DE820843C - Verfahren und Vorrichtung zur Aufloesung kristallisierender Stoffe, insbesondere von Zucker, und Herstellung von Kristallschlamm unter Abkuehlung und Reibung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Auflösung kristallisierender Stoffe, insbesondere von Zucker, und Herstellung von Kristallschlamm unter Abkühlung und Reibung Bei der bekannten Herstellungsweise von Zuckerwaren wird der Zucker in Wasser gelöst und die Lösung auf eine bestimmte Konzentration eingedampft. Es lösen sich bei ioo° C etwa 4 Teile Zucker in i Teil Wasser. Die Lösung hat dann beim Aufkochen 20% Feuchtigkeit. Fondant z. B. soll aber nur io% Feuchtigkeit haben, so daß die Hälfte des Wassers wieder verdampft werden muß. Mit zunehmender Eindampfung der Lösung steigt die Temperatur und erreicht bei io% Feuchtigkeit ungefähr 120' C. Die Feuchtigkeitsbestimmung durch Messung der Siedetemperatur ist bei niedrigen Graden (12o° C) unzuverlässig. Soll die Zuckerlösung z. B. für die Fondantherstellung verarbeitet werden, so wird diese unter Kühlung gerührt, wobei ein Ausfällen der Kristalle zu Kristallschlamm erfolgt. Die bekannten und beschriebenen Methoden der Lösungsbereitung und deren Weiterverarbeitung zu Fondant haben die folgenden Nachteile. Durch das Ausdampfen treten erhebliche Wärmeverluste auf. Ein stetig gleicher Feuchtigkeitsgehalt läßt sich kaum einhalten. Die Kristalle fallen, da sie in der heißen Lösung zu wachsen beginnen, groß aus. Diese Kristallform ist unerwünscht. Gemäß der Erfindung werden die obigen Nachteile vermieden.
• Um den Wärmeverbrauch durch Ausdampfen der überschüssigen Feuchtigkeit zu vermindern, wird dem Zucker nicht mehr Wasser zugesetzt, als die Lösung vor der Kristallisierung enthalten soll. Die Lösungstemperatur eines Gemisches von 9o % Zucker und io% Wasser beträgt etwa 128° C. Da der Siedepunkt einer solchen Lösung bei etwa 12o° C liegt, wird die Auflösung des Zuckers in einem geschlossenen Behälter unter entsprechendem Überdruck vorgenommen, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt von ioo/o erhalten bleibt. Zur Vermeidung eines grobkristallinischen Gefüges des Zuckers wird nach erfolgter Auflösung eine plötzliche starke Abkühlung auf etwa 55° C vorzugsweise in einer Dosiervorrichtung auf dem Wege in den Kristallisationsraum herbeigeführt. Ferner kann der Mantel des Kristallisationsraumes wassergekühlt sein. Die stark eingeengte und unterkühlte Lösung wird von Schlägern bewegt und mit Impfkristallen untermischt, wodurch der Kristallisationsvorgang eingeleitet und beschleunigt wird. Dabei fallen die Kristalle um so feiner aus, als die Lösung durch Unterkühlung verdichtet war. Die plötzliche starke Abkühlung auf 55° C und das Ausfällen der Zuckerkristalle können auch durch Anwendung von Vakuum im KristallisatiQnsraum erzielt werden.
• Zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verarbeitungsverfahrens dient vorzugsweise ein beheizbarer, dampfdicht geschlossener und mit verschließbarem Fülltrichter, Wassermeßgefäß und Überdruckventil versehener Behälter, an den sich ein Vorratsbehälter und danach ein Abkühlungs-und Kristallisationsraum mit Auslaßöffnung anschließt. Zwischen Lösungs- und Vorratsbehälter ist zweckmäßig ein Sieb eingebaut. Im Anschluß an die Auslaßöffnung des Vorratsbehälters kann eine in ihrer Drehzahl regelbare Zahnradförderpumpe vorgesehen sein, deren Zahnlücken in Deckung mit der in den Entspannungs- und Kristallisationsraum führenden Einlaßöffnungen liegen. Der Kristallisationsraum kann auf den Ausgang zu kegelig erweitert sein und dort eine von außen her angetriebene Zahnradpumpe zur Förderung der fertigen Masse gegen den Außendruck enthalten.
• Im Fuße des die gesamte Vorrichtung tragenden Gestells wird vorzugsweise eine elektromotorisch angetriebene Vakuumpumpe für die Absaugung der im Kristallisationsraum freiwerdenden Dämpfe vorgesehen. Statt einer Zahnradpumpe kann zwischen Vorratsbehälter und Kristallisationsraum ein stark unterkühltes Zahnwalzenpaar vorgesehen werden, das den Durchlaß zu dem unter atmosphärischem Druck arbeitenden Kristallisationsraum abschließt.
• Durch das Verfahren nach der Erfindung wird eine Wärmeabstrahlung und ein Verdampfen der in der gelösten Zuckermasse enthaltenden Feuchtigkeit vor der Unterkühlung weitgehend verhindert, so daß mit der geringstmöglichen Lösungsmittelmenge gearbeitet werden kann. Durch die anschließende schnelle und starke Unterkühlung und Drucksenkung im Kristallisationsraum wird die Bildung scharfkantiger, grober Kristalle unmöglich gemacht; statt dessen entsteht im Kristallisationsraum ein durch kleinste, kaum wahrnehmbare Kristalle gebildeter Kristallschlamm, der eine gleichmäßige Lichtbrechung ergibt, so daß die fertige, aus diesem Kristallschlamm hergestellte Fondantmasse nicht nur einen zarten Schmelz, sondern auch ein weit besseres Aussehen besitzt und im Geschmack der grobkristallinischen Fondantmasse wesentlich überlegen ist. Infolge der Herabsetzung der benötigten Lösungsmittelmenge werden nun auch erhebliche Wärmemengen eingespart, die sonst zum Ausdampfen des im überschuß beigegebenen Lösungsmittels aufgebracht werden müssen. Auch die durch Überkochen und Herausspritzen der Zuckermasse eintretenden Verluste an Zucker kommen bei dem unter luftdichtem Abschluß arbeitenden Lösungsverfahren in Fortfall. Außerdem läßt sich eine genaue Konzentration der Lösung einhalten, wodurch die Beschaffenheit der erzielten Ware gleichmäßig gut erhalten wird.
• Zwei Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens -nach der Erfindung sind beispielsweise in der Zeichnung veranschaulicht.
• Abb. i gibt schematisch einen senkrechten Mittelschnitt durch eine Ausführungsform einer Fondantmaschine wieder, bei welcher zwischen Vorrats-und Kristallisationsbehälter eine Kühleinrichtung eingeschaltet ist.
• Abb.2 zeigt einen senkrechten Mittelschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Fondantmasse mit unter Unterdruck arbeitendem Kristallisationsraum.
• Abb. 3 stellt einen Schnitt entlang der Linie 111-III der Abb. i dar.
• Bei der Ausführungsform nach Abb. i ist für die Auflösung des Zuckers ein zylindrischer oder ovaler Behälter i vorgesehen, der mit einem Fülltrichter 2 mit Verschlußschieber 3 ausgerüstet ist. Über dem Auflösebehälter befindet sich ein Wassermesser 4 für die Aufnahme einer der Füllung genau angepaßten Lösungsmittelmenge. Ein Überdruckventil 5 sichert die Innehaltung des für den Auflösevorgang gewünschten Dampfdrucks. Durch ein Absperrventil 6 ist der Auflösebehälter mit einem Vorratsbehälter 8 verbunden, in welchem ein Sieb 7 eingebaut ist. Ein Auslaßkanal 18 führt zu einer mit Kühlmantel versehenen Zahnradpumpe g, welche die Zuführung der Zuckerlösung zu dem anschließenden Kr;istallisa4tionsraum 1o regelt. In dem mit einem Kühlmantel i9 ausgerüsteten Kristallisationsraum läuft eine Welle 2o mit Rühr- und Schlagarmen i i um, welche die zu feinem Kristallschlamm umgewandelte Zuckerlösung zu einer kegeligen Erweiterung 21 am Ende des Kristallisationsraumes fördern. Die Welle 20 wird durch eine Riemenscheibe 22 angetrieben. Sie treibt über ein Zahnradpaar 23 die Zahnradpumpe 9 im festen Verhältnis zur Umlaufgeschwindigkeit der Rührarme i i an. Ein Abstreifer 24, der an der Wand der kegeligen Erweiterung 21 entlang schabt, führt den Kristallschlamm einer Auslaßöffnung 25 zu.
• Das Verfahren nach Abb. i arbeitet z. B. für die Herstellung von Fondantmasse wie folgt: Der heizbare Auflösebehälter i wird über den Trichter 2 und den dampfdichten Drehschieber 3 mit 9o kg Zucker und über den Meßbehälter 4 mit io kg Wasser beschickt. Das Gemisch wird durch eine nicht dargestellte Rührvorrichtung durchmischt und bei geschlossenem Drehschieber 3 auf einige Grade mehr als die erforderliche Lösungstemperatur erhitzt, um eine schnellere Auflösung des Zuckers zu bewirken. Da die Lösungstemperatur in diesem Falle i28° C beträgt, der Siedepunkt aber bei 12o° C liegt, wird sich ein Überdruck im Auflösebehälter i einstellen. Der sich bildende Dampf bleibt aber im Behälter und kondensiert wieder beim Ablassen der Lösung, so daß der Feuchtigkeitsgrad erhalten bleibt. Nach erfolgter Auflösung wird die Heizung abgestellt und die Lösung über das Ventil 6 und das Sieb 7 in den Vorratsbehälter 8 abgelassen. Das vorzugsweise als Zahnradpumpe ausgebildete Kühlelement 9 entnimmt dem Vorratsbehälter 8 eine der Kühlfläche angepaßte Menge Lösung und bringt diese in den gekühlten Kristalli sationsraum io, wo sie mittels der Schläger i i gerührt und nach dem erweiterten Ausflußende bewegt wird. Während dieses Vorganges wird ein geringer Teil der Feuchtigkeit durch Verdunsten frei und dadurch die Kristallbildung herbeigeführt.
• Bei der Ausführungsform nach Abb. 2, sind der Auflösebehälter i' und der Vorratsbehälter 8' in gleicher Weise wie in Abb. i vorgesehen. Die Zahnradpumpe 12 ist hier jedoch nicht gekühlt und wird von der Rührarmwelle 2ö angetrieben. Sie fördert ebenso wie die Zahnradpumpe 9 in den mit Kühlmantel i9' versehenen Kristallisationsraum iö . Der kegelig erweiterte Teil 21' des Kristallisationsraumes ist durch eine Rohrleitung26 mit einem Kondensator 14 und einer Vakuumpumpe 13 verbunden. Die Rührarmwelle 20' erhält ihren Antrieb über ein als Zahnradpumpe arbeitendes Zahnradpaar 15 von außen her durch ein Getriebe 27 vom Motor der Vakuumpumpe 13. Das Zahnradpaar 15 fördert gleichzeitig die fertige Fondantmasse durch das mit Rückschlagklappe versehene Ausflußrohr 17 gegen den atmosphärischen Druck nach außen.
• Das Verfahren nach Abb. 2 ist bezüglich der Auf- j lösung des Zuckers und der Sammlung im Vorratsraum das gleiche wie oben beschrieben. Im Unterschied zum Verfahren nach Abb. i werden dem aufzulösenden Zucker 16% Wasser zugesetzt. Die Pumpe 12 entnimmt dem Vorratsraum 8' eine bestimmte Menge Lösung und fördert sie in den mittels der Luftpumpe unter- Vakuum gesetzten Kristallisationsraum iö , wobei sich die der Lösung innewohnende Dampfspannung auf die dem Unterdruck entsprechende einstellt. Durch die dabei entstehende spontane Verdampfung von etwa 6% der in der heißen Lösung enthaltenen Feuchtigkeit wird j Wärme frei, und die Temperatur sinkt bei einem I Vakuum von 75 mm Hg fast augenblicklich auf etwa 55° C. Eine weitere Kühlung der Lösung kann l# durch Kühlung der Wände des Kristallisationsraumes iö erreicht werden. Die frei werdenden Dämpfe werden durch die Vakuumpumpe abgesaugt und im Kondensator 14 niedergeschlagen. Die Schläger i i' bewegen die Masse dem erweiterten Ende 21' zu. Die hierbei entstehende Kristallmasse wird vorzugsweise durch eine Zahnradpumpe i .s nach außen gefördert.
• Wird wie bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach Abb. i ohne Luftverdünnung im Kristallisationsraum io' gearbeitet, so wird wie nach Verfahren in Abb. i beschrieben, nur diejenige Menge Feuchtigkeit zugesetzt, die im Endprodukt des Fondant enthalten sein soll. Die Kühlung der Lösung kann anstatt im Förderelement 9 auch mittels des wassergekühlten Mantels i9' des Kristallisationsraumes iö erfolgen.
• Da die zuzugebende Wassermenge genau bemessen sein soll, wird vorzugsweise der Auflösebehälter i und i' mit einem Wassermeßgefäß 4 und 4 verbunden, bei dem ein verstellbares überlaufrohr die genaue Einhaltung der gewünschten Menge gewährleistet. .

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Auflösung kristallisierender Stoffe, insbesondere von Zucker, und zur Herstellung von Kristallschlamm unter Abkühlung und Reibung, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel (Wasser) in den zu lösenden Stoff (Zucker) in einer dem Feuchtigkeitsendzustand entsprechenden Menge (io%) eingeführt und unter luftdichtem Abschluß auf eine die gewöhnliche Kochtemperatur übersteigende, der Lösungsmittelmenge angepaßte Temperatur (12o°) gebracht, darauf bei starker Unterkühlung kristallisiert und zur weiteren Verarbeitung abgezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte, bei Überdruck hergestellte Zuckerlösung unterplötzlicher Entspannung und Abkühlung in einen Raum niedrigen Druckes eingeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuckerlösung vor dem Einführen in den Raum niedrigen Druckes oder in einen zwischengeschalteten Vorratsraum gesiebt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Überdruck gelöste Zuckermasse in einer auf den Unterdruck des Entspannungsraumes abgestimmten Menge dem Entspannungs- und Kristallisätionsraum zugeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Zuckerlösung vor dem Einführen in den Kristallisationsraum in fein unterteilter Menge über stark gekühlte Flächen geleitet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die entspannte und abgekühlte Zuckerlösung beim Hindurchführen durch den Raum niedrigen Druckes geschlagen und unter Bildung feinsten Kristallschlammes dem Auslaß zu bewegt wird.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 6, gekennzeichnet durch einen dampfdicht geschlossenen, mit verschließbarem Fülltrichter (2), Wassermeßgefäß (4) und Überdruckventil (5) versehenen, beheizbaren Behälter (i), daran anschließendem Vorratsbehälter (8) und nachfolgendem Abkühlungs- und Kristallisationsraum (io) mit Auslaßöffnung (17). B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lösungsraum (i) und Vorratsbehälter (8) ein Sieb (7) eingebaut ist. g. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Auslaßöffnung (i8) des Vorratsbehälters eine in ihrer Drehzahl regelbare Zahnradförderpumpe (g) vorgesehen ist, deren Zahnlücken in Deckung mit der in den Entspannungs- und Kristallisationsraum (io) führenden Einlaßöffnung liegen. io. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis g dadurch gekennzeichnet, daß der Kristallisationsraum (iö) auf den Ausgang zu kegelig erweitert ist und dort eine von außen her angetriebene Zahnradpumpe (i5) die fertige Masse zur Förderung gegen den Außendruck aufnimmt. i i. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß im Fuß des die gesamte Vorrichtung tragenden Gestelles eine elektromotorisch angetriebene Vakuumpumpe (i3) für die Absaugung der im Kristallisationsraum (io') frei «erdenden Dämpfe vorgesehen ist. 1z. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorratsbehälter (8) und Kristallisationsraum (io) ein stark unterkühltes gezahntes Walzenpaar (g) vorgesehen ist, das den Durchlaß (g) zu dem unter Atmosphärendruck arbeitenden Kristallisationsraum (io) abschließt.