DE2832521A1

DE2832521A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines poroesen produktes

Info

Publication number: DE2832521A1
Application number: DE19782832521
Authority: DE
Inventors: David William Bouette
Original assignee: Oakes ET Ltd
Current assignee: Oakes ET Ltd
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1979-02-15
Also published as: JPS5426362A; DE2832521C2; FR2398597A1; FR2398597B1; CH632420A5; US4272558A; GB2006597A; GB2006597B; CA1124567A; JPS5721293B2

Description

E.T. OAKES LIMITED 3 18 332/2 60/fco

Macclesfield

Cheshire SK10 2BT

Großbritannien

Verfahren, und Vorrichtung zur Erzeugung eines porösen Produktes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines porösen Produktes und umfaßt das hierbei erzeugte Produkt.

Die Erfindung ist in erster Linie, jedoch nicht ausschließlich, auf die Herstellung poröser Nahrungsmittel -wie poröser Schokolade gerichtet. Zur Erzeugung eines solchen porösen Produktes sind verschiedene Verfahren bekannt. Aus der GB-PS 867 428 beispielsweise ist ein Verfahren zur Kontinuierlichen Erzeugung eines Brotteiges in einer hermetisch abgeschlossenen Maschine bekannt, in die unbehandeltes Mehl, Salz und Wasser eingeführt werden, um in einer Mischkammer eine Aufschiämmung zu bilden, wobei diese Aufschlämmung unter Druck in eine kontinuierlich arbeitende Mischmaschine eingeführt wird. Sodann wird das gasförmige Medium unter Druck in die Mischmaschine eingeführt und die Mischbearbeitung fortgesetzt, bis ein homogen aufgegangener Teig erzeugt ist, in dem das gasförmige Medium vollständig verteilt ist. Das Produkt wird sodann automatisch und kontinuierlich aus der Maschine auf einen Förderer oder auf Backbleche ausgetragen.

Dieses Verfahren ist für die Erzeugung von Teig völlig zufriedenstellend. Jedoch eignet es sich nicht für die Erzeugung eines Produktes wie etwa einer porösen Schokolade.

Bei einem Verfahren zum Mischen poröser Schokolade wird

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Schokoladenschmelze in getrennte Formen eingeführt, um ein Gehäuse zu bilden, und wird sodann in dieses Gehäuse kohlensäurehaltige flüssige Schokolade eingeführt, die sodann Unterdruck ausgesetzt wird, um die Erzeugung von Blasen hervorzurufen, welche den so erzeugten Gegenständen aus Schokolade einen porösen Innenbereich verleihen. Dieses Verfahren eignet sich durchaus zur Erzeugung einzelner geschäumter oder poröser Schokoladenartikel, ist jedoch relativ zeit- und arbeitsintensiv und daher nicht wirtschaftlich. Darüberhinaus ist es schwierig, die Zellengröße des porösen Produktes genau zu steuern.

Mit der Erfindung wird ein poröses Produkt dadurch hergestellt, daß zunächst eine erste Komponente in flüssiger Form verwendet wird, in die unter Druck eine zweite Komponente eingeführt wird, die zumindest weitgehend in der flüssigen ersten Komponente löslich ist, und zwar entweder ein Gas oder ein verflüssigtes Gas, daß das Gas in der flüssigen ersten Komponente gleichförmig verteilt wird, so daß es im wesentlichen homogen in der Flüssigkeit gelöst ist, und daß der Druck plötzlich abgebaut wird, so daß die gelöste Komponente Gasblasen in der Flüssigkeit bildet, wonach die erste Komponente durch Abkühlung im fertigen Produkt verfestigt wird.

Dieses Verfahren kann chargenweise durchgeführt werden, jedoch ist ein kontinuierlicher Prozeß bevorzugt. Dabei wird die erste Komponente vorteilhaft kontinuierlich durch eine Pumpe in einen kontinuierlich arbeitenden Mischer eingeführt, der beispielsweise ein in Reihe geschalteter oder durch die Leitung gebildeter Mischer ohne bewegliche Teile sein kann. Alternativ kann ein Mischer verwendet werden, wie er beispielsweise aus der GB-PS 646 591 bekannt ist, auf die wegen weiterer Einzelheiten insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird. Nach dem Verlassen des Mischers wird die erste flüssige Komponente, unabhängig von der Art des Mischers, mit der darin gelösten zweiten gasförmigen oder flüssiggasförmigen Komponente weiterhin unter

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Druck gehalten. Das Gemisch wird sodann durch eine Drossel geführt, die bevorzugt in der Form eines Schiebers mit einstellbarer Öffnung oder eines ähnlichen Strömungssteuerorganes ausgebildet ist.

Beim Durchgang durch die Drossel ergibt sich ein plötzlicher Druckabfall in dem strömenden Gemisch_r so daß das gelöste Gas frei expandieren kann und die Zellen in der Struktur der ersten Komponente bildet. Gleichzeitig beginnt eine Abkühlung der ersten Komponente, die entweder durch einfachen konvek— tiven Wärmeaustausch mit der Umgebung oder in einer besonderen Kühlkammer weitergeführt werden kann.

In vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, eine Vibrations— oder Schwingbewegung auf das extrudierte Produkt zu übertragen* um die Bildung der Gasblasen zu unterstützen. So kann das ex— trudierte Produkt nach dem Verlassen der Drossel beispielsweise auf ein Förderband geführt werden, welches im Bereich seines Durchganges durch einen Kühltunnel mit einem Vibrations— antrieb versehen ist.

Wie bereits eingangs erläutert ist, ist die Erfindung insbesondere auf die Erzeugung von. poröser Schokolade ausgerichtet. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird hierfür ein Schokoladenvorrat erhitzt, um ihn in den Schmelζzustand überzuführen, wonach die Schokoladenschmelze unter Druck einer Mischvorrichtung zugeführt wird. In die Schokoladenschmelze wird unter Druck ein Gas eingeführt, welches in der Schokolade zumindest weitgehend löslich ist, und das Gas wird gleichförmig verteilt, so daß es im wesentlichen homogen in der Schokoladenschmelze gelöst ist. Sodann wird der auf der Schokoladenschmelze ruhende Druck plötzlich abgebaut, so daß das gelöste Gas Gasblasen bildet, wonach die Schokolade durch Kühlung beispielsweise auf Umgebungstemperatur verfestigt wird.

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Es hat sich gezeigt, daß ein so hergestelltes Produkt eine hohe Qualität besitzt und außerordentlich gleichförmige und in der Größe gut steuerbare Zellen aufweist.

Mit der Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen. Diese Vorrichtung zur Erzeugung eines porösen Produktes weist einen Mischer auf, eine Einrichtung zur Zuführung einer ersten Komponente des porösen Produktes in flüssiger Form und deren Einführung in die im Mischer bereits enthaltene Flüssigkeit unter Druck, eine Einrichtung zur Einführung einer zweiten Komponente auf Gasbasis unter Druck in den Mischer, eine Auslaßleitung für das Gemisch aus dem Mischer und schließlich eine scharfe Drossel zum Abbau des Druckes im gemischten Produkt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt einer Ausführungsform eines Auslaßventiles der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Stirnansicht des Ventiles gemäß Fig. 2.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Tank 10 mit einem ihn umgebenden Wassermantel 11 mit einer Rührvorrichtung 12 versehen. Eine ummantelte Auslaßleitung 13 führt über einen Drei-Wege-Hahn 14 mit drehbarem Hahnküken, wobei der Hahn einen ersten Anschluß 15 zur Rückführung des zu verarbeitenden Materials in den Tank 10 und einen zweiten Anschluß 16 aufweist, der zu einer Verdrängerpumpe 17 führt. Der Auslaß 18 der Verdrängerpumpe 17 leitet das zu verarbeitende Produkt einem Mi-

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scher 19 zu, der vorteilhaft ein kontinuierlich arbeitender Mischer ist, wie er unter der Modellbezeichnung 4M von der Anmelderin hergestellt wird.

Über eine Gaseinlaßleitung 20 wird Kohlendioxyd in die Auslaßleitung 18 eingeführt, wobei die Strömung des Kohlendioxyds durch einen Strömungsmesser 21 gemessen wird. Ein Druckmeßgerät 22 mißt den Druck des Gases und der Flüssigkeit am Einlaß des Mischers 19.

Die Auslaßleitung 23 des Mischers 19 ist an ein Strömungssteuerorgan oder Ventil 24 mit einstellbarer Durchströmöffung angeschlossen, welches weiter unten näher erläutert wird. Das das Ventil 24 verlassende Material wird auf einen Förderer 25 extrudiert, der es durch einen Kühltunnel 26 führt, wobei der Förderer 26 mittels eines Vibrationsantriebes 27 in Vibration oder Schwingung versetzt werden kann.

Das gesamte System vom Tank 10 zum Ventil 24 ist ummantelt, wobei lediglich der Wassermantel 11 um den Tank 10 durch ein eigenes Bezugszeichen identifiziert ist. Die Warmwassermäntel werden von einem Warmwasserspeicher 28 aus versorgt, wobei die die einzelnen Mantelabschnitte verbindenden Warmwasserleitungen gestrichelt angedeutet sind, so daß insoweit ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen werden kann.

Das Ventil 24 ist in den Fig. 2 und 3 mit weiteren Einzelheiten veranschaulicht. Das Ventil besteht aus einem Ventilkörper 30, der ein Führungsgehäuse 31 für einen axial hin- und herbeweglichen Kolben 32 trägt. Der Kolben 3.2 trägt eine Kappe 33, die in der bei 34 veranschaulichten Weise mit einem Innengewinde versehen ist, welches mit einem entsprechenden Außengewinde am Gehäuse 31 zusammenarbeitet.

Am unteren Ende trägt der Kolben 32 ein Ventilglied 35, welches über einen Kanal 36 im Ventilkörper 30 beweglich ist. Der

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Kanal 36 ist an den Auslaßkanal 2 3 des aus Fig. 1 ersichtlichen Mischers 19 angeschlossen. Das Ventilglied 35 ist mit einer konischen Mulde 37 versehen, welche eine zentrale Drosselöffnung 38 aufweist. Ein weiteres Ventilglied 39 ist am Ventilkörper 30 gelagert und weist eine ähnliche Mulde 40 auf, die im Gegensinn angeordnet ist und eine zentralle Drosselöffnung 41 besitzt.

Die beiden Drosselöffnungen 38 und 41 sind kreisförmig ausgebildet. Wenn der Kolben 32 durch Betätigung der Kappe 33 in der aus Fig. 2 durch einen Pfeil ersichtlichen Weise nach unten oder oben bewegt wird, so ergibt sich eine für die Materialströmung insgesamt verfügbare Auslaßöffnung von entweder kreisförmigem oder linsenförmigem Querschnitt, je nach dem Überdeckungsgrad der Öffnungen 38 und 41.

Um im Betrieb der Vorrichtung belüftete oder poröse Schokolade herzustellen, wird Schokolade in den Tank 10 eingeführt und dadurch geschmolzen, daß die Temperatur im Tank 10 bei etwa 35⁰C gehalten und das ankerförmige Rührorgan 12 betätigt wird.

Die Schokoladenschmelze wird sodann aus dem Tank 10 gesteuert durch die Pumpe 17 in einer Menge von etwa 375 g/min gefördert und dem Mischer 19 zugeführt, der im beispielsfalle ein Leitungsspaltmischer (course clearance mixer) Modell 4M der Anmelderin mit kontinuierlicher Arbeitsweise ist.

Kohlendioxydgas mit einem Druck von etwa 10,5 kp/cm wird über den Strömungsmesser 14 der Schokoladenströmung vor dem Eingang des Mischers 19 druckbegrenzt zugeführt. Das Kohlendioxyd ist bei der zugeführten Menge zu wenigstens 85 % in der Schokolade löslich.

Im Mischer wird das Kohlendioxyd gleichförmig in der Schokolade verteilt, wobei der Druck über den Strömungsmesser 22 bei etwa

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6 kp/cm gehalten wird und im wesentlichen das ganze Kohlendioxyd in der Schokolade gelöst ist. Das gemischte Produkt wird durch die Auslaßleitung 23 dem vorstehend erläuterten Ventil zugeführt, wobei der Druck stromauf der Drosselöffnungen 38, immer noch etwa 6 kp/cm beträgt.

Das in den Fig. 2 und 3 veranschaulichte Ventil mit den konisehen oder trichterförmigen Kanalerweiterungen unmittelbar an den scharfwandigen Drosselöffnungen 38 und 41 ergibt einen scharfen Druckabfall im Produkt, so daß das gelöste Gas unter Erzeugung eines begasten oder porösen Produktes <in Keimkernen oder Keimpunkten Gasblasen bildet. Während der Bildung des Gases in Blasenform kühlt die Schokolade beim Wiedereintritt in die Umgebungsatmosphäre ab und beginnt zu verfestigen. Diese Verfestigung wird im Kühltunnel 26 vervollständigt.

Im Bedarisfalle kann der Vibrationsantrieb 27 betätigt werden, um die Bildung der Gasblasen an den Keimpunkten zu unterstützen. Die Wirkung des Vibrationsantriebes besteht darin, daß bereits gebildete Zellenwände aufgebrochen werden, so daß die Blasen zu größeren Zellen koagulieren können. So kann die Zellengröße wenigstens teilweise durch geeigneten Betrieb des Vibrationsantriebes 27 gesteuert werden. Wie weiterhin ersichtlich ist, kann die Zellengröße auch durch den Temperatürabfall und durch die Einstellung der Kappe 33 am Ventil 24 leicht gesteuert werden, wobei die Einstellung der Kappe 33 die wirksame Größe der Drosselöffnung einstellt und dadurch den Driickabfall steuert.

Im Bedarfsfall kann ein im wesentlichen unlösliches Gas der Masse vor dem Mixer zugeführt werden, beispielsweise Luft. Das unlösliche Gas unterstützt die Bildung von Keimpunkten für die Auslösung der Blasenbildung.

Die Blasengröße im Endprodukt kann für ein gegebenes Volumenverhältnis des Gases zur ersten Komponente, im Beispielsfalle zur Schokolade, durch Einstellung einer Anzahl von Parametern gesteuert werden. Dabei gilt folgendes:

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1. Die Anzahl der Blasen und damit ihre Größe pro Masseneinheit des Materials kann dadurch gesteuert werden, daß die Anzahl der Keimpunkte oder Keimkerne gesteuert u/ird, die hierfür zur Verfügung stehen. Dies kann mit einer geeigneten Implantations— oder Keimsaattechnik erfolgen.

2. Für kleine Blasengrößen muß dafür Sorge getragen werden, daß zusätzliche Keimkerne in das Material eingebracht werden,

um eine ausreichende Anzahl von Keimpunkten zur Verfügung zu haben, wenn das Gas aus der Lösung geht.

3. Für größere Blasengrößen liegen häufig bereits zuviele natürliche Keimkerne vor, die nicht ohne weiteres beseitigt werden können, wobei dann eine gesteuerte Koagulierung der kleinen Blasen in größere Blasen erforderlich ist.

4. Keimkerne können folgendermaßen eingeführt werden:

a) Ein ungelöster Teil des weitgehend löslichen Gases selbst wird in Form kleiner Blasen verteilt gehalten. Diese Keimblasen können ganz einfach dadurch erzeugt werden, daß mehr Gas zugeführt wird als ohne eiteres löslich ist.

b) Es kann vergleichsweise unlösliches Gas verwendet werden, wie beispielsweise Luft, welches bereits in dem zu mischenden Produkt, im Beispielsfalle Schokolade, vorliegt. Derartige Gase sind bei dem vorstehend erläuterten Verfahren bereits im Tank 10 enthalten.

c) Es kann die Gegenwart kleiner kantiger Partikel im Produkt mit entweder inneren oder äußeren scharfen Kanten ausgenutzt werden. Diese scharfen Kanten können ganz einfach durch die Kanten von Kristallen aus Zucker usw. gebildet werden, die natürlich vorkommen können oder in die Ausgangskomponente eingeführt werden, welche verflüssigt wird.

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d) Es kann wahlweise ein vergleichsweise unlösliches, jedoch kompatibles Gas wie Luft in der weiter oben bereits angedeuteten Weise zugeführt werden, welches im Mischer in sehr feinen, als Keimkerne dienenden Blasen verteilt wird, selbst wenn vergleichsweise hoher Betriebsdruck herrscht.

5. Die Koagulierung kann folgendermaßen gesteuert werden:

a) Die Schnelligkeit des Druckabfalles vom Überdruck in der Anlage auf Umgebungsdruck kann eingestellt werden, wozu die Einstellmöglichkeit am Ventil 24 vorgesehen ist.

b) Es können die Schubzahl bzw. die inneren Scherspannungen, die Bewegungsgeschwindigkeit oder der Bewegungsweg, die Temperaturgradienten über den Weg oder in der Zeit beeinflußt werden. So kann etwa der Temperaturabfall dadurch gesteuert werden, daß die Temperatur des Ausgangsproduktes und die Temperatur des Kühltunnels eingestellt werden, und die inneren Seherspannungen können durch geeigneten Betrieb des Vibrationsantriebes eingestellt werden.

Vorstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Produkt erläutert worden, welches bei normaler Umgebungstemperatur fest ist. Selbstverständlich ist das Verfahren jedoch ebenso anwendbar auch bei Umgebungstemperatur flüssigen oder wenigstens fießfähigen (fluidischen) Produkten. In diesem Falle kann der Förderer 25 oder ein entsprechendes Förderorgan durch eine Kühlkammer geführt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise poröses Eiskonfekt od. dgl. hergestellt werden.

Wenn mit dem Verfahren ein Schokoladenprodukt hergestellt werden soll, dann kann eine Ummantelung aus nicht-poröser Schokolade dadurch erzeugt werden, daß über die Außenseite des aus dem Ventil 24 austretenden Produktes ein Schokoladenüberzug extrudiert wird. Dieser kann wiederum durch eine entsprechende

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Umhüllung umgeben werden, beispielsweise durch eine Umhüllung aus Zellophan. Ähnlich könnte ein Extrudat in das Innere des
zellförmigen oder porösen Produktes geführt werden, beispielsweise eine Marshmallow-Masse od. dgl.

Selbstverständlich kann nicht nur ein einziges lösliches oder verflüssigtes Gas als zweite Komponente benutzt wer-ien, sondern können auch mehrere Gase hierfür eincesetzt werden. Entsprechend kann auch mehr als nur ein unlöclirhe? Gas die Keimbildung unterstützen.

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Claims

PATENTANWÄLTE Dr. fer. naU DlETET. LOUlS D^Phys-CLAUS f'ÖHLAU Dfpl-lng'fUANZ LGHRENFZ ■ ZoOxOZ I NORNBERq K£SSW-&PL/\ f2" ! . E.T. OAKES LIMITED 18 882/3 60/ko Macclesfield Cheshire SK10 2 BT Großbritannien Patent- (Schutz) Ansprüche

1.)Verfahren zur Herstellung eines porösen Produktes, bei dem in eine in flüssiger Form vorliegende erste Komponente ein Gas eingeführt und dem Gas eine Blasenbildung in der Flüssigkeit ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas als zweite, zumindest weitgehend in der flüssigen ersten Komponente lösliche Komponente unter Druck entweder in Gasform oder in Flüssiggasform eingeführt wird, daß das Gas in der ersten Komponente gleichförmig verteilt wird, so daß es sich in der gesamten Flüssigkeit löst, daß eine plötzliche Druckentlastung erfolgt, so daß die gelöste Komponente in der Flüssigkeit Gasblasen bildet, und daß die erste Komponente durch Kühlung im fertigen Produkt verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente mittels einer Pumpe kontinuierlich in einen kontinuierlich arbeitenden Mischer eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plötzliche Druckentlastung dadurch herbeigeführt wird, daß flüssige erste Komponente durch eine Drosselöffnung geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung mit einem Einstellorgan versehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß

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OfIGINAL INSPECTED

das aus der Drosselöffnung extrudierte Produkt einer Vibrationseinwirkung unterworfen wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines porösen Schokoladenproduktes, bei dem ein Schokoladenvorrat zur Überführung in den Schmelzzustand erwärmt wird, ein Gas in die Schokoladenschmelze eingeführt wird und dem Gas eine Blasenbildung in der Schmelze ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schokoladenschmelze unter Druck einem Mischer zugeführt wird, daß ein wenigstens weitgehend in der Schokolade lösliches Gas unter Druck in die Schokolade eingeführt und in dieser gleichförmig verteilt wird, so daß eine Lösung den Gases in der Gesamtschokoladenschmelze erfolgt, daß eine plötzliche Druckentlastung der Schokoladenschmelze durchgeführt wird, so daß das gelöste Gas Gasblasen bildet, und daß die Schokolade anschließend durch Kühlung: verfestigt wird.

7. Vorrichtung zur Erzeumng eines nnr^:inori ^: r^l-iktes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nnch wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Mischer (19), durch eine i*umpe (17) zur Zuführung einer ersten Komponente des porösen Produktes in flüssiger Form und zur Einführung der Komponente in den Mischer (19) unter Druck, durch eine Zuführeinrichtung (20) zur Einführung einer zweiten gasförmigen Komponente in den Mischer (19) unter Druck, durch eine Auslaßleitung (23) zur Abführung des I¹Toduktgemisches aus dem Mischer (19) und durch eine scharfe Drossel (24-) zur Druckentlastung des Produktgemisches.

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BAD ORIGINAL