DE1933393B2

DE1933393B2 - Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von expandierten Nahrungsmitteln

Info

Publication number: DE1933393B2
Application number: DE1933393A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Kashiwa Aonuma; Ryozo Kyoto Toei; Hiroharu Watanabe; Toshizumi Noda Yuasa
Original assignee: Kikkoman Shoyu KK
Current assignee: Kikkoman Corp
Priority date: 1968-10-01
Filing date: 1969-07-01
Publication date: 1975-05-15
Also published as: US3661071A; DE1933393A1; GB1262718A; US3754930A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von expandierten Nahrungsmitteln. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem kontinuierlichen, gleichmäßigen Expandieren von solchem Gut (z. B. poliertem Reis, klebrigem Reis usw.), das durch Wärme leicht gelatiert und daher dazu neigt, an der Wand einer Heizvorrichtung, in der es erhitzt wird, zu haften und sich zu verhärten oder durch Zusammenkleben mit anderen Teilchen Agglomerate zu bilden, von hitzeempfindlichem Gut (z. B. Gemüse, Früchte, Fisch und Krustentieren) sowie von Gut mit ungleichmäßiger Körnchengröße (breitgefächertem Korngrößeiibercich) unii selbstverständlich von üblichen körnigen Nahrungsmitteln.

Es ist Aufgabe der Erfindung, kontinuierlich Nah- 6c rungsmittel der erwähnten Art gleichmäßig erhitzen und in kurzer Zeit wirksam expandieren zu können.

Als diskontinuierliches Verfahren zum Herstellen expandierter Nahrungsmittel ist das sogenannte indirekte Heizverfahren bekannt, bei dem das zu expandierende Gut dadurch erhitzt wird, daß es in einen geschlossenen zylindrischen Druckbehälter oder eine sogenannte »Pufftrommel« gefüllt wird, die von außen mit Hilfe eines Gasbrenners od. dgl. erhitzt und dabei gleichzeitig gedreht wird. Mit diesem Verfahren ist es jedoch unmöglich, alle Teilchen des zu expandierenden Gutes gleichmäßig zu erhitzen, und durch zu starke oder zu schwache Erhitzung ist die Ausbeute des Gutes erheblich herabgesetzt. Da das zu expandierende Gut mit der Wand und die Teilchen auch untereinander in Berührung stehen, haften außerdem die Teilchen an der Wand des Behälters oder aneinander und verhärten sich in diesem Zustand, wenn das Gut einen besonders großen Anteil an Wasser oder allgemeiner Feuchtigkeit an seiner Oberfläche hat; es kann auch zu einer sofortigen Gelatinierung der Oberflächenstärke des Gutes kommen, so daß die Qualität der so hergestellten expandierten Nahrungsmittel unbefriedigend ist.

Bei einem anderen bekannten diskontinuierlichen Verfahren mit direk^r Heizung des zu expandierenden Gutes wird dieses in einen der obenerwähnten oder einen solchen Behälter gefüllt, in dem Mittel zum mechanischen Rühren oder Transportieren des Gutes angeordnet sind, und das Gut wird in dem Behälter durch ein eingeblasenes Heizmittel, z. B. ein unter Druck stehendes Heizgas, erhitzt. Dieses Verfahren ist dem erstgenannten Verfahren hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung und Wärmeausnutzung überlegen, bringt jedoch noch immer die bereits erwähnte Schwierigkeit mit sich, daß die Teilchen miteinander in inniger Berührung stehen.

Als Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von expandierten Nahrungsmitteln ist das sogenannte Wirbelschichtheizverfahren bekannt (z. B. DL-PS 59 235 oder GB-PS 8 27 652). Bei diesem wird das Gut fortlaufend in einen überhitzten Heißgasstrom eingegeben, der, gegenbenenfalls durch eine mit Öffnungen versehene Platte einer Druckleitung (DL-PS 59 235), in Aufwärtsrichtung geblasen wird. In der aufwärts gerichteten Heizgasströmung bildet sich eine Wirbelschicht aus, aus der die Teilchen des Gutes nach Wasserentzug und damit verbundenem Gewichtsverlust selbsttätig durch den Heißgasstrom zu einer Abscheidungsstelle in einer Entspannungszone, z. B. einem Zyklon (DL-PS 59 235), ausgetragen werden. Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, der Wärmeausnutzung und Wärmeübertragung ist dieses kontinuierliche Verfahren den beiden obengenannten diskontinuierlichen Verfahren weitaus überlegen, desgleichen darin, daß das Gut in dispergiertem Zustand erhitzt wird, so daß die Gefahr einer Agglomeration der Teilchen wesentlich herabgesetzt ist. Es ist jedoch nicht zum Expandieren eines Gutes geeignet, das einen verhältnirvnäßig großen Anteil Wasser enthält, der leicht zum Gelatinieren der Stärke des Gutes führt, oder eines Gutes, das hitzeempfindlich ist oder aus Teilchen von ungleichmäßiger Größe besteht, da die Verweildauer des Gutes in der Wirbelschicht typisch eine Minute und mehr beträgt und die Selektionierung der Teilchen auf Grund ihrer aerodynamischen Eigenschaften, insbesondere ihres Gewichtsverlustes durch Wasserentzug, erfolgt.

Ausgehend von diesem bekannten Wirbelschichtheizverfahren wird nach der Erfindung bei einerr Verfahren, bei dem das zu expandierende Gut ar einer Eingabestelle von einem unter Druck stehender Heißgasstrom mitgenommen, in diesem verwirbel und aus diesem nach Aufheizung an einer Abscheidungsstelle in eine Entspannungszone abgeschieder

3 4

wird, die zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst. Rohrleitung, die mit einer Heißgaszuführung versehen

daß das Gut von dem Heißgasstrom in Richtung von ist und in eine Abscheidekammer mündet, die mit

der Eingabestelle zur Abscheidestelle mitgerissen einem Heißgasauslaß und einem Gutsauslaß in eine

wird und die Heizdauer durch die Wahl der Länge Expansionskammer versehen ist, und sieht vor, daß

der Förderstrecke unaVoder der Geschwindigkeit des 5 die Rohrleitung von einem Heizmantel umgeben ist,

Heißgasstroms eingestellt wird. wobei der dadurch gebildete Strömungskanal mit

Die Erfindung nutzt dabei aus, daß der Wärme- einem Abgasauslaß einer Aufheizeinrichtung für das

Übertragungskoeffizient zwischen dem zu erhitzenden Heißgas in Verbindung steht. Durch die Wärmezufuhr

Gut und dem Heißgasstrom außerordentlich groß, während der Verweildauer des Gutes in der Vorrich-

oder, in anderen Worten, die Wärmeübertragung^- io tung wird die Qualität des Erzeugnisses unter Ver-

geschwindigkeit sehr hoch ist, so daß die Verweil- kürzung der Laufzeit mit einfachen Mitteln verbes-

dauer im Heißgasstrom laufzeitabhängig und sehr seit. Da auch die Vorrichtung kein bewegliches Teil

kurz eingestellt werden kann. Die Heizdauer bzw. die zum Transportieren des Gutes während der Heiz-

Verweildauer des Guts im Heizgacstrom ist frei ver- periode umfaßt, sind Betrieb, Unterhalt und Steue-

änderlich, indem die Strömungsgeschwindigkeit des 15 rung der Vorrichtung einfach.

Heißgasstromes entsprechend eingestellt bzw. be- Eine selbsttätige Steuerung läßt sich auf einfache

darfsweise verändert wird. Bei konstanter Geschwin- Weise verwirklichen.

digkeit des Heißgasstroms wird die Transportge- Es ist auch möglich, das Gut über eine große Entschwindigkeit des Guts von dessen physikalischen fernung zu befördern, während es erhitzt wird.
Eigenschaften, beispielsweise der Teilchengröße, dem 20 Erneutes Erhitzen und Führen des Heißgasstromes Wassergehalt und der Gestalt, bestimmt. Wenn ein im Umlauf sind ebenfalls möglich.
Gut mit breitgefächertem Korngrößenbereich behan- Vorzugsweise ist die Vorrichtung nach der Erfindelt wird, werden die Teilchen, die einen relativ dung gekennzeichnet durch einen Mischer mit einem kleinen Durchmesser haben und rasch erhitzt werden, perforierten Innenzylinder, der die Eingabeeinrichmit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit im Heiß- 25 tung mit der Rohrleitung verbindet und von einem gasstrom mitgerissen und in kürzerer Zeit erhitzt, Außenzylinder umgeben ist, der einen Heißgaseinlaß während die einen verhältnismäßig großen Durch- aufweist.

messer aufweisenden Teilchen, die verhältnismäßig Hierdurch läßt sich das Gut schonend und stö-

lange brauchen, um erhitzt zu werden, mit verhält- rungsarm in den Heißgasstrom einführen,

nismäßig geringer Geschwindigkeit im Heißgasstrom 30 Die Erfindung wird im folgenden an Hand von

mitgenommen und über eine längere Zeit hinweg er- Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

hitzt werden. Folglich werden alle Teilchen gleich- näher erläutert. Es zeigt

mäßig erhitzt, und man erhält ein gleichmäßig ex- F i g. 1 eine schematische Gesamtanordnung eines

pandiertes Nahrungsmittel. Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der

Praktisch bedeutet das, daß expandierte übliche 35 Erfindung und

Getreide fortlaufend jeweils innerhalb von 10 Sekun- Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines

den hergestellt werden können, wenn das Gut mit Mischers zur Verwendung in einer Vorrichtung ge-

einem Heißgas erhitzt wird, welches unter einem maß der Erfindung.

Überdruck von 5 bis 15 kg/cm² steht und eine Tem- Das einer Vorbehandlung unterworfene, zu pufperatur von 200 bis 250° C hat. Allgemein wird das ₄₀ fende Gut wird kontinuierlich in einen Fülltrichter 1 Verfahren nach der Erfindung zweckmäßig mit einem gefüllt, durch diesen mit Hilfe einer Drehzuführein-Druck und Wärme vermittelnden Heißgas, z. B. über- richtung 2 in vorbestimmten zeitlichen Abständen hitztem Dampf, mit einem Überdruck von 3 bis durch eine Schütte 3 kontinuierlich nach unten ge-15 kg/cm² und einer Temperatur von 100 bis 300⁰C fördert und gelangt in eine Feststoffördereinrichdurchgeführt, wobei die Laufzeit 10 Sekunden und 45 tung 5, die eine zwangsläufige Abgabeeinrichtung 4 weniger betragen kann. umfaßt und zwischen geschlossenen, unter unter-Gemäß der Erfindung wird das Gut, mit konstan- schiedlichein Druck stehenden Behältern angeordnet ter Laufrichtung im Heißgasstrom wirbelnd, intensiv ist. In diesem Fall sind die Fördereinrichtung 5 und gerührt und dispergiert, ohne daß die Teilchen, wie die Drehzuführeinrichtung 2 betriebsmäßig über eine in einem Wirbelbett, bei entgegengesetzt gerichteter 50 einzige Kette derartig aufeinander abgestimmt, daß Bewegung zusammenstoßen können. Das Gut kann das Gut aus der Drehzuführeinrichtung herausfällt, dabei sogar in einen horizontal gerichteten Heißgas- wenn eine Einlaßöffnung 6 der Fördereinrichtung strom eingegeben werden und kommt nur relativ genau an der Oberseite der Fördereinrichtung angeselten mit der Vorrichtungswand oder miteinander in ordet ist. Die beschriebene Einrichtung bildet eine Berührung. Daher kann selbst ein Gut, das schon 55 Eingabeeinrichtung für das zu puffende Gut.
Agglomerate gebildet und sich unter Einfluß seines Wenn das Verfahren die Verwendung überhitzten Oberflächenwassers oder -feuchte verhärtet hat oder Dampfes als Heißgas vorsieht, wird in einem Kessel 7 dessen Oberflächenstärke durch Wärme sofort gelati- erzeugter Hochdruckdampf in einem Überhitzer 8 erniert wird oder das überhaupt eine verhältnismäßig hitzt, und der entstehende, den Überhitzer 8 verlasgroße Oberflächenfeuchtigkeit hat (z. B. polierter 60 sende überhitzte Dampf wird in einen Mischer 9 geReis, Gemüse, Früchte usw.), ohne weiteres behan- leitet und fließt von dort durch eine beheizte Rohrdelt werden. leitung 10.

Es können auch pulverige Güter behandelt wer- Andererseits wird das von der Verdrängereinrichden. tung S unter Abdichtung verdrängte Gut entgegen Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- 65 dem hohen Druck des überhitzten Dampfes in den gemäßen Verfahrens geht wiederum von der bekann- Mischer 9 geleitet und dann von dem durch die Röhrten Wirbelschichtheizung aus, bestehend aus einer leitung 10 fließenden Dampf in dispergiertem ZuEingabeeinrichtung für das zu puffende Gut an einer stand mitgenommen und in der Rohrleitung längs

jiner Förderstrecke weiterbewegt, wobei es einer Wärmebehandlung ausgesetzt ist. Im hier beschriebenen Fall kann die Heizdauer oder Verweilzeit des Gutes wahlweise verändert werden, indem die Länge der Rohrleitung 10 und damit die Förderstrecke und/ oder die Geschwindigkeit des in der Rohrleitung strömenden Dampfes verändert wird. Das Gut, das während es im Dampfstrom mitgerissen wird, eine vorbestimmte Zeit lang in der Rohrleitung erhitzt wird, strömt in einen als Abscheidekammer dienenden Zyklon 11, in dem es von Dampf getrennt und dann mit Hilfe einer weiteren Fördereinrichtung 12 von gleicher Bauart wie die obenerwähnte Fördereinrichtung S durch einen Gutsauslaß abrupt in eine Entspannungszone in Gestalt einer von einem Gefäß gebildeten Expansionskammer 13 mit atmosphärischem Druck abgegeben wird, wodurch das Gut unter Entspannung expandiert wird. Der den Zyklon 11 an dessen Oberseite verlassende überhitzte Dampf wird durch ein als Heißgasauslaß dienendes Druckregelventil 14 einer anderen Einsatzstelle zugeführt, an der er als Heizquelle verwendet wird, z. B. zum Trocknen des expandierten Erzeugnisses oder gegebenenfalls zum Vorenvärmen des Gutes. Andererseits kann der bereits verwendete überhitzte Dampf auch mit Hilfe eines hier nicht gezeigten Kompressors zur erneuten Verwendung in Umlauf gebracht werden. Von der Zeit, die zum Erhitzen des Gutes auf eine Temperatur, bei der es die zur Expansion nötige Wärmemenge annimmt, benötigt wird, und von der Geschwindigkeit, mit der sich das Gut zusammen mit dem überhitzten Dampf durch die Rohrleitung bewegt, kann die Länge der Rohrleitung 10 bestimmt werden.

Der Mischer 9, die Rohrleitung 10 und der Zyklon 11 werden von den Abgasen des Überhitzers 8 erhitzt, die durch einen Heizmantel 15 umlaufen und unter Saugwirkung durch eine Abgasöffnung 16 aus ihm abgegeben werden.

F i g. 2 zeigt einen Mischer 9 in dem klebrige Stoffe, wie polierter Reis, im überhitzten Dampfstrom gemischt werden und der anstelle des in Fig. 1 gezeigten Mischers 9 verwendet wird. Dieser Mischer hat eine Gutseinlaßöffnung 31 und einen Heißgaseinlaß 33 für überhitzten Dampf. Ein weiterer Heißgaseinlaß 32 ist an der Rohrleitung 10 vor dem Anschluß des Mischers 9 vorgesehen. Im Innern der Gutseinlaßöffnung 31 ist ein perforierter Innenzylinder 35 mit einer großen Anzahl von über seine gesamte Fläche verteilten Öffnungen 34 angeordnet. Der durch den Heißgaseinlaß 33 in den Mischer gelangende überhitzte Dampf füllt einen ringförmigen Raum zwischen der Innenwand der Gutseinlaßöffnung 31 und der Außenwand des perforierten Innenzylinders 35 und wird durch die öffnungen 34 ins Innere des perforierten Innenzylinders eingesaugt. Deshalb wird das im Innern des perforierten Innenzylinders 35 befindliche Gut von dem durch die Öffnungen 34 strahlförmig nach innen strömenden Dampf in jedem Zylinder radial nach innen geblasen und auf diese Weise daran gehindert, an der Innenfläche des Innenzylinders 35 zu haften. Unter Umständen kann der gesamte benötigte überhitzte Dampf durch die Einlaßöffnung 33 in den Mischer geleitet werden, so daß der Heißgaseinlaß 32 entfallen kann.

Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung wurden zum Beispiel folgende Verfahren zum Herstellen expandierter Nahrungsmittel ausgegeführt.

Beispiel 1

Gut: polierter Reis
(mit oder ohne Kleie)

Heißgas:
überhitzter Dampf

Schüttgewicht — 1000 kg/m³

Wassergehalt — 14,5 bis 15%

Druck — 6 kg/cm² Überdruck

Temperatur — 250° C (an der Heißgaszuführuag)

Temperatur — 200° C (am Heißgasauslaß)

	Dampf geschwindigkeit -	(auf kontinuierlicher	30	Gut: Weizen	45	1000 kg/Std.
	25 m/Sek.	Basis)
_2o Gutbehandlungs		Behandlungszeit			6 Sek.
kapazität:		²S (Verweilzeit):	35
Eigenschaften		Heißgas:	Wassergehalt— 8%
des Produkts:	überhitzter Dampf	Schüttgewicht —
	100 kg/m»
Umwandlung in α-Stärke
98%

Beispiel 2
Schüttgewicht —
780 kg/m³
Wassergehalt —
13,5 bis 14,5%

Druck — 7 kg/cm²
Überdruck

Gutbehandlungskapazität:

Behandlungszeit
(Verweilzeit):

Eigenschaften
des Produkts:

Temperatur — 280° C (an der Heißgaszuführung

Temperatur — 220° C (am Heißgasauslaß)

Dampfgeschwindigkeit — 20 m/Sek.

1000 kg/Std.
8 Sek.

Wassergehalt—10%

Schüttgewicht — 150 kg/m^s

(Expansionsverhältmis — etwa 1:5)

Umwandlung in a-Stärke-99%

H7Q

	19:	7	Bei	Schüttgewicht —	53	393	8
		450 kg/m³
	Wassergehalt —	spi	el 3
Gut:	9.5 bis lO,5"o		Heißgas:	Druck — 5 kg/cm²
entfettete Sojabohne τ	Korngrößenbereich	5	überhitzter Dampf	Überdruck
	Siebgr, 4 (Tyler Standard)			Temperatur — 250° C
	(Maschenweite etwa 4,7 mm) und darüber —			(an der Heißgaszuführunj
	68,5 "/ο			Temperatur — 220° C
	Siebgr. 4 bis S (Tyler Standard) (Maschenweite etwa	' IO		(am Heißgasauslaß)
	4,7 bis 2,4 mrn) —			Dampfgeschwindigkeit — 18 m/Sek.
	18,9°/o
	Siebgr. 8 bis 32	15	Gutbehandlungs	500 kgyStd.
	(Tyler Standard)		kapazität: (auf kontinuierlicher Basis)
	(Maschenweite etwa		Dehandlungszeit	5 Sek.
	2,4 bis 0,48 mm) —	20	(Verweilzeit):
	12,6 »/ο		Eigenschaften	Wassergehalt — 4"/o
		des Produkts:
			kann vollständig denaturie
	25	(Anmerkung: das Eiweiß
		werden.)

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

879

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von expandierten Nahrungsmitteln, bei dem das zu expandierende Gut an einer Eingabestelle von einem unter Druck stehenden Heißgasstrom miigenommen, in diesem verwirbelt und aus diesem nach Aufheizung an einer Abscheidungsstelle in eine Entspannungszone abgeschieden wird, d a durch gekennzeichnet, daß das Gut von dem Heißgasstrom in Richtung von der Eingabestelle zur Abscheidestelle mitgerissen wird und die Heizdauer durch die Wahl der Länge der Förderstrecke und/oder dei Geschwindigkeit des Heißgasstroms eingestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Eingabeeinrichtung für das zu puffende Gut an einer Rohrleitung, die mit einer Heißgaszuführung versehen ist und in eine Abscheidekammer mündet, die mit einem Heißgasauslaß und einem Gutsauslaß in eine Expansionskammer versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (10) von einem Heizmantel (15) umgeben ist, wobei der dadurch gebildete Strömungskanal mit einem Abgasauslaß einer Aufheizeinrichtung (8) für das Heißgas in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Mischer (9) mit einem perforierten Innenzylinder ^34, 35), der die Eingabeeinrichtung (1 bis 5) mit der Rohrleitung (10) verbindet und von einem Außenzylinder umgeben ist, der einen Heißgaseinlaß (33) aufweist.

35