NO132454B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat til forming av næringsmiddelprodukter ved ekstrusjon for fremstilling av formede frosne porsjoner av særlig kjøtt eller fisk, f.eks. de såkalte fiskefingre, fiskepinner og liknende produkter av fisk eller kjøtt.

I U.S. patent 2 916 986 er det foreslått å forme hurtig-fryste næringsmidler, spesielt fisk, ved ekstrusjon ved temperaturer under -10°C til strimler som videre kan oppdeles i "fiskefingre" eller "fiskepinner". Ved behandling av mager fisk (dvs. fisk med et lavt fettinnhold) er det vanlig å anvende temperaturer mellom -5° og -15°C, og ved behandling av fet fisk en temperatur på mellom -10° og -30°C. Ved denne fremgangsmåte er det imidlertid uunngåelig at strengen av det frosne næringsmiddel fra ekstruderen har en varierende kompresjonsgrad ved forskjellige tidspunkter og steder, noe som har den spesielle ulempe at strengen ikke utmates jevnt eller rettlinjet og oppviser et større eller mindre antall sprekker i avhengighet av kompresjonsgraden. Det oppstår videre den ulempe at enkelte porsjoner som fremstilles ved oppkutting av stykker av samme lengde av den utmatede streng vil ha forskjellig vekt. Såvidt patentsøkerne kjenner til, er fremgangsmåten ikke kommet til anvendelse i større kommersiell målestokk; dette skyldes antakelig de foran nevnte ulemper.

Det har likeledes vært foreslått, jfr. de franske patenter nr. 2 056 496 og 2 061 355^å unngå disse ulemper ved direkte utpres-sing av strenger av hurtigfryst fisk. Frossent materiale presses ut ved høyt trykk på omkring 100 atm. eller mere i materialet, som komprimeres i trykkmotstandsdyktige kanaler og i anlegg mot en ende-plate. Denne plate sammen med kanalene begrenser en rekke kamre i hvilke materialet forblir i tilstrekkelig tid til at trykket som hersker på oppstrømsiden av dysen, er bygget opp i kamrene. Formede porsjoner blir deretter fjernet fra kamrene med de ønskede dimensjoner for fiskefingre eller hva som ellers ønskes fremstilt.

Foreliggende oppfinnelse angår en videre forbedring av

den kjente ekstrusjonsprosess som gjør det mulig å dra nytte av noen av prinsippene ved de foran nevnte fremgangsmåter som er kjent fra de franske patenter, spesielt den utmerkede kvalitet av de formede produkter, uten at det blir nødvendig å gi avkall på den kontinuerlige fremstilling av endeløse strenger av næringsmidlet, som så deles opp i ønskede porsjoner. Tverrsnittet av de kontinuerlige strenger som er formet på denne måten, kan være sirkelformet, ellip-tisk, polygonalt eller av en hvilket som helst ønsket form, f.eks. ha form av en fisk.

Ifølge en utføreIsesform for oppfinnelsen er det endog mulig å fremstille formede porsjoner av frosne næringsmidler, f.eks. fisk, som er ringformet eller rørformet, dvs. har et indre hulrom. Ytterveggen i denne ring eller dette rør kan likeledes være av en hvilken som helst ønsket form. Produktene ifølge oppfinnelsen har den videre fordel at strukturen av det formede næringsmiddel forblir stort sett uforandret. Til tross for en gjennomgående defor-mering, f.eks. i form av en ring eller et rør, vil derfor material-veggen bestå f.eks. av fiskemuskelkjøtt som har praktisk talt samme flakformede struktur som gjør fiskekjøtt så godt likt.

Oppfinnelsen angår således et apparat til forming av frosne næringsmidler ved ekstruder ing ved en temperatur under -6°c, omfattende et trykk-kammer (1) og en anordning til å utøve et høyt trykk i trykk-kammeret, og apparatet er karakterisert ved en kanal (3) med innsnevret tverrsnitt og med en innløpsende forbundet med trykk-kammeret (1), hvilken kanal (3) tåler minst 100 atmosfærers trykk og har et tverrsnitt som avtar fra innløpsenden til en utløpsende i et forhold som ligger mellom 1,1:1 og 3:1, og en formingskanal (4) som fører fra utløpsenden av kanalen (3) med innsnevret tverrsnitt og som likeledes tåler minst 100 atmosfærers trykk, men har et konstant tverrsnitt og en lengde mellom 6 cm og ca. 20 cm, og videre karakterisert ved at den trykkutøvende anordning er innrettet til å utøve et trykk på minst 100 atmosfærer. Foretrukne utførelsesformer av apparatet er presisert i patent-kravene.

Ved bruken av apparatet ifølge oppfinnelsen presses det frosne produkt som skal formes, f.eks. blokker av frossen fiske-filet, ut av et trykk-kammer i hvilket det arbeider et organ, f.eks. et stempel, for utmating ved trykk på minst 100 atmosfærer og ved en temperatur under -6°C, fortrinnsvis under -15°C, spesielt ved -18 til -20°C, i kanalen med innsnevret tverrsnitt.

Det skal ved dette punkt i fremstillingen gjøres oppmerk-som på at det er kjent ekstrudere med liknende dimensjoner for ekstrudering av lettfrosset, finhakket kjøtt, f.eks. fra U.S. patent 2 670 296, men hverken de høye trykk eller de lave temperaturer som kommer til anvendelse ifølge foreliggende oppfinnelse, er foreslått eller ansett mulige. Slike høye trykk og lave temperaturer mulig-gjør fremstilling av et meget naturligere sluttprodukt med minimalt tap av smak og konsistens, i tilfelle av fisk spesielt.

Tilstrekkelig høye trykk ifølge oppfinnelsen er et trykk

på 100 atm. eller mere i materialet som komprimeres; når det angis at kanalen skal være motstandsdyktig mot høye trykk, skal det forstås at kanalen er fremstilt med tilstrekkelig styrke til å motstå de radialt virkende trykk i det ekstruderte materialet uten brudd i materialet som de enkelte komponenter er fremstilt av. Ved behandling av fete næringsmidler, som f.eks. kolje, kveite, svinekjøtt eller fugl, oppnås det ingen særlige fordeler om trykket økes vesentlig over 100 atm., f.eks. til 150 atm. Ved behandling av næringsmidler med lavt fettinnhold som f.eks. kjøtt av torsk eller sei

eller oksekjøtt, er det på den annen side fordelaktig å anvende enda høyere trykk, f.eks. på 180-450 atm., fortrinnsvis 200-300 atm. i materialet som behandles.

Jo lavere formingstemperaturen er, desto bedre blir kvaliteten av det fremstilte produkt ned til en bestemt temperatur, idet den optimale formingstemperatur ligger på omkring -18°C til -20°c." En ytterligere senking av temperaturen, f.eks. til -25°C, gir ingen ytterligere fordeler, men tvert imot vil ulempene ved øket kraftforbruk øke uforholdsmessig under kompresjonen. For å sikre at den optimale temperatur ikke overskrides under hele operasjonen, spesielt som følge av varme som utvikles under formingen, blir temperaturen i trykk-kammerets yttervegg og i den innsnevrete kanal såvel som formingskanalen overvåket og regulert, i alminnelighet ved kjøling.

Det er viktig ikke bare å iaktta de ovennevnte grenser for reduksjonen av tverrsnittet, men også å gjøre den del av kanalen som har konstant tverrsnitt, tilstrekkelig lang.

Den kritiske, minimale lengde avhenger i noen grad av den anvendte temperatur, det anvendte kbmpresjonstrykk, kompresjons-hastigheten og selvfølgelig arten av næringsmidlene som behandles, men spesielt er lengden avhengig av de krav som stilles til kvaliteten av det fremstilte produkt, særlig homogenitet og frihet for sprekker, og f.eks. ved behandling av fisk med høyt fettinnhold ved høyere kompresjonstrykk, lavere temperaturer og lavere kompresjon, kan den nevnte lengde holdes noe kortere enn ved behandling av fisk med lavt fettinnhold ved lavere kompresjonstrykk, høyere kcmpre-sjonstemperatur og høyere kompresjonshastighet.

En lengde på mindre enn 60 mm er ikke tilstrekkelig, selv-om kravene til produktets kvalitet er beskjedne, mens en lengde på vesentlig mer enn 200 mm ikke er fordelaktig og derfor er tek-nisk og økonomisk hensiktsløs. Hvis lengden økes vil frik-sjonen mot veggene kreve større ekstrusjonstrykk, og dette vil

på sin side frembringe varmeproblemer. Den foretrukne lengde av den trykkmotstandsdyktige formingskanal med konstant

tverrsnitt er derfor ifølge oppfinnelsen fra 120-180 mm.

Ifølge en spesiell utførelsesform for oppfinnelsen, som er egnet for fremstilling av ringformede eller rørformede produkter, anordnes en kjerne i en mellomliggende kanal mellom trykk-kammeret og kanalen med innsnevret tverrsnitt. Den endelige formingskanal fører fra kanalen med innsnevret tverrsnitt og har konstant tverrsnitt over en bestemt lengde, men henvisning til dette konstante tverrsnitt skal forstås å gjelde det totale tverrsnittareal innenfor kanalveggene omfattende det tverrsnitt som opptas av kjernen, som kan strekke seg delvis inn i denne del av kanalen. Formingskanalen med konstant tverrsnitt sikrer at den ytre overflate av det ekstruderte material er pas-sende formet og polert, mens kjernen gjør det samme for den innvendige overflate. Det er fordelaktig om tverrsnittet av den nevnte mellomliggende kanal øker på oppstrømssiden av kjernen, dvs. at det er en innsnevring i strømningsretningen. Kjernen er forbundet med den trykkmotstandsdyktige yttervegg i kanalen ved hjelp av én, fortrinnsvis flere støtter. Disse støtter skal ikke strekke seg over hele lengden av kjernen, de skal fortrinnsvis være anordnet ved den begynnende del av kjernen, og f.eks. strekke seg 1/3 av lengden mot utløpsenden. Det er uunngåelig at disse støtter deler opp produktet som skal formes, slik at det.synes umulig å oppnå en kontinuerlig streng. Det er imidlertid funnet at ved å presse materialet gjennom kanalen med innsnevret tverrsnitt på nedstrømssiden av støttene, vil de enkelte strengparter som er skåret opp av støttene på ny forenes under dannelse av en kontinuerlig streng som i motsetning til strengen på kjernens oppstrømsside er innhul. De foran nevnte forholdstall vedrørende innsnevring av tverrsnittet gjelder også under disse forhold, dvs. nedsettelsen av tverrsnittet skal ligge innenfor grensene 1,1:1 til 3:1, fortrinnsvis 1,3:1 til 2:1 og skal fortrinnsvis strekke seg over en avstand på 0,5-10 cm, særlig 4-6 cm. Sammensmeltingen av dé individuelle strengparter under dannelse av en kontinuerlig, hul streng kan lettes ved å ut-føre støttene som forbinder kjernen med den trykkmotstandsdyktige kanalvegg, skarpe som kniver i retning mot utløpsenden.

En videre forbedring av kvaliteten av produktet kan oppnås ved å utføre de mot innløpssiden vendende kanter av støt-tene strømlinjeformet eller dråpeformet.

En rekke utførelsesformer for apparatet

ifølge oppfinnelsen er beskrevet mer detaljert i forbindelse med følgende eksempler og under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1-4 angår utførelsesformer bestemt for fremstilling av formede produkter med kompakt tverrsnitt. Fig. 5-7 illustrerer en utførelsesform for fremstilling av ringformede eller rørformede produkter. Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom et apparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt etter linjen Il-Il på fig. 1. Fig. 3 er et lengdesnitt gjennom et apparat ifølge en

annen utførelsesform for oppfinnelsen.

Fig. 4 er et tverrsnitt langs linjen IV-IV på fig. 3. Mens tverrsnittet av strengen langs linjen II-II eller IV-IV svarer til det endelige tverrsnitt, f.eks. i form av en fisk, er tverrsnittet langs linjen A-A større og av en hvilken som helst Ønsket form, f.eks. rundt eller rektangulært, slik at det ikke bare finner sted en innsnevring av tverrsnittet, men samtidig en endring av tverrsnittets form.

Fremgangsmåten ved bruk av apparatet ifølge oppfinnelsen skal først beskrives skjematisk under henvisning til fig. 1 og 2.

I trykk-kammeret 1 befinner der seg et bevegelig stempel 2. Trykk-kammeret 1 fylles med et fossent næringsmiddel, f.eks.

fiskekjøtt. Stemplet 2 trykker dette frosne materiale gjennom en kanal 3 som er motstandsdyktig mot høye trykk og har et avtakende tverrsnitt i materialets bevegelsesretning. Fra kanalen 3 kommer materialet til formingskanalen 4 som likeledes er motstandsdyktig mot høye trykk, og i denne kanal dannes det en kontinuerlig streng 19, hvis periferiform 4a er bestemt av tverrsnittsformen av formingskanalen 4. Materialstrengen føres hensiktsmessig ikke direkte ut i friluft, men føres gjennom en føringskanal 17 (som ikke trenger å være trykkmotstandsdyktig) til oppkuttingsstasjonen 20, hvor den kontinuerlige streng kuttes opp i individuelle porsjoner av ønsket størrelse. Det er fordelaktig hvis temperaturen av ut-siden av den trykkmotstandsdyktige vegg 14 i formingskanalen 4

er innstillbar, f.eks. ved anvendelse av en kjøle- bg oppvarmings-mantel 18. I de fleste tilfeller vil det trenges kjøling for temperaturreguleringen, men - spesielt etter lang tids funksjon - vil en viss varmetilførsel kunne være hensiktsmessig for at temperaturen ikke skal synke under det optimale temperaturområde for formingen.

Apparatet ifølge fig. 3 og 4 virker prinsipielt på samme måte. Forskjellen fra utførelsesformen som er vist på fig. 1 og 2, består hovedsakelig i at det i tilfelle av fig. 3 og 4 samtidig fremstilles flere, flate strenger. Fig. 5 er et lengdesnitt, denne gang gjennom et apparat for fremstilling av ringformede eller rørformede produkter. Den øvre halvdel A illustrerer en variant som i tillegg til den nød- vendige innsnevrete kanal 3 før den endelige formingskanal 4 dessuten har en mellomliggende kanal 6 mellom trykk-kammeret 1 og den innsnevrete kanal 3; den nedre halvdel B angår en utførel-sesform med en annen utforming av den mellomliggende kanal. Fig. 6 er et tverrsnitt langs linjen vi-VI på fig. 5.

Fig. 7 er et snitt langs linjen VII-VII på fig. 5.

Også ved denne utførelsesform presses hurtigfrosne næringsmidler fra trykk-kammeret 1 ved hjelp av stemplet 2 ved et trykk på minst 100 atm. inn i den mellomliggende kanal 16. Tverrsnittet av denne mellomliggende kanal 16 avtar i retning mot ut-løpsenden. En kjerne 5 er anordnet i kanalen 16. Kjernen 5 fast-holdes ved hjelp av én eller flere støtter eller stag 6 i midten av kanalen 16. Som det fremgår av fig. 6, er kjernen 5 ifølge det viste eksempel understøttet ved hjelp av to motsatt stående støtter. Støttene 6 strekker seg bare en del av lengden av kjernen 5. Støttene 6 holder kjernen fast i den trykkmotstandsdyktige ytre hylse 14.

Ifølge en foretrukken utførelsesform er støttene 6 formet i likhet med flyvinger. Kantene 7 som vender mot utløps-siden er tilspisset, mens kantene 8 som vender mot innløpssiden, er tykke og avrundet dråpeformet, som vist på fig. 7.

Kjernen 5 i den mellomliggende kanal 16 har avtakende . tverrsnitt i retning mot utløpet. Enden 9 som vender mot innløps-..iden, er hensiktsmessig avrundet. Enden 10 som vender mot ut-løpssiden, kan på den annen side være utført som en avskåret kjegle. Den mellomliggende kanal 16 består av en del 11 i tilknytting til trykk-kammeret 1 eller en kanal 3a med avtakende tverrsnitt, idet den nevnte del 11 har svakt avtakende tverrsnitt i retning mot utløpsenden som omgir kjernen 5 og strekker seg forbi støttene 6. I tilknytting til denne innsnevrete del 11 av den mellomliggende kanal 16 er det hensiktsmessig å anordne en del 12 med konstant tverrsnitt og dimensjoner.

Fra delen 12 løper det en kanal 3 som har avtakende tverrsnitt på samme måte som tidligere beskrevet., dvs. tverr snit-tet avtar i et forhold på 1,1: i til 3:1, fortrinnsvis i->r. on f or grensene 1,3:1 til 2:1,idet den del av kanalen som he avtakende tverrsnitt, hensiktsmessig strekker seg over en lfjde på

0. 5-10 cm, fortrinnsvis 4-6 cm, slik at veggens vinkel med kanalens akse ved det trangeste parti er på omkring 10-20°, fortrinnsvis omkring 15°.

I begge tilfeller raker endai av kjernen 5 inn i et om-råde av apparatet hvor den utvendige diameter av strengen 19 av ekstrudert materiale formes i en avsluttende formingskanal 4 med konstant diameter. I tilknytning til denne kanal er det enten direkte eller med en liten mellomliggende avstand anordnet en føringskanal 17 som ikke trenger å være trykkmotstandsdyktig, og den innvendige diameter av denne føringskanal 17 kan likeledes være noe større enn den innvendige diameter av den trykkmotstandsdyktige kanal 4.

Kjølemiddelanordningene for trykk-kammeret 1 og de forskjellige deler av formingskanalen, og eventuelt om nødvendig for kjernen, er ikke vist på tegningen.

Stemplet 2 presser det frosne næringsmiddel fra tiykk-kammeret 1 til formingskanalen 4 gjennom kanalen med det innsnevrete parti 3a. Den avrundete spiss 9 av kjernen 5 trenger inn i det ekstruderte materialet, slik at dette blir rørformet. Støt-tene 6 skjærer den rørformede streng i to, men etter å ha pas-sert støttene i delen 12 som har konstant tverrsnitt, smelter

. strengpartene igjen sammen. Kanalen 3 med innsnevret tverrsnitt ikke bare fremskynder denne- sammensmelting, men styrker også

strengen ytterligere. F.eks. kan individuelle muskelfibre i ekstrudert kjøtt skyves i hverandre på en slik måte at delelinjen som dannes av støttene, ikke lenger er synlig i det ferdige produkt. Det endelige tverrsnitt av den ekstruderte, rørformete stang bestemmes av det innvendige tverrsnitt av den trykkmotstandsdyktige formingskanal 4 som enden av kjernen 5 stikker inn 1. I formingskanalen 4 forekommer det en viss trykkreduksjon i

det ekstruderte næringsmiddel som opp til dette punkt har stått under høyt trykk, men den utvendige diameter og den glatte, utvendige overflate av strengen bibeholdes. Føringskanalen 17 som ikke er trykkmotstandsdyktig, tjener til føring av strengen i noen grad etter at den faktiske ekstrusjon har funnet sted og hindrer den f.eks. i å synke ned eller brekke istykker som følge av sin egen vekt.

EKSEMPEL 1

I et apparat ifølge fig. 1 og 2, ble 2 kg torskefilet komprimert i 0,21 minutter ved en temperatur på -18°C og et trykk på 250 at}n. målt i det komprimerte materialet. Apparatets innvendige tverrsnitt avtok fra trykk-kammeret 1 til formingskanalen 4 fra 42 cm 2 over en avstand på o 4 cm til 17 cm 2. Strengen 19 av den utmatede fisk ble skåret opp i porsjoner av en tyk-kelse på 12 cm.

EKSEMPEL 2

I et apparat som vist på fig. 3 og 4, ble kyllingkjøtt komprimert ved en temperatur på -15°C og et trykk på 100 atm.

Ved dette eksempel var reduksjonen i tverrsnittet på 33,5%, fra 42 cm 2 til 28 cm 2 i løpet av en avstand på 1,5 cm. Fremmatings-hastigheten for de to strenger av kyllingkjøtt var 7,5 cm pr. sekund. Tverrsnittsdimensjonene av hver streng var 1,4 cm x 10 cm.

EKSEMPEL 3

Med et apparat som vist på fig. 4-7, ble koljefilet formet til en rørformet streng med en utvendig diameter på 4,4 cm og innvendig diameter 2,8 cm. Et apparat svarende til utførelsen A, dvs. med en reduksjon av tverrsnittet på oppstrømssiden av formingskanalen, ble anvendt. Reduksjonen i tverrsnittet i delen 3a var 10% og i den trangeste del 3 var tverrsnittet redusert fra 20 ca 2 til 15,5 cm 2 i l^pet av en strekning på •.5 cm. Lengden av kjernen var 18 cm; trykket målt på oppstrømssiden av kjernen i det komprimerte materialet, var 120 atm. Apparatets kapasitet var 150 kg pr. time.

Claims (4)

1. Apparat til forming av frosne næringsmidler ,<ed ekstruder ing ved en temperatur under -6°C, omfattende et trykk-kammer (IV og en anordning til å utøve et høyt trykk i trykk-kammeret, karakterisert ved en kanal (3) med innsnevret tverrsnitt og med en innløpsende forbundet med trykk-kammeret (1), hvilken kanal (3) tåler minst 100 atmosfærers trykk og har et tverrsnitt som avtar fra innløpsenden til en utløpsende i et forhold som ligger mellom 1,1:1 og 3:1, og en formingskanal (4) som fører fra utløpsenden av kanalen (3) med innsnevret tverrsnitt og som likeledes tåler minst 100 atmosfærers trykk, men har et konstant tverrsnitt og en lengde mellom 6 cm og ca. 20 cm, og videre karakterisert ved at den trykkutøvende anordning er innrettet til å utøve et trykk på minst 100 atmosfærer.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen (3) med innsnevret tverrsnitt har en lengde mellom 0,5 og 10 cm.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at kanalen (3) med innsnevret tverrsnitt har en lengde som ligger mellom 4 bg.6 cm og avtar i tverrsnitt i et forhold som ligger mellom 1,3:1 og 2:1.

4. Apparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at lengden av formingskanalen (4) er mellom 12 og 18 cm.