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Verfahren zur Fettgewinnung aus animalisches Fett enthaltenden Teilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung tierischer Fette aus solches
enthaltenden Massen, wobei gegenüber bekannten Verfahren bedeutend weniger Energie
verbraucht wird. Unter »Energie« sollen hier sowohl mechanische Antriebskräfte als
auch Wärmemengen für Erhitzungs- und Kühlvorgänge verstanden werden.
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Der Ausdruck »tierisches Fett enthaltende Teile« soll jeden Teil eines
Tierkörpers umfassen, der Fett enthält, z. B. Speck, Schweinefett usw. Obzwar das
erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise auf rohes Rindfleisch, Hammelfette und rohe
Schweinefette Anwendung finden soll, kann das Verfahren nach der Erfindung ebensogut
auf fetthaltiges Fleisch oder feste Substanzen, z. B. auf an Knochen haftende fetthaltige
Teile Anwendung finden.
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DieErfindung soll mitBezug auf »fetthaltigeTeile«, also Teile beschrieb-en
werden, die im wesentlichen nur aus Fett bestehen, und der Stand der Technik soll,
auf ebensolche Teile bezogen, geschildert werden.
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Das übliche bekanntermaßen angewendete Verfahren zur Behandlung fetthaltiger
Teile bestand darin, diese vom geschlachteten Tier zu trennen und einige Stunden
in abgekühltem Wasser zu lagern, damit die Zellwände, die die Fettkügelchen enthalten,
die maximal möglichen Wassermengen in Übereinstimmung mit der Elastizität jeder
Zelle absorbieren, die auf ihre maximal mögliche Ausdehnung quellen wird. Dieser
Schritt schließt einen beträchtlichen Energieaufwand ein, um das Wasser abzukühlen
und auf seiner tiefen Temperatur zu halten, weil die fetthaltigen tierischen Teile
in das Wasser bei etwa, 37
bis 30 ' C eingeführt werden,
d. h. bei der natürlichen Körperwärme. Zudem wurde bislang alß günstigste
Absorptionstemperatur weniger als 5 ' C für das Wasser angesehen. Dieser
Wasseraufnahmeprozeß erfordert mehrere Stunden, Die so vorbehandelt#en fetthaltigen
Teile werden sodann zerkleinert und bei einer Temperatur nicht höher als
80 ' C, abhängig von der Art der fetthaltigen Teile und von der Tierart,
gekocht. Das Kochen erforderte wiederum einen beträchtlichen Energieaufwand, wenn
man bedenkt, daß das Material in der ersten Stufe gekühlt wurde.
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Das Kochen ist nötig, um das Wasservolumen zu expandieren, das in
jeder Zellhülle enthalten ist, die, wie vorerwähnt, bereits auf das Maximum ihres
zulässigen Ausdehnungspunktes gedehnt ist, so daß infolge der Erhitzung der fetthaltigen
Teile, die vorab eine Menge Wasser absorbiert haben, das in den Zellen aufgenommene
Wasser weiterexpandieren und schließlich die Elastizitätsgrenze der Zellwände überschritten
wird mit dem Erfolg, daß diese reißen, wodurch die in ihnen enthaltenen Fettkügelchen
befreit werden. Anschließend wird Fett von Wasser getrennt. Dieser Prozeß ist langwierig
und erfordert erheblichen Energieaufwand, benötigt eine große Menge Wasser und Arbeit
und ist demzufolge kostspielig.
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Kürzlich wurde versucht, dieses Verfahren durch Herabsetzung der Behandlungszeit
zu verbessern, d. h. der Zeit zum Aufschließen, Brechen der Zellen, um das
Fett freizulegen, und zwar durch Anwendung des unter dem Namen »Chayen-Prozeß« bekannten
Verfahrens. Dieses ist dem geschilderten Verfahren insofern ähnlich, als das gekühlte
Wasser für den ersten Schritt Anwendung findet, so daß die Auf-
nahme einer
großen Wassermenge durch die Zellen ges.ichert ist, um sie auszudehnen. Daraufhin
wird noch eine größere Wassermenge zu den fetthaltigen Teilen in einer Hammermühle
hinzugefügt. Die Wassermenge entspricht etwa dem zehnfachen Volumen der fetthaltigen
Teile. Die Hammermühle wird angewendet, um die große Wasserrnenge in einen stark
bewegten Wasserkörper zu verwandeln, der quasi wie eine Vielzahl von Bohrern auf
die Zellwände mit dem Ziel einwirkt, die Fettkügel-chm aus ihren Zellhüllen zu entfernen.
Im Hinblick darauf, daß die Zellwände bei der Kühlwasserbehandlung bis zu ihrer
Zerreißgrenze ausgedehnt wurden, ist der lebhaft bewegte Wasserkörper in der Lage,
die Zellwände zu perforieren. Das ausgelöste Fett bildet eine Mischung oder Schaum
aus Wasser und Fett, die entfernt und separiert wird.
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Neben großen Wassermengen ist zu diesem Verfahren ein beträchtlicher
(höherer) Energieaufwand erforderlich. Es ist daher ungeeigritt.
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Aus der Shropshire-Patentschrif t (USA, 2 473 453) ist zu entnehmen,
daß sie von Fischmaterial (Leber) ausgeht, was sie an sich schon vom Erfindungsgegenstand
unterscheidet,
dessen Ausgangsmaterial, Fett enthaltende tierische Fleischteile bilden.'
S h r o p s h i r e muß sein Ausgangsmaterial erst inahlen, ehe es
dem elektrischen Oszillator zugeführt wird. Das ist hier nicht nötig, es wird nur
zerkleinert; zwischen Mahlen und Fleischhacken besteht ein wesentlicher Unterschied.
Bei Shropshire ist das Mahlen Voraussetzung, um eine Pulpe, eine mehr oder weniger
flüssige Roi-imasse'zu Gemäß der Erfindung wird das Material nur, aef.eine Stückgröße
von etwa 1 cin3 zerkleinert.
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Diese animalischen fettentha-Itenden Teilchen sind ziemlich hart undköriiiii
-keinesfalls` als Pulpe oder mehr oder weniger -flüssige Masse angesehen werden.
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Ein weiterer Unterschied besteht noch darin, daß das gemäß der Erfindung
zu verarbeitende Rohmaterial viel härter als das von Shropshire ist.
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Diese Unterschiede sfnd von ausschlaggebender Bedeutung, wenn sie
auch nur die Basis für nachfolgende Argumente bilden.
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-!Es ist eine bekannte Tatsache, daß Fischlebern, gleich welcher
Art, jeweils Zellen gleicher Größe aufweisen. Für gewöhnlich haben die Zellen polygonale
Form,- ihr Durchmesser. beträgt etwa zwischen 15
und 20 [t.
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Andererseits besitzt das erfindungsgemäß verwendete Fettgewebe Zellen
sehr verschiedener Größenausmaße. Die untere Grenze liegt bei 60 #t, die
obere bei 600, die Mitte bei 300 #x, womit nicht gesagt sein soll,
daß die meisten Zellen mittlere Größe besitzen.
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Der Fachmann weiß, daß nun in jedem Stück Fettgewebe Zellen zwischen
der unteren und oberen Grenz -größe vorhanden sind. Die Einrichtung nach Shropshire
benutzt nun einen elektrischen Oszillator, der mit bestimmter festgelegter Hz-Frequenz
oszilliert.
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Das Aufreißen der Zellen wird durch Hervorrufen von Resonanz des Vibrationszyklus
des Kristalls in jeder Z Ile und nur erreicht, wenn die Zellen in Resonanz schwingen,
dann spalten, bersten, brechen sie. Daher arbeitet die Shropshireeinrichtung zwar
zufried,enstellend bei Fischlebern, deren Zellen alle gleich groß sind, jedoch nicht
bei erfindungsgemäßen Aus-<rangsprodukten, da die meisten Zellen nicht in Resonanz
kommen und sich nicht spalten, selbst wenn einige das tun. Das ist ein gravierender
Unterschied. . Ein weiteres wesentliches Unterscheidungsmerkmal besteht darin,
daß es zwar für Fischleber gilt ist, diese zu mahlen, weil das Verhältnis von gelöstem
Fett zum rückständigen Eiweiß. sehr hoch ist, so daß nach Auslösung der Fettbestandteile
durch Vibration die Rückstände abzentrifugiert werden können. Würde jedoch Fettgewebe
gemahlen, " so ist das Verhältnis von Fett und Eiweißrückstand wesentlich
verschieden, d. h., es ist viel mehr Eiweiß vorhanden, so daß das befreite
Fett vom Eiweiß nicht durch Zentrifugieren zu trennen ist, weil nicht genug Flüssigkeit
vorhanden ist. Der einzige Treimungsweg wäre eine grobe Prozedur durch Erhitzen
- der erzielten pulpigen Masse üb#er 57' C, um das Eiweiß zu koagulieren,
wodurch Farbe und Aroma des Fettes vernichtet würden.
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Das Mahlen des Ausgangsproduktes ist ferner nicht anwendbar, weil
der Joulesche Effekt die Temperatur steigern und wiederum zur Koagulation des Eiweißes
führen würde, was beträchtlichen Mehraufwand an Energie bedeuten würde. Das wurde
früher - unrentabel - versucht. Erfindungsgemäß sind statt 480
PS mir mehr 60 PS für die gleiche zu verarbeitende Menge nötig.
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Es wurde daher ein Verfahren entwickelt, das zur Fettgewinnung -wesentlich
weniger Energieverbrauch benötigt. Wasser ist entbehrlich, obwohl es in kleiner
Mengen von etwa 20 bis 301/o des Gewichtes der animalis#ches Fett enthaltenden Teile
vorhanden sein kann.
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Nach vielen Versuchen wurde festgestellt, daß die die Fettkügelchen
enthaltenden Zellwände einen sogenannten Elastizitätskoeffizienten besitzen und
daß es möglich ist, diese Zellen sowohl zu expandieren wie zusammenzuziehen und
-drücken, also zu verengen, und wenn diese Expansion und Kontraktion entweder bei
genügend hoher Frequenz oder während ausreichend ]an,-er Zeit hervorgerufen wird,
so daß das Zellgewebe ermüdet und bricht, wird dabei das Fett gewonnen.
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Es ist ferner ermittelt worden, daß dieser Expansions-Kontraktions-Vorgang
am besten durch Hochfrequenzwellen auf die Zellen ausgeübt wird, weil dadurch Geschwindigkeit
und Frequenz der Dehnungs-und Zusammenziehungsvorgänge in einem solchen Bereich
ist, daß die Zellen in sehr kurzer Zeit gespalten werden.
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Die Erfindung besteht in der Hauptsache darin, daß fetthaltige Teile
von geschiachteten Tieren in kleine S tücke zerlegt werden und hochf requenten
Vibrationen variierender Frequenz ausgesetzt werden, wobei die Temperatur während
der Vibrationsbehandlung derart geregelt wird, daß das Fett, welches in flüssigem
Zustand gelöst wurde, auf einer Temperatur unterhalb des Koagulationspunktes des
Proteins, das im Fett enthalten ist, gehalten wird. 'Hen« ist so zu ver-- Der Ausdruck
»Hochfrequenzwe stehen, daß die Wellen eine Frequenz aufweisen, die etwas höher
als die Schall-renze und über Schallgeschwindigkeit liegt. Selbstverständlich soll
die Erfindung nicht auf diesen Bereich beschränkt sein.
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Es ist nun verständlich, daß der bisher erforderliche große Wasserbedarf
für das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr nötig ist, da dieses auch ohne jeglichen
Wasserzusatz durchgeführt werden kann, wenn auch gefunden wurde, daß das Vorhandensein
einer kleinen Wasserinenge von etwa 20 bis 301/o des Gewichtes des fettenthaltenden
Teiles den Krackeffekt insofern verbessert, als das Wasser als ein guter Wellenleiter
anzusehen ist und nicht, in diesem Fall, als Schwellmittel für die Zellwände.
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Um Energie zu sparen ist weiterhin von Vorteil, die Behandlung der
fetthaltigen Teile bereits aufzunehmen, wenn sie noch ihre animalische Körperwärme
besitzen. Es ist dann nicht notwendig, nach dem Vibrationsvorgang das gelöste Fett
zu erhitzen, um rückständige Eiweißstoffe in Zentrifugalseparatoren abzutrennen,
weshalb auch kein Grund für eine Vorkühlung der fettenthaltenden Teile gegeben ist
und also zusätzliche Energie gespart werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die N,erfahrensdauer
von bisher 7 auf weniger als 1 Stunde reduziert ist.
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Ferner wird der Verbrauch an Arbeit und Dampf wirtschaftlich gestaltet
und der Ertrag an eßbaren Fetten gesteigert; ebenso wie deren Farbe und Aroma. Die
Reinheit und Festigkeit der Fette nimmt zu, und kein Verlust an Eiweißstoffen tritt
ein.
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An Hand eines Beispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend
beschrieben werden.
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Nach dem Schlachten werden die fetthaltigen Teile sofort abgesondert
und noch körperwarm einer Zerkleinerungsmaschine zugeführt. Diese zerlegt die Teile
in Stücke von etwa 1 ccm Größe.
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Da die Körperwärnie bekannterweise 37' C beträgt und die fetthaltigen
Teile in die Zerkleinerungsmaschine mit etwa 30 bis 35 ' C eingeführt
werden, II
weil natürlich während des Transportes ein gewisser Wärmeverlust
eintritt, ist es einleuchtend, daß der Zerkleinerer mit einem Heizaggregat, z. B.
einem Dampfmantel, versehen wird, um diese animalische Körpertemperatur während
des Zerkleinerungsvorganges aufrechtzuerhalten. Dabei ist darauf zu achten, daß
die Temperatur der fetthaltigen Teile nicht so weit ansteigt, daß eine Koagulation
der Eiweißstoffe, die etwa bei 57 ' C liegt, eintritt.
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Während des Zerkleinerungsvorganges kann, falls erwünscht, 20 bis
30% Wasser oder Salzwasser zugesetzt werden, das eine Temperatur von etwa
37' C
besitzt. Der Vorteil des Zusatzes für den Zerkleinerungsvorgang besteht
darin, daß sich dieser glatter vollzieht und außerdem ein Wellenübertragungsmittel
damit gegeben ist, wie das oben auseinandergesetzt wurde. In diesem Zustand ist
das Fett nahezu geschmolzen, während es sich noch in der Hauptsache innerhalb der
Zellen befindet.
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Die zerkleinerten Fetteile werden dann hochfrequenten Vibrationen
ausgesetzt, vorzugsweise in einem sogenannten Mehrstufenvibrator, bei dem die Frequenz
der V'ibration vom Einlaß zum Auslaß zunimmt. Es können beliebig bekannte, bewährte
Typen dieser Vibratoren Anwendung finden, weshalb von ihrer näheren Beschreibung
Abstand genommen werden kann.
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Es muß darauf geachtet werden, daß die während der _\'ihration durch
den sogenannten Jouleschen Effekt erzeugte Warme, die durch Umwandlung der mechanisehen
Energie entsteht, durch die latente Hitze des Fettes aufgenommen werden kann, ohne
daß diese jedoch die Koagulationsgrenze des Eiweißes erreichen darf.
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Während dieses Vibrationsvorganges brechen die Zellen auf und werden
später in bekannter Weise vom Fett getrennt.
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Wenn die Temperatur, wie oben erläutert, aufrechterhalten wird. wird
das Fett den Atislaß des Vibrators in flüssigem Zustand etwa bei Schmelztemperatur,
jedoch mit einer unterhalb des Koagulationspunktes des Eiweißes liegenden Temperatur
verlassen.
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Sollte während des Zerkleinerungsvorganges Wasser zugesetzt worden
sein, so wird dieses später auf bekannte Art wieder abgetrennt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für sogenannte zweitklassige
Fette Anwendung finden, die oft für lange Zeit in Kühlhallen gelagert wurden, bevor
sie einer Behandlung unterzogen werden. Es ist klar, daß dann das gekühlte Fett
erst entfrostet und dann auf eine Temperatur von 37 ' C, die der tierischen
Körperwärme entspricht, gebracht werden muß. Die dann weiterhin erforderlichen Schritte
sind mit den bereits geschilderten notwendigen identisch.