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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines gefriergetrockneten Produkts,
insbesondere eines Materials, bei dem die Gefahr einer Denaturierung
besteht, wie zum Beispiel eines lebenden Organismus, organischen
Materials, Lebensmittel, Arzneimittel, biologische Proben, Futtermittel oder
industrieller Rohstoff, auf ein gefrorenes oder gefriergetrocknetes
Produkt, das durch ein solches Verfahren hergestellt wurde, und
auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen gefrorenen oder
gefriergetrockneten Produkts.
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Hintergrund
der Erfindung
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Zur Aufbewahrung, zum Transport und
zur praktischen Verwendung von Materialien, bei denen die Gefahr
einer Denaturierung besteht, wie zum Beispiel bei lebenden Organismen,
organischen Materialien, Lebensmitteln, Arzneimitteln, biologischen
Proben, Futtermitteln und industriellen Rohstoffen, werden diese
oft zu einem gefrorenen oder gefriergetrockneten Produkt verarbeitet.
Zum Beispiel wird zur Analyse eines biologischen Materials eine
Probe durch eine Reihe von Vorgängen
zur Verarbeitung des Materials vorbereitet, wie zum Beispiel durch
Einfrieren, Trocknen, Quetschen und Homogenisieren.
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Das Einfrieren kann allgemein unter
Verwendung eines Gefrierschanks geschehen. Hierbei dauert es relativ
lang, bis die Gefriertemperatur erreicht wird, wobei das zu verarbeitende
Material während
dieses Zeitraums aufgrund vorhandenen Sauerstoffs und/oder Enzymen
eine Denaturierung erleiden kann. Selbst nach Abschluss des Einfrierens
kann es sein, dass die Stabilität
der Aufbewahrung aufgrund vorhandenen Sauerstoffs nicht immer hinreichend
ist.
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Das Gefriertrocknen kann oft durchgeführt werden,
nachdem das zu verarbeitende Material zuvor durch Quetschen und
Homogenisieren vorbehandelt wurde. Ein solcher Quetschvorgang kann
eine erhöhte Temperatur
des Materials aufgrund einer Wärmeentwicklung
beim Quetschen verursachen. Das Material kann aufgrund einer solchen
Temperaturerhöhung
in Kombination mit vorhandenem Sauerstoff eine Denaturierung erleiden,
so dass die Vorgänge
des Quetschens, der Homogenisierung und des Einfrierens die ursprüngliche Qualität und den
ursprünglichen
Zustand des Materials während
der Aufbewahrung nicht erhalten können.
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Zur Umgehung solcher Schwierigkeiten
wurde die Quetsch- und die Homogenisierungsvorrichtung gekühlt, oder
zusätzlich
jeglicher Kontakt des in Behandlung befindlichen Materials mit Sauerstoff
ausgeschlossen. Solche Gegenmaßnahmen
erfordern jedoch große
und komplizierte Anordnungen und waren zur in Betracht gezogenen
Verhinderung einer Denaturierung des behandelten Materials aufgrund
einer ineffizienten Kühlung
und eines ineffizienten Sauerstoffausschlusses nicht hinreichend.
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Wie auf dem industriellen Gebiet
zum Beispiel von getrockneten Nahrungsmitteln, wie zum Beispiel getrockneten
Gemüsen
usw., teilweise vorbearbeiteten Lebensmitteln und dergleichen schon
lange erkannt wurde, hat sich dies dadurch gezeigt, dass der Geschmack,
die Farbe und Konsistenz solcher bearbeiteter Artikel sich verschlechtert
hatten oder heruntergesetzt waren, was zu einer Verringerung des
Warenwerts und im Fall einer Probenanalyse zu einer Beeinflussung
der Analyseergebnisse führte.
Einige Nahrungsmittel, insbesondere Gemüse, können durch sogenanntes Abstumpfen
zur Deaktivierung von darin enthaltenen Enzymen durch eine Wärmebehandlung
vorbehandelt werden, bevor sie eingefroren werden, womit jedoch
oft eine Denaturierung einhergehen kann.
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Die EP-A-0 220 889 offenbart ein
Verfahren, bei dem ein kryogenisches Mahlen und nach weiteren Schritten
ein Gefriertrocknungsschritt durchgeführt werden. Das Problem hierbei
ist das Vorsehen eines Verfahrens und einer Vorrichtung für getrocknete
Produkte, bei denen eine Verschlechterung der Zutaten vermieden
wird.
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Zusammenfassung
der Endung
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Die Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein gefriergetrocknetes Produkt eines Materials in einem
gequetschten und homogenisierten Zustand bei gleichzeitiger Erhaltung
der intrinsischen Qualität
und der intrinsischen Eigenschaften des ursprünglichen Materials vorzusehen,
ohne dass aufgrund einer Wirkung von Sauerstoff, Wärme und
so weiter das Material dabei eine Denaturierung erleidet.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines gefriergetrockneten
Produkts eines Materials in einem gequetschten und homogenisierten
Zustand unter Erhaltung der dem ursprünglichen Material innewohnenden
Qualitäten
und Eigenschaften unter der Verwendung einer einfachen Vorrichtung
und in einer effizienten Weise vorzusehen, während eine Denaturierung des
Materials aufgrund der Wirkung von Sauerstoff, Wärme und so weiter während des
Verfahrens ausgeschlossen wird.
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Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Realisieren des oben erwähnten Verfahrens
zur Herstellung des gefriergetrockneten Produkts vorzusehen, das
eine einfache Konstruktion hat und das gefriergetrocknete Produkt
durch einen einfachen Betrieb erzeugen kann.
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Die obigen Aufgaben werden durch
das gefriergetrocknete Produkt, das Verfahren und die Vorrichtung hierzu
gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst.
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Daher besteht die vorliegende Erfindung
aus dem folgenden gefriergetrockneten Produkt, dem entsprechenden
Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung:
- 1)
ein poröses
gefriergetrocknetes Produkt, das durch ein Verfahren mit den folgenden
Schritten erhalten wurde: Mischen und Quetschen eines zu verarbeitenden
Materials zusammen mit Trockeneis zum Bilden einer gefrorenen Mischung,
die feine zerstoßene
Trockeneispartikel enthält,
die im Material verteilt sind und dort die Umgebungsatmosphäre durch
das dadurch freigesetzte Kohlendioxidgas ersetzen, und Unterziehen
der gefrorenen Mischung einer Vakuumtrocknung.
- 2) ein Verfahren zur Herstellung eines gefriergetrockneten Produkts
mit den folgenden Schritten: Mischen und Quetschen eines zu verarbeitenden
Materials zusammen mit Trockeneis, um hierdurch eine gefrorene Mischung
zu erzeugen, die fein zerstoßene
Trockeneispartikel enthält,
die darin verteilt sind und dabei die Umgebungsatmosphäre durch
das dadurch freigesetzte Kohlendioxidgas ersetzen, und Unterziehen
der gefrorenen Mischung einer Vakuumtrocknung.
- 3) eine Vorrichtung zum Erzeugen eines gefriergetrockneten Produkts
eines Materials, bei dem die Gefahr einer Denaturierung besteht
mit:
einem Mischer-Quetscher, bei dem ein zu verarbeitendes
Material zusammen mit Trockeneis gemischt und gequetscht wird, um
eine gefrorene Mischung zu erzeugen, die fein zerstoßene Trockeneispartikel
enthält, die
darin verteilt sind, wobei die umgebende Atmosphäre durch das dadurch freigesetzte
Kohlendioxidgas ersetzt wird,
eine Füllgutzufuhreinrichtung zum
Liefern des Materials und des Trockeneises an den Mischer-Quetscher,
eine
Einrichtung zur Herausnahme der gefrorenen Mischung aus dem Mischer-Quetscher
und
eine Vorrichtung zur Vakuumtrocknung der im Mischer-Quetscher
erhaltenen gefrorenen Mischung.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer Einfriervorrichtung der vorliegenden Erfindung in Explosionsdarstellung.
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2 zeigt
eine Schneideeinrichtung und eine Düse, die in der in 1 gezeigten Vorrichtung
zu installieren ist, in einer Seiten- bzw. Schnittansicht.
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3 ist
ein erläuterndes
Diagramm für
den konzeptuellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Gefriertrocknungsvorrichtung.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Einfriervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem senkrechten Schnitt.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Einfriervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem senkrechten Schnitt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung.
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Das Material, das durch das Verfahren
und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verarbeiten ist, enthält Organismen, organische Materialien,
Lebensmittel, Arzneimittel, biologische Proben, Futtermittel und
industrielle Produkte, insbesondere solche, bei denen die Gefahr
einer Denaturierung durch die Wirkung von Sauerstoff, Enzyme, Wärme und
so weiter besteht, insbesondere diejenigen, die organisches Material
enthalten, das labile chemische Gruppen, wie zum Beispiel oxidierbare
funktionelle Gruppen enthält.
Sie können
in einer beliebigen willkürlichen
Form vorliegen, wie zum Beispiel als Klumpen, als Flüssigkeit,
Gel oder Schlamm, insbesondere in gequetschter oder pulverisierter
Form. Typische Materialien können
einen beträchtlichen
Feuchtigkeitsgehalt haben, doch können auch getrocknete Materialien
mit einbezogen werden, wenn sie zusammen mit feuchten Materialien
zu verarbeiten, z. B. zu homogenisieren, sind.
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Die obigen Beispiele sind lediglich
eine Aufzählung
möglicher
Materialien, die durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verarbeitet werden können.
Als Organismen können
diese als Ganzes oder als Teile (ein Gewebe) eines Wesens oder Tiers
oder einer Pflanze verarbeitet werden. Als organische Materialien
können
nicht nur solche oben genannten Organismen, sondern auch diejenigen
organischen Substanzen verarbeitet werden, die aus solchen Organismen
gewonnen werden. Die Nahrungsmittel und Futtermittel bestehen hauptsächlich aus
organischem Material, während
sie jedoch anorganische Materialien enthalten können. Die Arzneimittel und
industrielle Materialien können
allgemein solche sein, die Organismen und/oder organische Materialien
enthalten, es können
aber auch anorganische Materialien, bei denen die Gefahr einer Denaturierung
besteht, durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verarbeitet werden. Die biologischen Proben können allgemein
Analyseproben sein, die aus Organismen bestehen, auch wenn andere
Proben ebenfalls verarbeitet werden können.
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Trockeneis kann ein kompaktiertes
Produkt festen Kohlendioxids sein, das bei –78,5°C bei Atmosphärendruck
sublimiert. Ein beliebiges kommerzielles Produkt, das als Kühlmittel
oder Gefriermittel verkauft wird, kann verwendet werden. Ein solches
Trockeneisprodukt kann leicht zerquetscht werden, wenn der Mischer-Quetscher der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einen Druck auf es ausübt,
und daher kann es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als eine kommerzielle
klumpige Masse einer beliebigen Form und Größe eingesetzt werden, wobei
jedoch ein Produkt mit den Größen von
1–5 cm
vorzuziehen ist. Die zu verwendende Trockeneismenge kann sich je
nach der Art, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Konsistenz und so weiter
des zu verarbeitenden Materials ändern,
wobei dieses allgemein in Mengen im Bereich von 0,01–100 Teilen,
vorzugsweise von 0,1–10
Teilen nach Gewicht auf ein Gewichtsteil des zu verarbeitenden Materials
verwendet werden kann.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu verarbeitende
Material zusammen mit Trockeneis im Mischer-Quetscher der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zerquetscht und zusammengemischt, wobei das Material zum Gefrierpunkt
gekühlt
wird und dabei freigesetztes Kohlendioxidgas die umgebende Atmosphäre verdrängt und
dadurch Sauerstoff ersetzt und ausgeschlossen wird. Hierzu wird
Trockeneis ganz leicht im Mixer-Quetscher in feine Partikel zerquetscht,
die mit dem gefrorenen und zerquetschten zu verarbeitenden Material
zusammengemischt und plötzlich
gekühlt
wird, wobei durch endothermische Sublimation bei einem Wärmeaustausch
mit dem gefrorenen Material Kohlendioxidgas freigesetzt wird und
dadurch eine inerte Gasatmosphäre
hergestellt wird, die das gefrorene Material umgibt.
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Wenn das zu verarbeitende Material
als eine klumpige Masse vorliegt, wird es vor, während und sogar nach dem Einfrieren
gequetscht. Auch wenn es vor dem Einfrieren gequetscht wird, dann
friert es unmittelbar nach dem Quetschen. In dem Fall, wo das zu
verarbeitende Material in einer Flüssigkeit, als Gel oder als Schlamm
vorliegt, wird das Einfrieren von einer einer äußeren Atmosphäre ausgesetzten
Oberfläche
oder mit den Trockeneispartikeln in Kontakt kommenden Teilen an beginnen
und sich dann zu der freiliegenden Flüssigkeitsschicht auf der Oberfläche der
gefrorenen und gequetschten Partikel nach dem Kontakt mit den Trockeneispartikeln
fortsetzen. Diese Vorgänge
geschehen innerhalb eines kurzen Zeitraums, so dass das Einfrieren
des Materials als Ganzes im Wesentlichen gleichzeitig geschieht.
Hierbei kann nicht nur ein feines Zerquetschen in einen pulverigen
Zustand, sondern auch eine grobe Quetschung mit verbleibenden zusammenhängenden
Klumpen erlaubt sein.
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Auf diese Weise wird das zu verarbeitende
Material und das Trockeneis innerhalb eines kurzen Zeitraums zerquetscht
und zusammengemischt, und dabei wird die äußere Atmosphäre, die
das Material umgibt, durch freigesetztes Kohlendioxidgas ersetzt,
während
das Material gleichzeitig einfriert, wodurch die im Material enthaltenen
Enzyme plötzlich
deaktiviert werden. Dadurch kann das zu verarbeitende Material unter
Ausschluss einer Denaturierung eingefroren und in einen homogenen
und gefrorenen Zustand vermischt und gequetscht werden. Auf diese
Weise behält
das resultierende gefrorene Material alle Bestandteile, Geschmack, Farbe
und andere Eigenschaften des ursprünglichen Materials. Durch Auswahl
der Bedingungen des Quetschens und Mischens kann die Partikelgröße des gefrorenen
Produkts angemessen eingestellt werden. Die Wärmeentwicklung beim Quetschen
kann sofort durch endothermische Sublimation von Trockeneis ausgeglichen
werden, ohne dass dabei eine Denaturierung des Materials ermöglicht wird,
und es kann sogar vorteilhafterweise eine inerte Gasatmosphäre um das
gefrorene Material herum hergestellt werden, was durch eine Entwicklung
von Kohlendioxidgas geschieht, das den Sauerstoff verdrängt.
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Das auf diese Weise erhaltene gefrorene
Produkt kann aufbewahrt, transportiert oder zum Endverbrauch vorgelegt
werden, wobei das gequetschte oder homogenisierte Produkt nach dem
Auftauen die Bestandteile, den Geschmack, die Farbe und die anderen
Eigenschaften hat, die dem ursprünglichen
Material innewohnten. Zum Beispiel kann ein aus Obst bestehendes
gequetschtes und gefrorenes Produkt direkt als Nahrungsmittel oder
als Rohstoff für
Nahrungsmittel vorgelegt oder nach dem Auftauen als eine Analyseprobe verwendet
werden.
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Wenn ein roh vorliegendes oder grob
vorverarbeitetes Lebensmittel durch das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
verarbeitet wird, kann ein Nahrungsmittel mit hervorragenden Geschmacks-
und Gefühlseigenschaften
dadurch erhalten werden, dass Faserbestandteile zerlegt werden. Das
dabei entstehende gefrorene Produkt kann aufgrund des Vorhandenseins
von Kohlendioxidgas in konzentriertem Zustand über dessen Oberfläche einen
inerten Zustand beibehalten.
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Das erfindungsgemäße gefrorene Produkt kann nicht
nur im gefrorenen Zustand als solches verwendet werden, sondern
kann auch durch Gefriertrocknen weiterverarbeitet werden, indem
das gefrorene Produkt vakuumgefroren wird, um ein gefriergetrocknetes
Produkt zu erhalten, das aufbewahrt, transportiert oder als solches
zum Endverbrauch vorgelegt werden kann. Wenn das wie oben beschrieben
erhaltene gefrorene Produkt in einem Vakuum behalten wird, indem
es in eine Vakuumtrocknungsvorrichtung eingeführt wird, wird das darin enthaltene
Trockeneis und die Feuchtigkeit einer Sublimation unterzogen, wodurch
eine Gefriertrocknung bewerkstelligt werden kann. Der Grad des Vakuums
beim Vakuumgefrieren kann im Bereich von 10–500 × 10–3 MBar, vorzugsweise
von 10 × 50 × 10–3 MBar
sein. Hier wird die Trocknung erreicht, ohne dass die Flüssigphase
durchschritten wird, so dass keine Gefahr einer Denaturierung des
zu verarbeitenden Materials besteht. Die Trocknung wird durch eine
Sublimation des Eises aus einem porösen gefrorenen Produkt erreicht, das
aus der vorhergehend geschehenden Sublimation von Trockeneis resultiert,
so dass der Wirkungsgrad der Vakuumtrocknung hoch ist, wodurch die
Trocknung innerhalb eines verringerten Zeitraums erzielt werden kann.
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Das auf diese Weise erhaltene gefriergetrocknete
Produkt liegt in ähnlicher
Weise zum gefrorenen Produkt als eine gequetschte Masse vor, die
die ursprünglichen
Bestandteile, den Geschmack, die Farbe, die Geruchs- und andere
Eigenschaften beibehält
und als ein kommerzielles Produkt vorgelegt werden kann, gegebenenfalls,
nachdem es einer weiteren Quetschung unterzogen wurde. Das gefriergetrocknete
Produkt wird in einem Zustand erhalten, der einen Kontakt mit Sauerstoff
ausschließt,
und kann im inerten Zustand aufbewahrt, transportiert oder zum Endverbrauch
vorgelegt werden, wobei das Auftreten einer Denaturierung beim gefriergetrockneten
Produkt selten ist, wenn es während
der Lagerung, des Transports oder der Verwendung mit Luft in Kontakt
kommt, solange es dabei nicht feucht wird.
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Durch das Verfahren zum Gefriertrocknen
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein beliebiges Material verarbeitet werden, und konkrete
Beispiele hierfür
sind Nahrungsmittel, wie zum Beispiel Gemüse, Obst, Fleisch und Milchprodukte;
Arzneimittel wie zum Beispiel grob verarbeitete Arzneimittel, die
aus Organismen gewonnen sind; Organismen; Analyseproben, wie zum
Beispiel solche, bei denen organische Wesen oder Gewebe durch Homogenisierung
behandelt werden; Bakterienzellen, wie zum Beispiel Hefe und Impfkulturen
von Bakterien; und industrielle Rohstoffe, wie zum Beispiel Teig
für Brot,
Stärken
und Proteine. Die Bakterienzellen sind in einem inerten Zustand
als lebende Organismen vorhanden. Hefe und Teig können zur
Proliferation gebracht werden, indem durch ein Zusetzen von Wasser
ein Fermentierungszustand hergestellt wird. Es kann daher möglich sein,
einen Impfstoff unter Verwendung eines gefriergetrockneten Produkts
gemäß der vorliegenden
Erfindung herzustellen, der aus einer mit dem entsprechenden Virus
infizierten Pflanze gewonnen wurde.
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Als die Vorrichtung zur Durchführung des
oben beschriebenen Einfriervorgangs kann eine Vorrichtung mit einem
Mischer-Quetscher zur Durchführung
einer Mischung und Quetschung des Füllguts, nämlich das zu verarbeitende
Material und das Trockeneis, der mit einer Füllgutzufuhreinrichtung und
einer Einrichtung zur Herausnahme des gefrorenen Produkts ausgerüstet ist,
verwendet werden. Es kann eine beliebige Vorrichtung als der Mischer-Quetscher
verwendet werden, solange sie ein Mischen und ein Quetschen des
Rohstoffs zusammen mit Trockeneis erlaubt. Der Widerstand des Materials
gegen die Quetschung kann sich für
jedes spezifische Material ändern,
und eine beliebige Ausrüstung,
die auf jedes spezifische zu verarbeitende Material einstellbar
ist, kann allgemein dafür
verwendet werden, wie zum Beispiel Quetscher, Mühlen, Extruder, Mischer und
Pressen. Bezüglich
der Mechanismen zur Durchführung
der Quetschung kann auch ein beliebiges System verwendet werden,
wie zum Beispiel Vorrichtungen mit rotierenden Klingen, mit einer
Spindel und eine Stempelpresse (Kompression).
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Bevorzugte Beispiele des Mischer-Quetschers
sind solche, bei denen ein Schneckenextruder, eine Schneideinrichtung
und eine Düse
kombiniert sind, wie das allgemein bei einem Fleischwolf der Fall
ist, und bei denen ein Stempel und eine Stempelform kombiniert sind,
wie das allgemein in Tablettierungsmaschinen oder dergleichen verwendet
wird. Der Schneckenextruder ist so konstruiert, dass er ein Mischen
und Quetschen des zu verarbeitenden Materials zusammen mit Trockeneis
durchführt,
um die resultierende gefrorene Mischung zum Ausgang zu transportieren,
und umfasst eine Schnecke, die in einem zylindrischen Gehäuse rotierbar
ist, wobei sie mit einer Leitflächeneinrichtung
versehen ist und in sich eine Verarbeitungskammer einschließt. Die
Schneideeinrichtung ist am vorderen Ende des Schneckenextruders
der Düse
gegenüberliegend, die
einen Extrusionsdurchlass bzw. Extrusionsdurchlässe aufweist und so angeordnet
ist, dass sie sich zusammen mit der Schnecke dreht.
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Eine Anordnung, bei der ein Stempel
und eine Form zur Zusammenwirkung kombiniert sind, wie das in einer
Tablettierungsmaschine oder dergleichen verwendet wird, werden ebenfalls
bevorzugt. Diese Anordnung wird so betrieben, dass der Stempel innerhalb
der Form in der Bearbeitungskammer hin- und herbewegt wird, in die
zu verarbeitendes Material und Trockeneis eingebracht werden, wodurch
sie gequetscht und gemischt werden, wodurch darin eine gefrorene
Mischung aufgebaut wird. Die Form kann einen Durchlass bzw. Durchlässe zum
Extrudieren der gefrorenen Mischung aufweisen. Wenn die Form keinen
Durchlass hat, ist der Mischer-Quetscher in einer Form konstruiert,
die einer Tablettierungsmaschine ähnlich ist, um einen kompaktierten
scheibenartigen Block der gefrorenen Mischung zu erzeugen. Wenn
die Form einen Durchlass bzw. Durchlässe zum Entladen der gefrorenen
Mischung hierdurch aufweist, ist der Mischer-Quetscher so konstruiert,
dass er das gefrorene Produkt durch den Durchlass in einer gequetschten
Form extrudiert. Wenn eine rechteckige Öffnung in der Seitenwand des
Gehäuses
oder auf der Seite der Form aufweist, kann das gefrorene Produkt
in einer bandartigen Form durch diese Öffnung extrudiert werden, indem
die gefrorene Mischung mit einem entsprechenden Druck herausgepresst
wird, solange das gefrorene Produkt eine eine solche Extrusion erlaubende
Konsistenz hat.
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Wenn das zu verarbeitende Material
und das Trockeneis von der Füllgutzufuhreinrichtung
an den Mischer-Quetscher geliefert wird, werden das Material und
das Trockeneis darin gequetscht und gemischt, um eine gefrorene
Mischung zu bilden, die mittels der Einrichtung zur Herausnahme
der gefrorenen Mischung herausgenommen wird. Im Mischer-Quetscher,
der einen Schneckenextruder aufweist, der mit einer Schneideeinrichtung
und einer Düse kombiniert
ist, wird das Füllgut,
d. h. das zu verarbeitende Material und das Trockeneis, beim Hindurchgelangen
durch die Schnecke gequetscht und gemischt und wird zur Bildung
einer gefrorenen Mischung eingefroren, die dann einer weiteren Mischung
und Quetschung der Schneideinrichtung unter Zusammenwirkung mit
der Düse
am vorderen Ende des Extruders unterzogen wird, bevor es durch die Öffnung der
Düse extrudiert
wird.
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Beim Mischer-Quetscher mit einem
Pressquetscher, der einen Stempel und eine Form ohne Durchlass für die gefrorene
Mischung aufweist, wird das Füllgut
zwischen der Vorderseite des Stempels und der Form komprimiert,
um hierdurch eine Quetschung und eine Mischung des Füllguts zu
bewerkstelligen, um zu bewirken, dass es in eine gefrorene Mischung
in der Form einer Scheibe oder Tablette eingefroren wird. Die resultierende
gefrorene Mischung ist als eine kompaktierte Masse vorhanden, jedoch
in einem teilweise gequetschten Zustand. Eine solche gefrorene Mischung
kann durch Anheben der Form nach Zurückziehen des Stempels herausgenommen
werden. Der Kompressionsdruck kann im Bereich von zwischen 15 und
3000 MPa, vorzugsweise 30–600
MPa liegen.
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Beim Mischer-Quetscher, der einen
Pressquetscher aufweist, der einen Stempel und eine Form mit Durchlässen zum
Extrudieren der gefrorenen Mischung aufweist, wird das Füllgut zwischen
der Vorderseite des Stempels und der Form komprimiert, um hierdurch
eine Quetschung und Mischung des Füllguts zu erreichen, wodurch
verursacht wird, dass es in eine gefrorene Mischung eingefroren
wird, die durch die Kompressionskraft extrudiert wird, was mit Hilfe
des Drucks des freigesetzten Kohlendioxidgases durch die Öffnung in der
Düse geschieht.
Der Kompressionsdruck kann im Bereich von 15–3000 MPa, vorzugsweise 30–600 MPa liegen.
Wenn der Druck höher
als die Obergrenze ist, kann es sein, dass die gefrorene Mischung
manchmal nicht durch die Öffnung
hindurchtreten kann, und deswegen in der Weise herausgenommen werden
muss, wie das für
den Mischer-Quetscher
mit einem Stempel und ohne Öffnung
beschrieben wurde. Der Mischer-Quetscher
mit Press-Quetscher-Funktion arbeitet in einem Stapelverfahren und
ist nicht zur Massenproduktion eingerichtet. Er eignet sich jedoch
insbesondere zur Herstellung eines gefrorenen Produkts eines Materials,
das einen hohen Wasseranteil hat, wie zum Beispiel eine wässrige Lösung oder
eine Frucht.
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Die erfindungsgemäße Gefriertrocknungsvorrichtung
basiert auf einer Kombination einer solchen Einfriervorrichtung
mit einer Vakuumtrocknungsvorrichtung zur Weiterverarbeitung des
in der Einfriervorrichtung gewonnenen eingefrorenen Produkts durch
eine Gefriertrocknung. Hierbei kann die Herausnahmeeinrichtung für das gefrorene
Produkt in der Einfriervorrichtung zum Transferieren der gefrorenen
Mischung in die Vakuumtrocknungsvorrichtung verwendet werden. Als
die Vakuumtrocknungsvorrichtung kann eine bevorzugt werden, die
den Grad eines Vakuums innerhalb des oben erwähnten Bereichs aufrecht erhalten
kann.
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Es gibt zwar keine spezielle Einschränkung für die praktischen
Mittel zur Herstellung des Vakuums in der Vakuumtrocknungsvorrichtung,
doch kann allgemein eine Saugpumpe verwendet werden. Die Vakuumtrocknungsvorrichtung
kann vorzugsweise mit einer Heiß-
und/oder Kühleinrichtung
zum Steuern der Temperatur des zu verarbeitenden Materials ausgerüstet sein,
wobei es besonders vorzuziehen ist, wenn die Vorrichtung mit einer
Heizeinrichtung zum Aufheizen des zu verarbeitenden Materials auf
eine Temperatur von 20–50°C ausgerüstet ist,
um die Sublimationsrate zu erhöhen,
und mit einer Kühleinrichtung,
welche die Kühlspule
herunterkühlen
kann, um das sublimierte Eis bei einer Temperatur von –50°C einzuschließen.
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Bei der Gefriertrocknungsvorrichtung
sublimiert die Feuchtigkeit (Eis) im gefrorenen Produkt im hohen Vakuum,
wodurch ein gefriergetrocknetes Produkt erhalten wird.
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Zusammengefasst wird es erfindungsgemäß ermöglicht,
ein Einfrieren des zu verarbeitenden Materials in einer gequetschten
und homogenisierten Form durch den einfachen Betrieb einer einfachen
Vorrichtung, durch Quetschen und Mischen des Materials zusammen
mit Trockeneis unter Ersatz der Umgebungsatmosphäre durch ein dadurch freigesetztes
Kohlendioxidgas zu erzielen, wobei die ursprüngliche Qualität und die ursprünglichen
Eigenschaften des Materials beibehalten werden, wobei das Material
unter keinerlei Denaturierung aufgrund der Wirkung bestehender Enzyme
in Anwesenheit von Sauerstoff, Wärme
und so weiter leidet.
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Das gefrorene Produkt gemäß der vorliegenden
Erfindung liegt in einem Zustand vor, der gegenüber äußeren Einflüssen inert ist, während die
dem ursprünglichen
Material innewohnenden Qualitäten
und Eigenschaften erhalten bleiben, ohne dass es eine Denaturierung
aufgrund bestehender Enzyme, Sauerstoff und Wärme erleidet, und kann aufbewahrt,
transportiert oder zum Endverbrauch vorgelegt werden, nachdem es aufgetaut
wurde.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Gefriertrocknen sehen ein Verfahren vor, bei dem das zu verarbeitende
Material und das Trockeneis unter Ersatz der Umgebungsatmosphäre durch
das dabei freigesetzte Kohlendioxidgas gequetscht und gemischt werden,
während
gleichzeitig ein Einfrieren des Materials erreicht wird, und dann
wird das resultierende gefrorene Produkt einer Vakuumtrocknung unterzogen,
wodurch das Material gefriergetrocknet werden kann, wobei die dem
ursprünglichen Material
innewohnenden Qualitäten
und Eigenschaften in einem gequetschten und homogenisierten Zustand erhalten
bleiben, wobei das Material keine Denaturierung aufgrund bestehender
Enzyme, Sauerstoff und Wärme
erleidet, wobei die Zeit zur Herstellung des gefriergetrockneten
Produkts ebenfalls verringert werden kann.
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Das erfindungsgemäße gefriergetrocknete Produkt
ist gegenüber äußeren Einflüssen inert
und bewahrt die dem ursprünglichen
Material innewohnenden Qualitäten
und Eigenschaften, ohne dass es eine Denaturierung aufgrund bestehender
Enzyme, Sauerstoff und Wärme
erleidet, und kann aufbewahrt, transportiert und zum Endverbrauch
vorgelegt werden, so dass es für
Lebensmittel, Arzneimittel, Futtermittel und so weiter eingesetzt
werden kann, die eine hohe Funktionalität aufweisen.
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Beste Art
der Umsetzung der Erfindung
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Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
durch eine perspektivische Explosionsdarstellung veranschaulicht.
In 2 sind die Schneideeinrichtung
und die damit zusammenarbeitende Düse für die Vorrichtung von 1 in einer Vorderansicht
bzw. einer Schnittansicht dargestellt.
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Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung besteht die Einfriervorrichtung 1 aus
einem Mischer-Quetscher 10, einer Füllgutzufuhreinrichtung 11 und
einer Gefrierprodukt-Herausnahmeeinrichtung 12, bei der
der Mischer-Quetscher 10 einen Zylinder 3 umfasst,
der in sich eine Arbeitskammer einschließt, und auf dessen Innenumfang
mit einer Leitflächeneinrichtung 2 versehen
ist, eine Schnecke 4, die rotierbar innerhalb des Zylinders 3 angeordnet
ist, eine Schneideinrichtung 5, die am vorderen Ende der
Schnecke angeordnet ist, eine Düse 6 und
einen Haltekragen 7.
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Der Zylinder 3 ist in einer
hohlen, rohrförmigen
Form konstruiert und weist an seinem einen Ende einen Antriebes-Elektromotor 9 unter
Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 8 auf. Die
im Zylinder 3 untergebrachte Anordnung ist auf einem Ständer 15 montiert.
Es genügt,
wenn die Leitflächeneinrichtung 2 so angeordnet
ist, so dass sie der Bewegung der gequetschten Masse innerhalb der
Arbeitskammer, welche durch die Drehung der Schnecke 4 verursacht
wird, einen Widerstand entgegensetzt, während die Ausrichtung der Leitflächeneinrichtung
nicht nur in einer axialen Richtung, sondern auch in einer anderen
Richtung, z. B. parallel zur Ausrichtung des Schneckengewindes 4a oder
ihm entgegengesetzt sein kann.
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Die Welle 13 der Schnecke 4 ist
mit dem Untersetzungsgetriebe 8 verbunden. Innerhalb der
Drehwelle 13 ist eine Drehwelle 14 zur Bewirkung
einer Drehung der Schneideeinrichtung angeordnet. Die Drehwelle 13 ist
mit der mittigen Öffnung 5a der
Schneideeinrichtung 5 in Eingriff und ist am anderen Ende
mit dem Untersetzungsgetriebe 8 verbunden. Die Wellen 13 und 14 sind
mit dem Untersetzungsgetriebe 8 in einer solchen Weise
verbunden, dass sich ihre Drehzahlen voneinander unterscheiden.
Die gezeigte Schneideeinrichtung 5 besteht aus einem Drehklingenschneider
mit vier stumpfen Klingen 5b, die sich radial nach außen erstrecken.
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Die Düse 6 hat eine Konfiguration
einer im Wesentlichen flachen Scheibe mit einer zentralen Lageröffnung 6a zum
Lagern der Welle 14, so dass ihre freie Rotation darin
erlaubt wird, und ist mit vier Rillen 6b versehen, die
sich entlang eines Kreises erstrecken und zur Innenseite des Zylinders
offen sind und jeweils ein Schneidloch 6c (Durchgang) in
einem bogenförmigen
Segment entlang der Rille aufweisen, die als Extrusionsöffnung für das gefrorene
Produkt dient. Auf der Umfangsfläche
der Klinge 6 ist eine eingeschnittene Rille 6d ausgebildet,
in die ein Eingriffsgrat 6a, der auf der Innenfläche des
Zylinders 3 am vorderen Ende ausgebildet ist, passt, um
einen soliden Eingriff bei der Montage des Mischers-Quetschers zu erreichen.
Der Haltekragen 7 hat ein Innengewinde 7a, das
mit dem Außengewinde 3b in
Eingriff sein kann, das auf der Außenfläche des Zylinders 3 an
seinem vorderen Ende ausgebildet ist, und hält die Schneideinrichtung 5 und
die Düse 6,
die auf der Drehwelle 14 im Zylinder 3 angeordnet
sind, wenn sie in den Zylinder eingeschraubt werden.
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Die Füllgutzufuhreinrichtung 11 besteht
aus einem Füllguttrichter 11a und
einer Einlassöffnung 11b, die
mit dem Zylinder 3 an seinem hinteren Ende in Verbindung
steht, um das zu verarbeitende Material und Trockeneis in den Mischer-Quetscher 10 einzuführen. Die
Gefrierprodukt-Herausnahmeeinrichtung 12 ist zum Sammeln
des durch die Öffnungen 6c extrudierten
gefrorenen Produkts und zur Herausnahme aus der Vorrichtung ausgebildet,
wobei dies hier nicht konkret gezeigt ist.
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Die oben beschriebene Einfriervorrichtung
wird so betrieben, dass das Füllgut,
z. B. das zu verarbeitende Material und das Trockeneis, in gemischtem
Zustand dem Füllguttrichter 11a zugeführt wird,
und über die
Einlassöffnung 11b in
den Mischer-Quetscher 10 eingebracht
wird. Durch Betätigung
des Motors 9 wird die Schnecke 4 und die Schneideinrichtung 5 über die
Welle 13 bzw. die Welle 14 unter Zwischenschaltung
des Untersetzungsgetriebes 8 rotiert. Die Drehzahl der
Schneideinrichtung kann größer eingestellt
werden als diejenige der Schnecke 4. Die Drehzahl der Schnecke 4 kann
im Bereich von 10–120
U/min und diejenige der Schneideinrichtung 5 im Bereich
von 10–120
U/min liegen.
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Durch die Rotation der Schnecke 4,
wird die Füllgutmischung,
d. h. das zu verarbeitende Material und das Trockeneis, die in die
Arbeitskammer im Zylinder 3 eingespeist wurden, so angetrieben,
dass sie sich zum vorderen Ende der Schnecke 4 hin bewegt.
Hier jedoch wird die Bewegung der Füllgutmischung durch die Leitflächeneinrichtung 2 gehemmt,
wodurch in der Füllgutmischung
Scherkräfte
wirken, die dazu führen,
dass die Klumpen des Trockeneises und des Materials gequetscht und
zusammengemischt werden, wobei das Material eingefroren wird. Dieser
Mischvorgang wird auf dem Weg zum vorderen Ende der Schnecke wiederholt,
um dadurch eine immer feinere Zerlegung der Klumpen zu erreichen,
bis die gequetschte und gemischte Masse am vorderen Ende der Schnecke
durch den Drehschneider 5 zur Homogenisierung fein gequetscht
und gemischt wird.
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Die Schneideinrichtung 5 dreht
sich in einem Zustand, bei dem sie im Wesentlichen mit der Innenfläche der
Düse 6 in
Kontakt ist. Die Konstruktion der Schneideinrichtung 5 als
ein Drehklingenschneider mit stumpfen Schneidklingen 5b mit
stumpfen Kanten eines fast rechten Winkels und radial nach außen erstreckt, und
durch die Anordnung von Rillen entlang eines Kreises auf der Innenfläche der
Düse 6,
um so einen Raum zwischen der Schneiderkontaktfläche und dem Durchlass 6c vorzusehen,
kann das resultierende gefrorene Produkt leicht extrudiert werden,
ohne dass der Durchlass 6c verstopft wird. Die Partikelgröße des dabei
entstehenden gefrorenen Produkts kann angemessen eingestellt werden,
indem die Düse 6 durch
eine ausgetauscht wird, die vorher vorbereitet wurde, die eine entsprechende
Konstruktion für
die Öffnung
des Durchgangs 6c, für
den Zwischenstand zwischen dem Durchgang 6c und der Drehklinge 5b (nämlich die
Tiefe der Rille 6b) und für andere, hat.
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Das durch den Durchlass 6c extrudierte
gefrorene Produkt wird durch die Gefrierprodukt-Herausnahmeeinrichtung 12 aus
der Vorrichtung genommen und aufbewahrt, transportiert oder zum
Endverbrauch vorgelegt.
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Bei der oben beschriebenen Vorrichtung
können
die Schnecke 4 und die Schneideinrichtung 5 vorzugsweise
so betrieben werden, dass manchmal der Drehsinn geändert wird,
das heißt
dass sie rückwärts betrieben
werden, um eine Anhaftung oder ein Festkleben des gefrorenen Produkts
auf der Leitflächeneinrichtung 2 oder
auf der Schnecke 4 zu verhindern.
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3 erläutert eine
Konstruktion einer Gefriertrocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei der die wie in 1 gezeigt
konstruierte Einfriervorrichtung 1 über die Gefrierprodukt-Herausnahmeeinrichtung 12 mit
einer Vakuumtrocknungsvorrichtung 20 kombiniert ist. Als
die Vakuumtrocknungsvorrichtung kann eine Vorrichtung verwendet
werden, die bekannt ist und die so betrieben wird, dass eine Trocknung des
zu verarbeitenden Materials unter Vakuumsbedingungen durch eine
Sublimierung von Eis aus dem gefrorenen Material erreicht wird.
Eine kommerzielle Vorrichtung, die mit einer Heizeinrichtung zum
Erwärmen
des zu verarbeitenden Materials auf 20–30°C zur Erhöhung der Sublimierungsrate
und mit einer Kühleinrichtung zum
Herunterkühlen
der Kühlspule
zum Einschließen
des sublimierten Eises bei –50°C ausgerüstet ist,
hierfür verwendet
werden.
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Bei der obigen Gefriertrocknungsvorrichtung
kann das in der Einfriervorrichtung 1 erhaltene gefrorene Produkt
unter der Verwendung der Gefrierprodukt-Herausnahmeeinrichtung 12 in
die Vakuumtrocknungsvorrichtung 20 verbracht werden, um
sie einer Vakuumtrocknung zu unterziehen, während das Vakuum beibehalten
wird. Hierbei geschieht die Vakuumtrocknung zuerst durch die Sublimation
des Trockeneises, bei der eine poröse gefrorene Masse entsteht,
und dann geschieht die Sublimation des Eises aus einer solchen porösen gefrorenen
Masse mit einer großen
Oberfläche,
so dass die Vakuumtrocknung sofort geschehen kann. Auf diese Weise
kann ein gefrorenes Material, das zur Erzielung einer Vakuumtrocknung
in der üblichen
Weise sieben Tage benötigt,
durch das erfindungsgemäße Verfahren
innerhalb von zwei Tagen vakuumgetrocknet werden. Während die
Vorgänge
des Einbringens und der Herausnahme des Produkts in die Vakuumtrocknungsvorrichtung 20 oder
aus ihr heraus allgemein im Stapelbetrieb durchgeführt werden,
ist es auch möglich
diese Vorgänge
kontinuierlich durchzuführen,
indem Transportbänder
bereitgestellt werden, bei denen ein Eindringen von Luft ausgeschlossen
wird.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
des Mischers-Quetschers 10 in der Form eines Pressquetschers.
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Der Mischer-Quetscher 10 von 4 umfasst einen Stempel-Pressquetscher
(18, 19), der in einem zylindrischen Gehäuse 16 betrieben
wird, das eine Arbeitskammer darin einschließt, wobei das zu verarbeitende
Material 21 in der Form in die Arbeitskammer geliefert
wird, dass es zwischen Trockeneisgranulatschichten 22 sandwichartig
eingeschlossen ist und darin durch eine Stempelvorderseite 19 gepresst
wird, die hierbei in eine feste Form 18 hinein oder aus
ihr hinaus hin- und herbewegbar ist, was mittels einer Kolbenstange 24 geschieht,
die sich von einem Hydraulikzylinder 23 aus erstreckt,
wodurch das Material mit fein zerstoßenen Trockeneispartikeln zusammengequetscht
und gemischt wird, um so ein sofortiges Einfrieren unter Ersatz
der umgebenden Atmosphäre
durch freigesetztes Kohlendioxidgas zu erreichen. Die Form 18 ist
so angeordnet, dass sie durch einen Kolben 24 anhebbar
ist. Förderbänder 11 und 12 werden
zum Liefern des Füllguts
und zur Herausnahme des gefrorenen Produkts in bzw. aus der Arbeitskammer
eingesetzt. Das gefrorene Produkt, das aus dem Mischer-Quetscher 10 herausgenommen
wird, wird seitlich auf das Förderband 12 geschoben, indem
ein Schiebeelement 26 ausgefahren wird.
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Bei der oben beschriebenen Einfriervorrichtung
wird Trockeneis 22 erst an den Mischer-Quetscher 10 geliefert,
wobei die Füllgutzufuhreinrichtung 11 verwendet
wird, wenn die Kolbenstange 24 durch Betrieb des Hydraulikzylinders 23 zurückgezogen
wird, und dann wird durch Vorschieben der Kolbenstange die vorgeladene
Trockeneisschicht 22 zwischen der Vorderseite des Stempels 19 und
der Form 18 in feinere Partikel gepresst und gequetscht,
worauf die Arbeitskammer wieder geöffnet wird und wieder das zu
verarbeitende Material 21 eingefüllt wird, um es auf die zerquetschte
Trockeneisschicht zu häufen,
und dann folgt eine weitere Trockeneisschicht hierauf, um die Schicht
aus dem Material 21 in einer Sandwichkonstruktion durch
die Trockeneisschichten einzuschließen, bevor die Arbeitskammer
wieder geschlossen wird, indem die Kolbenstange ausgefahren wird
und die ein Sandwich bildende Masse zwischen dem Vorderteil des
Stempels 19 und der Form 18 zusammengepresst wird,
um ein Quetschen und Mischen des Materials mit Trockeneis zu erzielen. Beim
dabei entstehenden gefrorenen Produkt kann das verarbeitete Material
als eine teilweise gequetschte, jedoch teilweise verbundene Masse
in einem Produkt in Tabletten- oder Scheibenform vorliegen, was
von der Scherwirkung herrührt,
die ausgeübt
wird, wenn die gequetschten Trockeneispartikel 22 auf das
Material 21 gepresst werden. Das gefrorene Produkt kann
aus der Arbeitskammer herausgenommen werden, indem der Kolben 25 bei
zurückgezogener
Kolbenstange 24 und durch Ausfahren des Schiebeelements 26,
nachdem die Kammer geöffnet
wurde, angehoben wird.
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Ein zu verarbeitendes Material, das
beim Zusammenpressen unter hohem Druck flüssig wird, kann durch einen
Extrusionsschlitz 27, der im Gehäuse 16 angeordnet
ist, aus der Arbeitskammer extrudiert werden, was als ein entsprechendes
Band geschehen kann, wenn ein Material zwischen dem Stempel und
der Form zusammen mit Trockeneis gepresst wird, das sich bei der
Extrusion sofort verfestigt, wobei ein gefrorenes Produkt in der
Form einer Platte oder eines Bandes auf diese Weise hergestellt
werden kann.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
des Mischers-Quetschers 10, ebenfalls in einer Form eines Press-Quetschers,
bei dem die entsprechenden Teile und Elemente wie in 4 mit den gleichen Bezugszeichen
wie in 4 bezeichnet
sind.
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Bei diesem Mischer-Quetscher 10 ist
die Form 18 auf einer Halterung 17 fest gelagert
und mit mehreren Gefrierprodukt-Extrusionsöffnungen 18a versehen.
Eine Schnecke ist als die Gefrierprodukt-Herausnahmeeinrichtung 12 in
der Halterung unter der Form 18 angeordnet. Die Anordnung
eines Schiebeelements 26 ist gestrichen. Die übrige Konstruktion
ist die gleiche wie in 4.
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Bei der obigen Einfriervorrichtung
werden das zu verarbeitende Material 21 und das Trockeneis 22 unter
der Verwendung der Füllgutzufuhreinrichtung 11 in
die Arbeitskammer geliefert, während
die Kammer offen ist, was in der gleichen Weise wie bei 4 geschieht. Beim Zusammenpressen
der Füllgutladung
zwischen der Vorderseite des Stempels 19 und der Form 18 werden
Trockeneisklumpen 22 und das Material 21 zusammengequetscht
und gemischt, um eine gefrorene Mischung aufzubauen, die durch die Öffnungen 18a durch den
vom Stempel 19 ausgeübten
Druck und den Druck des Kohlendioxidgases, das durch die Quetsch-
und Mischwirkung aus dem Trockeneis freigesetzt wird, extrudiert
wird. Das resultierende gefrorene Produkt wird durch die Herausnahmeeinrichtung 12 (Schnecke)
aus der Vorrichtung herausgenommen. Das dabei entstehende gefrorene
Produkt ist in einer Form ähnlich
der wie bei der Vorrichtung mit dem Schneckenextruder von 1.
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Beispiele
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Es folgt eine eingehende Erläuterung
der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen.
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Beispiele 1–3
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Unter der Verwendung einer Einfriervorrichtung,
die der in 1 gezeigten
entsprach (mit einem Außendurchmesser
der Düse 6 von
70 mm), wurde in Beispiel 1 eine Süßkartoffel (Beniazuma), in
Beispiel 3 eine Süßkartoffel
(Healthy Red) und in Beispiel 3 eine Zitrone (True Citron) durch
Einfrieren verarbeitet. Im praktischen Betrieb des Einfrierens wurde
ein Kilogramm Trockeneiswürfel
der Größe 2 cm
pro ein Kilogramm zu verarbeitendes Material in den Füllguttrichter 11a eingefüllt, und
die Schnecke 4 wurde mit einer Drehzahl von 120 U/min mit
gleichzeitiger Drehung des Schneiders 5 mit einer Drehzahl
von 120 U/min angetrieben, um das Quetschen und Mischen des Materials
und des Trockeneises zu bewerkstelligen, wodurch ein gefrorenes
Produkt erhalten wurde.
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Dann wurde das auf diese Weise erhaltene
gefrorene Produkt in eine Vakuumtrocknungsvorrichtung verbracht,
in der es mit einem Vakuum von 20 × 10–3 Bar
mit einer Trocknungsschalentemperatur von 20°C 48 Stunden lang zur Herstellung
eines gefriergetrockneten Produkts vakuumgetrocknet wurde.
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Vergleichsbeispiele 1–3
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Die Vorgänge der Beispiele 1–3 wurden
durchgeführt,
außer
dass das Quetschen und Mischen des zu verarbeitenden Materials in
der üblichen
Weise bei einer normalen Temperatur ohne die Verwendung von Trockeneis
durchgeführt
wurden, gefolgt von einem Voreinfrieren der resultierenden gequetschten
Mischung bei –50°C in einer
Vakuumtrocknungsvorrichtung, bevor es zur Herstellung eines gefriergetrockneten
Produkts vakuumgetrocknet wurde.
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Die entstandenen gefriergetrockneten
Produkte der Beispiele 1–3
und der Vergleichsbeispiele 1–3 wurden
hinsichtlich des Farbtons durch L* (Helligkeit), a* (rot-grün) und b*
(gelb-blau) unter der Verwendung eines Farbchromazitätsmeters
(CR-300 von Minolta Camera Co., Ltd.) gemäß JIS Z 8722, 45-0 untersucht. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
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Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist,
zeigten die Produkte der erfindungsgemäßen Beispiele 1–3 höhere Helligkeitswerte
(L*) zusammen mit Farbtönen,
die denjenigen der ursprünglichen
Materialien näher
lagen. Im Gegensatz dazu wiesen die Produkte der Vergleichsbeispiele
1–3 viel
niedrigere Helligkeitswerte, und die Produkte der Vergleichsbeispiele
1 und 2 wiesen eine Bräunung
auf, die auf eine Denaturierung aufgrund von Oxidation von Polyphenolen
und dergleichen hinwies. Zusätzlich
wird darauf hingewiesen, dass die Produkte der erfindungsgemäßen Beispiele,
insbesondere von Beispiel 3, einen vorteilhaften Geschmack aufwiesen,
der dem der ursprünglichen
frischen Frucht nahe lag, während
die Produkte der Vergleichsbeispiele geruchsmäßig minderwertig waren.
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In Tabelle 2 sind die Ergebnisse
der Erfassung von Bakterien für
die erfindungsgemäßen Beispiele
aufgeführt.
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