PL179651B1

PL179651B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania mrozonych produktów napowietrzonych,zwlaszcza lodów PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL179651B1
Application number: PL95311434A
Authority: PL
Inventors: Gilles Fayard; Michel John Arthur Groux
Original assignee: Nestle Sa; Societe Des Produits Nestle Sa
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 2000-10-31
Also published as: PL311434A1; CA2163284C; HU9503130D0; BR9505269A; MY137610A; TW343131B; GR3030143T3; SK280829B6; EP0713650A1; DE69508529T3; NZ280507A; FI955594A; MX9504808A; DK0713650T3; RU2154950C2; CZ307695A3; HU217995B; AU3770095A; DE69508529D1; TNSN95119A1

Abstract

szanine miesza sie, napowietrza, zamraza i schladza do temperatury me wyzszej niz -8°C, a nastepnie przepuszcza przez dysze, znamienny tym, ze operacje te przeprowadza sie w jednym etapie i tylko w jednym urzadzeniu, przy czym zamrazana mieszanine o temperaturze od 2 do 5°C wprowa- dza sie do tego urzadzenia z dwoma slimakami, w którym miesza sie ja za pomoca slimaków obracajacych sie z pred- koscia od 100 obr/min do 600 obr/mm, nastepnie przenosi sie zamrazana mieszanine do obszaru wtlaczania powietrza i poddaje sie operacji napowietrzania do wymaganej objeto- sci, wiekszej od 20% do 150% , objetosci poczatkowej, ochladza sie ja do temperatury od -8 do -20°C i wytlacza sie przez dysze 2 Urzadzenie do wytwarzania mrozonych produktów napowietrzonych, zwlaszcza lodów, które jest zaopatrzone w dwa identyczne równolegle i zazebiajace sie ze soba slimaki, zamontowane obrotowo w tym samym kierunku, umieszczone w obudowie zaopatrzonej na jednym koncu w dysze w postaci tlocznika, a na drugim koncu w zespoly do podawania zamrazanej mieszaniny, znamienne tym, ze do slimaków (1, 2) dolaczone sa przewody rurowe do podawa- nia powietrza z wlotem (9), przy czym obudowa (3) jest wy- posazona w plaszcz chlodzacy z obwodem (7) krazacego plynu chlodzacego. FIG. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania mrożonych produktów napowietrzonych, zwłaszcza lodów.

Zgodnie ze znanym sposobem wytwarzania mrożonych produktów napowietrzonych poddaje się je mieszaniu, homogenizacji, pasteryzacji, zamrażaniu i utwardzaniu zamrażanej mieszaniny. Napowietrzanie mieszaniny lub jej rozprężenie jest przeprowadzane w etapie zamrażania tak, że objętość zwiększa się o 70 do 120%. Gdy napowietrzona masa opuszcza urządzenie zamrażające (zamrażarkę), jej temperatura wynosi zwykle od -5 do -6°C. Masa jest następnie utwardzana w temperaturze od -40 do -45°C w komorze utwardzającej tak długo,

179 651 aż temperatura wewnątrz mieszaniny osiągnie nie więcej niż -18°C dla luźnych produktów oraz nie więcej niż -30°C dla produktów wytłaczanych do postaci tabliczek.

Z powodu oszczędności energii oraz mając na celu polepszenie struktury mieszaniny, na przykład pod względem jej konsystencji, podjęto próby obniżenia temperatury masy opuszczającej zamrażarkę. Jednak używając typowych urządzeń napotyka się problemy, związane z dużą lepkością masy lodowej w temperaturze od -7 do -8°C. Problemy te zostały częściowo rozwiązane poprzez użycie dwóch zamrażarek o gładkiej powierzchni, ustawionych szeregowo, z których pierwsza jest konwencjonalna i wytwarza napowietrzone lody o temperaturze około -7°C, natomiast drugajest specjalnie zaprojektowana do przetwarzania mieszanin o dużej lepkości tak, by obniżyć ich temperaturę do około -10°C.

Ponadto, ze zgłoszenia patentowego EP-A-0561118 znany jest trójetapowy sposób produkcji lodów o niskiej temperaturze do około -20°C. Jest to temperatura, przy której dla luźnych produktów, można całkowicie wyeliminować etap utwardzania, a dla produktów wytłaczanych można go znacznie skrócić. W pierwszym tzw. etapie wstępnego rozprężania, w mieszaninę o dodatniej temperaturze wtłaczane jest powietrze. W drugim etapie, napowietrzana masa jest schładzana w wymienniku o gładkiej powierzchni do temperatury -6°C. Podczas trzeciego etapu urządzenie ślimakowe schładza masę do około -20°C.

W zgłoszeniu patentowym US-A-5024066 przedstawiono system dwuetapowy. W pierwszym etapie wykonywane jest wstępne rozprężanie, kiedy to do zamrażanej masy o temperaturze dodatniej dodawane jest powietrze. W drugim etapie napowietrzana masa jest schładzana przy pomocy śruby Archimedesa z szorstkimi powierzchniami, wyposażonej w skrobaczki na obwodzie. Osiąga się tutaj wystarczająco niskątemperaturę, która zapewnia, że zamrożona masa posiada odpowiednią konsystencję, pozwalając na bezpośrednie składowanie w chłodni.

Sposób wytwarzania mrożonych produktów napowietrzonych, zwłaszcza lodów, w którym zamrażaną mieszaninę miesza się, napowietrza, zamraża i schładza do temperatury nie wyższej niż -8°C, a następnie przepuszcza przez dyszę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że operacje te przeprowadza się wjednym etapie i tylko wjednym urządzeniu, przy czym zamrażaną mieszaninę o temperaturze od 2 do 5°C wprowadza się do tego urządzenia z dwoma ślimakami, w którym miesza się jąza pomocą ślimaków obracających się z prędkościąod 100 obr/min. do 600 obr/min., następnie przenosi się zamrażanąmieszaninę do obszaru wtłaczania powietrza i poddaje się operacji napowietrzania do wymaganej objętości, większej od 20% do 150% objętości początkowej, ochładza się ją do temperatury od -8 do -20°C i wytłacza się przez dyszę.

Urządzenie do wytwarzania mrożonych produktów napowietrzonych, zwłaszcza lodów, które jest zaopatrzone w dwa identyczne równoległe i zazębiające się ze sobą ślimaki, zamontowane obrotowo w tym samym kierunku, umieszczone w obudowie zaopatrzonej najednym końcu w dyszę w postaci tłocznika, a na drugim końcu w zespoły do podawania zamrażanej mieszaniny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do ślimaków dołączone są przewody rurowe do podawania powietrza z wlotem, przy czym obudowa jest wyposażona w płaszcz chłodzący z obwodami krążącego płynu chłodzącego.

Korzystnym jest, że każdy ze ślimaków składa się z kolejnych segmentów, o zmiennym kształcie ślimaka, przy czym poszczególne segmenty ślimaka zawierają strefy transportujące, mieszające, tnące i ściskające. Stosunek całkowitej długości segmentów każdego z tych ślimaków, do średnicy każdego z tych ślimaków, mieści się w granicach 30 do 60. Obudowa ma dwie powłoki oraz kanał płynu chłodzącego, wchodzący w skład niezależnego obwodu chłodzącego w każdym z segmentów, a ponadto dysza jest zaopatrzona w środki chłodzące z zaworem bezpieczeństwa. Przewody wtłaczające powietrze przez wlot są umieszczone na różnych poziomach obudowy, od 1/2 do 4/5 jej długości, korzystnie po jej obu stronach. Tłocznik ma kształt stożka, przy czym łączy on przestrzenie wokół każdego ślimaka w jeden przewód rurowy stanowiący wylot, usytuowany pionowo lub poziomo. W dolnej części przewodu rurowego jest dołączony zawór kulowy regulujący ciśnienie zasysania.

W rozwiązaniu według wynalazku operacje rozszerzania i schładzania mieszaniny przeprowadza się tylko w jednym etapie, wjednym urządzeniu, które jest mniejsze i łatwiejsze

179 651 do sterowania niż znane dotąd urządzenia. W ten sposób upraszcza się proces zamrażania do niskiej temperatury oraz uzyskuje się korzyści związane z oszczędnościąenergii oraz konsystencją mieszaniny.

Ze zdziwieniem stwierdzono, że możliwe jest napowietrzanie, mieszanie, schładzanie i wyciskanie mieszaniny do postaci mrożonych wyrobów cukierniczych w pojedynczym etapie, jednocześnie otrzymując produkt o niższej temperaturze i o polepszonej konsystencji, przy czym wydaje się, że konsystencja mrożonej mieszaniny mogłaby pogorszyć się przy przetwarzaniujej w urządzeniu dwuślimakowym. Nie jest to oczywiste, ponieważ znane sposoby umożliwiają napowietrzenie przed schłodzeniem w osobnym urządzeniu oraz umożliwiają schłodzenie, prowadzące do zamrożenia, przeprowadzanego przynajmniej częściowo w urządzeniu wyposażonym w skrobaczki.

Dla zastosowania sposobu według wynalazku, mieszaninę, z której mająpowstać mrożone wyroby cukiernicze przygotowuje się w konwencjonalny sposób. Zgodnie z recepturą produkcji lodów, lodów o niskiej zawartości tłuszczu lub z wykorzystaniem surowca sorbetu, do mleka, mleka odtłuszczonego, śmietany, mleka skondensowanego, mleka w proszku lub płynnego masła, dodaje się sacharozę, glukozę, dekstrozę owocową, miazgę owocową oraz hydrokoloidy stabilizujące, korzystnie karageniny, alginiany, pektyny miąższu owocowego, także emulgatory, na przykład cząstkowe glicerydy, jak również dodatki smakowe. Po dokładnym wymieszaniu składników w proporcjach przewidzianych przez recepturę, przeprowadza się pasteryzację, schładzanie oraz homogenizację w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, co pozwala zmniejszyć średni rozmiar cząstek tłuszczu od 8 pm do 20 μη. Po schłodzeniu jednorodnej masy do niskiej temperatury, bliskiej 0°C, mieszaninie pozwala się dojrzeć w tej temperaturze przez jakiś czas. Homogenizacja i dojrzewanie nie są konieczne.

Dojrzała mieszanina jest nazywana „mieszaniną zamrażaną. Mieszaninę tę wprowadza się, korzystnie w temperaturze 2-5°C, do urządzenia dwuślimakowego, w którym mieszaninę tę miesza się za pomocą ślimaków obracających się z dużą prędkością, korzystnie 100-600 obr/min., transportuje do obszaru wtłaczania powietrza gdzie zwiększa swą objętość od 20% do 150%. Następniejest ona chłodzona do temperatury od -8°C do -20°C i na końcu wytłacza przez dyszę.

Praca urządzenia dwuślimakowego przebiega bez nadmiernych naprężeń, co powoduje, że wzrost ciśnienia w dyszy nie przekracza 50 x 10² kPa. Wyjściowy produkt charakteryzuje się tym, że średnia średnica kryształków lodu wynosi od 10 do 30 pm, czyli jest znacznie mniej sza od uzyskiwanej w konwencjonalnych zamrażarkach, a średni rozmiar cząstek tłuszczu wynosi około 8-20 pm. W wyniku tego mieszanina ma lepszą strukturę pod względem większej jednorodności i gęstości.

Konfiguracja ślimaków urządzenia jest tak zaprojektowana, by miała wpływ na operacje transportowania, mieszania, cięcia i ściskania mieszaniny w kierunku dyszy oraz pomaga przy wtłaczaniu powietrza, a tym samym powiększaniu objętości mieszaniny. W środkowej części umieszczone sąurządzenia mieszające, korzystnie jednopłatowe i dwupłatowe dyski o orientacji dodatniej wspomagające przesuwanie mieszaniny, oraz dyski o orientacji ujemnej cofające przesuwającą się mieszaninę. Można także zastosować ślimaki, w których jeden z segmentów posiada odwrotny gwint również powodując cofanie się mieszaniny.

Obudowaj est wyposażona w urządzenia chłodzące, na które składa się podwójna powłoka, korzystnie z niezależnymi obwodami chłodzącymi w każdym segmencie, posiadającymi zawory sterujące przepływem czynnika chłodzącego, co pozwala regulować temperaturę w każdym segmencie.

Powietrze wtłaczane jest za pomocą rur wraz z miernikami przepływu powietrza, umiejscowionymi w różnych punktach obudowy, najlepiej wjej drugiej połowie i po jej obu stronach. W ten sposób osiąga się zwiększenie objętości mieszaniny rzędu od 80% do 150%.

Dysza, korzystnie w formie stożka, łączy przestrzenie wokół każdego ślimaka w jeden otwór wyjściowy. Jej ujście może być umieszczone zarówno poziomo, jak i pionowo. Kształt i wymiary dyszy, lub średnica i długość rury połączonej z dysząsątak zaprojektowane, że korzystnie zapewniająciśnienie zasysania około od 4 do 50 x 102 kPa, a najkorzystniej 4 do 25 x 102 kPa.

179 651

Ciśnienie zasysania zmienia się na przykład za pomocązaworu kulowego, umieszczonego w dolnej części wspomnianej rury. Na przykład w przypadku gdy temperatura na wyjściu jest bliska dolnej granicy, należy zwiększyć średnicę rury, by skompensować spadek ciśnienia spowodowany zwiększoną lepkością mieszaniny w niskich temperaturach. Korzystnym, jest, gdy dysza jest chłodzona na przykład za pomocą płaszcza, w którym krążą płyny chłodzące.

Rozwiązanie według wynalazku objaśnione jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok perspektywiczny urządzenia w rozłożeniu, a fig. 2 przedstawia schematyczny przekrój poprzeczny obudowy wzdłuż linii A-A.

Jak przedstawiono na fig. 1, urządzenie składa się z dwóch identycznych i równoległych do siebie ślimaków wytłaczających 1 i 2, obracających się wokół swych osi w tym samym kierunku, napędzanych przez nie pokazany na rysunku silnik. Ślimaki 1 i 2 są zamocowane w obudowie 3, która w swym jednym końcu posiada rurowy przewód 4, dostarczający zamrażaną mieszaninę, zaopatrzoną w zapewniający szczelność zawór jednokierunkowy 5. Drugi koniec obudowy zakończony jest dyszą 6 w kształcie talerza.

Obudowa składa się z dziewięciu segmentów F1 do F9 o długości 100 mm, z których każdy może posiadać inną konfigurację ślimaka. Z każdym segmentem połączone są osobne obwody chłodzące 7 wraz z odpowiadającymi im płaszczami chłodzącymi mieszczącymi w sobie mieszaninę wody i alkoholu, oraz osobne zawory 8 regulujące przepływ czynnika chłodzącego. Napowietrzanie przeprowadzane jest poprzez wloty powietrza 9, umieszczone po obu stronach obudowy. Powietrze jest wtłaczane przy pomocy tłoka, wyposażonego w miernik masowego natężenia przepływu. Szybkość przepływu powietrza jest regulowana za pomocą zaworów 10.

W innym przykładzie wykonania, nie pokazanym na rysunku, dysza 6 jest wyposażona w płaszcz chłodzący, w którym również krąży płyn chłodzący, którego szybkość przepływu może być niezależnie regulowana.

Po stronie wyjściowej obudowy 3 i dyszy 6, rurowy przewód 11 stanowi obszar, w którym przeprowadzane jest wstępne rozszerzanie. Rurowy przewód 11 jest wyposażony w zawór kulowy, który steruje ciśnieniem zasysania oraz czasem przebywania mieszaniny w obudowie.

Jeśli L oznacza całkowitą długość segmentów jednego ze ślimaków 1 i 2, która jest jednocześnie długością czynną tych ślimaków, a D oznacza średnicę jednego ze ślimaków 1 i 2, to stosunek L/D mieści się w zakresie 30 do 60.

Jak przedstawiono na fig. 2, obudowa 3 ma metalową powłokę 13 otaczającą kanał 14, przez który przechodząślimaki 1i 2 nie pokazane na rysunku, oraz zewnętrznąpowłokę 15 utrzymywaną w odległości od metalowej powłoki 13 za pomocą rozpór 16. Płyn chłodzący krąży w kanale 17 pomiędzy ściankami utworzonymi przez powłoki 13 i 15.

Sposób według wynalazkujest objaśniony bardziej szczegółowo w przykładach 1 do 19.

Przykład 1. Mieszanina zamrażana w niskiej temperaturze została tak przygotowana, że zawiera 8,5% wagowych tłuszczu mlekowego (wpostaci śmietany o 35% wagowych zawartości tłuszczu), 11% wagowych ekstraktu mleka chudego, 12% wagowych sacharozy, 6,4% wagowych syropu glukozowego (odpowiednika dekstrozy 40), 1% wagowy dekstrozy, 0,47% wagowych cząstkowych glicerydów, używanych jako stabilizatory i emulgatory, oraz 0,4% wagowych waniliowego dodatku smakowego. Zawartość masy suchej mieszanki wynosiła 39,15% wagowych, a na pozostałą część składała się woda. Mieszanina została poddana procesowi homogenizacj i w dwóch etapach pod ciśnieniem 135 x 10² kPa oraz 35 x 10² kPa, pasteryzacj i w temperaturze 86°C przez 30 sekund, następnie została schłodzona do temperatury 4°C i przechowana przez 24 godziny w tej temperaturze. Mieszanina została następnie wprowadzona do urządzenia w warunkach przedstawionych w poniższych przykładach.

Konfiguracja ślimaków 1 i 2

Segment	F1	F2	F3	F4	F5	F6-F7	F8-F9
Rodzaj ślimaka	T	T	T	M/C	T	CO	CO

Gdzie T oznacza transport, M - mieszanie, C - cięcie, CO - ściskanie.

179 651

Wtłaczano powietrze poprzez wlot 9 z jednej strony segmentu F5, zachowując szybkość przepływu zamrażanej mieszanki: 11 kg/h oraz temperaturę w segmencie F1 10°C. Temperatura płynu chłodzącego przy wlocie wynosiła -17°C, przy prędkości obrotowej ślimaków 600 obr/min. Zastosowano średnicę dyszy (bez rury i zaworu wylotowego) 1,2 mm. Temperatury w poszczególnych segmentach obudowy oraz w dyszy talerzowej były następujące:

Segment	F1-F2	F3	F4-F9	Talerz 6
Temperatura (°C)	+3 do +5	-8,5	-10 do-11	-9

Temperatura masy na wyjściu dyszy 6 wynosiła -10,5°C. Wzrost objętości masy na wyjściu w stosunku do objętości masy przed napowietrzeniem wyniósł 65%.

Otrzymany produkt posiadał lepsząjednorodność i gęstość, w porównaniu do otrzymywanych znanym sposobem.

Przykład 2.W tym przykładzie zamrażana mieszanina jest identyczna jak w przykładzie 1, a warunki działania były następujące: Konfiguracja ślimaków 1 i 2:

Segment	F1	F2	F3	F4	F5	F6-F7	F8-F9
Rodzaj ślimaka	T	T/M	T/M	M/C	T	CO	CO

Gdzie T oznacza transport, M - mieszanie, C - cięcie, CO - ściskanie.

Wtłaczano powietrze poprzez wlot 9 z obu stron segmentów F5 i F6, za pomocą czterech rurowych przewodów, przez które przepływa powietrze z prędkością 7,8 l/h. Szybkość przepływu wynosiła 10 kg/h, a temperatura zamrażanej mieszanki w segmencie F2 wynosiła 10°C. Temperatura płynu chłodzącego przy wlocie mieściła się w zakresie -25°C do -28°C, a prędkość obrotowa ślimaków wynosiła 600 obr/min. Stosowano dyszę o średnicy 10 mm, wraz z rurowym przewodem 11 i zaworem wylotowym 12. Temperatury w poszczególnych segmentach

obudowy oraz w dyszy talerzowej by	y następujące:
Segment	F1-F2	F3	F4-F9	Talerz 6
Temperatura (°C)	+8 do +12	-8 do -9	-10 do-14	- 12

Temperatura masy na wyjściu dyszy 6 wynosiła -8°C do -10°C, a wzrost objętości masy wyniósł 80 do 100%. Średnia średnica kryształków lodu mierzona przy pomocy mikroskopu optycznego w temperaturze -10°C i przy powiększeniu 1000-1500 razy wyniosła 25 pm. Średnia średnica cząstek tłuszczu zmierzona laserem wyniosła 11,3 pm.

Otrzymany produkt posiadał lepsząjednorodność i gęstość, w porównaniu do otrzymywanych sposobem konwencjonalnym.

Przykłady 3-6. W tych przykładach stosowana była mieszanka identyczna jak w przykładzie 1, a konfiguracja i warunki pracy ślimaków jak w przykładzie 2, z następującymi zmianami: Zastosowano szybkość przepływu zamrażanej mieszaniny 9,5 kg/h, temperaturę w segmencie F2 od 4,5°C do 5,5°C i temperaturę płynu chłodzącego przy wlocie obwodu chłodzącego utrzymywano w zakresie od -26,5°C do -27,5°C.

Inną różnicą w porównaniu z poprzednimi przykładami była zmieniona prędkość obrotowa ślimaków, jak zestawiono w poniższej tabeli. Następujące parametry zostały zmierzone dla otrzymanych produktów·':

Przykład	3	4	5	6
Prędkość (obr/min.)	600	300	200	100
Temperatura na wyjściu (°C)	-8,5	-10	-11	-12,2
Zwiększenie objętości (%)	90	90	85	80
Ciśnienie przy talerzu (kPa)	2x10²	7x102	11x1 1)2	23x102

179 651

Średnia średnica kryształków lodu (Dc, w pm) zmierzona przy pomocy mikroskopu optycznego w temperaturze -10°C i przy powiększeniu 1000-1500 razy oraz średnia średnica cząstek tłuszczu (Dg, w mikrometrach) zmierzona laserem wynosiły:

Przykład	3	5	6
Dc	13	26	19
Dg	8,44	17,17	14,02

W każdym z powyższych przypadków otrzymany produkt posiadał lepsząjednorodność i gęstość, w porównaniu do otrzymywanych znanym sposobem.

Przykłady 7-8.W tych przykładach stosowana była mieszanka identyczna jak w przykładzie 1, a konfiguracja i warunki pracy ślimaków jak w przykładzie 2 z następującymi zmianami: Zastosowana szybkość przepływu zamrażanej mieszaniny wynosiła 9,5 kg/h, temperatura w segmencie F2 3°C, temperatura płynu chłodzącego przy wlocie obwodu chłodzącego od -25,9°C do -27,1°C, prędkość obrotowa ślimaków 600 obr/min. w przykładzie 7 i 100 obr/min. w przykładzie 8, a przy wylocie dyszy znajdował się rurowy przewód 11 o średnicy 20 mm oraz zawór kulowy 12.

W przykładzie 7 temperatura produktu na wyjściu wynosiła -8,4°C, a wzrost objętości wyniósł 90%.

W przykładzie 8 temperatura produktu na wyj ściu wynosiła -12,4°C, wzrost objętości wyniósł 80%, a ciśnienie w dyszy wyniosło 9 x 10² kPa. Średnia średnica kryształków lodu (Dc, w mikrometrach) zmierzona przy pomocy mikroskopu optycznego w temperaturze -10°C i przy powiększeniu 1000-1500 razy oraz średnia średnica cząstek tłuszczu (Dg, w mikrometrach) zmierzona laserem wynosiła:

Przykład	7	8
Dc	23	24
Dg	10,35	13,35

W każdym z powyższych przypadków otrzymany produkt posiadał lepsząjednorodność i gęstość, w porównaniu do tych, otrzymywanych sposobem konwencjonalnym.

Przykład9. Doświadczenie to zostało wykonane w warunkachjak w przykładzie 7, z następującymi zmianami: Konfiguracja ślimaków 1 i 2.

Segment	F1	F2	F3	F4	F5	F6-F7	F8-F9
Rodzaj ślimaka	T	T/M	T/M	M/C	M/C	CO	CO

Gdzie T oznacza transport, M - mieszanie, C - cięcie, CO - ściskanie.

Wtłaczanie powietrza odbyło się poprzez wlot 9 z obu stron segmentów F5 i F6, za pomocą czterech rurowych przewodów, przez które przepływa powietrze z prędkością 9,9 l/h. Temperatura produktu na wyjściu wynosiła -8,5°C, ajego objętość zwiększyła się o 100%. Średnia średnica kryształów lodu mierzona za pomocą mikroskopu optycznego w temperaturze -10°C i przy powiększeniu 1000-1500 razy wynosiła 26 pm. Średnia średnica cząstek tłuszczu mierzona laserem wyniosła 8,82 pm.

Przykłady 10-11.W przykładach tych zamrażana mieszanina została przygotowana w ten sam sposób jak w przykładzie 1, a warunki pracy były następujące:

Dla przykładu 10 ilość produktu na wejściu wyniosła 10 kg/h, wtłaczano powietrze poprzez wlot 9 z obu stron segmentów F5 i F6, za pomocą czterech przewodów, przez które przepływa powietrze z prędkością 12 g/h. Prędkość obrotowa ślimaków wynosiła 300 obr/min., chłodzenie obszarów od F2 do F9 przeprowadzono za pomocą cieczy chłodzącej o temperaturze -30°C/-35°C.

179 651

Temperatura produktu na wyj ściu wynosiła - 11,5°C, aj ego obj ętość zwiększyła się o 100%.

Dla przykładu 11 ilość produktu na wejściu wyniosła 10 kg/h, wtłaczano powietrze poprzez wlot 9 z obu stron segmentów F5 i F6, za pomocą czterech przewodów, przez które przepływa powietrze z prędkością 13 g/h. Prędkość obrotowa ślimaków wynosiła 100 obr/min., chłodzenie obszarów od F2 do F9 przeprowadzono za pomocą cieczy chłodzącej o temperaturze -30°C/-35°C. Temperatura produktu na wyjściu wynosiła-14,5°C, ajego objętość zwiększyła się o 90%. Otrzymany produkt posiadał lepszą jednorodność i gęstość, w porównaniu do produktu odniesienia, otrzymanego sposobem konwencjonalnym.

Za pomocą szybkiego nagrzewania w piecu przyspieszono starzenie się produktu. Symulowało to warunki, jakim jest on poddawany w drodze pomiędzy zamrażarką, a konsumentem.

Przykład	10	11
Dc przed starzeniem	18	19
Dc po starzeniu	57	77
Dg	4,37	7,89

Dla porównania, odpowiednie dane dla produktu odniesienia były następujące: Dc przed starzeniem -28, Dc po starzeniu -94, Dg -0,91.

Wiedząc, że destabilizacja tłuszczu przyczynia się do odczuwania smaku lodów jak tłustszych widać, że w lodach przygotowanych według wynalazku, destabilizacja tłuszczu była zawsze większa, niż w przypadku zwykłych lodów.

Przykład 12. W tym przykładzie użyto mieszaniny tworzącej lody o niskiej zawartości tłuszczu, zawierającej 5% wagowych tłuszczu. Na mieszaninę składało się z 14,28% wagowych śmietany o 35% wagowych zawartości tłuszczu, 8% wagowych ekstraktu mleka chudego, 15% wagowych sacharozy, 3,303% wagowych syropu glukozowego (odpowiednika dekstrozy 40), 1% wagowych dekstrozy, 0,5% wagowych cząstkowych glicerydów, używanych jako stabilizatory i emulgatory, oraz 0,4% wagowych waniliowego dodatku smakowego. Zawartość masy suchej mieszanki wynosiła 33,06% wagowych, a na pozostałą część składała się woda. Mieszanina została poddana procesowi homogenizacji w dwóch etapach pod ciśnieniem 224 x 10² kPa oraz 40 x 10² kPa, pasteryzacji w temperaturze 86°C przez 30 sekund, następnie została schłodzona do temperatury 4°C i przechowana przez 24 godziny w tej temperaturze.

Mieszanina została umieszczona w urządzeniu zamrażaj ącym w takich samych warunkach i konfiguracj ślimakówj ak w przy kładzie 10. Temperatura masy po j ej wyjściu z ^ciskarki wynosiła -11,5°C, a zwiększenie objętości wyniosło 100%.

Lody o niskiej zawartości tłuszczu były bardzo gęste. Zarówno świeżo przygotowany produkt, jak również produkt poddany przyspieszonemu starzeniu zostały porównane do produktu odniesienia, który podlegał tym samym testom. Osoby sprawdzające smak lodów zauważyły, że produkty świeżo przygotowane według wynalazku dawały lekkie uczucie zimna, były tłustsze oraz posiadały mniej kryształków lodu.

Średnia średnica kryształków lodu (Dc, w pm) zmierzona przy pomocy mikroskopu optycznego w temperaturze -10°C i przy powiększeniu 1000-1500 razy oraz średnia średnica cząstek tłuszczu (Dg, w mikrometrach) zmierzone laserem wynosiły:

	Przykład 12	Próbka odniesienia
Dc przed starzeniem	18	24
Dc po starzeniu	67	81

179 651

Przykłady 13-16. W tych przykładach przygotowano mieszaninę tworzącą sorbet w następujący sposób. Do mieszanki o temperaturze 60°C, zawierającej 0,8% wagowych stabilizatorów (żelatyna, pektyny miąższu owocowego), dodano 29%o wagowych cukru, 10% wagowych syropu glukozowego, 35% wagowych odcukrzonych startych malin, barwnik, malinowy dodatek smakowy oraz smakowy kwas spożywczy o współczynniku pH do 3,2-3,4. Zawartość masy suchej mieszanki wynosiła 30,30% wagowych, a na pozostałą część składała się woda. Mieszanina została poddana homogenizacji wjednym etapie pod ciśnieniem 50 x 10² kPa, pasteryzacji w temperaturze 85°C przez 3 0 minut, następnie została schłodzona do 4°C i pozostawiona przez przynajmniej 4 godziny w tej temperaturze. Zamrażana mieszanina została wprowadzona do urządzenia o tej samej konfiguracji ślimakówjak w przykładzie 10. Warunki pracy były identyczne jak w przykładzie 10 z następującymi zmianami: Wtłaczano powietrze poprzez wlot 9 z obu stron segmentów F5 i F6, za pomocą czterech rur, przez które przepływa powietrze z prędkością 2, 5 12 i 15 g/h, a prędkość obrotowa ślimaków wynosiła 100 i 300 obr/min.

Następujące parametry zostały zmierzone dla otrzymanych produktów:

Przykład	13	14	15	16
Prędkość wtłaczania powietrza (g/h)	2	5	12	15
Prędkość obrotowa (obr/min.)	100	100	100	300
Temperatura na wyjściu (°C)	-16	-16	-16,5	-10,5
Zwiększenie objętości (%)	24	40	92	150

Struktura otrzymanego produktu przypominała strukturę lodów, pomimo braku tłuszczu. Porównując smak otrzymanego produktu z sorbetem o takim samym składzie, lecz przygotowanym w zwykły sposób, okazuje się, że ten pierwszy, zarówno świeży jak i ten, który został poddany procesowi starzenia, powodowały mniejsze odczucie zimna, posiadały wyłącznie kryształy, największe odczucie tłustości oraz najmniejsze niejednorodności.

Przykłady 17-19. Przykład 17 przeprowadzono jak przykład 10 wraz z procesem homogenizacji, ale bez procesu dojrzewania. Przykład 18 przeprowadzono jak przykład 10, ale bez procesu homogenizacji. Przykład 19 przeprowadzono jak przykład 10, ale bez procesów homogenizacji i dojrzewania.

Smak nowo przygotowanych produktów, jak również parametry struktura (rozmiar kryształów, stopień destabilizacji tłuszczów) nowo przygotowanych i zestarzonych produktów wykazały j edynie niewielkie różnice względem produktów poddanych procesom homogenizacj i i dojrzewania.

W przedstawionych przykładach opisano sposób i urządzenie do produkcji mrożonych mieszanin, nie wyszczególniając, że można je także stosować do wyrobu produktów wytłaczanych, różnych lodów lub sorbetów o różnych kolorach i smakach, uzyskując w ten sposób produkty złożone z różnych rodzaj ów mas, na przykład o strukturze marmurkowej. Oczywiście sposób można również zastosować do produkcji takich mrożonych produktów jak musów, kremów i słodkich lub pikantnych produktów do smarowania, na przykład serów, warzyw, mięs, ryb lub sosów albo sałatek. W takich przypadkach elastyczność metody pozwala na dostosowanie szybkości wtłaczania powietrza do zamrażanej mieszaniny w zależności od wymaganego dla danego produktu stopnia zwiększenia objętości.

179 651

FIG.1

FI G. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania mrożonych produktów napowietrzonych, zwłaszcza lodów, w którym zamrażaną mieszaninę miesza się, napowietrza, zamraża i schładza do temperatury nie wyższej niż -8°C, a następnie przepuszcza przez dyszę, znamienny tym, że operacje te przeprowadza się wjednym etapie i tylko w j ednym urządzeniu, przy czym zamrażaiąmieszaninę o temperaturze od 2 do 5°C wprowadza się do tego urządzenia z dwoma ślimakami, w którym miesza się jąza pomocą ślimaków obracających się z prędkościąod 100 obr/min. do 600 obr/min., następnie przenosi się zamrażmiamieszaninę do obszaru wtłaczania powietrza i poddaje się operacji napowietrzania do wymaganej objętości, większej od 20% do 150%, objętości początkowej, ochładza się ją do temperatury od -8 do -20°C i wytłacza się przez dyszę.
2. Urządzenie do wytwarzania mrożonych produktów napowietrzonych, zwłaszcza lodów, które jest zaopatrzone w dwa identyczne równoległe i zazębiające się ze sobą ślimaki, zamontowane obrotowo w tym samym kierunku, umieszczone w obudowie zaopatrzonej na jednym końcu w dyszę w postaci tłocznika, a na drugim końcu w zespoły do podawania zamrażanej mieszaniny, znamienne tym, że do ślimaków (1,2) dołączone sąprzewody rurowe do podawania powietrza z wlotem (9), przy czym obudowa (3) jest wyposażona w płaszcz chłodzący z obwodem (7) krążącego płynu chłodzącego.
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że dwa ślimaki (1,2) składaj ą się z kolej nych segmentów (F1 - F9), o zmiennym kształcie ślimaka (1,2), przy czym poszczególne segmenty (F1 - F9) ślimaka (1, 2) zawierają strefy transportujące, mieszające, tnące i ściskające.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że stosunek całkowitej długości (L) segmentów (F1 - F9) każdego ze ślimaków (1,2) do średnicy (D) każdego z tych ślimaków (1,2) mieści się w granicach 30 do 60.
5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że obudowa (3) ma dwie powłoki (13,15) oraz kanał płynu chłodzącego (17) wchodzący w skład niezależnego obwodu chłodzącego w każdym z segmentów (F1 - F9), a ponadto dysza (6) jest zaopatrzona w płaszcz chłodzący z zaworem bezpieczeństwa.
6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przewody wtłaczające powietrze przez wlot (9) są umieszczone na różnych poziomach obudowy (3), od 1/2 do 4/5 jej długości, korzystnie po jej obu stronach.
7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że tłocznik ma kształt stożka, przy czym łączy on przestrzenie wokół każdego ślimaka (1,2) w jeden przewód rurowy (11) stanowiący wylot, usytuowany pionowo lub poziomo.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że w dolnej części przewodu rurowego (11) jest dołączony zawór kulowy (12) regulujący ciśnienie zasysania.