zu kalt ist, kann das Beschichtungsmaterial
gefrieren, aber sich nachfolgend aufgrund der thermischen Zusammenziehung
der Beschichtung vom Produkt lösen.
Wenn der Kern sehr viel zu kalt ist, kann die Beschichtung und/oder
das Produkt brüchig
werden und aufgrund der mechanischen Spannungen ausbrechen, die
durch das Umwälzen
im Trommelgerät
erzeugt werden, oder einfach als Ergebnis der thermischen Spannungen,
die in der Beschichtung und/oder im Produkt erzeugt werden.
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Die zur Steuerung der Abkühlung verwendeten
herkömmlichen
Methoden in Prozessen, in denen das Trommelgerät nur zum Kühlen/Gefrieren eingesetzt wird,
beispielsweise zur zeitgesteuerten Anwendung von flüssigem Kryogen,
gesteuertem Sprühdruck
und Temperaturrückführung (d.
h. Einstellen der Flüssigkryogenzufuhr
in Abhängigkeit
von der Temperatur des das Trommelgerät verlassenden Kryogendampfs)
sind für
Beschichtungsanwendungen des Trommelgeräts ungeeignet, da sie zu grob
sind, und sie können
keine ausreichend gleichförmige
und ordentlich anhaftende Beschichtung erzeugen.
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Die internationale Veröffentlichung
Nr. WO 95/20 324 beschreibt ein Gerät zum Beschichten eines Nahrungsmittelprodukts
mit einer Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser, das einen Trommelkühler mit Mitteln zum Besprühen von
Produkt im Kühler
mit einem flüssigen
Kryogen und weiteren Mitteln zum Besprühen des Produkts mit Wasser
aufweist. Es wird Bezug genommen auf bevorzugte Zuführraten
für das
Wasser, den flüssigen
Kryogen und das in den Kühler
eintretende Produkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein effektives Verfahren der Trommelbeschichtung zu schaffen,
das eine Verbesserung gegenüber
dem Stand der Technik bringt.
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Dementsprechend beinhaltet die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Beschichten eines Nahrungsmittelprodukts
mit einem flüssigen
oder verflüssigten
Beschichtungsmaterial in einer Kühlkammer
mit folgenden Schritten: a) Messen der Produktmasse in der Kühlkammer,
b) Berechnen der Masse eines flüssigen Kryogens,
das bei Einleiten in die Kühlkammer
und in Berührung
mit dem Produkt ausreicht, die Temperatur der Produktmasse auf eine
erste vorgegebene Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des
Beschichtungsmaterials abzusenken, c) Steuern des Einleitens der
berechneten Masse flüssigen
Kryogens in die Kühlkammer
und in Berührung
mit dem Produkt, wodurch das Produkt auf die erste vorgegebene Temperatur
heruntergekühlt
wird, und d) Aufbringen einer vorgegebenen Masse Beschichtungsmaterial
auf das abgekühlte Produkt
zur Bildung eines Überzugs
darauf, das gekennzeichnet ist durch die Wiederholung der Schritte
a), b), c) und d) in ihrer Reihenfolge zum Beschichten des Produkts
mit aufeinanderfolgenden Schichten von Beschichtungsmaterial.
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Das Produkt ist vorzugsweise ein
Nahrungsmittelprodukt, und vorzugsweise besteht es aus einer Vielzahl
einzelner Stücke
(idealerweise von etwa der gleichen Größe).
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Das Verfahren wird wiederholt bzw.
iterativ durchgeführt,
um Schichten von Beschichtungsmaterial aufzubauen, bis eine gewünschte Beschichtungsdicke
präziser
Spezifikation (und aufeinanderfolgende Schichten können von
unterschiedlicher Art Beschichtungsmaterial bestehen) erreicht ist.
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Das Zyklieren des Produkts zwischen
minimalen und maximalen Beschichtungstemperaturen (der ersten und
der zweiten vorgegebenen Temperatur) unter Verwendung des flüssigen Kryogens
zum Absenken der Produkttemperatur auf das Minimum und Zugeben von Beschichtungsmaterial
derart, daß die
mittlere Temperatur des beschichteten Produkts nicht weiter als
auf die Maximaltemperatur ansteigt, ermöglicht die zuverlässige und
wiederholbare Steuerung des Beschichtungsprozesses um gleichförmige, gut
anhaftende Überzugsschichten
jeweils mit genauer Dicke zu erzeugen. Die Erfindung macht es nicht
nur möglich,
Verschwendung von Beschichtungsmaterial zu minimieren, sondern es
ist auch möglich,
die zunehmende Masse des beschichteten Produkts nach jedem Beschichtungsschritt
in Betracht zu ziehen und dadurch sowohl die Anzahl der Beschichtungsschritte
als auch die Gesamtzeit zu minimieren, die erforderlich ist, um
eine gegebene Beschichtungsdicke zu erzeugen.
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Die Produktmasse kann zweckmäßigerweise
in der Kammer gemessen werden, oder alternativ durch Messen der
in die Kammer geladenen Produktmasse – die Masse(n) des Beschichtungsmaterials
bzw. der Beschichtungsmaterialien werden in gleicher Weise gemessen
oder sind bekannt an der Einführungsstelle
in die Kammer.
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Vorzugsweise umfasst der Schritt
der Steuerung des Einführens
der berechneten Masse an flüssigem Kryogen
das Einführen
der berechneten Masse an flüssigem
Kryogen in einen Zwischendosiertank und das Austragen des flüssigen Kryogens
aus dem Dosiertank in die Kühlkammer,
wobei die Abgaberate des flüssigen
Kryogens durch Ventilmittel gesteuert wird.
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Unter Verwendung eines relativ kleinen
Dosier- oder Puffertanks für
den flüssigen
Kryogen, der ein Mittel zum Messen seines Inhalts (z. B. durch Montieren
des Tanks auf Kraftmesszellen, oder ein Kapazitätsmessgerät, ein Differenzdruckmessgerät oder sogar
ein auf einem Schwimmer basierenden Gerät) aufweist, kann jede gewünschte Massen-/Thermoausgleichssteuerungsstrategie
durch ein geeignetes Programm des Füllens des Tanks und des Austragens
aus dem Tank erreicht werden.
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Alternativ kann der Schritt der Steuerung
des Einleitens der berechneten Masse an flüssigem Kryogen das Messen der
Massendurchsatzrate des flüssigen
Kryogens und das Betätigen
von Ventilmitteln in Abhängigkeit
von dem gemessenen Massendurchsatz umfassen, um den Durchsatz zu
verändern,
mit welchem flüssiger
Kryogen in die Kühlkammer
eingeleitet wird.
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Bekanntermaßen ist die Messung der Strömung eines
flüssigen
Kryogens aufgrund der Tatsache problematisch, daß es schwierig ist, eine Einphasenströmung aufrecht
zu erhalten. Flüssiger
Stickstoff beispielsweise siedet bei –196°C und daher, sofern nicht sehr
komplexe und teure Kühlmittel
eingesetzt werden, neigt die Flüssigkeit
zum Aussieden, wenn sie entlang eines Förderrohrs geleitet wird, wodurch
eine Zweiphasenströmung
aus Flüssigkeit
und Dampf erzeugt wird. Wenn sowohl Flüssigkeit als auch Dampf vorhanden
sind, sind Standardströmungsmessverfahren
wie beispielsweise das Messen des Druckgefälles über einer kalibrierten Öffnung ungenau.
Jedoch kann durch Trennen der beiden Phasen die Strömung jeder
Phase unter Einsatz relativer Standardtechniken genau gemessen werden,
um eine genaue Gesamtströmungsmessung
der wieder kombinierten Phasen und daher eine sehr genaue Steuerung
der Kühlung
des Produkts im Trommelgerät
zu ergeben.
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Die dem vorgekühlten Produkt zuzugebende vorgegebene
Masse an Beschichtungsmaterial ist vorzugsweise diejenige Masse,
die, wenn sie dem Produkt auf der ersten vorgegebenen Temperatur
zugegeben wird, die mittlere Temperatur des Produkts und des Beschichtungsmaterials
auf eine zweite vorgegebene Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts
des Beschichtungsmaterials (und oberhalb der ersten vorgegebenen Temperatur)
anhebt.
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Obwohl dies nicht unbedingt nicht
auf einmal die gewünschte
Beschichtungsdicke ergibt, stellte es sicher, daß die mittlere Temperatur nicht über diejenige
ansteigt, die zum Verderb entweder des Nahrungsmittelprodukts oder
des Überzugs
oder zum Ablösen
des Überzugs
von dem Produkt führen
könnte.
Da die zweite vorgegebene Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt
ist, verhindert dies auch eine gegenseitige Anhaftung und ein Agglomerieren
des beschichteten Produkts.
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Für
eine schnelle gleichmäßige Kühlung sollte
der flüssige
Kryogen auf das Produkt aufgesprüht
werden, während
das Produkt sich am schnellsten bewegt. In den meisten Trommelgeräten gibt
es eine Zone, wo die Trommel eine Wand fallenden Produkts erzeugt.
Wenn flüssiger
Kryogen auf dieser Fläche
aufgesprüht wird,
können
hohe Einspritzdurchsätze
des flüssigen
Kryogens sicher benutzt werden, da die Erneuerungsrate der Produktoberfläche groß ist, so
daß ein Überfrieren
nicht auftritt. Das aus dem flüssigen
Kryogen hervorgehende Gas, wenn dieses bei Berührung mit der Produktoberfläche verdampft,
strömt
durch das herabfallende Produkt und erzeugt eine gewisse Kühlung auf
das Produkt, das nicht direkt mit dem Flüssigkryogensprühstrahl
in Berührung
kommt. Bei einer guten Produktdurchmischungswirkung im Trommelgerät können sehr hohe
Wärmeübergangsraten
und eine gleichmäßige Kühlung ohne
Beschädigung
des Produkts durch übermäßige Trommeldrehung
erreicht werden. Ein typischer Flüssigkryogeneinspritzer besteht
aus einer oder mehreren Sprühdüsen, die
nahe der Mittellinie des Trommelgeräts montiert sind und auf die
Wand des fallenden Produkts gerichtet sind, wobei zahlreiche Sprühmuster
eingesetzt werden können,
einschließlich
eines einfachen, offen endigenden Rohrs bis zu flachen, hohlkegeligen,
quadratischen, vollkegeligen und sprialigen Düsen.
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Um eine schnelle und gleichmäßige Beschichtung
sicherzustellen, denn das Beschichtungsmaterial im allgemeinen auf
die gleiche Produktzielfläche
wie auch der flüssige
Kryogen zum Abkühlen
des Produkts aufgesprüht.
Das Beschichtungsmaterial ist gewöhnlich bei Umgebungstemperaturen
flüssig
und kann aus einer einzigen Komponenten bestehen, wird aber im allgemeinen
zwei der mehr Komponenten umfassen, die in Form einer Emulsion,
Dispersion, Aufschlämmung
oder Lösung
vorliegen. Feste Beschichtungsmaterialien wie beispielsweise Fette
können
für ein
leichtes Ausbringen auf einer erhöhten Temperatur (oberhalb des Schmelzpunkts)
eingesetzt werden. Für
Beschichtungen, die feste Materialen enthalten, wie beispielsweise Gewürze oder
Gemüseteilchen,
müssen
Sprühdüsen eingesetzt
werden, die eine zuverlässige
Sprühleistung haben.
Die Viskosität
des Beschichtungsmaterials kann derart sein, daß das Pumpen bei Umgebungstemperaturen
schwierig ist, wobei in diesem Fall das Beschichtungsmaterial auf
eine Temperatur erwärmt
werden kann, bei der seine Viskosität ausreichend niedrig ist,
damit es zu der oder den Sprühabgabedüse(n) gepumpt werden
kann.
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Für
sehr dicke Überzüge können Luftzerstäubungsdüsen die Überzugsqualität stark
verbessern, indem viel kleinere Überzugströpfchen erzeugt
werden, als dies unter Verwendung hydraulischer Zerstäubungsdüsen bei
niedrigen bis mittleren Drücken
möglich
ist. Die bei einer Luftzerstäubung
möglichen
kleinen Tröpfchen
ermöglichen
das Erzeugen dünner
gleichförmiger Überzüge, wenn
die Viskosität
des Beschichtungsmaterials hoch ist.
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Um die optimale Dicke und Gleichförmigkeit
der Überzüge zu schaffen,
die in manchen Anwendungsfällen
kritisch sein könnte,
darf die Einleitungsrate für
das Beschichtungsmaterial und die Produktoberflächenerneuerungsrate (ein Faktor
der Trommelkonstruktion und der Betriebsdrehzahl) nicht zu hoch
sein).
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Wie oben erwähnt, wird das Verfahren wiederholt
oder iterativ durchgeführt,
um eine gewünschte
Beschichtungsdicke in mehreren Schichten herzustellen. Alternativ
können
verschiedene Beschichtungsmaterialien eingesetzt werden, um aufeinanderfolgende
Schichten genauer und gleichförmiger
Dicke und aus unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien auf dem
Produkt herzustellen, was für
manche Nahrungsmittelprodukte in hohem Maße wünschenswert sein kann. Ein
abschließender
Prozeß kann
das Einspritzen von Wasser oder anderen Materialien zur Verbesserung
des Erscheinungsbilds der Oberfläche
des beschichteten Produkts sein. Das Einleiten von Dampf zum Beispiel
kann einen attraktiven Glanz des Produkts ohne Erfordernis der Zugabe
großer
Mengen von Wasser erzeugen.
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Nachdem das Beschichten des Produkts
beendet ist, befindet sich das beschichtete Produkt normalerweise
an der zweiten vorgegebenen Temperatur. Obwohl diese Temperatur
unterhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials liegt,
ist das vielleicht nicht die optimale Temperatur für die nachfolgende
Verarbeitung des Produkts (zum Beispiel die Verpackung). Wenn dies
der Fall ist, ist es ein relativ einfaches Verfahren, eine weiter
berechnete Menge flüssigen
Kryogens aufzubringen, um die Temperatur des beschichteten Produkts
auf diejenige abzusenken, die für
die weitere Verarbeitung erforderlich ist.
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Im Hinblick auf die vorstehende Beschreibung
der Erfindung ist klar, daß nach
einem anderen Aspekt die Erfindung auch ein Gerät zum Beschichten eines Nahrungsmittelprodukts
mit einem flüssigen
oder verflüssigten
Beschichtungsmaterial beinhaltet, das einen Trommelkühler mit
Mitteln zum Besprühen
von Produkt im Kühler
mit einem flüssigen
Kryogen, Mittel zum Besprühen
von Produkt im Kühler
mit dem Beschichtungsmaterial, Mittel zur Steuerung des Einleitens
einer Masse flüssigen
Kryogens in den Kühler
und in Berührung
mit dem Produkt, die so berechnet ist, daß die Temperatur des Produkts
auf eine erste vorgegebene Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts
des Beschichtungsmaterials abgesenkt wird, Mittel zum Aufbringen
einer vorgegebenen Masse von Beschichtungsmaterial auf das abgekühlte Produkt,
um darauf einen Überzug
zu erzeugen, und Mittel zum Mes sen der Produktmasse im Kühler aufweist,
und das durch separate Mittel zum Aufsprühen mindestens zweier verschiedener
Beschichtungsmaterialien auf das Produkt im Kühler gekennzeichnet ist.
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Um Zweifel zu vermeiden, der Begriff "flüssiger Kryogen" bedeutet ein in
hohem Maße
flüchtiges
Medium, das bei atmosphärischen
Temperaturen und Drücken
im großen
und ganzen als Dampf existiert, das aber in der Praxis der Erfindung
abgekühlt
und/oder druckbeaufschlagt ist, so daß es zum großen Teil
in der flüssigen
Phase vorliegt. Vorzugsweise ist der flüssige Kryogen ein atmosphärisches
Gas wie beispielsweise Stickstoff, jedoch könnte der flüssige Kryogen gleichermaßen auch
Kohlendioxid oder das unter der Handelsmarke SLA der Anmelderin
vertriebene atembare Gasgemisch sein. Ebenfalls um Zweifel auszuschließen, der hier – insbesondere
in den Ansprüchen – verwendete
Begriff "flüssiges oder
verflüssigtes
Beschichtungsmaterial" umfasst
irgendein Beschichtungsmaterial, das, wenn es zur Beschichtung verteilt
wird, zum großen
Teil flüssig
ist. Folglich umfasst dieser Begriff beispielsweise Emulsionen,
feste Partikel und/oder gelöste
Gase (wie sie beispielsweise zur Verbesserung des Aromas und/oder
des Dufts der beschichteten Produkte eingebracht werden können) enthaltende
Flüssigkeiten
und Gemische hiervon.
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Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise
und mit Bezug auf die anliegende schematische Zeichnung eines Geräts zur Ausführung des
Verfahrens nach der Erfindung und auf das ausgearbeitete Beispiel
beschrieben.
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Die Zeichnung zeigt ein zylindrisches
Trommelgerät 1,
das um eine Achse 3-3 drehbar ist. Wie auf dem Fachgebiet bekannt
ist, kann die Achse 3-3 leicht aus der Horizontalen geneigt sein,
so daß an
einem Einlaß 5 in
das Trommelgerät 1 eingeführtes Produkt
sich allmählich
entlang der Trommel zu einem Produktauslaß 7 bewegt, so daß es sich
um ein kontinuierlich arbeitendes Trommelgerät handelt. Alternativ dazu
ist bei einem Chargentrommelgerät
die Achse 3-3 horizontal, so daß die
Trommel durch eine einzige Öffnung
(nicht gezeigt) beladen und entladen werden kann. Die Drehung der
Trommel 1 agitiert und durchmischt das Produkt kontinuierlich,
unterstützt
durch Paddel und dergleichen innerhalb der Trommel (nicht dargestellt)
wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, während es sich durch die Trommel 1 und
zum Auslaß 7 bewegt.
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Zum Kühlen des Produkts in der Trommel 1 wird
flüssiger
Stickstoff aus einer Quelle 9 in die Trommel 1 und
direkt auf das Produkt durch Sprühdüsen 11 ausgetragen.
Zum Beschichten des abgekühlten
Produkts in der Trommel 1 wird Beschichtungsmaterial aus
einer Quelle 13 in die Trommel 1 und durch Sprühdüsen 15 direkt
auf das Produkt ausgetragen. Die Sprührate durch die Düsen 11 und 15 wird
durch ein Steuergerät 17 gesteuert
(der Klarheit halber sind die Steuerlinien nur für zwei Düsen dargestellt), das auch
Signale von einem Fühler 19 zum
Messen der Produktmasse in der Trommel 1, einem Strömungsmesser 21 zur
Messung der Massenströmungsrate
von Beschichtungsmaterial aus der Quelle 13 und in die
Trommel 1 und aus einem Gerät 23 in der Zufuhrleitung
zwischen der Flüssigkryogenquelle 9 und
den Sprühdüsen 11 empfängt. Das
Gerät 23 ist
entweder ein Dosiertank oder ein Flüssigkryogen-Massenströmungsmesser.
Der Fühler 19 kann
eine Kraftmesszelle sein und wie dargestellt angeordnet sein, oder
es kann eine am Einlaß 5 angeordnetes
Massenmessgerät
(nicht dargestellt) sein, um die Menge des in die Trommel 1 geladenen
Produkts zu messen, wobei die Masse des beschichteten Produkts leicht
aus der ursprünglichen,
in die Trommel geladenen Produktmasse und der oder den bekannten
Masse(n) der Zufuhr von Beschichtungsmaterial(ien) berechenbar ist.
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Der Betrieb des dargestellten Geräts ist folgendermaßen: Daten
wie beispielsweise die Art des Produkts (zum Beispiel seine Temperatur
am Einlaß 5 und
seine spezifische Wärmekapazität), die
Art des Beschichtungsmaterials (zum Beispiel dessen Temperatur beim
Erreichen der Sprühdüsen 15,
seine Gefriertemperatur, seine spezifische Wärmekapazität oberhalb und unterhalb des
Gefrierens und seine latente Gefrierwärme) und Beschichtungseigenschaften)
zum Beispiel die niedrigste Temperatur, auf welche das Produkt abgesenkt
werden kann (welches die oben erwähnte erste vorgegebene Temperatur
ist), die optimale maximale gefrorene Temperatur (OMFT – die Maximaltemperatur,
welche das beschichtete Produkt erreichen darf, welches die zweite
oben erwähnte
vorgegebene Temperatur ist), die erforderliche Ausgangstemperatur
des beschichteten Produkts und das Gewicht der erforderlichen Beschichtung
(eine Funktion der mittleren Größe des Produkts,
der gewünschten
Schichtdicke und der Überzugsmaterialdichte)
werde über
eine Konsole 25 in das Steuergerät 17 eingegeben.
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Das Steuergerät 17 nimmt dann das
gemessene Gewicht des Produkts in der Trommel (vom Sensor 19 gemessen),
berechnet die notwendige Masse von flüssigem Kryogen zum Abkühlen des
Produkts auf die erste vorgegebene Temperatur, und steuert dann
den Betrieb der Sprühdüsen 11 zur
Steuerung der Einleitungsrate des flüssigen Kryogens in die Trommel 1.
Diese Steuerung wird durch das Gerät 23 bewirkt, entweder
durch Füllen
und Entleeren des Dosiertanks in einer programmierten Weise, um
eine relativ grobe Massendurchsatzsteuerung zu erreichen, oder durch
Verwenden der Messungen aus einem Flüssigkryogen-Massenströmungsmesser,
wie in unserer europäischen
Patentanmeldung Nr. 0 667 510 A1 beschrieben, um eine besonders
genaue Steuerung des Massendurchsatzes zu erreichen.
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Nachdem die berechnete Masse flüssigen Kryogens
auf das Produkt ausgetragen worden ist und das Produkt sich auf
der ersten vorgegebenen Temperatur befindet, betätigt das Steuergerät 17 die
Sprühdüsen 15,
damit Beschichtungsmaterial auf das abgekühlte Produkt aufgesprüht und darauf
eine Überzugsschicht
erzeugt wird. Die Strömung
des Beschichtungsmaterials in die Trommel 1 wird durch
einen Strömungsmesser 21 gemessen,
und das Steuergerät 17 stoppt
das Sprühen
aus den Düsen 15,
wenn die vorgegebene Masse von Beschichtungsmaterial auf das Produkt
aufgebracht worden ist.
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Der vom Steuergerät 17 bewirkte Prozeß wird unter
Bezugnahme auf das folgende Beispiel leichter verständlich,
wo gekochte Rinderstreifen mit einer Sahnesoße in einem Chargentrommelgerät überzogen
werden.
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Kaltbeschichtungsbeispiel
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Minimale Prozeßzyklusberechnung
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Die Massenausgleichsberechnungen
für Zyklen
maximaler Überzugsdicke,
die zwischen der minimalen Anhafttemperatur und der OMFT erreichbar
sind, sind folgende:
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Wie also ersichtlich ist, waren,
um die gewünschten
100% (70 kg) Beschichtung zu erhalten, sechs Kühlzyklen und 5 Beschichtungszyklen
erforderlich. In der Praxis dauert dies etwa 34 Minuten aufgrund
der Verzögerungen
zwischen den Zyklen (in einem späteren
Versuch haben Verbesserungen bei der grundsätzlichen Einspritzung und anderen
Techniken das Aufbiringen einer 150%-Beschichtung in nur 16,5 Minuten
ermöglicht).
Alternativ kann eine größere Anzahl
kleinerer Beschichtungsschritte eingesetzt werden (d. h. weniger
als die maximale Menge Beschichtungsmaterial in jedem Zyklus aufbringen),
aber dies steigert die Gesamtprozeßzeit.
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Natürlich hat die Erfindung sehr
viele Anwendungen auf dem Nahrungsmittelgebiet, beispielsweise beim
Beschichten von Fleisch (gekocht oder roh), Fisch, Gemüse und Teigwaren
mit allen Arten von Beschichtungsmaterialien wie beispielsweise
Gewürzölen, Soßen, Panierungen
und Brotkrümeln,
die alle nach den Prinzipien dieser Erfindung ausgeführt werden
können.
Tatsächlich
und vorausgesetzt, daß die
mittlere Größe (d. h.
der Produktteildurchmesser oder mindestens die mittlere maximale
Abmessung der Produktstücke)
der Produtkstücke
zwischen etwa 1 mm und 200 mm liegt, und vorzugsweise zwischen etwa
1 mm und 75 mm, dann fast jedes solche Produkt mit einer oder mehren
Schichten überzogen
werden; natürlich
ist innerhalb dieses Größenbereichs
die bevorzugte Größe vollständig von
der An des zu beschichtenden Produkts abhängig. Beispielsweise haben
Herzen eine bestimmte Form und einen begrenzten Größenbereich,
während
andere Produkte wie beispielsweise Teigwaren oder Fleischstücke, Hühnerbrust
oder Spareribs völlig
andere Formen und eine große
Vielfalt von Größen haben,
und daher ist als bevorzugte Größe der nach
der Erfindung zu beschichtenden Nahrungsmittelprodukte zu verstehen,
daß dies
gewöhnlich
die maximale Größe des jeweiligen Nahrungsmittelprodukts
ist (vorausgesetzt, seine maximale Abmessung fällt in den Bereich von etwa
1 mm bis etwa 200 mm). Das Verfahren nach der Erfindung hat sich
bereits als wirksam erwiesen, wenn bei solchen Nahrungsmittelprodukten
die gekochten Rinderstreifen, Hühnerbrust,
Spareribs und Erbsen, die jeweils eine maximale Abmessung im Bereich
von 30 mm (siehe Beispiel) bzw. 150 mm bzw. 200 mm bzw. 5 mm haben.
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Zusätzlich zu den oben erwähnten Nahrungsmittelprodukten
kann natürlich
ein sehr großer
Bereich von Produkten mit dem Verfahren nach der Erfindung beschichtet
werden. Für
eine solche Beschichtung besonders geeignete Nahrungsmittelprodukte
umfassen Gemüse
wie beispielsweise Erbsen, Rosenkohl, Blumenkohlstücke, beschichtet
mit Bratensoße
oder Käse
oder weißer
Soße beispielsweise,
Früchte
wie beispielsweise Erdbeeren, Apfelschnitze oder Kirschen (beschichtet
beispielsweise mit Schichten aus Joghurt oder Sahne), Konfekt wie
beispielsweise Süßigkeiten
oder Eiskremstücke
(beschichtet beispielsweise in Schichten von Schokolade oder Joghurt),
oder Nahrungsmittelzutaten wie beispielsweise körniges Salz oder Zucker (beschichtet
beispielsweise mit einem schützenden
Material). Andere Produkte als Nahrungsmittel, bei denen das vorliegende
Beschichtungsverfahren vorteilhaft angewendet werden kann umfasst
Chemikalien und Pharmazeutika, die mit einer schützenden und/oder wohlschmeckenden
Schicht bzw. Schichten beispielsweise überzogen werden können. Zahlreiche
andere spezifische Beispiele liegen für den Fachmann auf der Hand,
der eine Schicht aus Beschichtungsmaterial auf einem Produkt ausbringen
möchte,
gleichviel, ob die Beschichtung ästhetischen,
gastronomischen und/oder Schutzzwecken dienen soll. In ähnlicher
Weise ist klar, daß ein
sehr breiter Bereich von Beschichtungsmaterialen aufgebracht werden
kann.
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Nachdem nun eine Ausführungsform
eines Trommelkühlgeräts beschrieben
worden ist, das zur Durchführung
eines Beispiels des Aufbringens eines Beschichtungsmaterials nach
der Erfindung geeignet ist, liegen für den Fachmann zahlreiche Modifikationen
auf der Hand.
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Beispielsweise können mehrere Gruppen von Düsen vorgesehen
sein, um verschiedene Beschichtungsmaterialien zur Bildung aufeinanderfolgender
Schichten aus verschiedenen Beschichtungsmaterialien auf dem Produkt
aufzusprühen,
und es können,
wie oben beschrieben, andere Kryogene als flüssiger Stickstoff benutzt werden.
Des weiteren kann ein Gerät
eine einzige drehbare Trommel mit Bereichen zur Sprühbeschichtung
mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien haben, oder es
kann eine Reihe von zwei oder mehr gekuppelten Trommeln vorgesehen
sein, wo das Produkt jeweils gekühlt
und jeweils mit einer Schicht aus Beschichtungsmaterial überzogen
wird. Die letztere Anordnung wäre
zu bevorzugen, da sie besser in der Lage ist, das Auslecken von "verbrauchtem" Kryogen in einen
benachbarten Prozessbereicht und eine ungünstige Beeinträchtigung
jenes Prozesses zu verhindern; stattdessen wird Kryogen leicht aus
jedem Kühlbereich
abgeführt.
Des weiteren, obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit einem Trommelkühler beschrieben worden
ist, ist sie gleichermaßen
auf andere Arten von Geräten
anwendbar. Beispielsweise kann das Verfahren zur Beschichtung nach
der Erfindung bei Mischmaschinen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise
in der EP-A-219 471 oder EP-A-560 509 beschrieben sind, die mit
hoher Drehzahl laufen und eine fast fluidisierte Materialzone bilden,
die in exakt analoger Weise wie der Trommel-"Vorhang" aus Material in einem Trommelgerät beschichtet
werden kann; der Fachmann versteht, daß bei solchen Mischmaschinen
das Kühlen
des Produkt nicht notwendig oder erforderlich sein kann.
