PL188066B1

PL188066B1 - Sposób wytwarzania kondycjonowanego pudru z substancji gruboziarnistych lub krystalicznych

Info

Publication number: PL188066B1
Application number: PL97322757A
Authority: PL
Inventors: Theodor Cronewitz; Thomas Michelberger; Hans-Werner Weinz
Original assignee: Suedzucker Ag
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2004-12-31
Also published as: EP0838529A3; CZ292406B6; EP0838529B1; HUP9701668A2; DK0838529T3; DE59709140D1; PL322757A1; CZ330897A3; DE19643472A1; DE19643472C2; EP0838529A2; HU220793B1; ATE231189T1; HU9701668D0; HUP9701668A3

Abstract

1. Sposób wytwarzania kondycjonowanego pudru z substancji gruboziarnistych lub krystalicznych, w którym substancje miele sie i kondycjonuje, znamienny tym, ze kon- dycjonowania substancji przeprowadza sie podczas mielenia przy bezwzglednej wilgotno- sci powietrza co najmniej 17 g wody/kg suchego powietrza i korzystnie nie wiekszej niz 30 g wody/kg suchego powietrza i w temperaturze co najmniej 25°C, korzystnie od 40 do 45°C. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kondycjonowanego pudru z substancji gruboziarnistych lub krystalicznych, zwłaszcza wytwarzania kondycjonowanego cukru pudru.

Cukier puder stanowi wytwarzany poprzez rozdrabnianie cukru krystalicznego produkt, którego wielkość ziarna leży ogólnie poniżej 0,1 mm. Duża powierzchnia zmielonego cukru w połączeniu z dobrą rozpuszczalnością sacharozy w wodzie ma silny wpływ na zdolność cukru pudru do przechowywania.

Cukier puder, mielony w suchej atmosferze, ma na swej powierzchni szklistą strukturę wskutek procesu mielenia i związanego z tym nadtopienia cukru na powierzchni przełomu oraz szybkiego chłodzenia w strumieniu powietrza. Przy zdejmowaniu izoterm adsorpcyjnych okazuje się, że ten cukier puder ma zdolność adsorbowania dużych ilości wody. Wskutek pochłaniania wody na powierzchni ziaren cukru pudru rozpoczyna się proces rekrystalizacji. Wchłonięta woda jest przy tym szybko oddawana z powrotem. Jeżeli ten proces pochłaniania względnie oddawania wody zachodzi w torbie cukru pudru, wówczas powierzchnia cukru pudru ulega zwilżeniu i skleja się. Cukier puder staje się twardy (Roth, Dissertation 1976, Universitat Karlsruhe, „Amorphisierung bei der Zerkleinerung und Rekristallisation als Ursachen der Agglomeration im Puderzucker” („Amorfizacja przy rozdrabnianiu i rekrystalizacji jako przyczyny aglomeracji w cukrze pudrze”).

Wiadomo jest, że za pomocą zainstalowanych za młynem do otrzymywania cukru pudru urządzeń do kondycjonowania, to znaczy urządzeń, które zwiększają zdolność cukru pudru do przechowywania poprzez ustawienie określonej temperatury i wilgotności powietrza, osiąga się przesunięcie procesu pochłaniania i oddawania wody do obszaru urządzeń do kondycjonowania i uzyskuje się możliwość wytwarzania cukru pudru, nadającego się do przechowywania.

Niekorzystne okazuje się to, że za młynem do otrzymywania cukru pudru muszą być zainstalowane urządzenia do kondycjonowania, które są drogie i zajmują wiele miejsca. Ponadto kondycjonowanie, przeprowadzane po mieleniu, jest czasochłonne.

188 066

Zadaniem wynalazku jest dostarczenie sposobu wytwarzania drobno zmielonej kondycjonowanej substancji z substancji gruboziarnistych lub krystalicznych, zwłaszcza z krystalicznego cukru, który to sposób w jak najkrótszym czasie i bez dużych nakładów inwestycyjnych umożliwi wytwarzanie nadającego się dobrze do przechowywania, to znaczy kondycjonowanego pudru.

Zadanie to według wynalazku rozwiązano za pomocą sposobu wytwarzania kondycjonowanego pudru, substancji gruboziarnistych i krystalicznych, w którym substancje miele się i kondycjonuje, znamienny tym, że kondycjonowanie substancji przeprowadza się podczas mielenia przy bezwzględnej wilgotności powietrza co najmniej 17 g wody/kg suchego powietrza i korzystnie nie większej niż 30 g wody/kg suchego powietrza i w temperaturze co najmniej 25°C, korzystnie od 40 do 45°C.

Korzystnie substancje gruboziarniste lub krystaliczne stanowi cukier.

Korzystnie cukier stanowi sacharoza.

Korzystnie kondycjonowanie substancji przeprowadza się przy zwiększonej zawartości wody.

Korzystnie kondycjonowanie substancji przeprowadza się poprzez ich mielenie przy bezwzględnej wilgotności powietrza co najmniej 20 g wody/kg suchego powietrza.

Korzystnie po odbywającym się w trakcie mielenia kondycjonowaniu prowadzi się leżakowanie w czasie od 15 minut do 5 godzin i 35 minut.

Według wynalazku zatem kondycjonowanie, to znaczy obróbka substancji w taki sposób, że nie stają się one twarde podczas przechowywania, nie jest przeprowadzane w oddzielnej, następującej po procesie mielenia, operacji kondycjonowania, lecz jednocześnie z mieleniem. Wynalazek ma więc tę zaletę, że kondycjonowane substancje, zwłaszcza kondycjonowany cukier, uzyskuje się już po mieleniu, co czyni zbędną czasochłonną obróbkę dodatkową. Poza tym nie ma potrzeby instalowania oddzielnych urządzeń do kondycjonowania za młynem do otrzymywania cukru pudru, ponieważ kondycjonowanie zachodzi w komorze mielenia.

Wynalazek dotyczy korzystnie wytwarzania kondycjonowanego cukru pudru z cukru, na przykład galaktozy lub korzystnie sacharozy w postaci na przykład rafinady (gatunek I według norm EWG) lub cukru krytalicznego (gatunek II według norm EWG). Wynalazek można oczywiście stosować również do substancji o innym składzie, jednak o takich samych lub zbliżonych własnościach fizycznych. Tego typu substancjami o strukturze gruboziarnistej lub krystalicznej mogą być również pektyny. Według wynalazku w ramach jednego etapu sposobu można również wspólnie mleć i kondycjonować mieszaniny substancji o różnym składzie.

Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania kondycjonowanego pudru przeprowadza się przy podwyższonej zawartości wody, zwłaszcza podwyższonej zawartości wody w powietrzu, przy bezwzględnej wilgotności powietrza (w g wody na kg suchego powietrza) co najmniej 17 g/kg i korzystnie do 30 g/kg, szczególnie korzystnie przy 25 do 26 g/kg. Zachodzące podczas mielenia kondycjonowanie następuje zatem wykonania wyłącznie dzięki temu, że w komorze mielenia jest podwyższona wilgotność powietrza.

Zastosowanie substancji pomocniczych do mielenia, takich jak rozpuszczalniki organiczne, nie jest konieczne, a w korzystnym przykładzie wykonania wynalazku wykluczone.

Wynalazek dotyczy także sposobu, w którym kondycjonowanie prowadzi się w temperaturze co najmniej 25°C, korzystnie od 25 do 70°C, szczególnie korzystnie od 40 do 48°C, zwłaszcza w 45 °C.

Wynalazek nie ogranicza się jednak do wspomnianych minimalnych wartości wilgotności powietrza i temperatury. Decydująca dla osiągnięcia pozytywnego rezultatu zastosowania wynalazku jest zwłaszcza równoczesność mielenia i kondycjonowania, przy czym parametry potrzebne do kondycjonowania można określić w prosty i znany sposób poprzez wyznaczenie wartości a_w (aktywność wody), ilości bryłek lub udziału cukru inwertowanego i odpowiednie dopasowanie parametrów.

Według wynalazku korzystne jest, jeżeli temperaturę i wilgotność powietrza podczas kondycjonowania i mielenia utrzymuje się na stałym poziomie, na przykład za pomocą elektronicznych urządzeń regulacyjnych:.

188 066

Wreszcie wynalazek dotyczy również wspomnianego wyżej sposobu, w którym po jednocześnie prowadzonym mieleniu i kondycjonowaniu stosuje się leżakowanie, czas trwania którego wyznacza się w oparciu o technologiczne parametry otoczenia i wynosi on zazwyczaj od 15 minut do 5 godzin i 35 minut.

Opcjonalne leżakowanie, przeprowadzane po przewidzianym według wynalazku kondycjowaniu, można zrealizować w ten sposób, że instaluje się pomiędzy młynem i urządzeniem do pakowania zwykły mieszalnik, jednocześnie jako zbiornik buforowy, który zapewnia określony czas leżakowania cukru pudru. Ten zbiornik buforowy umożliwia ciągły ruch cukru pudru.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do realizacji sposobu, fig. 2 - wykres zmian wartości a_w w czasie dla próbek cukru pudru, mielonych przy różnych wilgotnościach powietrza, fig. 3 - wykres zmian wartości aw w czasie w zależności od czasu trwania późniejszego leżakowania, zaś fig. 4 - wykres zmian wartości aw w czasie w zależności od czasu trwania późniejszego leżakowania bez doprowadzania powietrza kondycjonującego.

Przykład 1: wytwarzanie kondycjonowanego cukru pudru z sacharozy

Figura 1 przedstawia schematycznie budowę urządzenia 100 stosowanego do wytwarzania drobno zmielonej substancji sposobem według wynalazku. Zawiera ono komorę mielenia 1, szyb odprowadzający 2, bęben 3 z przegrodami oraz przenośnik ślimakowy 5. Komora mielenia 1 zawiera młyn 7 z szybem doprowadzającym 9 cukier i otworem zasysającym 8. Komora mielenia 1 zawiera ponadto filtr 11 oraz wentylator 13. Wreszcie w komorze mielenia 1 znajduje się urządzenie nawilżające 19, zaopatrzone w dwie, wzajemnie równoległe, dysze 21. Są one włączane, gdy wilgotność powietrza spadnie poniżej wartości zadanej, za pomocą elektronicznego regulatora 15, który zawiera cyfrowy wskaźnik wartości zadanych i rzeczywistych do wskazywania bezwzględnej wilgotności powietrza w komorze mielenia 1. Figura 1 ukazuje ponadto urządzenie grzewcze 23.

Zasada działania urządzenia 100 jest następująca:

Za pomocą urządzenia grzewczego 23 w komorze mielenia 1 ustala się stałą temperaturę 40°C z tolerancją ± 1°C. Urządzenie nawilżające 19 jest tak skonstruowane, że do powietrza w komorze mielenia można wprowadzić 18 g wody na kg suchego powietrza. Do tego celu służą dysze 21, które przy rozpylaniu wytwarzają cząstki wody o średnicy 5 |am. Gdy w komorze mielenia 1 ustali się żądany klimat, wówczas krystaliczny cukier C wprowadza się przez szyb doprowadzający 9 do młyna 7, a następnie miele. Proces mielenia odbywa się zatem w nawilżanej i o regulowanej temperaturze komorze mielenia 1 (pojemność komory mielenia 1: 193 m³). Zasysanie powietrza przez otwór zasysający 8 młyna 7 wynosi 2.300 m³/h. Powietrze do płukania PP służy do oczyszczania filtru 11. Wydajność wentylatora 13, ustawionego za filtrem 11, wynosi 2.520 m3/h. Wentylator 13 odprowadza zarówno powietrze do płukania PP, jak też powietrze zasysane PZ. Powietrze zasysane PZ dla młyna 7 pochodzi bezpośrednio z komory mielenia 1, natomiast powietrze do płukania PP stanowi suche powietrze sterujące, dochodzące do komory mielenia 1 z zewnątrz.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie 100 zastosowano do zbadania różnych wariantów zawartości wilgoci w powietrzu komory mielenia, od 12 do 26 g/kg suchego powietrza, przy czym temperatura w komorze mielenia wynosiła 40°C. Temperatura osiągnięta przez urządzenie grzewcze 23 musi być utrzymywana na stałym poziomie za pomocą regulatora, wbudowanego w to urządzenie.

Figura 2 przedstawia przebieg zmian wartości aw w czasie dla próbek cukru pudru (sacharozy) - mierzonej w 40°C - przy czym próbki mielono przy różnych udziałach wilgoci w powietrzu komory mielenia.

Pod pojęciem wartości aw (aktywności wody) należy rozumieć wilgotność względną, jaka musi panować w otaczającej próbkę atmosferze, aby uniknąć jakiejkolwiek wymiany wody pomiędzy próbką i powietrzem. Jest ona podawana w jednostkach od 0 do 1 i zgodnie z tym określa, jaka wilgotność względna ustala się w zamkniętym pomieszczeniu nad próbką substancji w określonej temperaturze.

188 066

W przypadkach, w których cukier puder nie jest kondycjonowany, obserwuje się, że począwszy od określonego momentu po pobraniu próbek z komory mielenia następuje gwałtowna desorpcja wilgoci zgromadzonej w cukrze pudrze. Przebieg zmian wartości a_w w czasie ma kształt litery S. Jeżeli cukier puder jest kondycjonowany, wówczas ten przebieg krzywej w kształcie litery S nie występuje. Powszechnie wiadomo, że istnieje bezpośredni związek pomiędzy zachowaniem się wartości aw w określonym przedziale czasu po pobraniu próbek i zachowaniem się cukru pudru w trakcie przechowywania.

Figura 2 ukazuje próbki świeżo zmielonego cukru pudru, z których każda była wytwarzana przy różnych parametrach wilgotności komory mielenia. Przebieg krzywych w kształcie litery S występuje w próbkach cukru pudru, wytwarzanych przy zawartości wilgoci od 12 do 15 g/kg, natomiast przebieg płaski występuje w próbkach, wytwarzanych przy zawartości wilgoci od 17 do 26 g/kg. Świeżo zmielony cukier puder, wytwarzany przy zawartości wilgoci w powietrzu komory mielenia ponad 17 g/kg suchego powietrza, jest zatem kondycjonowany. Zbędne staje się wobec tego późniejsze kondycjonowanie, następujące po mieleniu.

Wreszcie można również stwierdzić, że wytworzony sposobem według wynalazku cukier puder nawet po dłuższym czasie ma bardzo dobrą jakość. Można to potwierdzić ilościowo, przesiewając cukier na sicie o wielkości oczek 0,300 mm i stwierdzając brak pozostałości po przesiewaniu.

Kondycjonowany cukier, nawet po rocznym przechowywaniu w określonych warunkach, nie wykazuje tendencji do zbrylania.

Przykład 2: kondycjonowanie cukru pudru z następującym po nim leżakowaniem

Aby osiągnąć znormalizowaną jakość produktu, korzystne jest zastosowanie zbiornika do leżakowania zmielonego cukru pudru. W tym celu można zmodyfikować urządzenie 100 z fig. 1, umieszczając pomiędzy młynem 7 i nie przedstawionym urządzeniem do pakowania, na przykład za ślimakiem 5, mieszalnik w postaci zbiornika z wymuszonym obiegiem, który służy jako zbiornik buforowy względnie pośredni. Figura 3 ukazuje przebieg zmian wartości aw w czasie dla zmielonego cukru pudru podczas takiego leżakowania w zależności od czasu trwania leżakowania (mierzone w 40°C). Zawartość wilgoci w powietrzu komory mielenia wynosiła 25 do 26 g/kg suchego powietrza (w temperaturze 40°C w komorze mielenia), natomiast zawartość wilgoci w powietrzu kondycjonującym, wymienianym podczas leżakowania w górnej komorze mieszalnika (obieg wymuszony), wynosiła od 11 do 12 g/kg suchego powietrza. Zgodnie z czasowym przebiegiem zmian wartości aw próbki cukru pudru należy uznać od początku do końca leżakowania za kondycjonowane.

Figura 4 przedstawia czasowy przebieg zmian wartości aw dla cukru pudru podczas kondycjonowania w zależności od czasu trwania leżakowania (mierzone w 40°C). Zawartość wilgoci w powietrzu komory mielenia wynosiła 17 g/kg suchego powietrza (40°C), natomiast leżakowanie odbywało się bez doprowadzania temperowanego lub nawilżonego powietrza. W zastosowanym do leżakowania zbiorniku buforowym zachodzi jedynie wymuszona cyrkulacja, natomiast nie ma tam miejsca kondycjonowanie w wyniku dodania temperowanego lub zwilżonego powietrza. Zgodnie z czasowym przebiegiem wartości aw próbki cukru pudru należy uznać od początku do końca leżakowania za kondycjonowane.

188 066

OSOiHYM ~ ^Μ0

188 066

13g/kg

DSOiHYM- Md

188 066

Μ

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania kondycjonowanego pudru z substancji gruboziarnistych lub krystalicznych, w którym substancje miele się i kondycjonuje, znamienny tym, że kondycjonowanie substancji przeprowadza się podczas mielenia przy bezwzględnej wilgotności powietrza co najmniej 17 g wody/kg suchego powietrza i korzystnie nie większej niż 30 g wody/kg suchego powietrza i w temperaturze co najmniej 25°C, korzystnie od 40 do 45°C.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substancje gruboziarniste lub krystaliczne stanowi cukier.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że cukier stanowi sacharoza.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kondycjonowanie substancji przeprowadza się przy zwiększonej zawartości wody.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że kondycjonowanie substancji przeprowadza się poprzez ich mielenie przy bezwzględnej wilgotności powietrza co najmniej 20 g wody/kg suchego powietrza.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po odbywającym się w trakcie mielenia kondycjonowaniu prowadzi się leżakowanie w czasie od 15 minut do 5 godzin i 35 minut.