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Verfahren zur Herstellung eines Konzentrates von Fett oder dem Fett analogen Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Konzentrates von Fett oder dem Fett analogen Stoffen durch überführen des Fettes in eine vorkristalline Phase unter Zuführung von Wärme, darauffolgendes Aussprühen des Fettes als Tröpfchen von etwa 30 jam oder geringerer Grösse unter Druck in einen kalten Gasstrom, dessen Temperatur und Dichte zur Erzeugung eines Kälteschocks bemsssen sind, und durch Zugabe von pulverförmigen, fettfremden Zusatzstoffen.
Auf dem Gebiet der Nahrung-un Futtermittelerzeugung und-verarbeitung besteht eine Nachfrage nach Stoffen, die einen erheblichen Fettanteil haben oder gar ganz aus Fett bestehen und dabei dennoch möglichst puderförmig oder pulverförmig sind. Für diese Forderung gibt es verschiedene Gründe : Die Stoffe sollen sich leicht und ohne wesentlichen technischen Aufwand in Säcke abfüllen, transportieren und lagern lassen. Sie sollen sich ferner als Nahrungs-oder Futtermittel im Magen leicht aufschliessen lassen, u. zw. auch, wenn sie, mit andern Stoffen vermischt, ihrer Endbestimmung zugeführt werden. Zudem wird verlangt, dass sie mit andern Stoffen gut gemischt werden können und auch, dass sie in einer Flüssigkeit, in der Regel Wasser, schnell und fein zu verteilen sind.
Zur Erfüllung dieser Forderungen müssen die pulverförmigen Stoffe mechanisch und in gewissem Mass auch thermisch stabil sein. Sie dürfen beim Stapeln der mit ihnen gefüllten Säcke nicht in den stärker gedrückten Säcken zusammenbacken, sondern müssen ihre Rieselfähigkeit behalten.
Es ist bereits durch die österr. Patentschrift Nr. 263515 ein Verfahren zur Überführung von Fetten und Fett-Ölmischungen in eine kristalline, feinpulverige Struktur bekanntgeworden, bei welchem die Fettmischung einem Druckzylinder zugeführt wird, wonach man sie in flüssiger Phase mittels Druck durch Düsen in einem Trockenkanal fein zerstäubt und mit einem Kältemedium oder einem gekühlten Körper in Kontakt bringt. Bei dem bekannten Verfahren wird das Fett in flüssiger Phase vor dem Zerstäuben mit einem fettfremden pulverförmigen Medium vermischt.
Das Vermischen der beiden Stoffe vor dem Zerstäuben hat den Nachteil, dass die zur Erlangung eines zufriedenstellenden Produktes nötige Vorbehandlung eine kontinuierliche Abstimmung der Bestandteile erfordert, weil sich andernfalls unzuverlässige Resultate ergeben. Aber auch das nachträgliche Mischen der kristallisierten Fetttröpfchen mit festen Pulverstoffen empfiehlt sich nicht, weil auf diese Weise Mischungen in aufwendigen Türmen unter grossem Energieverbrauch hergestellt werden und erhebliche Mengen trocknender, trennender oder isolierender Stoffe erforderlich sind, um ein rieselfähiges Produkt zu erreichen und weil die Gefahr besteht, dass bei hohem Fettgehalt die einzelnen Pulverteilchen zu recht grossen Klumpen zusammenbacken. Als nachteilig ist beim bekannten Verfahren auch anzusehen, dass zu seiner Durchführung viele Schritte erforderlich sind.
Um die angeführten Nachteile zu vermeiden, wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei welchem erfindungsgemäss die erwähnten fettfremden Zusatzstoffe dem kalten Gasstrom unmittelbar beigefügt werden, wobei man sie entweder in der Strömungsrichtung oder aber auch im Gegenstrom zur Richtung des kalten Gasstromes in diesen einbringt und den fettfremden, pulverförmigen Stoffen gegebenenfalls noch eine wirbelförmige Bewegung mitgeteilt wird.
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Damit wird der technische Fortschritt erreicht, dass eine einzige Arbeitsstufe übrigbleibt, dass sich die Vorbereitung des Fettes und seine Dosierung auf der einen Seite und die Dosierung des fettfremden
Stoffes auf der andern Seite bequem handhaben lassen und dass beim Zusammentreffen des kalten
Luftstromes und des fettfremden Pulvers mit den Fettpartikeln diese auf vollkommene Weise ummantelt werden und das Zusammenbacken der ummantelten Partikel praktisch ausgeschlossen bleibt.
Das erhaltene Produkt ist ein Pulver mit hohem Fettgehalt, das eine grosse mechanische Stabilität und eine auch noch bis nahe an den Erweichungspunkt des Fettes heranreichende thermische Stabilität hat. Es ist, wie es von ihm geforder wird, gut rieselfähig und neigt auch im in Säcke abgefüllten
Zustand nicht mehr zum Zusammenbacken. Fette im Sinne dieser Beschreibung sind vorwiegend, aber nicht ausschliesslich, pflanzliche und tierische Fette und Gemische daraus. Sie können auch ölige Anteile haben. Soweit im folgenden für die Fette Prozentangaben gemacht werden, sind darin Emulgatoren mitenthalten. Die pulverförmigen Stoffe, die den übrigen Anteil des Konzentrates ausmachen, können, je nach Verwendungszweck sehr verschieden sein, so z.
B. proteinhaltige Stoffe (Sojafeinmehl, Mehl, Mischpulver usw. ) Milchzucker, Geschmackstoffe, Mineralsalze, Molkenpulver, Quellstärke. Das puderförmige Fettkonzentrat kann ausser Fett auch eine Trennsubstanz enthalten, die gleichzeitig ein bei der Anwendung nützlicher Stoff sein kann. Als physiologisch weitgehend unwirksame Trennsubstanz eignet sich beispielsweise das sogenannte Leichtphosphat.
Die gute Qualität des erhaltenen Produktes erklärt sich dadurch, dass das Fett bzw. der dem Fett analoge Stoff nahe dem Schmelzpunkt flüssig in den die pulverförmigen Stoffe enthaltenden Kühlgasstrom so eingesprüht wird, dass die pulverförmigen Stoffe mit den Sprühtröpfchen bei deren Erstarrung zusammentreffen, wobei die Sprühtröpfchen des Fettes so gross sind, wie zur Erfüllung der Durchmesserbedingungen für die Fettkristalle erforderlich ist.
Das Kühlgas ist ein Gas von einer Temperatur, bei der eine schnelle Abkühlung der Fetttröpfchen unter ihren Erstarrungspunkt herbeigeführt wird. Beim Zusammentreffen wird eine sofortige Haftung zwischen den festen pulverförmigen Stoffen und den Fetteilchen erreicht, wobei die kombinierten Teilchen voneinander isoliert bleiben und keine Gelegenheit zum Zusammenschliessen zu grossen Körnern finden. Wichtig ist hiebei, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Fett und dem Kühlgasstrom gross genug ist und dass die Temperatur des Fettes beim Austritt aus den Sprühdüsen nahe genug am Schmelz-oder Tropfpunkt liegt. Auch die spezielle Wärme bzw.
Schmelz-oder Kristallisationswärme des Fettes spielt eine Rolle, ferner die Möglichkeit, das pulverförmige Gemisch vor dem Eintritt in den Kühlgasstrom in eigenen Behältern vorzukühlen und das fertige Produkt absichtfähig zu machen, wobei nach einer in Versuchen festzustellenden Zeit die Auskristallisation der Fetteilchen gewährleistet sein muss. Das Gas wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Sprühdüsenaustrittstemperatur des Fettes knapp über dem nach bekannten Methoden ermittelten Tropfpunkt des Fettes einzustellen. Liegt die Fettemperatur im Düsenverteilerring um wenige Wärmegrade über dem Tropfpunkt, dann arbeitet das Verfahren einwandfrei.
In der Temperaturdifferenz sind Sicherheitszuschläge für den Temperaturverlust zwischen Verteilerring und Düsenaustritt und für entsprechende Einflüsse enthalten.
Das Verfahren kann man in einem Behälter oder Turm ausführen, in den von unten der Kühlgasstrom eintritt und der auf einen höheren Niveau einen Kranz von Sprühdüsen aufweist, die das Fett in den Gasstrom einsprühen.
Im Bereich der Sprühdüsen wird zweckmässigerweise eine Turbulenz erzeugt, die dafür sorgt, dass ein aus einer Düse austretendes Fetttröpfchen recht bald mit einem festen Pulverteilchen zusammentrifft. Zur Vorbereitung für die Feinversprühung hat es sich als zweckmässig erwiesen, das
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Fettkomponenten höheren Schmelzpunktes aufgeschmolzen werden und dass beim Abkühlen durch das stete Bewegthalten die Bildung von Fettkristallen noch verhindert wird. Zumindest können sich keine zu grossen Fettkristalle bilden. Durch das Rühren und vor allem das Versprühen werden Tröpfchen von etwa 30 jum oder geringerer Grösse erreicht.
Bei Verwendung eines geeigneten Emulgators, z. B. Lecithin, vor dem Versprühen, behalten auch die Fetteilchen in den bei der späteren praktischen Verwendung des Produktes herzustellenden Emulsionen zu 90% einen Durchmesser von weniger als 3 hum.
Die Temperatur des Kühlgasstromes liegt zweckmässigerweise um wenigstens 40 C, vorzugsweise mehr als 60 C unter dem Schmelz-oder Tropfpunkt des Fettes. Wenn Schmelz-und Tropfpunkt
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nahe beieinanderliegen kommt es nicht darauf an, welchen dieser beiden Punkte man als Bezugstemperatur für die Sprühtemperatur behält. Unter extremen Bedingungen kann der Fachmann unter Berücksichtigung des hier offenbarten Wirkungsmechanismus die Einstellung der Apparatur vornehmen.
Die aus der Apparatur ausgetragenen Fettpuder-oder Fettkonzentratteilchen sind in ihrem Kern noch erheblich heisser als an ihrer Aussenfläche. Unter Umständen ist nur die äussere Haut erstarrt, so dass nur für den Augenblick gewährleistet ist, dass sich die Teilchen nicht zu Klumpen zusammenlagern, sondern ihre pulverige Struktur behalten, doch kann der gesamte Wärmeinhalt unter Annahme einer gleichmässigen Temperaturverteilung innerhalb des Teilchens einer Temperatur zugeordnet sein, bei der es nicht mehr ausreichend gegen andere Teilchen isoliert wäre, und mit ihnen zusammenbacken könnte.
Aus diesem Grunde wird die Kühlung bei der Wegförderung des fertigen Produktes fortgesetzt, so dass die gesamte flüssige Phase in dieser Zeit auskristallisieren kann. Dies geschieht in der Regel auf einem in einem Kühltunnel laufenden Förderband, das das Gut zur Abfüllung in Säcke bringt.