DE69222519T2

DE69222519T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer verarbeitungsfertigen, gefrorenen masse aus einem trinkbarem produkt

Info

Publication number: DE69222519T2
Application number: DE69222519T
Authority: DE
Inventors: Johannes Martens
Original assignee: MARTENS FLUIDOR BV
Current assignee: MARTENS FLUIDOR BV
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1992-11-13
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2012-11-14
Also published as: EP0568679B1; EP0568679A1; DE69222519D1; NL9101890A; GR3025583T3; JPH06504681A; US5362509A; DK0568679T3; WO1993009684A1; ATE158692T1; ES2107558T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfertigen, trinkbaren Produktes, wie eines Fruchtsaftes oder dergleichen, ausgehend von einer gefrorenen Masse, wobei die Masse im gefrorenen Zustand in einem Behälter aufbewahrt wird.
Bei diesem Verfahren trat das Problem auf, die relativ große gefrorene Masse leicht aus dem Behälter herauszunehmen und diese dann ohne Qualitätsverlust aufzutauen.
Die Aufgabe der Erfindung gemäß den Ansprüchen besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem dieser Nachteil vermieden werden kann.
Aus der EP-A-0 207 899 ist ein Verfahren zum Auftauen von Eiern bekannt, welches die Schritte umfaßt, die gefrorene Masse in Stücke zu zerkleinern, und dieser Masse Wärme zuzuführen.
Da der Behälter von allen Seiten erwärmt wird, muß nur ein kleiner Teil der äußeren Oberflächenschicht der gefrorenen Masse geschmolzen werden, um diese Masse als Block aus dem Behälter zu entnehmen. Dieser Block wird dann verkleinert, so daß, obwohl gefrorene Stücke gebildet werden, diese dennoch transportierbar bleiben. Der Nachteil des Transportes mittels einer Druckpumpe besteht darin, daß die Bruchstücke erneut aneinander haften, so daß diese unmittelbar anschließend erneut erwärmt werden müssen, um ausreichend fluid und transportierbar zu bleiben. Der Wärmezufuhr gemäß der Erfindung erfolgt schrittweise, so daß die Temperatur der gefrorenen Masse in Zwischenintervallen kontinuierlich gemessen werden kann, wobei die maximale Temperatur von 5ºC für das Endprodukt sicher nicht überschritten wird. Dies stellt ein Endprodukt mit hoher Qualität sicher.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend aufgeführten Verfahrens, bei der die Vorrichtung mit einem Träger für den Behälter, nahe an dem Träger angeordnete Wärmezuführmittel und eine Station zum Entleeren des Behälters, eine Abschälvorrichtung zum Zerkleinern der gefrorenen Masse in Stücke und einen Wärmetauscher zum Zuführen von Wärme bereitgestellt wird, wobei der Tauscher als Transportrohr mit bestimmter Länge ausgebildet ist, das mit einer Transportpumpe verbunden ist, wobei das Rohr in Bereiche eingeteilt ist, entlang derer Wärmemittel angeordnet sind, um schrittweise Wärme zuzuführen, wobei sich die Vorrichtung weiter dadurch unterscheidet, daß jeder Bereich mit einem Temperaturfühler versehen ist, der mit einer Steuerungseinheit zum Steuern der Wärmezuführmittel in den Bereichen verbunden ist.
Da das Rohr in Bereiche unterteilt ist, in denen jeweils ein Temperaturfühler vorgesehen ist, wird das Meßsignal davon zur Steuerung der Wärmezufuhr in mindestens dem nachfolgenden Bereich verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rohr in Form einer Serpentine angeordnet, bei der ein oder mehrere Teile der Serpentine einen Bereich bilden.
Die vorstehend aufgeführten und weitere Merkmale werden in der folgenden Figurenbeschreibung einer Ausführungsform weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Transportbehälters mit gefrorenem Inhalt auf einem Träger,
Fig. 2 eine schematische Ansicht von oben einer Transportvorrichtung für Behälter von Fig. 1, bei der der Träger als Förderband ausgebildet ist, an dessen Ende eine Station zum Entleeren des Behälters und ein Wärmetauscher gezeigt sind,
Fig. 3 ein Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfmdungsgemaßen Wärmetauschers,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Umkippvorrichtung mit der Abschälvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 5 ein Diagramm der Temperaturkurve unterschiedlicher Konzentrate in Bezug zu Wasser, in Abhängigkeit von der zugeführten Wärme.
Der in Fig. 1 gezeigte Behälter 1, auch Trommel genannt, besitzt die bekannte Form, d.h. ist im wesentlichen zylindrisch mit zwei vorspringenden Rippen 2 entlang des äußeren Umfanges davon. Der Behälter ist mit einem geschlossenen Boden und einem entfembaren Deckel versehen, wobei der letztgenannte hier nicht gezeigt ist.
Aufgrund der Tatsache, daß die Rippen 2 vorhanden sind, kann eine gefrorene Masse, wie beispielsweise gefrorener Fruchtsaft, nicht direkt aus dem Behälter entleert werden, da die Rippen des Eisblockes in die hohlen Seiten der Rippen 2 des Behälters ragen.
Zu diesem Zweck muß der Behälter außen erwärmt werden, um die Rippen des Eisblockes und den äußeren Umfang davon leicht zu schmelzen. Dieser Temperaturanstieg kann jedoch dergestalt sein, daß die Qualität des Fruchtsaftes nachteilig beeinflußt wird.
Erfindungsgemaß steht der Behälter 1 auf einem Träger 3, der in der gezeigten Ausführungsform, Fig. 2, mit einem mäanderförmigen Bereich 4 versehen ist. Der Träger 3 kann hier als Rollenförderer ausgebildet sein, bei dem der Transport des Behälters mittels einer Kette von Trägerelementen oder dergleichen (nicht gezeigt) von statten geht.
Der mäanderförmige Bereich 4 des Förderbandes ist in einem von allen Seiten verschlossenen Bereich 5 angeordnet, in den heiße Luft eingebracht wird, welche mittels einer Heizvorrichtung 5' erzeugt wird. Aufgrund der mäanderförmigen Konfiguration des Förderbandes kann der geschlossene Bereich klein gehalten werden und weist immer noch eine ausreichende Wärmekapazität auf.
Die Wärmezufuhr ist hier dergestalt, daß nur eine 2 cm dicke Schicht auf der Außenseite des gefrorenen Blockes getaut wird, wobei es zum Entleeren des Behälters möglich wird, den Block aus dem Behälter bei der Umkippvorrichtung auf einen weiteren Teil des Förderbandes 3 zu entfernen.
Sobald der Block aus dem Behälter entfernt wurde, kann er mittels einer Abschälvorrichtung zerkleinert werden.
Fig. 4 zeigt eine Station zum Entleeren des Behälters und zum Abschälen des gefrorenen Blocks aus dem Behälter.
In einer Umkippvorrichtung 6 in Form eines Greifarmes 8, der mit einem zweigelenkigen Schwenkarm 7 verbunden ist, kann ein Behälter gleichzeitig zwischen den Klauen des Greifarmes 8 erfaßt und dann über einer Öffnung 9 auf der Seite des Förderbandes 3 umgekippt werden. Die Öffnung 9 ist dergestalt geformt, daß der zylindrische Block mit dem Kopfende gegen eine Schälrolle 10, die in der Öffnung 9 angeordnet ist, zum Liegen kommt. Unter dem Einfluß der Schwerkraft bleibt der Block an der Rolle 10 liegen, so daß durch Drehen der Rolle 10 mittels eines Antriebmotors 11 ein Teil des Blockes abgekratzt werden kann. Die Flocken kommen am Boden der Öffnung 9 zum Liegen und gelangen über einen Auslaß 36 in den Einlaß einer Transportpumpe, hier in Form eines Schneckenförderers 12. Die Schnecke wird durch den Motor 13 über eine rechtwinklig angebrachte Übersetzung 14 angetrieben. Der Schneckentransporter bewegt die abgekratzten, gefrorenen Flocken in Richtung des Pfeiles P1 zu einer Transportrohr 15. Dieses Transportrohr fuhrt zu einem Rohr-Wärmetauscher 16.
Der Rohr-Wärmetauscher wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 weiter erläutert.
Das Rohr 15 ist über ein Schließventil 36 mit einem Transportrohr 17 verbunden, das in Form einer Serpentine mit doppelwandiger Form an Position 18 angeordnet ist. In dem geraden Rohrbereich des Transportohrs 17 können statische Mischvorrichtungen in Form von Schraubenelementen 17' angeordnet sein, welche sicherstellen, daß die gefrorene Masse nicht nur in axialer sondern auch in peripherer Richtung zum Rohr 17 kontinuierlich in Bewegung bleibt. Da jeder gerade Rohrbereich des Rohrs 17 mit einem äußeren Rohr 18 versehen ist, kann ein Wärmemedium dazwischen eingebracht werden. Das Wärmemedium, beispielsweise Wasser, wird mittels der Pumpe 19 zu dem Raum zwischen den Rohrbereichen 17, 18 gebracht, wobei das Wasser in jedem Fall über die Verbindungsleitungen 20 mit dem folgenden geraden Rohrbereich 17 strömt. Nach mehreren geraden Rohrbereichen 17 wird das Wasser gesammelt und über die Rückfuhrleitung 22 zur Pumpe 19 zurücktransportiert.
Um ein Erwärmen des Wassers sicherzustellen kann dieses in einem ebenfalls doppelwandigen Wärmetauscher 23 vorgeheizt werden, wobei die äußere Wandung mit einem Dampfheizer verbunden ist, wobei der Dampf in die Beschickungsleitung 24 eingebracht und in die Leitung 25 ausgelassen wird. Ein Teil des Wassers kann hier an der Rückfuhrleitung 22 vorbei in einer zweiten Rückführleitung 26 zu dem Wärmetauscher 23 transportiert werden, wobei der Transport durch eine Pumpe 27 sichergestellt wird.
Ebenfalls in dem hinteren Teil des Wärmetauschers 16 angeordnet befindet sich ein doppelwandiger Rohrbereich 30, der ebenfalls mittels Wasser erwärmt werden kann, wobei der Kreislauf durch eine Pumpe 31 über das Beschickungsleitung 32 und die Rückfuhrleitung 33 beschickt wird.
Zwischen diesem Kreislauf befindet sich ein einstellbares Ventil 44.
Auf der Aufnahme-Seite der Pumpe 19 befindet sich ebenfalls ein einstellbares Ventil 45. Diese Ventile werden mittels eines Steuerungskasten 46 gesteuert, über den auch der Pumpmotor für die Transportschraube gesteuert wird. Schließlich werden die Temperaturfühler, die mit 48, 49 und 50 bezeichnet sind, an bestimmten Stellen des Transportrohrs 17 angeordnet.
Unter Verwendung der Temperaturfühler 48, 49 und 50 kann die Temperatur der in dem Transportrohr vorhandenen Masse wiederholt überwacht werden, so daß bei zu hoher Temperatur der Zustrom an Heizmedium reduziert werden kann. Umgekehrt kann die Zufuhr gesteigert werden, wenn die Temperatur zu tief liegt, wobei die Ventile 44 und 45 entsprechend verschlossen bzw. geöffnet werden. Aufgrund der ungenau einstellbaren Ventile ist die Wärmezufuhr gelegentlich zu gering und manchmal zu groß.
Es muß daher erfindungsgemäß festgelegt werden, ob die Temperatur am Fühler 48 ausreichend ist, die Nachwärme im Bereich 30 des Wärmetauschers unwirksam zu machen, bzw. zusätzliche Wärme zuzuführen. Dies wird derart durchgeführt, daß der Temperaturfühler 50 nie mehr als maximal 5ºC anzeigt.
Eine derartige Kontrolle ist besonders wichtig, da die zuzuführende Wärmemenge von dem gegenwärtigen Wärmegehalt der gefrorenen Masse abhängt. Zum Zwecke der Erläuterung wird Bezug genommen auf den Temperaturverläufe in Fig. 5, bei denen die Temperatur des Konzentrats auf der y-Achse und die erforderliche Wärmezufuhr auf der x-Achse angegeben sind. Besteht die Masse aus reinem Wassereis, dann wird der mit A bezeichneten Kurve gefolgt. Den Kurven B, C, D, E, F wird je nach dem Typ des Konzentrats gefolgt. Aufgrund des horizontalen Bereichs in dem Temperaturverlauf ist es schwierig festzulegen, ob die richtige Wärmemenge bereits zugeführt wurde. Wurde bei der Kurve A 0ºC erreicht, dann ist es nicht möglich zu messen, wieviel Wärme noch zugeführt werden muß oder ob bereits ausreichend Wärme zugeführt wurde, um schließlich in dem flüssigen Produkt die Temperatur von maximal 5ºC zu erhalten.
Aufgrund dieser Unsicherheit wird der Wärmetauscher gemäß Fig. 3 in Bereiche mit den damit verbundenen Temperaturfühlern 48, 49 und 50 eingeteilt. Sollte der Temperaturfühler 49 bereits 1ºC anzeigen, dann braucht in dem letzten Bereich des Wärmetauschers 16 fast keine Wärme mehr zugeführt werden. Zeigt der Temperaturfuhler 49 immer noch 0ºC an, dann muß zwar wenig, aber dennoch zusätzliche Wärme zugeführt werden, da sich die Eismasse noch in dem geraderen Bereich des horizontalen Bereichs des Temperaturverlaufs befindet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfertigen, trinkbaren Produktes, wie eines Fruchtsaftes oder dergleichen, ausgehend von einer gefrorenen Masse, wobei die Masse im gefrorenen Zustand in einem Behälter aufbewahrt wird, bei dem

a - der Behälter von allen Seiten fur eine bestimmte Zeit erwärmt wird, um eine äußere Schicht der gefrorenen Masse aufzutauen,

b - die gefrorene Masse aus dem Behälter entfernt wird,

c - die gefrorene Masse mechanisch in Stücke zerkleinert wird, und

d - wobei die Wärme der Masse schrittweise zugefuhrt wird, so daß die maximale Temperatur der erhaltenen Flüssigkeit vorzugsweise 2ºC und bis zu maximal 5ºC beträgt, und bei dem

während Schritt d die Temperatur in einem oder mehreren Erwärmungsschritten gemessen wird, um die Wärmezufuhr in den nachfolgenden Erwärmungsschritten zu steuern.

2. Vorrichtung zur Durchfährung des Verfahrens nach Anspruch 1,

wobei die Vorrichtung einen Träger für den Behälter, nahe an dem Träger angeordnete Wärmezufuhrmittel und eine Station zum Entleeren des Behälters, eine Abschälvorrichtung zum Zerkleinern der gefrorenen Masse in Stücke und einen Wärmetauscher zum Zufuhren von Wärme enthält, wobei der Tauscher als Transportrohr mit bestimmter Länge ausgebildet ist, das mit einer Transportpumpe verbunden ist, wobei das Rohr in Bereiche eingeteilt ist, entlang derer Wärmemittel angeordnet sind, um schrittweise Wärme zuzufuhren, wobei jeder Bereich mit einem Temperaturfuhler versehen ist, der mit einer Steuerungseinheit zum Steuern der Wärmezuführmittel in den Bereichen verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr Serpentinenform aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als ein Förderband, beispielsweise als Rollenförderer mit von oben gesehen mäanderförmigen Form ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschälvorrichtung als Schaufelrolle ausgebildet ist, wobei die Eingabe des Transporters gegen die Unterseite der Rolle gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mäanderförmige Bereich des Förderbandes in einem geschlossenen Bereich gehalten wird, der mit Wärmezuführmittel, wie einem Warmluftgenerator, versehen ist.