DE1933393A1

DE1933393A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen expandierter Nahrungsmittel

Info

Publication number: DE1933393A1
Application number: DE19691933393
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Aonuma; Ryozo Toei; Hiroharu Watanabe; Toshizumi Yuasa
Original assignee: Kikkoman Shoyu KK
Current assignee: Kikkoman Corp
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1969-07-01
Publication date: 1970-04-09
Also published as: US3754930A; US3661071A; GB1262718A; DE1933393B2

Description

DR. ELISABETH JUNG₁ DR. VOLKER VOSSIUS, DIPL.-ING. GERHARD COLDEWEY

MÖNCHEN 23 · SI EG ESSTRASSE 26 ■ TELEFON 345067 · TELEGRAMM-ADRESSE. INVENT/MONCHEN

TELEX 5 29 686

1. Juli 1969

u.Z. E 442 (My/Cy)
Pos 17969

KIKKOMAN SHOYU CO „, LTD_t
Noda, Japan

Verfahren und Vorrichtung zun Herstellen expandierter Nahrungsnittel

Priorität: 1_O Oktober 1963 /Japan
Anmelde-lTr.: 70808/68

Sie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen expandierter nahrungsmittel· Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen, gleichmäßigen Expandieren von Stoffen (z.B. poliertem Eeis, klebrigem Reis etc), die durch ¥ärme leicht gelatinieren und daher dazu neigen, an der Wand einer Heizvorrichtung, in der sie erhitzt werden, zu haften

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POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN EOt75 . BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A. G. MÖNCHEN, LEOPOLDSTR. 71. KTO. NH. 60/35JM

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und sich zu verhärten oder durch Zusammenkleben mit anderen Teilchen Agglomerate zu bilden, von hitzeempfindlichen Stoffen (z.B, Gemüse, Früchte, Fisch und Schellfisch) sowie von Stoffen mit ungleichmäßiger Körnchengröße (breitgefächertem Korngrößenbereich) und selbstverständlich von üblichen körnigen nahrungsmitteln.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, die oben erwähnten Stoffe gleichmäßig zu erhitzen und dadurch in kurzer Zeit wirksam zu expandieren.

Das Verfahren zum Herstellen expandierter nahrungsmittel gemäß der Erfindung umfaßt folgende Schritte: Ein druck- und wärmevermittelndes Gas, a.B_o unter Druck stehender überhitzter Dampf nit einem Druck von 3-15 kg/om G und einer Temperatur von 100-300° C wird durch eine Heizleitung geleitet, der Stoff wird mit dem Gas durch kontinuierliches Einführen des Stoffes in den Gasstrom vermischt , wodurch der Stoff in sehr kurzer Zeit (innerhalb von 10 Sekunden) erhitzt wird, während er vom Gasstrom mitgerissen wird, und danach wird der Stoff in einem Zyklon oder dergleichen gesammelt, und der unter Druck stehende und erhitzte Stoff v.'ird kontinuierlich abrupt in eine Gasatmosphäre abgegeben, die auf niedrigerem Druck gehalten ist, um auf diese ';7eise den Stoff zu expandieren_o

Sei einem bekannten Verfahren zum Herstellen expandierter nahrungsmittel wurde das sogenannte indirekte Heizverfahren zum Erhitzen des Stoffs verwendet, bei dem der Stoff dadurch erhitzt wird, daß er in einen geschlossenen zylindrischen Druckbehälter oder eine sogenannte "Pufftrommel" (puffing gun) gefüllt wird, die von außen mit Hilfe eines Gasbrenners oder dergleichen erhitzt und dabei gleichzeitig gedreht wirdo Hit diesem Verfahren ist ee jedoch unmöglich,

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alle ieilchen. des Stoffs gleichmäßig zu erhitzen, und durch zu starke oder zu schwache Erhitzung ict die Ausbeute des Stoffs erheblich herabgesetzt. Da der Stoff mit der Y/ahd und auch untereinander in Berührung steht, haften außerden die Teilchen an der Wand des Behälters oder aneinander und verhärten sich in.diesen Sustand, v;enn der Stoff einen besonders großen Anteil an freien Wasser hat} oder die Oberflüchenstärke des Stoffs ist sofort gelatiniert, so daß es unmöglich ist, zufriedenstellende Ergebnisse nit dieser Behandlung zu erzielen <>

Bei einen anderen bekannten Verfahren zum Erhitzen eines Stoffs, wird der Stoff in. den oben erwähnten oder einen Behälter gefüllt, in dem Hittel zum mechanischen Eühren oder Transportieren des Stoffs angeordnet sind, und wird darin durch ein eingeblasenes Heizmittel, z.B. ein unter Druck stehendes Heizgas erhitzt«, Dieses Verfahren ist dem zuerst genannten Verfahren hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung und üärmeausnutzung überlegen, bringt jedoch noch immer die oben genannte Schwierigkeit nit sich/ da die Stoffteilchen miteinander in Berührung stehen*

Es ist auch das sogenannte Y/irbelschichtheizverfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Stoff in einen geschlossenen Druckbehälter gefüllt wird und auf einer in Behälter angeordneten, mit Öffnungen versehenen Platte eine Wirbelschicht bildet, in der er mit Hilfe eines gasförmigen Heizmittels erhitzt wird, welches durch die Öffnungen in der Platte nach oben eingeblasen wird. Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der T/ärmeausnutzung und Wärmeübertragung ist dies Verfahren den beiden obengenannten weitaus überlegen und auch darin, daß die Stoffteilchen in dispergiertem Zustand erhitzt werden. Es ist jedoch nicht zum Expandieren eines Stoffe geeignet, der einen verhältnismäßig großen Anteil "wasser enthält, der

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leicht zum Gelatinieren der Stärke des Stoffs führt, oder eines Stoffs, der: hitzeenpfindlich ist oder aus Teilchen von ungleichnäßiger Größe besteht_c

Die obigen Schwierigkeiten bekannter Verfahren und Vorrichtungen zum Expandieren von ITahrungsmitteln sind durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung auf einfache Weise ausgeschaltet.

Die Erfindung hat folgende Vorteile: Da ein Gasstrom als Heizmittel verwendet ist, ist der VTärneübertragungskoeffizient zwischen einen zu erhitzendem Stoff und dem Heizmittel außerordentlich groß (oder, in anderen ΐ/orten, die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit ist sehr hoch) und daher kann eine üärmeexpansionsbehandlung in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden. Praktisch bedeutet dasg daß eine Sxpansionsbehandlung der üblichen Getreide innerhalb von 10 Sekunden durchgeführt werden kann, wenn die Stoffe nit einem Heizmittel erhitzt v/erden, welches unter einem Druck von 5-15 kg/cm G steht und eine !Temperatur von 200 - 250° C hat« Im Vergleich dazu beträgt die Verweilzeit bei bekannten Expansionsverfahren und Vorrichtungen mindestens eine Uinute oder mehr ο

Da gemäß der Erfindung ein Stoff intensiv gerührt und dispergiert wird, und zwar nicht mechanisch sondern durch die Wirbelströmung eines gasförmigen Heizmittele, werden die Seilchen, während der Stoff in der Vorrichtung verweilt, weniger häufig mit der Vorrichtungsnand oder miteinander in Berührung gebracht. Daher kann selbst ein Stoff, der schon Agglomerate gebildet hat und sieh aufgrund des freien Wassers (zu Blöcken) verhärtet hat oder dessen Oberflächenstärke durch viärme sofort gelatiniert wird oder der einen verhältnismäßig großen Anteil an freiem 'Jaseer enthält

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(z.B. polierter Beis, Gemüse, Früchte etc.) ohne weiteres "behandelt werden.

Die Heiadauer ist frei veränderlich, indem die Strömungsgeschwindigkeit eines gasförmigen HeiBmittels verändert wird. Bei konstanter Geschwindigkeit eines Gasstroms wird die Transportgescliuindigkeit eines gegebenen Stoffe von den physikalischen Eigenschaften dieses Stoffs, beispielsweise der Teilchengröße, den V/assergehalt und der Gestalt des Stoffs bestimmte. Und wenn ein Stoff ait breitgefächertein Korngrößenbereieh behandelt wird, werden die Teilchen, die einen relativ kleinen Durchmesser haben und rasch erhitzt werden, mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit im Gasstrom mitgerissen und in kürzerer Zeit erhitzt, während die einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisenden Teilchen, die verhältnismäßig lange brauchen, um erhitzt zu werden, mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit im Gasstrom mitgenommen und über eine längere Zeit hinweg erhitzt werden. Polglich werden alle Teilchen gleichmäßig erhitzt und man erhält ein gleichmäßig expandiertes nahrungsmittelc

Gemäß der Erfindung können pulverige Stoffe behandelt werden»

Da es sich bei dem Druckaufnahme teil im ..esentlichen um ein einziges Bohr handelt, kann die Konstruktion auf einfache Weise druckfest ausgebildet sein, und da die Torrichtung kein bewegliches Teil zum Transportieren eines Stoffs während der Heisperiode umfaßt, sind Betrieb, unterhalt und Steuerung der Vorrichtung einfach.

Eine selbsttätige Steuerung laSt sich auf einfache vTeise verwirklichen.

Es ist möglich, einen. Stoff über eine große Entfernung zu befördern, führend er erhitzt wird*

Erneutes Erhitzen und in Umlauf bringen eines Heiznittels sind gleichfalls möglich„

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden in folgenden anhand von Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläuterte

Figo 1 zeigt eine schematische Gesamtanordnung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgeinäßen Vorrichtung;

Figo 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Mischers zur Verwendung in einer Vorrichtung genäß der Erfindung·

Ein zuvor einer zweckmäßigen Vorbehandlung unterworfener Stoff wird kontinuierlich in einen Fülltrichter 1 gefüllt» Der Stoff im Fülltrichter 1 wird mit Hilfe einer Drehsuflihrvorichtung 2 in vorher bestimmten zeitlichen Abständen kontinuierlich nach unten durch eine Schütte 3 gefördert und gelangt in eine Feststoff Verdrängereinrichtung 5» _o die eine zwangsläufige Abgabeeinrichtung 4 umfaßt und ° zwischen geschlossenen, unter unterschiedlichem Druck

eo stehenden Behältern angeordnet ist«, In diesem Fall sind die Ot Verdrängereinrichtung 5 und die Drehzufuhrvorrichtung 2 betriebsmäßig über eine einzige Kette derartig aufeinander ■ *> abgestimmt, daß der Stoff aus der .Drehzufuhrvorrichtung cd herausfällt j -wenn eine Einlaßöffnung 6 der Verdrängereinrichtung genau an der Oberseite der Verdrängereinrichtung angeordnet ist,

7enn das Verfahren die Verwendung eines überhitzten

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Dampfes vorsieht, wird ein in einem Kessel 7 erzeugter Hochdruckdanpf in einen Überhitzer 8 erhitzt, und der entstehende, den Überhitzer 0 vorlassende überhitzte Dampf wird in einen rüscher 9 geleitet und fließt von dort durch eine Heizleitung 1O₀

Andererseits wird der von der Verdrängereinrichtung unter Abdichtung verdrängte Stoff entgegen den hohen Druck des überhitzten Dampfes in den Ilischer 9 geleitet und dann von den durch die Heizleitung 10 fließenden Danpf in dispergiertem Zustand nitgenonnen und in der Heizleitung weiterbewegt, wobei er einer Uärmebehandlung ausgesetzt ist. In hier beschriebenen "Fall kann die Heizdauer (oder Verweilzeit), des Stoffs wahlweise verändert werden, indem die Länge der Leitung 10 oder die Geschwindigkeit des in der Leitung strömenden Dampfes verändert wirdo Der Stoff, der, während er in Dampfstrom mitgerissen wird, eine vorher bestimmte Zeit lang in der Heizleitung erhitzt wird, strömt in einen Zyklon 11, in den er vom Danpf getrennt und dann mit Hilfe einer weiteren Verdrängereinrichtung 12 von gleicher Bauart wie die obenerwähnte Verdrangereinrichtung 5 abrupt in ein Dehngefäß 13 mit atmosphärischem Druck abgegeben wird, wodurch der Stoff expandiert wirdo Der den Zyklon 11 an dessen Oberseite verlassende überhitzte Dampf wird durch ein DruckregelventiL 14 einer anderen Einsatzstelle zugeführt, an der er als Heizauelle verwendet wird (z_oB_o zum Trocknen des expandierten Erzeugnisses oder gegebenenfalls zum Vorerwärnen des Stoffs)ο Andererseits kann der bereits vorv/endete überhitzte Dampf auch mit Hilfe eines hier nicht gezeigten Kompressors zur erneuten Verwendung in Umlauf gebracht werden. Von der Zeit, die zum .!rhitsen des Stoffs auf eine Temperatur, bei der er die zur Expansion nötige ".rärmenenge annimmt, benötigt wird, und von der Geschwindigkeit, nit der sich der Stoff zusammen nit dem überhitzten Dampf durch die Leitung

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bewegt, lrann die Länge der Heisleitung 10 bestirnt werden«,

Der ilischer 9» die Heizleitung 10 und der Zyklon 11 werden von den Abgasen des Überhitzers 8 erhitzt, die durch einen Heizmantel15 umlaufen und unter Saugwirkung durch eine Abgasöffnung 16 aus ihm abgegeben werden.

Figo 2 zeigt einen Ilischer 30, in den klebrige Stoffe, wie polierter Reis in überhitzten Danpfstrom gemischt werden und der anstelle des in Figo 1 gezeigten liischers 9 verv/endet wirdo Dieser ilischer hat eine Stoffeinlaßöffnung 31» eine Einlaßöffnung 32 für zum Heizen dienenden überhitzten Dampf und eine weitere Einlaßöffnung für überhitzten Dampfe Im Innern des Stoffeinlaßöffnung 31 ist ein perforierter Innenzylinder 35 nit einer großen Anzahl von über seine gesamte Fläche verteilten Öffnungen angeordnet,, Der durch die Einlaßöffnung 33 in den Ilischer gelangende überhitzte Dampf füllt einen ringförmigen Raun zwischen der Innenwand der Stoffeinlaßöffnung 31 und der Außenwand des perforierten Innenzylinders 35 und wird durch die Öffnungen 34 ins Innere des perforierten Innenzylinders eingesaugt. Deshalb wird der im Innern des perforierten Innenzylinders 35 befindliche Stoff von dem durch die Öffnungen 34 strahlförmig nach innen strömenden Dampf in jenem Zylinder radial nach innen geblasen und auf diese Weise daran gehindert, an der Innenfläche des Innenzylinders 35 zu haftenο Unter Umständen kann der gesamte benötigte überhitzte Danpf durch die Einlaßöffnung 33 in den Ilischer geleitet werden»

Slit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden zum Beispiel folgende Verfahren zum Herstellen expandierter nahrungsmittel ausgeführte

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Beispiel 1

Stoff: polierter Reis

(nit oder ohne Kleie)

Heizmittel: überhitzter Dampf

Stof fbehandlungskapazitat: (auf kontinuierlicher Basis) Behandlungszeit (Veraeilzeit): Eigenschaften des Produktes: Schüttgewicht - 1000 kg/m⁵

Wassergehalt - H_f5-15

- 6 kg/cm G °

Druck

Temperatur - 250" C (am Heizleitungseinlaß) Temperatur - 200° C (am Heizleitungsauslaß) Dampfgeschwindigkeit

- 25 m/Seko

- 1 000 kg/Std,

- 6 Sek»

Wassergehalt - 8 5» Schüttgewicht - 100 kg/m⁵ Umwandlung in
«•Stärke - 98 £

Beispiel 2 Stoff: Heizen

HeiB-mittel:

überhitzer Dampf Sehüttgeuieht - 780 kg/m⁵ wassergehalt - 13,5-H,5

- 7 kg/ca² Ö

- 280° C

i'>i-r=e}>'

Druck

Temperatur

(am Heisleitungeeinlafl)

Temperatur - 220° C

(am HeisleitungeauslaB)

Danpfgeschwindigkeit

- 20 m/Seka 00 9 815/12 A 8

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Stof fbeliandlungskapazität ι Behandlungszeit (Verweilzeit): Eigenschaften des Produkts: - 1 000 s/

- 8 SeIcο

Wassergehalt - 10 # Schüttgewicht - 150 kg/m⁵ (Expansionover-

hültnis - etua 1:5) Umwandlung in «•stärke . - 99 ⁰A

Beispiel 5

Stoff: entfettete Sojabohnen

und darüber)

(4-8mesh) (8-32mesh)

Heizmittel: überhitzter Dampf

Γto ffbehandlungekapasit iitt (auf kontinuierlicher Baal·) Bthaadlungieeit (Teroeilaeit Big«nsciiafton das Produktes Schüttgeüicht -450 l;g/m³ Wassergehalt - 9,5-10,5 Korngrößenbereich

SiebgTo 4 und darüber

SiebgTo
Siebgjr,

4-0 8-32 -

68,5 18,9 12,6

- 5 kg/cm

250° C

Druck

Tenperatur

(an Heisleitungeeinlaß)

Tenperatur - 220° C

(aa HeizleitungeauBlaß)

Dampfgeschwindlgkeit

- 18 o/StlC.

- 500

- 5

T/aseergehalt . 4 5>

(Anmerkung: das Bi^eifl kamn rolletändig denaturiert werden)

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Claims

Ansprüche

1 ο Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines expandierten Nahrungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß ein körniger oder pulveriger Stoff oder eine Mischung daraus in dispergiertem und suspendiertem Zustand in einem unter Druck stehenden, erhitzten Gasstrom, insbesondere in einem S tromüiberhitzten Dampfes mitgenommen und weiterbefördert wird_r wobei der Stoff durch das erhitzte Gas erhitzt wird, und daß der erhitzte Stoff dann in eine auf niedrigerem Druck gehaltene Gasatmosphäre abgegeben wird«,

2 ο Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines expandierten Nahrungsmittels, gekennzeichnet durch eine Leitung (10), durch welche ein erhitztes, unter Druck stehendes Gas, insbesondere überhitzter Dampf mit gewünschter Geschwindigkeit fließt, einen Mischer (9»30), der mit der Leitung in Verbindung steht und durch den der zu behandelnde Stoff in die Leitung eingeführt wird, eine Einrichtung (11), die in Strömungsrichtung hinter der Leitung und in Verbindung mit ihr angeordnet ist und zum Sammeln des im erhitzten, unter Druck stehenden Gasstrom mitgenommenen und dabei erhitzten Stoffs dient, und eine Einrichtung (12, 13) zum abrupten Abgeben des gesammelten erhitzten Stoffs in unter niedrigerem Druck stehende Lufto

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