DE69503114T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von fleischaehnlichen produkten - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf mit Fleisch analoge Substanzen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von mit Fleisch analogen Produkten.
• Mit Fleisch analoge Produkte sind an sich bekannt, und es gibt verschiedene Verfahren und Einrichtungen zum Herstellen derartiger Produkte. Die mit Fleisch analogen Produkte werden häufig als Substitute für natürliche Fleischprodukte verwendet, da sie aus rein pflanzlichen Materialien bestehen, weniger Fett-Kalorien enthalten und einen geringeren Cholesteringehalt haben. Um die Akzeptanz bei den Verbrauchern zu erzielen, müssen das Aussehen und die Textur dieser Produkte bestimmte Normen erfüllen. Bisher war dies schwierig und hat dazu geführt, daß zwar Produkte hergestellt werden können, die bestimmte ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf den Nährwert haben, die verschiedenen gewünschten Empfindungseigenschaften jedoch für ein Produkt nicht erzielt werden können, die auf kommerzieller Basis hergestellt werden können.
• Ursprünglich basierte die Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten auf der Verwendung des Spinnens von Fasern, wobei eine Spinnflüssigkeit aus mit Alkali behandelten Proteinen gebildet wird, die anschließend über eine Form oder eine Membran in ein wässriges Ausfällbad extrudiert werden, das die Fäden oder Fasern fixiert. Auch sind thermoplastische Extrusionstechniken bekannt, um bestimmte Produkte auszubilden, bei denen ein Gemisch aus Proteinen, Wasser und Geschmacks- Ingredienzen in einen Koch-Extruder eingeführt und anschließend in die Atmosphäre freigegeben werden.
• In den vergangenen Jahren sind verschiedene Versuche gemacht worden, um ein Produkt zu gewinnen, das vom Verbraucher besser angenommen wird, und es sind Techniken entwickelt worden, um einen Teig herzustellen, der dann gestreckt und wärmebehandelt wird, um in einer Richtung verlaufende, parallele fleischähnliche Fasern zu erzielen. Obgleich derartige Verfahren bereits um 1960 beschrieben worden sind, sind der Anmelderin keine Produkte bekannt, die unter Verwendung dieser Technik kommerziell hergestellt worden sind. Eine derartige Technik ist beispielsweise in den US-Patenten 36 93 533, 38 14 823, 41 25 635 und 49 10 040 beschrieben. In dem letzterwähnten Patent beschreibt der Patentinhaber ein Verfahren zum Herstellen von Nahrungsmittelprodukten mit ausgerichteten Fasern, bei denen eine Protein-Quelle und eine Karbohydrat-Quelle miteinander gemischt, durch einen ersten Durchgang mit einer konstanten Querschnittsfläche gedrückt, durch einen zweiten Durchgang mit einer sich reduzierenden Querschnittsfläche gepreßt und dann durch einen dritten Durchgang mit einer konstanten Querschnittsfläche geführt werden, wobei die Fasern im dritten Abschnitt erhitzt werden, um sie in einer linear ausgerichteten Konfiguration zu fixieren.
• Es sind verschiedene Verfahren zum Erhitzen der Teigmasse vorgeschlagen worden, z. B. in US-Patent 49 10 040, mit denen vorgeschlagen wird, eine Konvektionsbeheizung, eine Konduktionsbeheizung, eine Infrarotstrahlungsbeheizung, eine Dampfinjektion oder Kombinationen davon einzusetzen. Es ist auch bekannt, daß bestimmte Fluide ohmisch erhitzt werden, wie z. B. aus dem US-Patent 44 34 357 bekannt ist.
• Ein weiteres Patent, das die Verwendung von Ohmscher Erhitzung lehrt, ist WO 89/00384. Hierbei werden in Längsrichtung verlaufende Elektroden mit Abschirmungen und Kratzerschaufeln verwendet, um Material zu entfernen, das sich an den Wänden der Leitung in der Nähe der Elektroden festsetzt.
• Eine Mikrowellenerhitzung ist an sich aus einer Reihe von verschiedenen Patenten einschließlich EP 0 229 708 bekannt. Letzteres lehrt die Verwendung von Mikrowellenbeheizung für polymere Materialien.
• Es gibt unterschiedliche Theorien in Hinblick darauf, wie und warum die Fasern sich ausbilden, es ist aber anerkannt, daß tatsächlich eine Faserbildung aufgrund des Mischens der erforderlichen Ingredienzen zusammen mit der Anwendung von Wärme und Streckung eintritt. Die Verfahren und Einrichtungen für die Herstellung derartiger, mit Fleisch analoger Produkte sind jedoch bisher nur im Laborbetrieb bekannt geworden und nach Kenntnis der Anmelderin existiert bisher keine Anordnung, die in der Lage ist, einen ausreichenden Durchsatz für eine kommerzielle Verwertung zu erzielen. Dieses Ausbleiben eines kommerziellen Erfolges ist dadurch bedingt, daß die Fachwelt nicht in der Lage war, Labor- Anordnungen so zu vergrößern, daß die Herstellung in kommerziellen Größenordnungen möglich war.
• Probleme, die bei der Herstellung aufgetreten sind, sind die Bildung einer Haut oder eines trockenen Abschnittes auf der Außenseite des Produktes. Es hat sich gezeigt, daß dies das Ergebnis einer Oberflächenaufheizung ist. Allgemein ist beim Stand der Technik keine Lösung der praktischen Probleme, die bei der Herstellung kommerziell brauchbarer Produkte auftreten, zu erkennen.
• Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung für die Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten anzugeben, die auf einer kommerziellen Basis eingesetzt werden können.
• Weiter ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung für die Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten anzugeben, bei denen Heizvorrichtungen zum Erhitzen des Teiges vorgesehen sind, um die Nachteile bekannter Methoden auszuschalten und zu ermöglichen, den Durchsatz ohne Beeinträchtigung der Qualität der Produkte in einer Weise zu erhöhen, die eine kommerzielle Verwertung ermöglicht.
• Weiter ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung für die Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten anzugeben, bei denen eine Mikrowellenerhitzung eingesetzt wird.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, um mit Fleisch analoge Produkte herzustellen, wobei zum Erhitzen der Teigmasse eine Ohmsche Beheizung verwendet wird.
• Schließlich ist Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Einrichtungen für die Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten zu schaffen, bei denen eine höhere Gleichförmigkeit der Faserausbildung in dem Produkt erzielt wird.
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die für die Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten geeignet ist, und die aufweist eine Vorrichtung zum Mischen der Bestandteile, eine Vorrichtung zum Hindurchführen der Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Produktflusses abnehmender Querschnittsfläche, ein Ausgangsrohr mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche, und eine Vorrichtung zum Aufheizen der Teigmasse innerhalb der Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche, wobei die Heizvorrichtung Mikrowellen verwendet, die über einen sich in Richtung des Ausgangsrohres erstreckenden koaxialen Wellenleiter zur Teigmasse transportiert werden.
• Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, nach dem eine Teigmasse ausgebildet wird, die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Teigmassenflusses hindurchgeführt wird, die Teigmasse einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, während sie sich in der Rohrleitung befindet, derart, daß eine höhere Wärmeintensität dem inneren Teil der Teigmasse im Vergleich zu der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufgegeben wird, und die Teigmasse im Anschluß daran durch ein Ausgangsrohr mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche geführt wird.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, bei dem eine Teigmasse ausgebildet wird, die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Teigmassenflusses abnehmender Querschnittsfläche geführt wird, die Teigmasse einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, während sie sich in der Rohrleitung befindet, derart, daß eine höhere Wärmeintensität dem inneren Teil der Teigmasse im Vergleich zu der Teigmasse im Bereich der Rohrleitungswände zugeführt wird, und anschließend die Teigmasse durch ein Ausgangsrohr mit im wesentlicher konstanter Querschnittsfläche geführt wird.
• Des weiteren wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, bei dem eine Teigmasse gebildet wird, die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Teigmassenflusses abnehmender Querschnittsfläche geführt wird, die Teigmasse Mikowellenenergie mit einem Schema stehender Wellen ausgesetzt wird, derart, daß mehr Energie dem mittleren Teil der Teigmasse innerhalb der Rohrleitung mit sich verringernder Querschnittsfläche als der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufgegeben wird, und anschließend die erhitzte Teigmasse durch eine Auslaßrohrleitung mit einer im wesentlichen konstanten Querschnittsfläche geführt wird.
• Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Einrichtung zur Herstellung eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, die eine Vorrichtung zum Mischen von Bestandteilen für die Ausbildung einer Teigmasse, eine Vorrichtung, die die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Produktflusses abnehmender Querschnittsfläche, ein Ausgangsrohr mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche, das mit einem kleineren Ende der Rohrleitung verbunden ist, und eine thermische Behandlungsvorrichtung, die die Teigmasse in der Rohrleitung einer thermischen Behandlung unterzieht, derart, daß die Teigmasse im inneren Teil der Rohrleitung einer höheren Wärmeintensität als die Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aussetzt, aufweist.
• Weiter wird mit vorliegender Erfindung eine Einrichtung zum Herstellen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, die aufweist eine Vorrichtung zum Mischen von Bestandteilen für die Bildung einer Teigmasse, eine Vorrichtung, die die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Produktflusses abnehmender Querschnittsfläche hindurchleitet, ein Ausgangsrohr mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche, das mit dem kleineren Ende der Rohrleitung verbunden ist, und eine Mikrowellen-Aufheizvorrichtung, die die Teigmasse Mikowellenenergie mit einem Schema stehender Wellen aussetzt, derart, daß mehr Energie dem mittleren Teil der Teigmasse als der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufgegeben wird.
• Des weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, das die Schritte umfaßt, daß eine Teigmasse ausgebildet wird, daß die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Teigmassenflusses abnehmender Querschnittsfläche geführt wird, anschließend die Teigmasse durch ein Auslaßrohr mit einer im wesentlichen konstanten Querschnittsfläche geführt wird, und die Teigmasse beim Durchgang durch die Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche über einen koaxialen Wellenleiter erhitzt wird, der zwischen einem Außenteil des Ausgangsrohres und dem umgebenden Gehäuse ausgebildet ist, derart, daß Mikrowellenergie durch eine Wand der Rohrleitung hindurchtritt und damit das Teigmassenprodukt in der Rohrleitung erhitzt.
• Des weiteren wird ein Verfahren zum Herstellung eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Teigmasse ausgebildet wird, die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit in Richtung des Teigmassenflusses abnehmender Querschnittsfläche hindurchgeführt wird, anschließend die beheizte Teigmasse durch ein Ausgangsrohr mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche geführt wird, und die Teigmasse innerhalb der Rohrleitung aufgeheizt wird, indem Strom durch die Heizmasse geschickt wird, der dadurch die Teigmasse aufgrund Ohmscher Beheizung erhitzt.
• Ferner wird eine Einrichtung zum Herstellen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern vorgeschlagen, bei der eine Zuführleitung, eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche, die von der Zuführleitung ausgeht, eine Austrittsleitung, die mit dem schmaleren Ende der Rohrleitung mit sich verringernder Querschnittsfläche verbunden ist, eine erste, in der Rohrleitung angeordneten Elektrode, eine zweite, der Zuführleitung zugeordnete zweite Elektrode, und eine Vorrichtung zum Anschließen der Elektroden an eine Energiequelle, derart, daß Strom zwischen den Elektroden fließt, wenn Teigmasse in der Rohrleitung vorhanden ist, vorgesehen ist.
• Der Teig, der nach vorliegender Erfindung verwendet wird, kann aus bekannten Ingredienzen bestehen, wie im Stand der Technik ausführlich erörtert ist. So kann der Teig eine Vielzahl von unterschiedliche Proteine enthaltenden Ingredienzen aufweisen, die bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Gemisch von Weizengluten und Soja- Protein-Trennung enthalten. Der Teig kann auch eine Anzahl von unterschiedlichen Additiven oder Teig-Konditionierern zusammen mit Mischungen von Cerealen, Ölsaaten und pflanzlichen Proteinen enthalten, und wahlweise Fisch-Proteine, Milch- Proteine, wie auch Emulsionen von Fleisch und/oder Geflügel enthalten. Kohlehydrate im Teig können speziell hinzugefügt oder alternativ in dem jeweiligen Proteine enthaltenden Bestandteil, der verwendet wird, vorhanden sein.
• Selbst weitere, andere Materialien können hinzugefügt werden oder in der Teigmasse vorhanden sein. So können Materialien wie z. B. Linsen, Kichererbsen, Algen und Insekten-Proteine verwendet werden. Es ist auch möglich, bestimmte von Tieren abgeleitete Materialien innerhalb der Teigmasse vorzusehen, um ein gewünschtes technisches Produkt zu erzielen.
• Wie dem Fachmann bekannt ist, können verschiedene Verhältnisse von Proteinen zu Kohlehydraten zu Wasser in Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt verwendet werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegt der Bestandteil von Proteinen vorzugsweise zwischen 30 und 80% der Teigmasse auf Trockenbasis, und insbesondere zwischen 40% und 70%. Der Wassergehalt beträgt vorzugsweise 20 70% der feuchten Teigmasse und insbesondere zwischen 30% und 60%.
• Herkömmliche Additive einschließlich Schmiermitteln, geschmacksbildenden Materialien, Salz, Süßungsmitteln und dergl. können der Teigmasse beigegeben werden. Die Verwendung solcher Additive ist herkömmlich und das Verfahren nach vorliegender Erfindung nicht hierauf beschränkt; der Fachmann ist in der Lage, zu Formulierungen zu kommen, in denen Fasern gebildet werden. Bestimmte Formulierungen können entweder den Grad der Faserbildung verstärken oder verringern, und es liegt ebenfalls im Ermessen des Fachmanns, die Formulierung in I Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt zu variieren. Die Verwendung der Bezeichnung "mit Fleisch analoge Produkte" umfaßt alle die Produkte, die faserfömiger Natur sind und die aus einem Teig gebildet werden können.
• Die generelle Konstruktion einer Einrichtung zur Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten ist in der Technik bekannt, und so weist ein typisches System eine Vorrichtung zum Mischen, Befeuchten und Kneten der verschiedenen Bestandteile über eine ausreichend große Zeitperiode auf, um ein teigähnliches Material zu erhalten. Vorrichtungen zum Mischen und Kneten des Teiges sind in der Technik bekannt, und das Mischen kann entweder in einer Charge oder auf kontinuierlicher Basis durchgeführt werden.
• Der Teig wird dann durch eine Rohrleitung oder einen Durchgang geführt, der eine in Richtung des Teigmassenflusses abnehmende Querschnittsfläche hat. Um die Rohrleitung oder den Durchgang mit abnehmender Querschnittsfläche zu speisen, kann zweckmäßigerweise eine Zuführleitung vorgesehen sein, wie dies in der Technik bekannt ist. Wenn der Teig durch die Rohrleitung geführt wird, wird er einem Aufheizschritt unterzogen, um den Teig soweit zu erhitzen, daß die Fasern gebildet und im wesentlichen fixiert werden. In den meisten Ausführungsformen nach vorliegender Erfindung wird bevorzugt, den Teig einer thermischen Behandlung zu unterziehen, derart, daß die Teigmasse in der Mitte der Rohrleitung einer höheren Wärmeintensität ausgesetzt wird als die Teigmasse in der Nähe der Wandungen der Rohrleitung. Mit anderen Worten heißt dies, daß bevorzugt wird, daß die Mitte der Teigmasse auf einen höheren Wert erhitzt ist (mehr Energie), da das Geschwindigkeitsprofil der Teigmasse so ausgelegt ist, daß die Teigmasse in der Mitte der Rohrleitung sich mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt als die Teigmasse, die den Wandungen der Rohrleitung näher liegt. Dieses zunehmend parabolisch geformte Geschwindigkeitsprofil der Teigmasse durch die Rohrleitung mit der abnehmenden Querschnittsfläche bedeutet, daß dann, wenn eine gleichmäßige Aufheizung vorgenommen wird, die Teigmasse in der Nähe der Wandungen auf einen höheren Wert erhitzt wird als im Inneren. Entsprechend werden im Falle vorliegender Erfindung Schritte durchgeführt, die sicherstellen, daß eine höhere Wärmeintensität dem Inneren der Teigmasse als dem den Rohrleitungswandungen benachbarten Teil zugeführt wird.
• Die Vorrichtung zum Erzielen der höheren Aufheizung in der Mitte der Teigmasse kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise können die äußeren Schichten der Teigmasse gekühlt werden, um die Temperaturverteilung zu vergleichmäßigen. Andererseits können bestimmte Konfigurationen der Mikrowellenbeheizung so gewählt werden, daß eine höhere Mikrowellenenergie-Intensität in der Mitte erzielt wird. Des weiteren kann eine Ohmsche Beheizung für solche Zwecke gewählt werden, wie dies nachstehend beschrieben wird.
• Wie vorstehend ausgeführt, wird mit vorliegender Erfindung die Verwendung von Mikrowellenbeheizung als eine der Möglichkeiten der Aufheizung der Teigmasse innerhalb der Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche vorgeschlagen.
• Wie noch näher erläutert wird, können unterschiedliche Applikatoren für die Mikrowellenbeheizung verwendet werden. In vorliegender Beschreibung wird die Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche generell als eine konische Form aufweisend bezeichnet (sie kann auch als konischer Abschnitt oder Kegel bezeichnet werden), da ein Kegelstumpf eine der einfacheren Konfigurationen in der Anwendung ist. Es können auch unterschiedliche Konfigurationen verwendet werden, z. B. ein rechteckförmiger verjüngter Abschnitt oder andere geometrische Konfigurationen. Bei einer Ausführungsform kann eine Form der Mikrowellenbeheizung der Teigmasse innerhalb des konischen Abschnittes einen starren koaxialen Mikrowellen-Applikator mit einer Zuführung mit einem einzigen konischen Ende sein. Eine derartige Konstruktion ermöglicht, daß die Mikrowellenenergie von einer äußeren Energiequelle zum Inneren des konischen Abschnittes transportiert wird und somit eine Beheizung der Teigmasse innerhalb des konischen Abschnittes möglich ist, während gleichzeitig eine Konstruktion mit einem Stahlgehäuse möglich ist, mit der die Vorrichtung stabil gegen sehr hohe Drücke gemacht wird, die sich daraus ergeben, daß die Teigmasse mit hohen Durchflußgeschwindigkeiten bewegt wird. Alternative Applikatoren mit konturierter Beheizung können ebenfalls verwendet werden, wie dies näher weiter unten beschrieben wird.
• Während derzeit sowohl die 2450 MHz - als auch die 915 MHz - Mikrowellenfrequenz (in GB die Frequenz 895 MHz) verwendet werden kann, wird allgemein bevorzugt, die Frequenz von 915 MHz Mikrowellenenergie in Hinblick auf die größeren Wärmedurchdringungseigenschaften zu verwenden, um gleichförmige Wärmeproben mit einem kleineren Durchmesser zu verwenden, falls durch die Vorschriften der staatlichen Rundfunknetzwerke und anderer Netzwerke in verschiedenen Ländern diese Frequenz zulässig ist. Dies kann von Bedeutung bei der Konstruktion der Applikatoren für eine Vorrichtung sein, die Ausgangs-Flußgeschwindigkeiten im kommerziellen Umfang ermöglicht. Natürlich können auch andere Frequenzen verwendet werden.
• Der konische Abschnitt ist vorzugsweise mit einer inneren Schicht aus von FDA zugelassenem nichtmetallischem Material versehen, das für Mikrowellen durchlässig ist, d. h., daß das Material einen geringen dielektrischen Verlustfaktor hat. Die Mikrowellen gehen durch das nichtmetallische Material hindurch, das dann verhältnismäßig kühl bleibt. Eine äußere Stahlhülle, die die innere Schicht aus nichtmetallischem Material umgibt, liefert die erforderliche Festigkeit und verhindert den Austritt von Mikrowellenstrahlung.
• Wie dem Fachmann bekannt, hängt die optimale Durchlässigkeit und Absorption von Mikrowellenenergie von der Form und den Dimensionen der Bestandteile ab. Ein glattes Obeflächenfinish ist in den Mikrowellen führenden Teilen entscheidend, und gerundete Ecken helfen, einen Lichtbogenüberschlag zu verhindern. Der Luftraum in dem koaxialen Wellenleiter darf weder zu klein noch zu groß sein - ist der Raum zu klein, besteht die Gefahr eines Lichtbogenüberschlages, ist er zu groß, besteht die Möglichkeit der Bildung eines TE 11-Modus, der eine ungleichförmige Energieverteilung um den Kegelumfang ergibt. Die Dimensionen der verschiedenen Teile sind voneinander abhängig. Für eine optimale Energieübertragung und Symmetrie müssen die Dimensionen des koaxialen Wellenleiters und die Form des Übergangszylinders aufeinander und auf die Kegelgröße eingestellt werden. Dies ist dem Fachmann bekannt.
• Vor der Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche kann ein Vorheizabschnitt vorgesehen sein, in dem die Teigmasse einem Vorheizschritt unterzogen wird, wie dies in der Technik bekannt ist. In typischer Weise bringt der Vorheizschritt die Teigmasse auf eine Temperatur im Bereich zwischen 60º und 80ºC, während in dem konischen Abschnitt die Teigmasse auf eine Temperatur zwischen 90º und 140º erhöht wird. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Ohmsche Beheizung für die Erwärmung der Teigmasse verwendet werden. Bei der Ohmschen Beheizung wird ein Strom durch die Teigmasse geschickt und es können mehrere unterschiedliche Anordnungen eingesetzt werden. So können beispielsweise Konfigurationen verwendet werden, um eine höhere Konzentration in der Mitte des Produktes zu erzielen. Bei hohen Durchflußgeschwindigkeiten wird somit, wenn das Material im Kegel sich an den äußeren Rändern langsamer als in der Mitte bewegt, der konturiete Wärmeeingang, der mit geringerer Heizenergie am äußeren Rand gespeist wird, eine Überhitzung und Aushärtung des Produktes an den äußeren Rändern reduzieren oder verhindern. Damit können unterschiedliche Wärmeeingänge in der Mitte und in den äußeren Bereichen erzielt werden.
• Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Ausbildung von texturierten Proteinen,
• Fig. 2 eine schematische Ansicht, die den Fluß der Teigmasse durch die Einrichtung zeigt,
• Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht der Einrichtung und Verwendung einer Mikrowellenbeheizung in Aufsicht,
• Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 3, wobei die Wellen der Mikrowellenbeheizung schematisch dargestellt sind,
• Fig. 5 das elektrische Feld im Wellenleiter,
• Fig. 6 eine Aufsicht auf einen Mikrowellen-Kegel-Heizabschnitt mit einem Einfach- Modus-Hohlraum und einer einfachen Blendenzuführung,
• Fig. 7 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 6,
• Fig. 7A eine Endansicht der Darstellung nach Fig. 6,
• Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Mikrowellen-Kegel-Heizabschnittes mit einem Einfach-Modus-Hohlraum mit flexibler Kabelzuführung kombiniert mit einem Koaxial-Wellenleiter,
• Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Mikrowellen-Kegel-Heizabschnittes mit einem Einfach-Modus-Hohlraum, der eine stehende Welle zeigt,
• Fig. 10 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Einrichtung, bei der eine Ohmsche Beheizung verwendet wird,
• Fig. 11 eine schematische Ansicht einer geringfügig modifizierten Ausführungsform mit Ohmscher Beheizung,
• Fig. 11a eine Querschnittsansicht der Darstellung nach Fig. 11,
• Fig. 12 eine Schnittansicht, die Stromflußpfade für eine Ausführungsform ähnlich der nach Fig. 11 zeigt, und
• Fig. 13 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Ohmschen Beheizungsvorrichtung.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen im einzelnen und auf die Bezugszeichen in der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Blockschaltbild einer typischen Einrichtung zur Herstellung von mit Fleisch analogen Produkten dargestellt. Diese Einrichtung weist einen ersten Abschnitt auf, der als Zuführabschnitt 10 wirkt, ferner einen zweiten Abschnitt 12 mit einer Rohrleitung mit in Richtung des Produktflusses 18 abnehmender Querschnittsfläche, und einen Auslaßrohrabschnitt 14. Mit dem Kästchen 16 sind typische Steuerungen der Anordnung, die für den Betrieb verwendet werden, bezeichnet.
• In Fig. 2 ist ein Flußschema des Produktes innerhalb der Einrichtung dargestellt. Im Zuführabschnitt 10 ist, wie mit den Linien 20 angedeutet, ein "Pfropfenfluß" dargestellt, in welchem der größere Teil des Produktes mit gleichförmiger Geschwindigkeit und mit einer geringen Verzögerung in der Nähe der Wandungen der Rohrleitung vorgeschoben wird. Wenn das Produkt in den konischen Abschnitt 12 eingedrungen ist, wie mit der Linie 22 angedeutet, tendiert die Flußgeschwindigkeit in der Mitte zu einer Erhöhung gegenüber dem Fluß, wie er näher an den Wandungen der Rohrleitung gegeben ist. Wenn die Querschnittsfläche weiter abnimmt, wird das Geschwindigkeitsprofil zunehmend stärker parabolisch, wie mit der Linie 24 dargestellt. Im Anschluß daran kehrt in der Auslaßzone 14, wie durch Profillinien 26 gezeigt, der Produktfluß in einen pfropfenförmigen Fluß zurück.
• Eine Ausführungsform einer Einrichtung, bei der Mikrowellenenergie zum Aufheizen des Teiges verwendet wird, ist in Fig. 3 gezeigt, in der die Mikrowellenenergie (Pfeile 28), die aus einer geeigneten Mikrowellen-Energiequelle erzeugt wird, in einem herkömmlichen rechteckförmigen Wellenleiter 30 fortschreitet, dessen Inneres zwei in der üblichen elektrischen Transversal-TE-Modus beaufschlagt wird, wobei das elektrische Feld parallel zu den kurzen Wänden des Wellenleiters 30 verläuft.
• Das elektromagnetische Feld folgt der Biegung im Winkel von 45º, die mit 32 bezeichnet ist, und trifft dann auf eine einstellbare rechteckförmige Öffnung 34, wobei der größte Teil der Energie durch die Öffnung 34 hindurchgeht. Eine Welle 35 aus dielektrischem Material ist mit einem entsprechenden Antrieb verbunden. Ein Teil der Mikrowellen trifft auf einen Übergangszylinder 36 und wird durch einen gleitenden Kurzschluß 38 reflektiert. Dem gleitenden Kurzschluß 38 ist eine Antriebswelle 39 zugeordnet. Die Wechselwirkung der Mikrowellen, die in entgegengesetzten Richtungen fließen, baut eine stehende Welle innerhalb des Wellenleiterabschnittes zwischen der Öffnung 34 und dem gleitenden Kurzschluß 38 auf. Eine Einstellung der gleitenden Öffnung 34 und des gleitenden Kurzschlußes 38 durch entsprechende motorische Antriebe (nicht dargestellt) ergibt eine Wellenspitze in der Mitte des Übergangszylinders 36.
• Der Übergangszylinder 36 besteht aus metallischem Material und ist so geformt, daß er die Mikrowellen in einen Raum zwischen der äußeren Oberfläche des Auslaßrohres 42 und der inneren Oberfläche eines metallischen äußeren Rohres 44 führt. Dies bildet damit einen koaxialen Raum 40 aus, der der koaxiale Wellenleiter wird. Das Feld schreitet längs des koaxialen Wellenleiters 40 in dem üblichen, elektromagnetischen Transversal-TEM-Modus fort. Es kann eine gewisse Unsymmetrie von Leistungspegeln auf entgegengesetzten Seiten des Übergangszylinders 36 und auf entgegengesetzten Seiten des koaxialen Wellenleiters 40 insbesondere in der Nähe des Überganges auftreten. Ein bestimmtes Stück des koaxialen Wellenleiters von mindestens 91 cm (3 feet) oder etwa 3 Wellenlängen bei 915 MHz ermöglicht eine erhebliche Ableitung und Stabilisierung des unsymmetrischen Feldes und der Ströme. Zusätzlich sind zwei Sonden 46 vorgesehen, die im äußeren Rohr 44 befestigt sind, um den Abgleich der Intensität des Mikrowellen-Feldes auf beiden Seiten des Übergangszylinders 36 zu überwachen. Diese Daten und die Leistungsmessungen im Vorwärts- und im Reflexions -Betrieb stellen die Eingänge in eine Rückkopplungs-Steuerung (nicht dargestellt) dar, die dann die Positionen der gleitenden Öffnung 34 und des gleitenden Kurzschlusses 38 einstellen können. Dies ergibt einen maximalen Leistungsfluß zur Teigmasse in dem konischen Abschnitt 12 und optimiert die Gleichförmigkeit der Stromverteilung um die Wandungen des koaxialen Wellenleiters herum. Das elektromagntische Feld fließt somit durch den koaxialen Wellenleiter 40 auf den konischen Abschnitt 12 zu und dann durch die Innenschicht 48 des nichtmetallischen, für Mikrowellen durchlässigen Materials des konischen Abschnittes zu der Teigmasse innerhalb derselben. Mit der in Fig. 3 dargestellten Konfiguration kontaktiert das elektromagnetische Mikrowellen-Feld die Teigmasse in dem schmalen Teil des konischen Abschnittes und durchdringt die Teigmasse. Wenn erwünscht, kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die bewirkt, daß die Mikrowellenenergie die Teigmasse innerhalb des Kegels nicht in dessen engstem Teil, sondern etwas weiter stromaufwärts durchdringt. Beispielsweise wird durch Ersetzen eines Teiles der inneren, nicht metallischen Kegelschicht in der Nähe des metallischen Auslaßrohres mit Metall die Mikrowellenenergie die Teigmasse nicht im engsten Teil des Kegels, sondern weiter stromaufwärts durchdringen. Die Mikrowellenenergie wird durch die Teigmasse innerhalb des konischen Abschnittes in bezug auf den relativ hohen Verlustfaktor oder Ableitungsfaktor der Teigmasse absorbiert. Leistung wird gleichförmig und augenblicklich über die Mitte der Teigmasse absorbiert. Es können Thermoelemente (nicht dargestellt) verwendet werden, die in das kegelseitige Ende des Auslaßrohres 42 als Mittel zur Überwachung der Temperatur eingebettet werden.
• Fig. 4 zeigt eine symbolische Darstellung des elektrischen Feldes im Wellenleiter und Kegel; es sind die stehenden Wellen dargestellt, die zwischen der Öffnung 34 und dem Kurzschluß 38 erzeugt werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, wäre eine stehende Welle mit drei Halbwellenlängen vorhanden, wenn kein Übergangszylinder verwendet würde. Wie in Fig. 4 gezeigt, treffen die Wellen auf den Übergangszylinder 36, und fließen dann längs des koaxialen Wellenleiters 40 als Wanderwellen. Drei Halbwellenlängen sind eine bevorzugte Zahl; ein oder zwei Halbwellenlängen würden keinen ausreichend großen Raum zwischen dem Übergangszylinder 36 und der beweglichen Öffnung 34 und dem gleitenden Kurzschluß 38 ergeben, um eine Einstellung zu ermöglichen, während die Möglichkeit der Perturbation oder der Lichtbogenbildung vergrößert würde. Die Pfeile im Kegel symbolisieren das Eindringen der Mikrowellenenergie in die Teigmasse. Es ist fortschreitend weniger Mikrowellenenergie in dem Kegel vorhanden, wenn die Wellen auf das breite Ende zu fortschreitet.
• Die Fig. 6, 7 und 7A zeigen einen Mikrowellen-Einfachmodus-Hohlraum. Wie bereits beschrieben, ist ein Zuführabschnitt 10, ein konischer Abschnitt 12 und ein Austrittsabschnitt 14 vorgesehen. Bei höheren Produkt-Durchflußgeschwindigkeiten besteht ein größerer Unterschied in der Produkt-Geschwindigkeit zwischen dem Produkt in der Mitte der Teigmasse und dem Produkt in der Nähe der Wandung der Rohrleitung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Mikrowellen-Einfachmodus-Hohlraum vorgesehen, der ein Mikrowellen-Resonanz-Hohlraum ist, der einen proportionalen Mikrowellen- Modus mit einer oder mehreren Spitzen der elektrischen Feldintensität erzeugt.
• Die Mikrowellen schreiten längs eines rechteckförmigen Wellenleiters 80 in einer Weise ähnlich wie vorbeschrieben, fort. Der Übergang von dem Wellenleiter 80 zu dem kreisförmigen Hohlraum 82 erfolgt über eine Blende oder Öffnung 84, die in die Kurzschlußwand am Ende des Wellenleiters geschnitten ist. Der zylindrische Hohlraum ist mit dieser Endwand befestigt, und die gleiche Blende wird in die runde Wandung des zylindrischen Hohlraumes geschnitten. Dieser Hohlraum ist mit einem Kunststoff oder einem keramischen Dielektrikum gefüllt, das einen Kegelbelag aufnimmt und eine Umgebung liefert, bei der die Wellenlänge etwas kürzer als in Luft ist. Diese Verringerung der Wellenlänge hängt von der Dielektrizitätskonstanen des Materials ab, das den Hohlraum füllt; dieses Material kann so gewählt werden, daß eine optimale Wellenlänge zur Positionierung der Kontur des gewünschten zentralen Heizeffektes erreicht wird.
• Fig. 9 zeigt symbolisch die elektrische Feldintensitätsverteilung, bei der eine stehende Welle erzeugt wird, wobei die breite Spitze der Leistungsdichte an der Kegelachse eine stärkere Erhitzung im Zentrum der Teigmasse ergibt.
• Fig. 8 zeigt eine Kombination zweier Applikatoren, nämlich eines proportionalen Hohlraum-Applikators, wie er in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben ist, und des starren koaxialen Applikators einer proportionalen Kegel-Endzuführung nach Fig. 3. Bei dieser Ausführungsform strömt Mikrowellenenergie von dem Generator längs des rechteckförmigen Wellenleiters 30, in welchem Sonden 48 veränderlicher Tiefe vorgesehen sind, deren jede einen Wellenleiter zum koaxialen Übergang besitzt. Dann strömt Energie längs der flexiblen Koaxialkabel 52 und wird in einen Proportional- Hohlraum 50 mit Hilfe kleiner Kopplungsschleifen 54 eingekoppelt.
• Die Einsetztiefe der Sonden 48 in den rechteckförmigen Wellenleiter 30 ist variabel, so daß die Energiepegel die gleichen sind. Es können geeignete motorisch betriebene Betätiger verwendet werden, die durch Rückkopplung von den Sensoren (nicht dargestellt) gesteuert werden, die in der Nähe der Kopplungsschleifen 54 angeordnet sind.
• Nach der Kontaktgabe mit den Sonden 48 setzen sich die Mikrowellen längs des rechteckförmigen Wellenleiters in der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Weise fort, treffen auf den Übergangszylinder 36, schreiten dann durch den koaxialen Wellenleiter 40 fort und werden von der Teigmasse innerhalb des konischen Abschnittes 12 absorbiert.
• Auf diese Weise kann der Grad der Wärmekontur im schmalen Teil des Kegels variiert werden, was für unterschiedliche Durchflußgeschwindigkeiten und/oder Produktgestaltungen vorteilhaft sein kann. Am schmalen Ende des Kegels können Thermoelemente verwendet werden, um eine Rückkopplungssteuerung der Temperatur zu erreichen.
• Fig. 9 zeigt das Prinzip der Verwendung stehender Wellen. Fig. 9 ist eine symbolische Darstellung einer Querschnittsansicht der elektrischen Feldintensität in einem Hohlraum mit Proportional-Betrieb. In diesem Fall werden drei Halbwellenlängen über einen Durchmesser im Hohlraum mit einer zentralen Spitze, die von einem ringförmigen Rand hoher Intensität umgeben ist, induziert. Die Wellenmuster sind über die Mittenlinie des konischen Abschnittes symmetrisch. Die stehenden Wellen sind analog den stehenden Wellen, die in dem rechteckförmigen Wellenleiter des in der Ausführungsform nach Fig. 3 beschriebenen Applikators eingestellt werden. In diesem Fall überträgt die stehendr Welle mehr Energie an den zentralen Teil des Kegels, so daß die Ränder des Produktes im Kegel weniger Energie aufnehmen. Mit anderen Worten heißt dies, daß der sich langsamer bewegende Teig an den Kegelrändern sich deshalb auf eine Temperatur aufheizt, die ähnlich der in der sich schneller bewegenden Mitte ist.
• Der Durchmesser des zylindrischen Hohlraumes schwankt, wie beschrieben, in Abhängigkeit von dem nichtmetallischen dielektrischen Material, das zum Füllen verwendet wird. Wenn Kunststoffmaterial, z. B. Lexan oder Ultem verwendet wird, beträgt der Durchmesser etwa 30 cm (12 in). Ein Hohlraum aus keramischem Material mit einer Dielektrizitätskonstanten, die höher ist als die der Kunststoffmaterialien, würde offensichtlich einen wesentlich kleineren Durchmesser haben. Man kann somit die Einrichtung in Abhängigkeit von dem jeweiligen verwendeten dielektrischen Material optimieren. Auch muß die Dielektizitätskonstante der Teigmasse und die Wahl der Frequenz berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine schärfere Spitze bei 2450 MHz erreicht werden, um ein ausreichendes Eindringen bis zur Mitte der Teigmasse zu erreichen, sollte der Hohlraum dann an dem schmaleren Ende des Kegels angeordnet sein.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 10 ist wiederum ein Zuführabschnitt 102, ein konischer Abschnitt 104 und ein Austrittsabschnitt 106 vorgesehen. Aus Darstellungsgründen ist ein Einfach-Aufbau mit einer inneren nichtleitenden Schicht 108 und einer äußeren Verstärkungsschicht 110 dargestellt. Normalerweise werden unterschiedliche und getrennte Komponenten verwendet.
• Ein Kolben 112 wird in Richtung des Pfeiles 114 bewegt, um die Teigmasse 115 zum Austrittsabschnitt 106 zu drücken.
• Im Inneren sind drei Ringelektroden 116,118 und 120 angeordnet, die antriebsmäßig mit einem elektrischen Schaltkreis verbunden sind, der von zwei Transformatoren 126 und 127 gespeist wird. Bei dieser Ausführungsform, bei der eine Ohmsche Beheizung mit 60 Hz erfolgt, fließt Strom von der Ringelektrode 116, die in dem Zuführabschnitt in unmittelbarer Nähe des breiteren Endes des konischen Abschnittes angeordnet ist, zur Ringelektrode 118, wie durch Pfeile 122 bezeichnet, um die hindurchgehende Teigmasse vorzuerhitzen. Strom fließt auch durch die stromleitende Teigmasse 115 von der Ringelektrode 116 zur Ringelektrode 120, wie durch Pfeile 124 dargestellt, um die Teigmasse beim Durchgang durch den konischen Abschnitt auf eine Temperatur zu erhitzen, die über der Temperatur der bei Hitze erfolgenden Gerinnung der bei Wärme gerinnenden Proteine, die darin enthalten sind, liegt. Dadurch wird eine faserförmige Textur und eine Wärmefixierung erreicht, wodurch ein Produkt mit einer Textur hoher Qualität entsteht.
• Mit einer derartigen Anordnung kann die Konfiguration der Elektroden variiert werden, um einen Heizeffekt im Zentrum zu erzielen, der dem ähnlich ist, der in Verbindung mit der mit Mikrowellen betriebenen Ausführungsform erörtert worden ist.
• Fig. 11 zeigt eine modifizierte Version einer Ohmschen Heizeinrichtung. Bei dieser Version sind aus Darstellungsgründen die Elektroden 130 die, die zum Vorheizen innerhalb des Zuführabschnittes verwendet werden; ein ähnliches Prinzip kann in dem konischen Abschnitt 12 angewandt werden.
• Es sind somit eine Vielzahl von Elektroden 130 vorgesehen, die in Fig. 11A als drei Elektrodenpaare (A1, A2), (B1, B2), (C1, C2) dargestellt sind.
• Wie weiter oben beschrieben, hat das Material im Kegel die Tendenz, sich in der Nähe der Wandungen des Kegels langsamer zu bewegen als in der Kegelmitte. Es kann eine Spannung an die Elektroden angelegt werden, die paarweise einander gegenüberliegend am Umfang verteilt sind. Jedes Elektronenpaar kann mit einem getrennten Tranformator über ein Festkörper-Relais verbunden sein. Wird die Spannung an die Elektroden angelegt, fließt ein Strom durch die Teigmasse, der in bezug auf die Wasser- und Salz- Komponenten stromleitend ist. Dies führt dann zu einer Aufheizung der Teigmasse. Der Strom wird vorzugsweise zeitanteilig so gesteuert, daß nur ein Elektrodenpaar gleichzeitig angeschaltet ist. Der Stromfluß zwischen den Elektroden breitet sich über den Teig aus. Der Strompfad ist jedoch um den Umfang herum länger als in Richtung des Durchmessers, so daß mehr Energie in der Mitte absorbiert wird. Das Zuführen von Strom aus drei Elektrodenpaaren trägt dazu bei, einen verhältsnismäßig gleichförmigen Temperaturgradienten zwischen der Mitte und dem Rand der Teigmasse zu erzielen.
• Fig. 12 zeigt einen Stromfluß zwischen den länglichen Elektroden, wie in Fig. 11 beschrieben. Betrachtet man den Stromfluß zwischen zwei Elektroden 130 und analysiert die beiden Strompfade mit einem Strompfad längs des Durchmessers der Teigmasse und dem anderen Pfad um die Hälfte des Umfangs, stellen die Quadrate 132 Elemente einer Widerstandseinheit in abwechselnden Pfaden des Stromflusses dar. Obgleich die Erörterung auf den Stromfluß in der Zeichenebene begrenzt ist, sind die Verhältnisse des Stromes in einer dreidimensionalen Analyse ähnlich. Für vorliegende Zwecke sei angenommen, daß der Strom in einem Pfad mit einer Breite von 1,27 cm (0,5 in) fließt, und der Durchmesser der Rohrleitung 11,43 cm (4,5 in) beträgt, wobei der Pfad, der dem halben Umfang folgt, 17,78 cm (7 in) mißt. Vergleicht man die beiden Pfade, zeigt sich, daß der Widerstandswert längs des Durchmessers neun Einheiten beträgt, während der Widerstandswert längs eines Umfangspfades vierzehn Einheiten beträgt. Analysiert man die Energiedichte, kommt man zu einem Energieverhältnis von 0,4 : 1, so daß die Energie im Pfad längs des Durchmessers den zweieinhalbfachen Wert gegenüber dem Umfangspfad hat. Wenn mehrere Paare von Elektroden verwendet werden sollen, wird in der Mitte der Teigmasse mehr Hitze erzeugt. Die Heizintensität folgt dem Poisson'schen Gesetz für statische magnetische und elektrische Felder und kann somit berechnet werden.
• Fig. 13 zeigt eine Variante der Ohmschen Heizvorrichtung, aus der sich ergibt, daß eine Mehrzahl von Elektroden vorgesehen sind, die auf der Innenfläche der Rohrleitung installiert sind. Die Elektroden haben eine etwa spiralförmige Konfiguration; mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, eine gleichmäßigere Verteilung der Wärmekonzentration zu erzielen, die sonst in der Nähe der Elektroden auftritt.
• Die Heizintensität auf dem Außendurchmesser des Teiges ist direkt unter den aktiven Elektroden verhältnismäßig hoch und nimmt auf jeder der Seiten rasch ab. Wenn die Energie auf das nächste Paar von Elektroden umschaltet, verschiebt sich dieses Heizschema. Die mittlere Aufheizung unter den Elektroden wird deshalb relativ gleichförmig; zwischen benachbarten Elektroden ergibt sich jedoch eine minimale mittlere Heizintensität.
• Die Verwendung von spiralförmigen oder gekrümmten Elektroden führt zu einem "Verwischen" des Heizschemas, um eine nahezu gleichförmige mittlere Heizintensität auf der Oberfläche des Teigdurchmessers zu erzeugen. Aufgrund des Verwischens dieses Heizschemas hat die mittlere Heizintensität in der Praxis nur die Hälfte des Wertes unter der Elektrode.
• Vorzugsweise wird der obere Heizintensitätspegel überwacht, so daß unerwünschte Heizeffekte nicht auftreten können. Insbesondere ist es unerwünscht, Dampf hoher Temperatur zu erzeugen, der den Teig gegenüber der Elektrode isoliert und die Heizung instabil macht. Eine Vorrichtung, um dieses Problem so gering wie möglich zu halten, besteht darin, den Oberflächeninhalt der Elektroden zu vergrößern. Auch kann die Geschwindigkeit geändert werden, mit der die Schaltung der Elektroden vorgenommen wird. Durch Verwendung von Festkörper-Relais können Energieimpulse aufgegeben werden, bevor auf andere Paare von Elektroden umgeschaltet wird. Dieser Vorgang bewirkt, daß Dampfblasen ein Gleichgewicht mit der Temperatur des umgebenden Teiges erreichen können, bevor zusätzliche Energie an dieser Stelle induziert wird.
• Bei einer eine Ohm'sche Beheizung verwendenden Anordnung kann das System so betrieben werden, daß die Elektroden als einen Elektrodenkäfig um die Teigmasse bildend angesehen werden können. Jede Elektrode kann mit einer der Seiten der Linie durch ein computergesteuertes Relais verbunden, und mit einer Software gesteuert werden, damit ein Paar von Elektroden gleichzeitig arbeiten kann, aber beliebige zwei Elektroden ein Elektrodenpaar bilden können. Damit kann der Elektrodenkäfig in Betriebsarten betrieben werden, die eine Vielzahl von Aufheizmöglichkeiten ergeben.
• Eine Möglichkeit besteht, wie oben erwähnt, in einer maximalen Aufheizung in der Mitte durch Speisen von Elektroden, die 180º zueinander versetzt sind. Wenn benachbarte Elektroden erregt werden, kann der Stromfluß auf das äußere Volumen des Teigzylinders begrenzt werden. Es ist auf diese Weise möglich, unterschiedliche Beheizungsmuster zu erzielen, die auf eine bestimmte Teiggeschwindigkeit und/oder Teigausbildung eingestellt sind. Ferner können Sensoren zusammen mit einer geeigneten Software-Steuerung verwendet werden, um das Heizmuster in der gewünschten Weise zu verändern.
• Des weiteren ist es möglich, verschiedene der beschriebenen Verfahren miteinander zu kombinieren. Man kann beispielsweise eine Ohmsche Aufheizung in einem bestimmten Bereich, falls erwünscht, einsetzen, z. B. am Ausgangsende des konischen Abschnittes. Ein Kegelabschnitt aus Kunststoff ist dabei mit einem Mikrowellen- Applikator für einen Hohlraum im Einfach-Betrieb kompartibel.

Claims (26)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Teigmasse ausgebildet wird,

b) die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Teigmassenflusses hindurchgeführt wird,

c) die Teigmasse einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, während sie sich in dieser Rohrleitung befindet, derart, daß eine höhere Wärmeintensität dem inneren Teil der Teigmasse im Vergleich zu der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufgegeben wird,

d) die Teigmasse im Anschluß daran durch eine Ausgangsrohr mit konstanter Querschnittsfläche geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, die die Verwendung von Mikrowellen zum Aufheizen der Teigmasse umfaßt, wobei diese Mikrowellen so beschaffen sind, daß eine stehende Welle erzeugt wird, damit die größere Wärmeintensität im inneren Teil der Teigmasse anstatt in der Teigmasse nahe den Rohrleitungswandungen erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang, mit dem die Teigmasse einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, den Schritt umfaßt, daß Strom durch die Teigmasse geleitet wird, um die Teigmasse durch Ohmsche Erwärmung zu erhitzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, mit dem die Teigmasse einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird, das Abkühlen der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitung einschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Teigmasse durch die gesamte Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche dauernd gemessen wird, und daß die Wärmezufuhr in die Teigmasse abhängig von diesen Messergebnissen eingestellt wird.

6. Verfahren zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Proteine enthaltende Teigmasse gebildet wird,

b) die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Teigmassenflusses geführt wird,

c) die Teigmasse Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, die ein Schema mit stehenden Wellen hat, derart, daß mehr Energie dem mittleren Teil der Teigmasse innerhalb der Rohrleitung mit sich verringernder Querschnittsfläche als Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufgegeben wird, und

d) im Anschluß daran die erhitzte Teigmasse durch ein Ausgangsrohr mit konstanter Querschnittsfläche geführt wird.

7. Verfahren zum Erzeugen eines Lebensmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Teigmasse hergestellt wird,

b) die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Teigmassenflusses geführt wird,

c) die Teigmasse durch ein Ausgangsrohr mit konstanter Querschnittsfläche geführt wird, und

d) die Teigmasse erhitzt wird, während sie sich in der Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche befindet, indem Mikrowellen durch einen koaxialen Wellenleiter geführt werden, der zwischen einem äußeren Ausgangsrohr und einem darum herum angeordneten Gehäuse ausgebildet wird, derart, daß die Mikrowellenenergie durch eine Wand der Rohrleitung geht, um das darin enthaltene Teigmassenprodukt zu erhitzen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse vor dem Eintritt in die Rohrleitung vorgeheizt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Heizvorrichtung vorgesehen ist, die in der Lage ist, die Mitte der Teigmasse zu erhitzen.

10. Verfahren nach Anspruch 3 zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teigmasse ausgebildet wird, daß die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Teigmassenflusses hindurchgeführt wird, daß ein elektrischer Strom durch die Teigmasse geleitet wird, um die Teigmasse durch Ohmsche Erwärmung zu erhitzen, wobei in den inneren Teil der Teigmasse eine größere Wärmeintensität als in die Teigmasse in der Nähe der Leitungswandungen aufgegeben wird, und daß anschließend daran die erhitzte Teigmasse durch ein Auslaßrohr mit konstanter Querschnittsfläche geführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ohmsche Erwärmung der Teigmasse, während diese sich in der Leitung befindet, das Speisen einer Mehrzahl von Elektroden umfaßt, die über den Umfang der Rohrleitung versetzt angeordnet sind und daß Spannung an ein Elektrodenpaar gelegt wird, um einen Stromfluß zwischen den Elektroden durch die Teigmasse in einer Richtung quer zur Richtung des Teigmassenflusses zu erzielen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisen einer Mehrzahl von Elektroden, die um den Umfang der Rohrleitung im Abstand angeordnet sind, das Anordnen einer Mehrzahl von diametral entgegengesetzten Elektrodenpaaren und das selektive Anlegen von Spannung an die Elektrodenpaare umfaßt, um einen Stromfluß zwischen Elektrodenpaaren durch die Teigmasse hindurch zu erzielen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eigenschaft der Teigmasse festgestellt wird, und selektiv Spannung an ein oder mehrere Elektrodenpaare angelegt wird, um einen gewünschten Stromfluß und ein resultierendes Heizschema in der Teigmasse zu erzielen.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse in der Nähe der Wandungen der Rohrleitung abgekühlt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse vorgeheizt wird, bevor sie durch die Rohrleitung geführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1 zum Erhitzen eines Nahrungsmittelproduktes, das durch eine Rohrleitung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Nahrungsmittelprodukt durch eine längliche Rohrleitung in einer ersten Richtung mit einer Mehrzahl von Elektroden an einer Leitungswand geführt wird, daß eine Spannung zwischen einem Elektrodenpaar selektiv angelegt wird, damit der elektrische Strom zwischen dem Elektrodenpaar in einer Richtung quer zur ersten Richtung fließt, und damit das Nahrungsmittelprodukt ohmisch erhitzt wird, wobei der Strom durch die Teigmasse so hindurch geleitet wird, daß an einen inneren Teil der Teigmasse eine größere Wärmeintensität gelangt als an die Teigmasse in der Nähe der Rohrleitung.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Nahrungsmittelproduktes an einer Mehrzahl von Stellen gemessen wird und daß selektiv eine Spannung an ein oder mehrere Elektrodenpaare gelegt wird, um ein gewünschtes Temperaturprofil zu erzielen.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung sequentiell unterschiedlichen Elektrodenpaaren aufgegeben wird, um ein gleichförmigeres Temperaturprofil zu erhalten.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindurchführen des Nahrungsmittelproduktes durch eine Rohrleitung das Hindurchführen des Nahrungsmittelproduktes durch eine Rohrleitung mit einer Mehrzahl von krummlinig und in Längsrichtung verlaufenden parallelen Elektroden an einer Wandung der Rohrleitung umfaßt.

20. Einrichtung zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Mischen von Bestandteilen, zum Ausbilden einer Teigmasse, eine Vorrichtung zum Hindurchführen der Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Produktflusses, ein Ausgangsrohr mit konstanter Querschnittsfläche, das mit einem kleineren Ende der Rohrleitung verbunden ist, und eine thermische Behandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Teigmasse in der Rohrleitung einer thermischen Behandlung zu unterziehen, derart, daß die Teigmasse im inneren Teil der Rohrleitung einer größeren Wärmeintensität als die Teigmasse in der Nähe der Leitungswandungen ausgesetzt wird.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, bei der die thermische Behandlungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Kühlen der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufweist.

22. Einrichtung nach Anspruch 20 zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Mischen von Bestandteilen für das Ausbilden einer Teigmasse, eine Vorrichtung, die die Teigmasse durch eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche in Richtung des Produktflusses führt, ein Ausgangsrohr mit konstanter Querschnittsfläche, eine Mikrowellenheizvorrichtung, die die Teigmasse der Mikrowellenenergie mit einem Schema stehender Wellen aussetzt, derart, daß dem zentralen Teil der Teigmasse mehr Energie als der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen aufgegeben wird.

23. Einrichtung nach Anspruch 20, zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, gekennzeichnet durch eine Zuführleitung, eine Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche, die von der Zuführleitung ausgeht, eine Austrittsleitung, die mit einem schmaleren Ende der Rohrleitung mit sich verringernder Querschnittsfläche verbunden ist, ein Gehäuse, das sich um das Austrittsleitung erstreckt und einen Raum zwischen der Austrittsleitung und dem Gehäuse festlegt, und eine Vorrichtung zum Einspeisen von Mikrowellenenergie in den Raum zwischen dem Gehäuse und der Austrittsleitung, wobei die Anordnung als koaxialer Wellenleiter ausgebildet ist, und die Rohrleitung aus einem Material besteht, das den Durchgang von Mikrowellen zuläßt, um ein darin befindliches Teigmassenprodukt zu erhitzen.

24. Einrichtung nach Anspruch 20, zum Erzeugen eines Nahrungsmittelproduktes mit darin ausgebildeten Fasern, und mit einer Zuführleitung, einer Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche, die von der Zuführleitung ausgeht, einem Ausgangsrohr, das mit dem schmaleren Ende der Rohrleitung mit abnehmender Querschnittsfläche verbunden ist, mindestens ersten und zweiten Elektrodenpaaren, die der Rohrleitung zugeordnet sind, und einer Vorrichtung zum Verbinden der Elektrodenpaare mit einer Energiequelle, derart, daß Strom zwischen den Elektrodenpaaren fließt, wenn eine Teigmasse in der Rohrleitung vorhanden ist, um dadurch eine größere Wärmeintensität an einen inneren Teil der Teigmasse aufzubringen.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Kühlen der Teigmasse in der Nähe der Rohrleitungswandungen.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in Längsrichtung verlaufenden Elektroden, die der Rohrleitung zugeordnet sind, wobei die in Längsrichtung verlaufenden Elektroden sich in Richtung des Teigmassenflusses erstrecken und jede der Elektroden eine krummlinige Konfiguration hat.