DE69519640T2

DE69519640T2 - Giessdüse zur Herstellung von hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten

Info

Publication number: DE69519640T2
Application number: DE69519640T
Authority: DE
Inventors: Keizo Mochizuki
Original assignee: Meiji Seika Kaisha Ltd
Current assignee: Meiji Seika Kaisha Ltd
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2015-02-24
Also published as: EP0669081B1; SG24083A1; DE69519640D1; CN1112813A; KR950030884A; CN1059551C; JPH07231751A; ES2155100T3; PH30608A; TW276173B; US5527179A; JP2945263B2; EP0669081A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießdüse zur Herstellung von hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten und insbesondere eine Gießdüse, die zum Aufsetzen auf das freie Ende eines zur Herstellung von Nahrungsmittelprodukten aus in der Hauptsache aus verschiedenen Arten pulverisierter Zerealien, Aromastoffen und dergleichen bestehenden Teigmassen eingesetzten Extruders konzipiert ist.
Die US PSen 3 077 406 und 3 480 445 beschreiben Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von aufgeblähten hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten mit einem Wassergehalt von zwei Prozent oder weniger. Bei dem Verfahren zur Herstellung sternförmiger Zerealienprodukte gemäß US PS 3 077 406 kommt eine Spritzdüse mit drei Tragstangen zum Befestigen eines länglichen Stifts in deren Mitte zum Einsatz, durch die ein Zerealien-Teig zu einem hohlen Produkt geformt wird, während bei dem Verfahren zur Herstellung essfertiger Nahrungsmittelprodukte gemäß US PS 3 480 445 ein Einachsen-Extruder mit einem aus der Schneckenachse nach außen sich erstreckenden länglichen Stift zum Extrudieren einer Teigmasse zu einem Hohlprodukt benutzt wird.
Beim Füllen von hohlzylindrischen essfertigen Produkten mit fetthaltigem Konfektmaterial (Zuckerwerkmaterial), wie beispielsweise fetthaltiger Vanillecreme oder Flüssigschokolade, wird eine Injektionsspritze benutzt, wobei die Gefahr besteht, dass die Spritze innen hängenbleibt und abbricht bzw. die zylindrischen Wände beschädigt, wenn die kreisrunden Löcher dieser essfertigen hohlzylindrischen Produkte verformt sind oder die zylindrischen Wände eine ungleichmäßige Dicke aufweisen, so dass die fetthaltige Vanillecreme oder Flüssigschokolade aus den Hohlzylindern austritt. Dies hat zur Folge, dass wegen der relativ hohen Ausschussrate bei der Herstellung derartiger Zerealien-Snacks bzw. Nahrungsmittelprodukte die Produktionsleistung beeinträchtigt ist.
Was das Verfahren zur Herstellung sternförmiger Zerealienprodukte gemäss US PS 3 077 406 anbetrifft, so verhindern die drei Tragstangen zum Befestigen des Stifts den Durchtritt der Teigmasse mit gleichmässiger Geschwindigkeit, so dass der Teig zu einem Hohlkörper mit dreieckigem Querschnitt extrudiert wird. Dieser dreieckige Querschnitt erschwert das Einführen einer zylindrischen Spritze, was oft zu einem Zubruchgehen bzw. zur Beschädigung der Hohlprodukte führt.
Der bei dem Verfahren zur Herstellung essfertiger Nahrungsmittelprodukte gemäß US PS 3 480 445 eingesetzte Einachsen-Extruder mit einem von der Schneckenachse vorstehenden länglichen Stift ist mit dem Nachteil behaftet, dass die Hohlprodukte keine gleichförmige Umfangsdicke aufweisen, wenn die Schneckenachse exzentrisch rotiert.
Die FR-A-1224 194 offenbart eine Gießdüseneinrichtung zur Herstellung von Hohlrohren. Die Einrichtung weist eine Düse sowie einen Stift mit einer scheibenförmigen Verlängerung mit zylindrischen Durchgangslöchern auf.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Bereitstellung einer Gießdüse zur Herstellung von hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten, die auf das freie Ende eines Extruders aufsetzbar ist und gewährleistet, dass die mit ihr hergestellten zylindrischen Produkte eine gleichmäßige Umfangsdicke aufweisen und garantiert frei von beim Füllen ihrer Hohlräume im Falle einer nicht gleichmäßigen Umfangsdicke ausgetretenem fetthaltigen Konfektmaterial sind.
Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung wird eine Gießdüse bereitgestellt, die hohlzylindrische Nahrungsmittelprodukte mit erhöhter Produktionsleistung herzustellen vermag, weil keinerlei Ausschuss anfällt.
Zur Lösung dieser Aufgaben weist die erfindungsgemäße Gießdüse auf einen Düsenkörper mit einem Hals, einer sich zum Hals verjüngenden konischen Öffnung und einer vom Hals sich erstreckenden zylindrischen Öffnung; einen länglichen Stift mit einem konischen Kopf an einem seiner Enden und einem an dem konischen Kopf des Stifts befestigten Scheibenring, der um seine Mitte herum mit mehreren kreisrunden Löchern versehen ist, wobei der Stift durch die konische Öffnung, den Hals und die zylindrische Öffnung des Düsenkörpers hindurchgeführt ist; und eine an der Düse befestigte Halterung. Der Hals hat eine kreisrunde Form und kann einen Durchmesser im Bereich von ca. 5 bis 20 mm aufweisen. Die kreisrunde Form ist mit acht auf ihrem Umfang im gleichen Abstand voneinander angeordneten kleinen Kreisbogenabschnitten versehen. Jeder dieser kleinen Kreisbogenabschnitte ist Teil eines Kreises im Durchmesserbereich zwischen ca. 0.5 und 1.0 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Scheibenring sieben bis neun kreisrunde Löcher um seinen Mittelpunkt herum auf, wobei der Durchmesser eines jeden dieser Löcher zwischen ca. 5 und 15 mm betragen kann. Der Durchmesser des Stiftschafts liegt je nach Halsdurchmesser im Bereich zwischen 5 und 19 mm und es kann der Stiftschaft 10 bis 100 mm über den Hals des Düsenkörpers vorstehen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Gießdüse in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Gießdüse;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Düsenkörper;
Fig. 3 eine Ansicht des Düsenkörpers von der Seite des Extrudierauslasses aus gesehen;
Fig. 4 eine vergrössert dargestellte Ansicht des Halses;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den mit Kopf versehenen Stift; und
Fig. 6 eine Ansicht des Scheibenrings von der Seite des Extrudierauslasses gesehen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Gießdüseneinrichtung zur Herstellung von hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten zum Aufsetzen auf das freie Ende eines Extruders konzipiert und weist die Einrichtung eine Düse 1, einen länglichen Stift 2 und eine an der Düse 1 befestigte Halterung 3 auf.
Gemäß Fig. 2 ist die Düse 1 versehen mit einem einen Hals 1a, eine konische Öffnung und eine zylindrische Öffnung 1b bildenden Düsenkörper 1c. In Teig-Extrudierrichtung verjüngt sich die konische Öffnung zu dem Hals 1a, von dem aus sich die zylindrische Öffnung 1b erstreckt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Hals 1a eine kreisrunde Form auf. Der Hals hat einen Durchmesser im Bereich zwischen ca. 5 und 20 mm und ist mit acht über seinen Umfang im gleichen Abstand verteilten kleinen Kreisbogenabschnitten 1d versehen. Jeder dieser kleinen Kreisbogenabschnitte ist Teil eines Kreises, dessen Durchmesser zwischen ca. 0.5 und 1.0 mm beträgt.
Der Schaft 2d des mit Kopf versehenen Stifts 2 ist so durch den Hals 1a geführt, dass ein Ringspalt zwischen Schaft 2a und Hals 1a gebildet wird, dessen Grösse von ca. 0.5 bis 1.0 mm beträgt und der die hohle Endform der Nahrungsmittelprodukte bestimmt.
Durch die konische Öffnung wird die Teigmasse zum Hals 1a konvergiert und anschliessend in die Form der Nahrungsmittelprodukte ausgetrieben bzw. aufgebläht. Die konische Öffnung ist durch den Düsenkörper 1c bestimmt und hat einen steuernden Effekt dahingehend, dass eine dicke und dichte Oberflächenstruktur entsteht.
Wie dies die Fig. 5 zeigt, besteht der mit Kopf versehene Stift 2 aus einem konischen Kopf 2a, einem Scheibenring 2b und einem überstehenden Schaft 2d. Der Scheibenring 2b weist sieben bis neun um die Mitte herum angeordnete kreisrunde Löcher 2c auf. Vorzugsweise ist der Scheibenring 2b zwischen 5 und 10 mm dick, um eine gleichmäßige Verteilung der Teigmasse sicherzustellen. Die ringförmige Anordnung der kreisrunden Löcher bewirkt, dass Nahrungsmittelprodukte von gleichförmiger Dicke entstehen, wobei der Durchmesser eines jeden kreisrunden Lochs 2c im Bereich von ca. 5 bis 15 mm liegt.
Um ein reibungsloses Einbringen des fetthaltigen Konfektmaterials in das hohle Nahrungsmittelprodukt mit Hilfe von Injektionsspritzen zu ermöglichen, muss der Durchmesser des eingesetzten Stiftschafts 5 mm oder mehr betragen. Auch sollte der Durchmesser des Schafts dem Durchmesser des Halses 1a so angepasst sein, dass wie vorerwähnt ein Zwischenspalt von 0.5 bis 1 mm gebildet wird. Dementsprechend liegt der Durchmesser des Schafts 2d im Bereich zwischen 5 und 19 mm. Die Düse wird wie in Fig. 1 dargestellt durch die Halterung 3 am freien Ende eines Extruders befestigt.
Hinsichtlich der numerischen Bereiche der vorstehend beschriebenen verschiedenen Teile gilt Folgendes: der Schaft 2d des mit. Kopf versehenen Stifts 2 ist unter Belassung eines Ringspalts von ca. 0.5 bis 1.0 mm durch den Hals 1a geführt. Ist der Ringspalt kleiner als 0.5 mm, kann die Teigmasse nicht gleichmäßig extrudiert werden, so dass die hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukte keine gleichförmige Dicke aufweisen können. Ist der Ringspalt grösser als 1.0 mm, so wird der Druck innerhalb der Düse reduziert, wodurch ebenfalls ein gleichmäßiges Extrudieren der Teigmasse nicht möglich ist.
Vorzugsweise liegt der Durchmesser eines jeden kreisrunden Lochs 2c zwischen ca. 5 und 15 mm. Bei einem kleineren Durchmesser als 5 mm ist die Beschaffenheit der Nahrungsmittelprodukte so, dass das Produkt an den Zähnen kleben bleibt. Ist der Durchmesser grösser als 15 mm, so muss auch die Düse entsprechend grösser ausfallen, wodurch die zylindrische Öffnung 1b ebenfalls grösser wird und die Teigmasse längere Zeit in dieser verbleiben kann mit dem Ergebnis, dass der Teig verbrannt wird.
Die Zahl der kreisrunden Löcher 2c beträgt vorzugsweise sieben bis neun. Bei einem Scheibenring mit sechs oder weniger Löchern kann ein kreisrunder Hohlraum nicht entstehen. Im Einzelnen ist festzustellen, dass bei Einsatz eines Scheibenrings mit drei, vier, fünf oder sechs kreisrunden Löchern 2c ein dreieckiger, rechteckiger, fünfeckiger oder sechseckiger Hohlraum entsteht, so dass die Injektionsspritze nicht auf einfache Weise einführbar ist.
Bei Benutzung eines Scheibenrings mit zehn oder mehr kreisrunden Löchern 2c wird die Düse entsprechend größer, was auch für die Löcher 2c selbst zutrifft. Dadurch kann sich die Verweilzeit der Teigmasse im Bereich der zylindrischen Öffnung 1b verlängern, wodurch der Teig verbrannt wird.
Tabelle 1 zeigt das Verhältnis zwischen der Anzahl der kreisrunden Löcher 2c, dem Durchmesser dieser Löcher 2c, der Dickenstreuung, der Hohlform sowie der Bewertung des Genussempfindens. Tabelle 1
(Durchmesser der Löcher 2c und Dickenstreuung in Millimetern)
Der Begriff "Dickenstreuung" versteht sich als Differenz zwischen der größsten und der geringsten Dicke der Umfangswand eines jeden hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukts.
Die Bewertung des Genussempfindens entsprechend der Struktur des Nahrungsmittelprodukts wurde von Fachleuten nach folgenden Kriterien vorgenommen:
Note Bewertungskriterien
1 Unangenehmes Gefühl beim Essen;
Kratzgeräusch und Festkleben an den Zähnen;
2 Weniger unangenehmes Gefühl beim Essen;
3 Gutes Gefühl beim Essen;
4 Angenehmes Gefühl beim Essen;
5 Sehr angenehmes und knackiges Gefühl beim Essen.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, haben Anzahl und Durchmesser der kreisrunden Löcher 2c einen grossen Einfluss auf die Dickenstreuung der hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukte sowie die Hohlformen als solche.
Die Hohlformen von unter Einsatz von Scheibenringen mit sechs oder weniger kreisrunden Löchern 2c hergestellten Nahrungsmittelprodukten sind der Anzahl der Löcher 2c entsprechende Vielecke wie folgt: die mit Hilfe von Scheibenringen mit vier oder sechs kreisrunden Löchern 2c hergestellten Hohlformen sind recht- bzw. sechseckig. Beim Einsatz von Scheibenringen mit sieben bis neun kreisrunden Löchern ergeben sich praktisch runde Hohlformen. Auch wird bei Benutzung von Scheibenringen mit sieben bis neun kreisrunden Löchern die Dickenstreuung der hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukte verringert.
Ein Scheibenring 2b mit einer Dicke zwischen 5 und 10 mm bietet dem Teigfluss guten Widerstand mit dem Ergebnis, dass die Teigmasse den Scheibenring mit einer festen Fließgeschwindigkeit passiert. Aus nicht bekannten Gründen vermag ein Scheibenring 2c mit einer Dicke von weniger als 5 mm die Teigmasse nicht gleichmäßig zu verteilen, während bei einem Scheibenring 2b mit einer Dicke über 10 mm wegen des größeren Widerstands, welcher der Teigmasse beim Durchtritt durch die kreisrunden Löcher entgegengesetzt wird, die Wahrscheinlichkeit übermäßigen Aufkochens besteht.
Der Stiftschaft 2d bildet einen Hohlraum im Nahrungsmittelprodukt, welcher den Durchmesser des Hohlzylinders bestimmt. Der Durchmesser des Stiftschafts 2d muss 5 mm oder mehr betragen, um eine Injektionsspritze von 4 mm Durchmesser oder darüber problemlos einführen zu können. Weiter überragt der Stiftschaft 2d den Hals 1a um 10 bis 100 mm, so dass die Hohlformen exakt herstellbar sind.
Im praktischen Einsatz wird eine erfindungsgemäße Düse auf einen Extruder befestigt. Ein Teig aus Getreidemehl, Stärke und Aromastoffen wird zu hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten extrudiert. Dieser Teig kann aus Reis-, Weizen- oder Roggenmehl, Maisstärke, Kartoffelstärke oder irgendeiner sonstigen Stärke, Zucker, Salz, Aminosäure oder sonstigen Aromastoffen sowie Gewürzen hergestellt werden. Diese Ingredienzien werden mit einem Ein- oder Doppel-Achsenmischer vermischt, es wird das Gemisch unter Zugabe von 5 bis 15 Gew.-% Wasser in den Extruder gegeben und es wird die Teigmasse aufgekocht. Bei einem Wassergehalt von weniger als 5 Gew.-% besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Teig zu stark aufgekocht wird mit dem Ergebnis, dass die Nahrungsmittelprodukte an den Zähnen kleben und dass ihre Struktur unzufriedenstellend ist.
Wird dem Gemisch Wasser in größerer Menge als 15 Gew.-% zugegeben, kann der Teig wegen seines übergroßen Wassergehalts nicht austreiben bzw. aufblähen. Als Extruder wird vorzugsweise ein Doppelachsen-Extruder in Trapezschnecken- oder Linsen-Paddel-Ausführung eingesetzt.
Der Zylinder des Extruders wird auf einer Temperatur von 150ºC bis 200ºC vorgehalten, während die Umfangsgeschwindigkeit bei der Schneckendrehung auf 15 bis 20 m/min ausgesteuert wird. Liegt die Zylindertemperatur unter 150ºC, so ist das Aufkochen der Teigmasse unzureichend und ergibt sich eine harte Struktur. Bei einer Zylindertemperatur von mehr als 200ºC wird ein exzessives Aufkochen bewirkt und besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Nahrungsmittelprodukte an den Zähnen kleben.
Längere hohlzylindrische Nahrungsmittelprodukte mit einem Wassergehalt von ca. 8% werden auf die jeweils vorgegebene Länge zugeschnitten, während hohlzylindrische Produkte von relativ geringer Länge nachgeformt und getrocknet werden, bis ihr Wassergehalt unter 2% oder weniger abgesenkt ist. Abschließend werden die hohlen Nahrungsmittelprodukte unter Einsatz von Injektionsspritzen mit fetthaltigem Konfektmaterial gefüllt. Die mit der erfindungsgemäßen Düse hergestellten hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukte weisen einen echt kreisrunden Hohlraum auf, in den eine Injektionsspritze problemlos eingeführt werden kann, ohne dass Beschädigungen oder ein Zubruchgehen der Produkte befürchtet werden muss.
Es folgt eine Beschreibung einiger Beispiele für die Herstellung von Nahrungsmittelprodukten unter Einsatz der erfindungsgemäßen Düse:
Eine Düseneinrichtung mit einer Düse 1, einem länglichen Stift 2 und einer Halterung 3 wurde auf einen Doppelachsen-Extruder des Typs CLEXTER BC45 befestigt. Der Durchmesser des Halses 1a betrug 8 mm, wobei acht kleine Kreisbogenabschnitte 1d mit einem Radius von 1 mm in acht gleichen Abständen vorgesehen waren.
Der Scheibenring 2b war mit acht kreisrunden Löchern 2c versehen, wobei der Lochdurchmesser 11 mm und der Durchmesser des Stiftschafts 7 mm betrug. Der Stiftschaft stand 100 mm über den Hals 1a vor. Die Düseneinrichtung wurde auf das freie Ende des die Schnecke des Doppelachsen-Extruders Typ BC45 abdeckenden Zylinders befestigt.
Durch Vermischen von 40 Gew.-% Weizenmehl, 30 Gew.-% Roggenmehl, 20 Gew.-% Reismehl, 5 Gew.-% Maisstärke, 4 Gew.-% Zucker und 1 Gew.-% Salz wurde ein Teig hergestellt, wobei dem resultierenden Gemisch 20 Gew.-% Wasser zugegeben wurden.
Das Gemisch wurde mit 50 kg/h in den Extruder eingesetzt, mit einer Geschwindigkeit von 180 UPM rotiert und mit einer Temperatur von 170ºC aufgekocht. Das hohle Nahrungsmittelprodukt trat mit 50 m/min aus dem Extruder aus und wurde in Längen von 10 cm unterteilt. Diese Nahrungsmittel-Teilstücke wurden einer Trockenbehandlung unterzogen, bis ihr Wassergehalt 1.0% betrug.
Bei den Nahrungsmittelprodukten wurde eine im wesentlichen gleichbleibende Dicke (Dickenstreuung 0.4 mm) festgestellt. Zum Füllen der hohlen Produkte mit fetthaltigem Konfektmaterial wurde eine Injektionsspritze mit einem Durchmesser von 6 mm eingesetzt. Beim Füllen mit diesem fetthaltigen Konfektmaterial wurden keinerlei Hohlprodukte beschädigt bzw. zerbrochen und war keinerlei Ausschuss zu verzeichnen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass mittels einer erfindungsgemäßen Düse hohlzylindrische Nahrungsmittelprodukte von gleichmäßiger Dicke herstellbar sind, deren Hohlformen nahezu perfekt kreisrund sind und damit das problemlose Einführen einer Injektionsspritze in den Hohlraum ermöglichen.

Claims

1. Gießdüse zur Herstellung von hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten, die zum Aufsetzen auf das freie Ende eines Extruders konzipiert ist, mit:

einem Düsenkörper (1c) mit einem Hals (1a), einer sich zum Hals verjüngenden konischen Öffnung und einer sich vom Hals aus erstreckenden zylindrischen Öffnung (1b);

einem länglichen Stift (2) mit einem konischen Kopf (2a) an einem seiner Enden;

einem an dem konischen Kopf des Stifts befestigten Scheibenring (2b), der um seine Mitte herum mit mehreren kreisrunden Löchern (2c) versehen ist;

wobei der Stift (2) durch die konische Öffnung, den Hals und die zylindrische Öffnung des Düsenkörpers hindurchgeführt ist; und

einer am Düsenkörper befestigten Halterung (3);

dadurch gekennzeichnet,

dass der Hals (1a) eine kreisrunde Form und einen Durchmesser im Bereich zwischen ca. 5 und 20 mm aufweist, und dass der Hals die Form einer kreisrunden Öffnung hat und mit acht auf seinem Umfang im gleichwinkligen Abstand voneinander angeordneten kleinen Kreisbogenabschnitten (1d) versehen ist, die Teil eines Kreisbogens mit einem Durchmesser im Bereich von ca. 0.5 bis 1.0 mm sind.

2. Gießdüse zur Herstellung von hohlzylindrischen Nahrungsmittelprodukten nach Anspruch 1, wobei der Scheibenring (2b) mit sieben bis neun um seine Mitte herum angeordneten kreisrunden Löchern (2c) versehen ist und jedes dieser Löcher (2c) einen Durchmesser im Bereich von ca. 5 bis 15 mm aufweist; wobei der Durchmesser des Stiftschafts (2d) zwischen ca. 5 und 19 mm je nach dem Durchmesser des Halses (1a) beträgt; und wobei der Stiftschaft 10 bis 100 mm über den Hals des Düsenkörpers (1c) vorsteht.