DE3544387A1 - Schaelverfahren fuer bohnenartige fruechte und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schälverfahren für bohnenar­ tige Früchte, insbesondere für Sojabohnen, bei dem die Früchte bis in den Kern auf eine vorbestimmte Temperatur durchwärmt und einem heissen Gasstrom ausgesetzt werden, und dann eine Abtren­ nung der Schalen erfolgt.

Ein derartiges Verfahren wurde beispielsweise in der FR-PS 15 80 933 vorgeschlagen. Dabei spielt es eine Rolle, dass bohnenartige Früchte und insbesondere Sojabohnen, Inhaltsstoffe besitzen, die durch eine Wärmebehandlung erst ausgetrieben bzw. vernichtet werden müssen, weil sie zur Ernährung nicht geeignet sind. Im Fall der Sojabohne handelt es sich im wesentlichen um das Antitrypsin. Zwar lässt sich beim Schälen solcher bohnenar­ tiger Früchte, wie auch Kakaobohnen, teilweise darauf verzichten, damit gleichzeitig eine Behandlung zur Austreibung bzw. Vernich­ tung solcher unzuträglicher Stoffe zu verbinden. Beispielsweise werden ja Sojabohnen für die menschliche Ernährung vielfach so­ wieso noch gekocht, wobei das Antitrypsin zerstört wird. Im Falle von Kakaobohnen sind auch vielfach Behandlungen mit Geschmacks­ korrigenzien vorgesehen, bei welchen Behandlungen der Geschmack entsprechend eingestellt werden kann. Deshalb wurde zum Schälen solcher bohnenartiger Früchte vielfach bisher vorgeschlagen, die Wärmebehandlung nur oberflächlich vorzunehmen, was an sich ge­ nügt, um die Schalen von den Kernen zu lösen. Beispiele für sol­ che Vorschläge finden sich in der DE-PS 23 54 617, in der EP-PS 52 218 usw. Auch dabei wurde jeweils ein heisser Gasstrom benutzt. Wenn auch die Energie zum Aufwärmen lediglich der Ober­ fläche der Bohnen geringer ist, als das völlige Durchwärmen, so ist doch in allen Fällen der Energieaufwand beträchtlich. Dazu kommt, dass es gegebenenfalls auch nötig ist, die Früchte vor­ her anzufeuchten, wie gerade der letztgenannten Literaturstelle zu entnehmen ist. Dies bedingt natürlich einen zusätzlichen apparativen Arbeitsaufwand.

Nun ist es für Kakaobohnen aus der FR-PS 13 88 511 ebenfalls bereits bekannt geworden, die Bohnen mit Hilfe eines Hochfre­ quenzfeldes gänzlich zu durchwärmen und ausserdem vorher oder gleichzeitig einem heissen Gasstrom auszusetzen. Diese Lite­ raturstelle zeigt sehr deutlich, welcher Effekt durch eine der­ artige Behandlung erreicht wird. Es wird nämlich die im Kern der Frucht sowieso vorhandene Feuchtigkeit zum Absprengen der Schalen genutzt, wobei sich zarte Kapilarrisse im Kern erge­ ben, durch die das verdampfte Kernwasser nach aussen dringt. Wie sich herausgestellt hat, ist eine solche Behandlung in den meisten Fällen für Kakao deshalb nicht zuträglich, weil es bei diesem sehr heiklen Produkt auf Geschmacksnuancen ankommt, die erst mit Hilfe verschiedener Geschmacksbehandlungen eingestellt werden. So liesse sich mit einem derartigen Verfahren Bitter­ schokolade wohl kaum herstellen. Für Sojabohnen hingegen (allen­ falls auch für ähnliche bohnenartige Früchte) liegen jedoch die Verhältnisse anders. Hier ist es sogar von Nutzen, wenn aus den Tiefen des Kernes heraus Wasser verdampft und dabei eine das Antitrypsin zerstörende Wirkung entfaltet. Allerdings ist auch dieses bekannte Verfahren nach der FR-PS 13 88 511 relativ teuer. Zunächst bedarf es nämlich relativ grosser Energiemengen, um die Aufwärmung mit Hilfe des Gasstromes vorzunehmen. Aber auch die Anordnung eines Hochfrequenzfeldes bedeutet hohe Kosten (der Wirkungsgrad ist insbesondere dann gering, wenn das Hochfrequenz­ feld im Wirbelbett erzeugt wird, wo nicht nur die Bohnen aufge­ wärmt werden) sowohl auf der energetischen, wie auch auf der ap­ parativen Seite, wozu noch kommt, dass die dazu notwendige Ein­ richtung sich im rauhen Betrieb bei Behandlung grösserer Mengen schlecht bewährt.

Der obige Querschnitt durch den Stand der Technik zeigt, dass das Problem, trotz zahlreicher Versuche, noch nicht völlig zufrieden­ stellend gelöst werden konnte. Der Erfindung liegt daher die Auf­ gabe zugrunde, ein Schälverfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, dass zwar einerseits die Feuchtigkeit der Kerne zum Ablösen der Schalen genutzt werden kann, dies aber dennoch mit einer kostensparenden Methode durchzuführen.

Erfindungsgemäss gelingt dies in überraschend vorteilhafter Weise dadurch, dass das durch Wärmen wenigstens zum Teil bereits vor der Behandlung im heissen Gasstrom mit Hilfe von Kontaktwärme durch Berührung mit heissen Flächen vorgenommen wird. Dies ist gewissermassen die Umkehrung des Verfahrens nach der zuletzt ge­ nannten FR-PS, wobei zusätzlich auch das Hochfrequenzfeld ver­ mieden wird. Dadurch, dass die Kontaktwärme durch Berührung mit heissen Flächen ausgenützt wird, erfolgt ein direkter Wärmeüber­ gang, wobei nur so viel Wärme zuzuführen ist, als von den Früch­ ten aufgenommen wird. Ein Wärmeverlust nach aussen hin, wie er bei den bekannten Verfahren immer wieder auftritt, kann hier al­ so weitgehend vermieden werden. Nun würde dies zu der Annahme verführen, das Verfahren liesse sich dann überhaupt unter Weg­ lassung der Behandlung mit heissen Gas durchführen. Dabei ist aber zu bedenken, dass beim Kontakt mit heissen Flächen der Wärmeübergang zur Oberfläche der Früchte am intensivsten ist. Dies bedeutet, dass letztlich die Oberfläche eine höhere Tem­ peratur annimmt, als die Kerne. Will man also die Kerne auf eine bestimmte Temperatur bringen, so ist es unvermeidlich, dass die Temperatur an der Aussenseite höher ist, wobei die Schalen stark austrocknen und die Gefahr des Glimmens solcher Schalen bestünde. Dies aber würde zu oberflächlichen Verbrennungen und Geschmacks­ veränderungen führen. Was hingegen durch die erfindungsgemässe Zweistufigkeit der Wärmebehandlung erreicht wird, ist ein Durch­ wärmen der Kerne bis auf eine vorbestimmte Temperatur, die leicht so gewählt werden kann, dass Geschmacksbeeinträchtigungen mit Sicherheit nicht auftreten. Die Endbehandlung erfolgt dann erst im zweiten Schritt innerhalb des heissen Gasstromes, wobei es je nach der Qualität der Früchte vorteilhaft sein kann, eine Pause zwischenzuschalten, während der die Früchte nur warmgehalten werden, um ihnen zur Verdampfung des Kernwassers Zeit zu lassen. Eine solche Pause, am besten in einem isolierten Silo, einer Bunkerzelle od.dgl., soll aber nicht allzulange währen, denn einerseits ist eine längere Dauer mit der Gefahr von Wärmever­ lusten verbunden, anderseits braucht der Verdampfungsprozess selbst normalerweise nur relativ wenig Zeit, so dass es bevor­ zugt ist, diese Pause mit weniger als 20 min, insbesondere weniger als 15 min, z.B. mit 10 min, zu bemessen.

Natürlich wäre es möglich, die Früchte, im wesentlichen verein­ zelt, über erhitzte Vibrationsflächen zu führen, über die sie entlangrollen. Einen höheren Wirkungsgrad erreicht man jedoch, wenn jede einzelne Frucht im wesentlichen allseitig mit heissen bzw. von diesen heissen Flächen erwärmten Flächen in Berührung gebracht wird. Dies könnte etwa in einer Drehtrommel erfolgen, die beispielsweise mit heissem Sand teilweise gefüllt ist, von dem die Früchte allseitig umspült werden. Das bedingt jedoch einen anschliessenden Separationsschritt, in dem die Früchte von dem Sand getrennt werden. Deshalb ist es günstiger, wenn die Früchte in einem kontinuierlichen, vorzugsweise dichten, Strom durch hohle bzw. röhrenförmig ausgebildete heisse Flächen ge­ leitet werden, die so die Früchte allseitig umgeben, wobei im Falle eines dichten Stromes dieser Früchte im Inneren der röh­ renförmigen Flächen ein Wärmestau entsteht, der zu einer äusserst verlustarmen Aufwärmung der Kerne führt. Wenn dabei von "röhren­ förmig ausgebildeten Flächen" die Rede ist, so bedeutet dies nicht, dass die Flächen etwa deshalb einen Kreisquerschnitt be­ sitzen müssten, da Röhren ja an sich in einem beliebigen Quer­ schnitt herstellbar sind.

Selbstverständlich erfolgt das Aufwärmen der Früchte innerhalb hohler bzw. röhrenförmig ausgebildeter heisser Flächen, innerhalb des Querschnittes des Stromes der Früchte von aussen nach innen, so dass sich ein gewisser Temperaturgradient ergeben wird, ins­ besondere, wenn grössere Mengen zu behandeln sind und deshalb der Strom der Früchte einen relativ grossen Querschnitt besitzt. Dies lässt sich gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch ver­ meiden, dass die Früchte auch innerhalb der wenigstens einen Hohlraum bildenden heissen Flächen mit weiteren heissen Flächen in Berührung gebracht werden. Dies kann beispielsweise so erfol­ gen, dass von der Wandung der heissen Flächen stabförmige oder flächige Erwärmungswerkzeuge in das Innere ragen, es können aber auch im Inneren der heissen Flächen und von diesen umschlossen beheizte "Schwimmkörper" angebracht werden, die etwa durch radial verlaufende Speichen im Strom der Früchte gehalten sind. Wie spä­ ter noch erläutert werden wird, ist jedoch die vorteilhafteste Verwirklichung durch ein Gehäuse gegeben, das nach Art eines Saatguttrockners mit sein Inneres durchquerenden beheizbaren Flächen versehen ist, weil einerseits mit das Gehäuse durchque­ renden beheizbaren Flächen die Wärme über den gesamten Quer­ schnitt leichter verteilt werden kann und weil ausserdem dadurch auch eine hohe Stabilität des Apparates gewährleistet ist, denn die Querflächen wirken als Verstrebungen, die eine leichtere Bau­ weise ermöglichen.

Es wurde oben bereits auf die Bedeutung der Zweistufigkeit der Wärmebehandlung hingewiesen. Einerseits soll die Behandlung mit Kontaktwärme einen möglichst hohen Beitrag zur Erwärmung leisten, anderseits soll eine Geschmacksschädigung vermieden werden. Des­ halb ist es günstig, wenn die Früchte bis am Ende der Behandlung mit Hilfe von Kontaktwärme bis auf wenigstens etwa 60% jener Tem­ peratur gebracht werden, die sie am Ende der anschliessenden Be­ handlung, vor dem Schälen erhalten sollen, zweckmässig jedoch unter 100%, vorzugsweise auf wenigstens 70%. In der Praxis hat sich ein Bereich zwischen 75% und 85% als der zweckmässigste erwiesen.

Im Gegensatz etwa zu jenem Stande der Technik, der eine schock­ artige oberflächliche Erhitzung fordert, soll ja beim vorliegen­ den Verfahren eine Tiefenwirkung erreicht werden. Diese Tiefen­ wirkung wird hinsichtlich der Beseitigung des Antitrypsins eine umso gründlichere Wirkung haben, je intensiver die Behandlung vorgenommen wird und je mehr Zeit dabei dem sich im Inneren der Kerne bildenden Dämpfen zur Beseitigung gegeben wird. Anderseits ist eine zu lange Behandlungsdauer der Energiebilanz abträglich. Es hat sich nun gezeigt, dass allen Anforderungen am besten Recht getan werden kann, wenn die Vorbehandlung mit Hilfe von Kontakt­ wärme während einer Zeit von höchstens 30 min, vorzugsweise zwi­ schen 5 und 25 min, insbesondere während 15 bis 25 min, z.B. 20 min lang, vorgenommen wird.

Die energetischen Vorteile lassen sich leicht daran erkennen, dass die Behandlung im heissen Gasstrom nach dem Aufwärmen durch Kontaktwärme gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens in einem Zeitraum unter 2 min, vorzugsweise unter 1 min, insbesondere während 30 bis 50 sec, z.B. während 40 sec, vorgenommen werden kann, was einen Bruchteil der Verweilzeit bei bekannten Verfahren darstellt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geht zweckmäßig von einer solchen mit wenigstens einem Fliess- bzw. Wirbelbett zur Behandlung der Früchte in einem heissen Gasstrom, und mit we­ nigstens einer die Früchte mechanisch belastenden Schälvorrich­ tung im Anschluss an ein Fliess- bzw. Wirbelbett aus. Dies ent­ spricht nicht demjenigen Stande der Technik, von dem das Verfah­ ren ausgeht, vielmehr waren in dieser Weise alle jene Vorrichtun­ gen ausgebildet, die für eine schockartige Oberflächenbehandlung vorgesehen waren. Es hat sich aber gezeigt, dass gerade eine der­ artige Vorrichtung leicht für die Zwecke des vorliegenden Verfah­ rens angepasst werden kann, indem erfindungsgemäss dem Fliess­ bzw. Wirbelbett eine Vorwärmvorrichtung vorgeschaltet ist, über deren heisse Flächen die Früchte führbar sind. Diese Vorwärmvor­ richtung ist vorteilhaft so ausgebildet, dass sie ein geschlos­ senes, sich vorzugsweise vertikal erstreckendes Gehäuse mit heis­ sen Gehäuseflächen aufweist, durch das die Früchte, vorzugsweise unter Schwerkrafteinfluss führbar sind. Auf diese Weise erhält man eine Vorrichtung, die im wesentlichen bekannten Wärmebehand­ lungsvorrichtungen mit diesen Merkmalen entspricht, so dass hier keine Sonderkonstruktion von Nöten ist. Demnach kann es sich wahlweise um eine tunnelartige oder eine schachtartige Vorrich­ tung handeln, wobei die letztere deswegen bevorzugt ist, weil dabei der Transport im wesentlichen unter Schwerkrafteinfluss erfolgen kann, so dass eine aufwendige Transportvorrichtung ent­ fällt. Dabei hat sich bei Versuchen sogar ein weiterer günstiger Effekt gezeigt, weil nämlich der Durchtransport durch derartige Schachtanlagen mit mechanischer Oberflächenreibung verbunden ist, die zusätzlich dazu beiträgt, die Schalen von den Kernen zu lö­ sen, und es hat sich überraschend erwiesen, dass am Ausgange einer solchen Vorrichtung bereits etwa 50% der Schalen abgelöst sind.

Dies ist selbstverständlich besonders der Fall, wenn das Gehäuse, vorzugsweise nach Art eines Saatguttrockners mit in sein Inneres ragenden, insbesondere sein Inneres durchqueren­ den, beheizbaren Flächen versehen ist. Diese Flächen ergeben nämlich nicht nur eine bessere Wärmeverteilung, sondern sorgen noch zusätzlich für Reibungskontakt mit der Oberfläche der Früch­ te und damit für das Ablösen der Schalen.

Es wurde bereits erwähnt, dass im Prinzip auch Trommelvorrich­ tungen verwendet werden können, um die Früchte mit heissen Flä­ chen in Kontakt zu bringen. Bei solchen Vorrichtungen werden nor­ malerweise zwei Arten verwendet, nämlich Trommelröster, z.B. für Kaffee- oder Kakaobohnen, deren Mantel von aussen mit offener Flamme beheizt wird. Hier ist allerdings wegen dieser offenen Flamme die Gefahr örtlicher Überhitzungen gegeben, denn die Früchte sollen ja nur geschält, nicht geröstet werden. Für Kurz­ warentrockner in der Teigwarenindustrie sind Trommeltrockner be­ kannt, bei denen das zu trocknende Gut durch käfigartige Röhren transportiert wird, durch deren ä im allgemeinen durch ein Gitter abgeschlossene - Mantelflächen Luft hindurchgeblasen wird. Hier hätte man es demnach weniger mit dem Aufbringen von Kontaktwärme, sondern wiederum mit Konvektionswärme zu tun, d.h. der Energie­ aufwand zum Erreichen einer Tiefenwirkung wäre wiederum beträcht­ lich. Aus diesem Grunde ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorwärmvorrichtung zur indirekten Erwärmung der Früchte einen Doppelmantel besitzt, in den ein fluidischer Wärmeträger (Heiss­ wasser, vorzugsweise Dampf) einleitbar ist.

Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der nachfolgenden Be­ schreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäss ausgebildeten Schäl­ anlage;

Fig. 2 zeigt ein Bauelement zum Aufbau einer besonders bevor­ zugten Einrichtung zum Behandeln mit Kontaktwärme, die in

Fig. 3 in einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt ist.

Eine Anlage zum Schälen von Schalenfrüchten ist in ähnlicher Wei­ se ausgebildet, wie dies in der DE-PS 23 54 617 oder den EP-PSen 68 221 bzw. 52 218 beschrieben ist, wobei sämtliche in diesen Literaturstellen angegebenen Varianten ebenso denkbar sind.

So ist ein Wirbelschichtapparat 1 vorgesehen, der zweckmässig zur genauen Bestimmung der Verweilzeit einen mechanischen Hilfsför­ derer, beispielsweise in Form eines Kettentransporteurs 2 mit ab­ stehenden Mitnehmern 3 aufweist, wie dies in der EP-PS 68 221 vorgeschlagen wird. Ferner ist es vorteilhaft, wenn im Luftfüh­ rungswege dieses Wirbelschichtbettes eine sich ständig drehende Pulsatorklappe 4 vorgesehen ist (sie kann auch zustromseitig an­ geordnet sein), die zur besseren Durchwirbelung eine periodische Unterbrechung des Luftstromes bewirkt, wobei gleichzeitig der Sieblochboden 5 des Wirbelschichtapparates 1 durch die mehr oder weniger impulsweise hindurchströmende Luft zu einer Vibration angeregt wird, die die Fluidisierung ebenfalls unterstützt. Ein­ gangsseitig besitzt der Wirbelschichtapparat 1 eine Zellenrad­ schleuse 6. Zustromseitig ist einem Gebläse 7 eine bekannte Luftkonditioniereinrichtun 8 nachgeschaltet, die insbesondere dazu dient, die hindurchströmende Luft auf einen Wert von wenig­ stens 120°C, vorzugsweise um 150°C oder gar darüber aufzuheizen. Bei bekannten derartigen Anlagen, bei denen eine nur oberfläch­ liche, schockartige Aufheizung der Früchte gefordert wurde, sind höhere Temperaturen, bis etwa 220°C vorgeschlagen worden, doch wird es für die vorliegenden Zwecke genügen, wenn sich in der Praxis die Lufttemperatur zwischen 130°C und 170°C hält. Der Grund hierfür wird später noch erläutert.

In prinzipiell ebenfalls bekannter Weise wird die aus dem Wir­ belbett 1 abgezogene Luft über ein Gebläse 9 einem Zyklon 10 zugeführt, da in dem dem Zyklon 10 zugeleiteten Luftstrom be­ reits eine grosse Menge von Schalenteilen enthalten sind, die in dem Zyklon 10 abgeschieden werden sollen. Der Ausgang des Zyklons 10 wird zweckmässig über eine Leitung 11 dem Gebläse 7 rückgeführt, in welchem Falle an sich das Gebläse 9 entbehr­ lich wäre, doch ist in der dargestellten Ausführung eine ledig­ lich symbolisch angedeutete Klappe 12 vorgesehen, die es ermög­ licht, die Abluft im Sinne des Pfeiles 13 abzuführen. Die Klappe 12 kann dabei jede beliebige Zwischenstellung einnehmen. Eine ähnliche Klappe 14 im Zuge der Leitung 11 ist zur Einstellung eines Anteils an eventuell zugeführter Frischluft im Sinne des Pfeiles 15 vorgesehen. Das aus dem Wirbelbett 1 austretende Material ist teilweise bereits von seinen Schalen befreit, teil­ weise sind die Schalen von den Kernen gelöst und jedenfalls per­ gamentartig versprödet und gelangen nun über einen Schneckenför­ derer 16 in eine Stufe 17, in der die spröden Schalen einer me­ chanischen Beanspruchung ausgesetzt sind, um sie von den im war­ men Zustand elastischen Kernen abzusprengen. Die Stufe 17 kann nach dem Vorschlage gemäss der EP-PS 52 218 eine erste Mahlstufe sein, in der die Bohnen zu Bohnenschrott bzw. Nibs vorgemahlen werden. Dabei werden selbstverständlich auch die spröden Schalen abgesprengt, jedoch wird die Elastizität der Kerne hierbei nicht ausgenützt, um etwaige noch anhaftende Schalenreste durch die elastische Verformung abzulösen, so dass ein solches Verfahren zu grösseren Schalenrückständen führen kann, was noch zusätzlich da­ durch begünstigt wird, dass die Trennnung der zerkleinerten Bruchstücke von den Schalen erschwert wird.

Daher ist es bevorzugt, wenn die Schälstufe 17 wenigstens einen, in der dargestellten Ausführung gemäss Fig. 2, Prallbrecher 18 aufweist. Dabei gelangen die Bohnen über einen Einfülltrichter in den Bereich eines rotierenden Zellenrades 19, von dem sie nach aussen gegen eine etwas schräge Prallwand 20 geschleudert werden. Dabei werden noch verbliebene Schalenreste abgesprengt, im Falle von Sojabohnen werden sich diese in zwei Hälften teilen, und das Gemisch von Schalen und Kernen gelangt über je eine Rutsche 21 in einen weiteren Schneckenförderer 22.

Es versteht sich, dass die Schneckenförderer 16, 22 lediglich ein Beispiel für eine Fördereinrichtung darstellen und gewünschten­ falls andere Fördereinrichtungen verwendet werden können. Jeden­ falls gelangt das Gemisch von Kernen und gelösten Schalen vor­ zugsweise über einen Transportweg 23 in ein zweites Wirbelbett 101, das prinzipiell gleichartig aufgebaut sein kann wie das Wir­ belbett 1, wobei jedoch der (auch im Wirbelbett 1 nur bevorzugte, nicht unumgängliche mechanische Hilfsförderer 2 weggelassen ist. Die Konditioniereinrichtung 108 muss dabei nur so ausgebildet sein, dass im Bedarfsfalle über sie vom Gebläse 107 abgegebene Luft befeuchtet werden kann. Anderseits dient das Wirbelbett 101 auch dazu, die restlichen Schalen zu entfernen, weshalb es an einen Zyklon 110 angeschlossen ist. Die Schaltung des Zyklons 110 entspricht prinzipiell der des Zyklons 10, d.h. es ist ein Ge­ bläse 109 vorgesehen, dem eine Klappe 112 nachgeschaltet ist, und es ist ebenso eine Klappe 114 zur Einstellung der Frischluft vor­ gesehen. Aus der DE-PS 23 54 617 ist es bekannt, dieses zweite Wirbelbett 101 gewünschtenfalls als Wirbelbettfraktionator aus­ zubilden.

Im Anschluss an den Schneckenförderer 22 kann das Gemisch von Kernen und restlichen Schalen auch über einen Transportweg 24 einem Windsichter 25 zugeleitet werden. Die am oberen Ende des Windsichters 25 austretende Luft enthält dann den Rest der Scha­ len und muss daher gereinigt werden, was gleich über den Zyklon 110 erfolgen kann. Da aber die Verweilzeit im Windsichter 25 nicht ausreicht, um gleichzeitig zu Konditionieren, ist es zweck­ mässig, eine Konditionierstufe 26 für die am unteren Ende des Windsichters 25 austretenden Kerne nachzuschalten. Dabei kann die Konditionierung entweder in einem einem Bandkühler ähnlichen Ap­ parat 27 erfolgen, dem die Konditionierluft im Gegenstrom über einen Einlass 28 zugeführt wird, oder die Kerne werden einfach in eine Konditionierzelle 29 für eine bestimmte Zeit zum Ausgleich ihrer Feuchtigkeit und zum Auskühlen sich selbst überlassen, wo­ bei es gegebenenfalls möglich ist, dieser Zelle 29 über ein Ge­ bläse 30 Konditionierluft zuzuführen, die über einen Auslass 31 abgelassen wird. Vom Aufwand her ist eine Konditionierzelle 29 natürlich einfacher, doch wird sich dabei die Notwendigkeit einer grösseren Verweilzeit ergeben. Auch ist ersichtlich, dass die Verwendung des Wirbelbettes 101 insoferne Vorteile bietet, als das Konditionieren und das Sichten in einem einzigen Apparat und gleichzeitig erfolgen kann.

Die bisher beschriebenen Teile der in Fig. 1 gezeigten Anlage entsprechen im wesentlichen dem Stande der Technik und mögen ent­ sprechend diesem gegebenenfalls abgewandelt werden.

Zum Unterschied zu den bisher vorgeschlagenen Verfahren kann je­ doch die Verweilzeit im Wirbelbett 1 sehr kurz bzw. seine ener­ getischen Kosten sehr niedrig gehalten werden. Dies gelingt da­ durch, dass die dem Wirbelbett 1 zugeführten Früchte bereits intensiv und mit einem äusserst hohen Wirkungsgrad bis in den Kern hinein durchwärmt sind. Dies ist vor allem für Sojabohnen deshalb von Vorteil, weil sich dabei Kapilarrisse im Kern erge­ ben, durch die das Kernwasser unter die Schalen dringt, wobei sich zwei Effekte ergeben. Einerseits kommt es zu einer zumindest teilweisen Zerstörung des Antitrypsins im Kern, anderseits werden durch den an die Kernoberfläche strömenden Wasserdampf die Scha­ len gelöst. Die Behandlung im Wirbelbett 1 braucht daher nur relativ kurz zu sein und so bemessen werden, dass einerseits die bereits abgelösten Schalen abgeführt werden, anderseits die Früchte auf ihrer Temperatur gehalten werden, um in der Stufe 17 im noch warmen Zustand der mechanischen Beanspruchung ausgesetzt zu werden.

Nun wäre an sich das Durchwärmen der Kerne mit noch höheren Ener­ giekosten verbunden, wenn es in der im Stande der Technik vorge­ schlagenen Weise mittels Konvektionswärme vorgenommen würde. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass jedoch das Aufwärmen der Früchte mit Hilfe von Kontaktwärme zu einer wesentlichen Redu­ zierung der Gesamtenergiekosten führt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Vorrichtung 32 erfolgen, die nach Art eines Schachtrösters aufgebaut ist, bei dem jedoch die bei Schacht­ röstern unbedingt erforderliche Kühlzone am Ende weggelassen ist. Die Schalenfrüchte werden an der Oberseite über einen Einfüll­ trichter 33 eingegeben und durchlaufen eine verhältnismässig enge Blechröhre 34. Das Blech dieser Röhre 34 wird von aussen mittels einer Heizeinrichtung 35 aufgeheizt, wobei wenigstens ein Geblä­ se 36 vorgesehen ist, vorzugsweise sogar deren zwei an einander gegenüberliegenden Enden des Apparates 32. Das Gebläse 36 sorgt im wesentlichen für eine Umluft innerhalb des Apparates 32, wobei gegebenenfalls (bei stärkerer Verschmutzung der Luft) ein Teil von einer Klappe verschlossene Öffnung 37 abgeführt werden kann. Eben wegen der möglichen Verschmutzung durch Schalenteile ist es zweckmässig, ein Filter 38 vorzusehen. Dabei kann die Röhre 34 in der bei Schachtröstern üblichen Weise aus einem perforierten Blech vorgesehen sein. Selbstverständlich ist das den äusseren Mantel bildende Aussengehäuse des Apparates 32 zweckentsprechend isoliert.

Auf diese Weise kommen die Früchte während ihres Durchlaufes durch den Apparat 32 mit den heissen Flächen der Röhre 34 in Be­ rührung, erhitzen sich selbst und geben die Wärme nach innen zu weiter. Dies wird noch durch den Umlauf der erhitzten Luft als Wärmeträger unterstützt. Während des Vorbeiströmens an den heis­ sen Wänden der Röhre 34 sind die Schalenfrüchte einer mechani­ schen Reibung ausgesetzt, während gleichzeitig das Kernwasser in der geschilderten Weise die durch diese Wärmebehandlung ver­ sprödende Schale abhebt. Die Reibung wird sogar noch dadurch unterstützt, dass die Röhre 34 perforiert ist, so dass sich den Früchten eine unebene und an den Kanten der Perforationslöcher reibende Fläche bietet.

Es hat sich gezeigt, dass durch diese Behandlung bereits im Wir­ belbett 1 rund die Hälfte der Früchte bereits von ihren Schalen befreit sind, die im Wirbelbett 1 nur mehr abgezogen zu werden brauchen. Daher beträgt die Verweilzeit im Wirbelbett 1 wesent­ lich weniger, als bisher und liegt zweckmässig unter 2 min, vor­ zugsweise unter 1 min, in der Praxis etwa zwischen 30-50 sec. Dies bedeutet rund ein Viertel der bisher nötigen Zeit, gege­ benenfalls sogar weniger, wodurch an Kosten für die Aufheizung der durchströmenden Luft eingespart werden kann. Auch die Tempe­ ratur kann etwas niedriger, als bei den bekannten Verfahren sein und liegt bevorzugt zwischen 130°C und 170°C. Allerdings beträgt die Verweilzeit im Apparat 32 zweckmässig höchstens 30 min, vor­ zugsweise zwischen 5 und 25 min. Verweilzeiten zwischen 15 und 25 min ergeben bereits gute Ergebnisse, wobei die Durchschnitts­ verweilzeit bei etwa 20 min liegen wird.

Es wurde bereits erwähnt, dass im Apparat 32 ein grosser Teil der Schalen bereits abgelöst wird. Da die Röhre 34 zweckmässig perforiert ist, kann es nicht ausbleiben, dass ein Teil der Scha­ len in den die Röhre 34 umgebenden Raum gelangt und dort aufgrund des Gebläses 36 erzeugten Luftstromes herumgewirbelt werden kann. Deshalb ist es vorteilhaft, den Apparat 32 im Querschnitt recht­ eckförmig auszubilden, so dass die durch die Heizkörper 35 und durch die ebenfalls im Querschnitt rechteckförmige Röhre 34 hindurchströmende Luft zwangsläufig durch das Filter 38 geführt wird, um von diesem gereinigt zu werden. Dennoch muss man sich im klaren sein, dass Schalenteilchen bei Berührung mit heissen Flächen leicht zum Glimmen kommen können, wenn die Aufheizung im Apparat 32 zu stark vorgenommen wird. Es ist deshalb vorteil­ haft, wenn die Aufwärmung im Apparat 32 bis auf eine Durch­ schnittstemperatur (Bulk-Temperatur) der Früchte erfolgt, die wenigstens 60% von derjenigen entspricht, die am Ende des Wir­ belbettes 1 erhalten werden soll. Anderseits ist es aus den er­ wähnten Gründen sinnvoll, wenn die Temperatur unter 100% von derjenigen am Ende des Wirbelbettes 1 liegt. In der Praxis soll­ te natürlich das Wirbelbett 1 möglichst weitgehend von der Auf­ gabe des Aufwärmens befreit werden, weshalb es besonders günstig ist, wenn die Früchte am Ende des Apparats 32 wenigstens 70% der Temperatur am Ausgange des Wirbelbettes 1 besitzen, insbesondere zwischen 75% und 85%.

Der Querschnitt der Röhre 34 wird aus naheliegenden Gründen in der aus Fig. 1 ersichtlichen Querdimension von der Heizein­ richtung 35 zum Filter 38 relativ schmal sein müssen, um über die Flächen der Röhre 34 eine gleichmässige Durchwärmung zu er­ zielen. Wird nämlich die Röhre weiter dimensioniert, so kann die Wärme ins Innere des Materialgutstromes kaum durch Kontakt­ wärme gelangen, sondern es kommt dann wieder nur die Konvek­ tionswärme zur Wirkung. Dadurch könnten sich ungleichmässige Temperaturverteilungen ergeben. Daher ist es für grössere zu bearbeitende Mengen vorteilhaft, eine Vorrichtung zu verwenden, die nach innen ragende heisse Flächen besitzt. Im Prinzip könn­ ten z.B. im Falle des Apparates 32 radial verlaufende, ins Innere der Röhre 34 ragende Bleche vorgesehen sein, soferne die Röhre 34 rund ausgebildet ist, doch wurde bereits erwähnt, dass vorzugs­ weise ein Rechteckquerschnitt benutzt wird, in welchem Falle sich dann die Bleche zweckmässig in Strömungsrichtung erstrecken.

Eine besonders günstige Ausbildung eines Elementes zum Aufbau eines dem Apparat 32 ähnlichen Apparates 232 (Fig. 3) ist in Fig. 2 dargestellt. Jedes der in Fig. 2 dargestellten Elemente 132 ist schachtförmig, vorzugsweise mit einem Rechteckquerschnitt, ausgebildet und weist jeweils an der Seite einen Dampfdom 39 bzw. 40 auf. Der Dampfdom 39 ist mit einem Einlassstutzen 41 ver­ sehen, an dessen Flansch 42 eine Dampfleitung von einem Kessel anschliessbar ist. Innerhalb des Domes 39 liegt dem Einlasstut­ zen 41 eine Difusorplatte 43 gegenüber, die für eine gleichmäs­ sige Verteilung des Dampfes innerhalb des Domes 39 sorgt.

Vom Dom 39 ausgehend erstrecken sich mehrere Rohrleitungen 44 quer durch den Schachtraum des Elementes 132 und sichern damit, dass über den gesamten Querschnitt heisse Flächen vorgesehen sind, mit denen die Früchte in Berührung kommen. Beispielsweise können die Rohre 44 auf Lücke über den Querschnitt des Schachtes gegeneinander versetzt sein, so dass die einzelnen Früchte immer wieder umgelenkt werden und dabei mit diesen Flächen in Berührung kommen, gleichzeitig aber auch einem erhöhten Abrieb der schon abgesprengten Schalen ausgesetzt sind.

An der gegenüberliegenden Seite wird der Dampf aus den Rohren 44 aufgefangen, wobei wegen der notwendigen Abfuhr allfälligen Kon­ denswassers ein Auslassstutzen 45 an der Unterseite des Domes 40 angeordnet ist.

Aehnliche Apparate sind beispielsweise in den SU-PSen 11 06 968 und 11 14 867 vorgeschlagen worden und könnten im Rahmen der Er­ findung sicherlich ebenfalls Verwendung finden, doch ist das in Fig. 2 dargestellte Bauelement deshalb von besonderem Vorteil, weil damit je nach der Grösse der Anlage Apparate unterschied­ licher Dimension gefertigt werden können. Wie ersichtlich, er­ strecken sich nämlich die Dome 39, 40 nicht über die gesamte Bau­ höhe des Bauelementes 132, und es kann die Anordnung so getroffen sein, dass der verbleibende Rohrstutzen an einer Seite, z.B. un­ ten, etwas weiter ist, so dass er den oberen freien Teil eines darunter folgenden weiteren Elementes aufnehmen und umfassen kann. Eine andere Möglichkeit besteht selbstverständlich darin, daß die von den Domen 39, 40 freien Schachtabschnitte mit Be­ festigungsflanschen für das jeweils nächste Bauelement ausgerü­ stet sind.

Auf diese Weise lässt sich etwa ein Vorwärmapparat 232 gemäss Fig. 3 erstellen, der aus vier Elementen 132 besteht, denen ein Einlassteil 46 vorgeschaltet ist, und an die an der Unterseite ein Endstück 47 mit einem Austragapparat 48 angeschlossen ist. Es sei jedoch erwähnt, dass ein gesonderter Austragapparat ge­ gebenenfalls entfallen kann, wie auch bei der Anlage gemäss der Fig. 1, das den Wirbelschichtapparat 1 zugehörige Zellenrad 6 die Funktion des Austragapparates mit übernimmt.

Gerade wenn die Verweilzeit in einem Vorwärmapparat nur relativ kurz sein soll, so ist es vorteilhaft, im Anschluss an den Vor­ wärmapparat eine Warmhaltezone vorzusehen, in der dem Kernwasser in den Früchten bzw. Bohnen Zeit gegeben wird an die Kernober­ fläche zu dringen und die Schalen abzusprengen. Eine derartige Warmhaltezone kann beispielsweise von einer Bunkerzelle oder einem Silo gebildet sein, das zu diesem Zwecke nicht einmal im Batch-Betrieb arbeiten muss, sondern vielmehr oben laufend Früchte zugeführt erhalten kann, während unten (nach einer an­ fänglichen Füllzeit) ständig Material entnommen wird. Falls dies mit einer vertikalen Anordnung schwer zu bewerkstelligen ist, kann auch eine horizontale, gut isolierte Zelle 49 vorge­ sehen sein, in der beispielsweise ein Kettenförderer 102 ange­ ordnet ist. Es kann sich dabei als vorteilhaft erweisen, eine solche Zelle 49 gleichzeitig als Vertikal- oder Schrägförderer auszubilden, wenn es notwendig sein sollte, das aus dem Apparat 232 austretende Material auf einen in gleicher Ebene angeordne­ ten Wirbelschichtapparat 1 zu bringen. Auf diese Weise kann eine solche Zelle 49 einen doppelten Zweck erfüllen. Schliess­ lich ist es aber auch möglich, der Zelle 49 eine weitere Funk­ tion zuzuordnen, indem sie einfach den Austragapparat 48 er­ setzt und an der Unterseite des Vorwärmapparates 232 ständig für den Abtransport der Früchte sorgt. In dem Masse als dann der Kettentransporteur 102 an der Unterseite des Apparates 232 das Material austrägt, fliessen die Früchte von oben nach, so dass durch die Geschwindigkeit des Kettentransporteurs 102 praktisch die Verweilzeit innerhalb des Apparates 132 gesteuert werden kann.

Beispiel:

Sojabohnen wurden in einer Anlage ähnlich Fig. 1 geschält, wobei anstelle des Apparates 32 ein Apparat 232 (Fig. 3) angeordnet war. Eine weitere Abänderung gegenüber Fig. 1 war dadurch gege­ ben, dass der Windsichter 25 dem Wirbelbett 101 vorgeschaltet war.

Die Sojabohnen hatten eine Feuchtigkeit von durchschnittlich 11,2% und Umgebungstemperatur. Diese Bohnen wurden nun durch den Apparat 232 gelassen, wobei die Verweilzeit 20 min betrug. Am Ende des Vorwärmapparates 232 hatte die Feuchtigkeit der Bohnen um 0,2% abgenommen, ihre Durchschnittstemperatur betrug 55°C.

Anschliessend wurden die Bohnen in das Fliess- bzw. Wirbelbett 1 eingebracht und dort nur 30 sec behandelt. Die Temperatur der Be­ handlungsluft betrug 160°C. Am Ende dieser Behandlung besassen die Bohnen nur mehr knapp 10,6% Feuchtigkeit bei einer Tempera­ tur von 84°C. Hier sei erwähnt, dass die Temperatur eine Durch­ schnittstemperatur darstellt, da gerade nach der Wirbelbettbe­ handlung Temperaturunterschiede zwischen dem Inneren des Kernes und seiner Oberfläche auftreten werden. Die Durchschnittstempera­ tur wird gemessen, nachdem den Früchten Zeit für einen Tempera­ turausgleich in einem isolierten Behälter gelassen wird. Nach dem Wirbelbett 1 war bereits etwa die Hälfte der Früchte von Schalen befreit, der Rest wurde dann über die Stufe 17, den Wind­ sichter 25 und das Wirbelbett 101 entfernt.

Es zeigte sich, dass die geschälten Sojabohnen eine weiche Ober­ fläche hatten, und dass wohl für das Wirbelbett etwa 80% (im Vergleich zu dem wegen der nur oberflächlichen Erwärmung sowieso schon energiesparenden Verfahren nach der DE-PS 23 54 617) der Energie gespart werden konnten, dass aber ein Teil dieser Ein­ sparung für die Aufheizung des Vorwärmers 232 aufgewendet wer­ den musste, so dass sich im Endeffekt eine Ersparnis von etwa 30% ergab.

Nach dieser Behandlung waren die Bohnen weitgehend von Anti­ trypsin befreit, was darauf zurückzuführen ist, dass dieser Stoff schon bei Temperaturen um 80°C zerstört wird. Wenn die Sojabohnen anschliessend (z.B. für die menschliche Ernährung) sowieso gekocht werden, wird es günstiger sein, die Erwärmung im Wirbelbett nur bis auf eine Durchschnittstemperatur zwischen 70°C und 80°C vorzunehmen. Will man aber eine Zerstörung des Antytrypsins, so wird die Temperatur um 80°C gewählt werden, sollte aber vorzugsweise 90°C - schon aus energetischen Gründen - nicht übersteigen.

In der Folge wurde das gleiche Beispiel mit verschiedenen Tem­ peraturen und Früchten verschiedener Feuchtigkeit durchgeführt, wobei die in den Ansprüchen enthaltenen Parameterbereiche gefun­ den wurden.

Während bei der Ausführung nach Fig. 2 die Dome 39, 40 praktisch einen Doppelmantel des Apparates darstellen, in dem ein fluidi­ scher Wärmeträger zirkuliert, ist dies im Falle des Apparates 32 (Fig. 1) durch den Röhre 34 umgebenden Aussenmantel gegeben.

Claims (16)

1. Schälverfahren für bohnenartige Früchte, insbesondere für Sojabohnen, bei dem die Früchte bis in den Kern auf eine vorbe­ stimmte Temperatur durchwärmt und einem heissen Gasstrom ausge­ setzt werden, und dann eine Abtrennung der Schalen erfolgt, da­ durch gekennzeichnet, dass das Durchwärmen wenigstens zum Teil bereits vor der Behandlung im heissen Gas­ strom mit Hilfe von Kontaktwärme durch Berührung mit heissen Flä­ chen vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne Frucht im wesentlichen allseitig mit heissen bzw. von diesen erwärmten Flächen in Berührung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Früchte in einem kontinuierlichen, insbesondere dichten, Strom durch hohle bzw. röhrenförmig ausgebildete heisse Flächen geleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Früchte auch innerhalb der wenigstens einen Hohlraum bilden­ den heissen Flächen mit weiteren heissen Flächen in Berührung ge­ bracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Früchte nach der Behandlung mit Kontakt­ wärme und im heissen Gasstrom, insbesondere einem Luftstrom, in an sich bekannter Weise einer mechanischen Beanspruchung, insbe­ sondere durch Prallen, ausgesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Früchte bis am Ende der Behandlung mit Hilfe von Kontaktwärme bis auf wenigstens etwa 60% jener Tempe­ ratur gebracht werden, die sie am Ende der anschliessenden Be­ handlung, vor dem Schälen erhalten sollen, zweckmässig jedoch unter 100%, vorzugsweise auf wenigstens 70%, insbesondere auf einen Bereich zwischen 75% und 85%.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Vorbehandlung mit Hilfe von Kontaktwärme während einer Zeit von höchstens 30 min, vorzugsweise zwischen 5 und 25 min, insbesondere während 15 bis 25 min, z.B. 20 min lang, vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Früchte durch die Vorbehandlung mit Kon­ taktwärme auf eine Durchschnittstemperatur von 50°C bis 75°C, vorzugsweise um 60°C, gebracht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Früchte, insbesondere Sojabohnen, nach der Behandlung mit Kontaktwärme im heissen Gasstrom auf eine Durchschnittstemperatur zwischen 70°C und 90°C, vorzugsweise um 80°C, gebracht werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass nach der Aufwärmung mit Kontaktwärme die Behandlung im heissen Gasstrom während eines Zeitraumes unter 2 min, vorzugsweise unter 1 min, insbesondere während 30 bis 50 sec, z. B. während etwa 40 sec, vorgenommen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Früchte nach der Behandlung mit Kontakt­ wärme und vor der Behandlung mit heissen Gasen, z. B. in einem Silo oder einer Zelle, warmgehalten werden, und dass dies vor­ zugsweise während weniger als 20 min, vorzugsweise weniger als 15 min, insbesondere etwa 10 min, erfolgt.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit wenigstens einem Fliess- bzw. Wirbel­ bett zur Behandlung der Früchte in einem heissen Gasstrom, und mit wenigstens einer die Früchte mechanisch belastenden Schäl­ vorrichtung im Anschluss an ein Fliess- bzw. Wirbelbett, da­ durch gekennzeichnet, dass dem Fliess- bzw. Wirbelbett (1) eine Vorwärmvorrichtung (32; 132; 232) vorgeschal­ tet ist, über deren heisse Flächen (34; 44) die Früchte führbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmvorrichtung (32; 132, 232) ein geschlossenes, sich vorzugsweise vertikal erstreckendes, Gehäuse (34) mit heissen Gehäuseflächen aufweist, durch das die Früchte, vorzugsweise unter Schwerkrafteinfluss, führbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Vorwärmvorrichtung (32; 132, 232) zur indi­ rekten Erwärmung der Früchte einen Doppelmantel (39, 40) besitzt, in den ein fluidischer Wärmeträger zirkulierbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Gehäuse, vorzugsweise nach Art eines Saatgut­ trockners, mit in sein Inneres ragenden, insbesondere sein Inne­ res durchquerenden, beheizbaren Flächen (44) versehen ist (Fig. 2).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise der mechanischen Schälvorrichtung (17), insbesondere einem Prallschäler (18), ein Wirbelbett (101) nachgeschaltet ist.