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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Trockenmilchproduktes
Die Erfindung betrifft ganz allgemein Verfahren zur Herstellung von trockenen pulverförmigen
Produkten aus flüssigem milchigem Stoff, z. B. Magermilch.
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Handelsübliches Magermilchpulver wird durch Trocknen von zerstäubter
Magermilch hergestellt. Es hat einen Gesamtfeuchtigkeitsgehalt von 4% und eine derartige
Partikelgröße, daß der Hauptteil durch ein 80-Maschen-Sieb hindurchgeht. Wie nachstehend
näher ausgeführt wird, nimmt Magermilchpulver beim Herstellen eines milchigen Produktes
Wasser nur schwer an und neigt dazu, klebrig zu werden und Klümpchen zu bilden.
Durch langes heftiges Bewegen, z. B. Schütteln oder maschinelles Schlagen, ist es
möglich, Magermilch durch Wasser wiederherzustellen; dies ist aber zeitraubend und
umständlich. Die gleichen Xlerkmale beeinträchtigen die Verwendung von Trockenmagermilch
für andere Zwecke, z. B. beim Kuchen- od. dgl. Backen und ganz allgemein zum Trinken
und Kochen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Milchpulvers,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß es leicht und schnell in Wasser dispergiert
und ohne starkes Rühren eine stabile Milch ergibt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren mit den vorgenannten Merkmalen,
das es ermöglicht, Trockenmilchpulver üblicher Art in ein Milchpulver umzuwandeln,
das schnell in Wasser dispergiert werden kann, und zwar ohne Beigabe oder Wegnehmen
eines Bestandteiles.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in einem Verfahren der vorgenannten
Art, das wirtschaftlich ohne wesentliche Kostenerhöhungen gegenüber den üblichen
Verfahren zum Herstellen von Milchpulver ausgeführt werden kann.
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Eine weitere Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, ein neuartiges
Pulver auf Grund des Verfahrens nach der Erfindung herzustellen, nämlich ein aus
porösen Teilchen bestehendes Pulver, das leicht und vollständig in Wasser ohne Rühren
dispergiert werden kann und eine stabile Milch ergibt.
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Eine Aufgabe nach der Erfindung besteht ferner darin, ein Produkt
herzustellen, das trotz seiner hygroskopischen Eigenschaft beim Absorbieren nicht
zu großer Feuchtigkeit nicht backt. Die Erfindung hat ferner ein neuartiges Gerät
zwecks Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung zum Gegenstand.
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Weitere Aufgaben und Merkmale nach der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung, in der eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung an Hand der Zeichnung
dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 den Verlauf der einzelnen Verfahrensstufen, Fig.
2 den Gang des Verfahrens zur Ausführung der Erfindung, Fig. 3 eine schematische
Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Ausführung
des Verfahrens, Fig. 4 bis 9 (einschließlich) mikroskopische Fotos zur Darstellung
des eigenartigen Balligen Zustandes des neuen Produktes im Gegensatz zu den kennzeichnenden
Einzelpartikeln des handelsüblichen Trockenmagermilchpulvers, Fig. 10 graphisch
die Merkmale des neuen Erzeugnisses in Bezug auf Kapillarität im Gegensatz zu handelsüblichen
Trockenmagermilchpulvern, Fig. 11 graphisch die Versuchsergebnisse mit einem Produkt
nach der Erfindung und mit dem handelsüblichen Trockenmagermilc'hpulver sowie den
Unterschied der Kapillarität, Fig. 12 und 13 graphisch die Ergebnisse von Siebanalysen
eines Produktes nach der Erfindung und handelsüblichen Trockenmagermilchpulvers.
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Das Verfahren nach der Erfindung benutzt Mager-Milchpulver, wie es
in üblicher Weise mittels Zerstäuben und Trocknen gewonnen wird. Das Pulver wird
einer besonderen Behandlung unterworfen; diese umfaßt die Bildung poröser traubenartiger
Gebilde aus den einzelnen Partikeln. Die Bildung poröser Trauben ergibt eine bedeutende
Vergrößerung des Gesamtvolumens. Dieses feuchte gequollene Gut wird zum Entfernen
der überschüssigen Feuchtigkeit einer Trocknung unterzogen, so daß man ein Endprodukt
von insgesamt 3 bis 6°/o Feuchtigkeitsgehalt erhält. Wie noch erklärt werden wird,
hat dieses Gut einige Merkmale, durch die es sich vom üblichen Magermilchpulver
unterscheidet und die es ermöglichen, das Gut
leicht und schnell
in Wasser zu dispergieren, so daß sich ohne Umrühren eine stabile Milch bildet.
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Nach Fig. 1 wird gemäß dem Verfahren nach der Erfindung Magermilchpulver,
das nach dem üblichen Trocknungsverfahren hergestellt ist, aufgegeben. Es ist zweckmäßig
ein Pulver zu verwenden, das einen verhältnismäßig niedrigen Löslichkeitsindex hat.
Der Löslichkeitsindex entspricht der Indexzahl, die empirisch für nichtlösliche
feste Stoffe ermittelt worden ist. Sie ist z. B. vom American Dry Milk Institute
angegeben worden und gibt die Menge nichtlöslicher fester Teile an, die vorhanden
ist, wenn ein bestimmtes Pulver zum Mischen von Milch und Wasser verwendet wird.
Man kann z. B. ein Pulver mit einem Löslichkeitsindex von der Ordnung 0,10 oder
weniger verwenden. I7bliche Verfahren zum Herstellen von Magermilchpulver bestehen
in der Konzentration von trinkbarer lUagermilch durch Vakuumverdampfung und anschließende
Konzentration mittels Verstäubungstrocknung. Bei einem typischen Beispiel kann die
Analyse des Pulvers anzeigen: etwa 36% Protein, 52% Milchzucker, 8% Asche und 4%
Gesamtfeuchtigkeit. Dieses Pulver besteht hauptsächlich aus einzelnen Teilchen (z.
B. kugeligen oder Kugelsegmenten) von einer Größe unter 60 [,.
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Bei Stufe 10 (Fig. 1) wird das Magermilchpulver auf besondere Art
behandelt, damit sich poröse traubenartige Gruppen aus den Pulverteilchen bilden.
Diese Behandlung ergibt eine beträchtliche Volumenvergrößerung, die man als ein
Aufquellen ansehen kann.
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In der Praxis vollzieht sich die Stufe 10, indem man Pulver in einen
Luftstrom leitet und diesen in eine Kammer einführt, wo sich das Pulver mit dauernd
einströmendem Wasserdampf und Wassertröpfchen mischt. Bei diesem Verfahren wird
Feuchtigkeit schnell und wirksam auf die Oberfläche der Pulverteilchen verteilt,
so daß diese sofort klebrig wird und die Partikeln sich unregelmäßig zusammenfinden.
Dadurch entstehen poröse traubenartige Gruppen von wesentlicher Größe und verschiedener
Gestalt. Die Feuchtigkeit ergibt in Verbindung mit bestimmten löslichen Bestandteilen
des Pulvers die klebrige Oberfläche und damit den wahllosen Zusammenhang der Teilchen.
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Nach dem Austritt aus der Behandlungskammer wird das feuchte und gequollene
Gut bei 11 einer Trocknung unterzogen, um überschüssige freie Feuchtigkeit zu entfernen.
Zum Beispiel kann bei einer typischen Behandlung das aus der Behandlungszone kommende
Gut 15% Gesamtfeuchtigkeit haben, und das Trocknen verringert den Feuchtigkeitsgehalt
auf etwa 3 bis 6 %.
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Fig. 2 zeigt ein zweckmäßiges Verfahren. Bei diesem wird ein Förderluftstrom
verwendet, um das Pulver zusammen mit einer kleinen Menge kristallischen Milchzuckers
oder auch ohne diesen in die Behandlungszone zu bringen.
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In Verbindung mit der Trocknung bei 11 erfolgt eine gewisse Sichtung
unter Ausscheidung der feinen Teile. Bei der Stufe 12 wird, wie ersichtlich, das
Pulver gesiebt, um die Teile von zu geringer Größe aus--zusieben. Die kleinen Teile
und die von zu geringer Größe können nach der Stufe 10 zurückkehren, d. h. zu dem
Magermilchpulver und dem Milchzucker.
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Das Pulver und die Förderluft der Stufe 10 können Raumtemperatur haben
oder etwa 15 bis 27° C. Der Wasserdampf und die Feuchtigkeit, die auf die Pulverteilchen
in der Behandlungszone einwirken, können gesättigt sein und kleinste Wassertröpfchen
enthalten. @t'älirend des Arbeitsganges kann eine Regelung dadurch erfolgen, daß
das Verhältnis zwischen zerstäubtem Wasser und Dampf geändert wird. Auf diese Weise
steuert man zweckmäßig auch die Temperatur in der Behandlungszone. Da die Pulverpartikeln
sich mit dem Dampf und dem zerstäubten Wasser mischen, verteilt sich die Feuchtigkeit
auf der Oberfläche der Pulverteilchen. Dadurch erhalten die Teilchen eine ausreichende
Wassermenge, um sie klebrig zu machen. Die auf diese Weise eingeführte Feuchtigkeit
kann derart sein, daß der gesamte Feuchtigkeitsgehalt 10 bis 20% betragen kann;
15% sind das Optimum. Die zweckmäßige Temperatur in der Behandlungszone beträgt
27 bis 50° C.
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Fast gleichzeitig mit der Herstellung einer klebrigen Oberfläche auf
den einzelnen Pulverteilchen werden diese derart gemischt, daß eine gegenseitige
Berührung erfolgt und sie in Gestalt poröser traubenartiger Gruppen unregelmäßiger
Form aneinanderhängen. Die Trauben bestehen aus einer Vielzahl von Pulverteilchen
und sind von verschiedener Größe.
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Die Gesamtdauer der Stufe 10 kann bei der zu beschreibenden Vorrichtung
5 bis 50 Sekunden betragen. Außer der Bildung poröser Gruppen während dieser Zeit
können auch zum Teil die leichtlöslichen Bestandteile des Pulvers gelöst werden
und einen klebrigen Überzug bilden.
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Beim Entstehen sind die porösen Gruppen weich und vertragen keine
mechanische Behandlung. Die Gruppen müssen daher ohne Behandlung ruhen können, z.
B. auf einem Transportband, bis sie feste Gestalt angenommen haben. Die Ruheperiode
kann je nach Temperatur und Feuchtigkeit zwischen 1 Sekunde und mehreren Minuten
schwanken. Nach der Ruhezeit ist das Gut wesentlich weniger klebrig und kann verhältnismäßig
frei befördert werden. Die traubenartigen Gruppen haben genügend Festigkeit für
eine Behandlung und zum Trocknen, ahne die Gefahr, zu brechen und zerrieben zu werden.
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Die Behandlungsstufen nach Fig. 2 werden zweckmäßig unter solchen
Temperatur- und Zeitbedingungen ausgeführt, daß eine wesentliche Vermehrung von
nichtlöslichem Stoff des Produktes vermieden wird. Auf diese Weise wird eine wesentliche
Erhöhung des Löslichkeitsindex vermieden. Unter der Annahme einer mittleren Temperatur
von 67° C in der Behandlungszone und einem Gesamtfeuchtigkeitsgehalt des Produktes
von 150/a hat es sich herausgestellt, daß eine beachtenswerte Erhöhung des
Löslichkeitsindex bei einer Gesamteinwirkungszeit von etwa 30 Minuten nicht eintritt.
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Verschiedene Verfahren können zum Entfernen überschüssiger Feuchtigkeit
beim Verfahren 11 (nach Fig. 1 und 2) verwendet werden. Dies erfolgt zweckmäßig
nach der Ruheperiode. Es ist aber erwünscht, eine mechanische Behandlung zu vermeiden,
die ein schädliches Zerreiben oder ein übermäßiges Zerbrökkeln bewirken würde. Ebenso
ist es wünschenswert, eine wesentliche Erhöhung der Menge nichtlöslichen Materials,
z. B. geronnenen Proteins, zu vermeiden. Falls das Material in Kontakt mit Luft
getrocknet wird, kann die Lufttemperatur etwa 80 bis 150° C betragen, wobei etwa
110 bis 130° C als Optimum erscheinen. Die Temperaturhöhen und die Trocknungszeitkönnen
wechselseitig schwanken, sie müssen jedoch geregelt werden, um das Entstehen unerwünschter
Mengen von nichtlöslichem Material, z. B. geronnenem Protein, und das Entstehen
eines Beigeschmacks durch Überhitzen zu vermeiden. Der Endfeuchtigkeitsgehalt des
Produktes kann 3 bis 60/0 (insgesamt) betragen.
Ein zweckmäßiges
Trocknungsverfahren - unter anderen - besteht darin, das feuchte Gut einem Sieb
mit kleinen Löchern zuzuführen. Dieses wird gerüttelt, damit sich das Gut von der
Aufgabestelle zur Abgabestelle des Siebes hin bewegt und um die Fortbewegung in
senkrechter Richtung erfolgen zu lassen, damit das Pulver als lockere Schicht erhalten
bleibt. Die Zahl und Größe der Sieböffnungen werden im Verhältnis zur Durchsatzluftmenge
so gewählt, daß das sich über das Sieb bewegende Gut flockig ist und eine Schicht
bildet, deren Dicke ein Mehrfaches gegenüber dem Ruhezustand ist.
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Auf diese Art schreitet das Gut über das Sieb hinweg und wird - zumindest
teilweise - durch das dazwischenliegende Luftkissen getragen. Dadurch erfolgt das
Trocknen ohne rauhe mechanische Behandlung, die ein Zubruchgehen des zusammenhängenden
Gutes bewirken würde. Eine kleine Menge von verhältnismäßig feinem Pulverstaub wird
aus dem Trockner von dem Trockenluftstrom mitgenommen. Die Abführung dieses feinkörnigen
Gutes, das in den Prozeß wiedereingeführt werden kann, ist in Fig.2 angegeben.
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Fig.3 zeigt eine zur Ausführung des Verfahrens nach Fig. 2 geeignete
Vorrichtung. Eine Kammer 16 ist mit senkrechter Achse angeordnet und hat einen kreisförmigen
Querschnitt. Das untere Ende der Kammer erstreckt sich in einen Sammelkonus 17.
Dieser hat unten ein Auslaßrohr 18. Zwei konzentrische Rohre oder Gehäuse 19 und
21 erstrecken sich durch den Kammerdeckel nach unten, und das obere Ende des Rohres
19 steht mit dem Rohre 22 in Verbindung. Das obere Ende des Rohres 21 steht mit
dem Einlaßrohr 23 in Verbindung. Durch dieses werden Luft und Pulver in die Kammer
zur weiteren Behandlung eingeführt. Das untere offene Ende des Rohres 19 endet der
Höhe nach etwas unterhalb des offenen unteren Endes des Rohres 21. In einer unmittelbar
unter dem Rohre 21 liegenden Höhe ist ein ringförmiges Glied 24, dessen Innenwand
eine Mehrzahl kleiner Löcher 26 hat. Das Glied 24 ist mit dem Dampfzuleitungsrohr
27 verbunden, so daß durch die Löcher 26 strömender Naßdampf eine heiße feuchte
Atmosphäre (d. h. Dampf) bildet, die das Pulver, das vom Rohr 21 nach unten gefördert
wird, umgibt. Innerhalb des ringförmigen Gliedes 24 und ebenfalls dicht unterhalb
des unteren Endes des Rohres 21 ist eine Zerstäubungsdüse 28. Die Düse ist mit den
Wasser- bzw. Luftzuführungsrohren 29 bzw. 31 verbunden. Durch die Verwendung von
Druckluft wird von der Düse 28 ein feiner Wassernebel gebildet, der sich mit dem
Dampf od. dgl. vermischt.
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Zur dargestellten Vorrichtung zum Einführen von Pulver mittels des
Rohres 23 gehören auch ein Ventilator 32 und ein Fülltrichter 33, durch den das
Gut für das Saugrohr 34 des Ventilators eingeführt wird. Ein Rütteltisch 36 dient
dazu, das Pulver in abgemessenen Mengen dem Trichter 33 zuzuführen. Ein Vorratsspeicher
37 dient zum Beliefern des Tisches mit Pulver. Rückgeführtes feines Gut wird ebenfalls
dem Tische 36 -zugeführt, und zwar durch ein Rohr 38.
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Die Seitenwände der Kammer 16 werden zweckmäßig auf eine Temperatur
erhitzt, die über dem Taupunkte liegt, um eine Kondensation von Feuchtigkeit an
den Innenwänden zu vermeiden. Es ist daher um die Seitenwände der Kammer ein Mantel
angeordnet, und das untere Ende des Mantels ist mit dem Heißlufteinlaßrohr 41 verbunden.
Die Heißluft kommt von einer entsprechenden Quelle, z. B. einem Lufterhitzer 42,
über ein Rohr 43 und einen -#'entilator44. Bei einer Normalausführung kann die Lufttemperatur
32 bis 60° C betragen. Der Mantelhohlraum steht mit dem oberen Ende der Kammer 16
in Verbindung und ebenso mit dem Rohre 22. Das obere Ende der Kammer oberhalb der
Querstützen 46 steht mit dem Auslaßrohr 47 in Verbindung. Durch das Rohr 22 einströmende
Luft geht durch das Rohr 19 abwärts und umschließt das angefeuchtete Pulver. Durch
das Rohr 47 strömende Luft geht durch einen Zyklon 48. Dort wird das mitgeführte
feine Gut durch ein Rohr 49 ausgeschieden. Mit dem Zvklon ist ein Ventilator 50
verbunden, der in die Atmosphäre fördert.
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Das Rohr 18 am unteren Ende des Konus 17 gibt das zu traubenartigen
Gebilden geformte Gut auf einen Rütteltisch 51, der es an eine Transportvorrichtung,
z. B. ein Transportband 52, abgibt. Gegebenenfalls kann das Rohr 18 das Transportband
52 unmittelbar beliefern. Das Transportband führt das Gut einer Trockenvorrichtung
53 zu, und zwar einer mit Rüttelsieb. Das Auslaßrohr 54 der Trockenvorrichtung bringt
das Gut zu einem Sichter 56, der die größeren Trauben brechen und das Gut in zwei
Sorten 57 und 58 sortieren kann. Die Sorte 57 bildet das gewünschte Produkt und
ist so groß, daß sie auf dem Sieb liegenbleibt. Der Abfall 58 besteht aus
feinem Gut, das durch das Sieb fällt. Das übliche Sieb kann 80 Maschen haben. Der
Abfall kann aber auch von dem gewünschten Gut der Sorte 57 mittels eines schwachen
aufwärts gerichteten Luftstromes getrennt werden, der das feine Gut nach außen fördert,
ohne das andere Gut zu stören.
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Durch einen Exhaustor 59 und ein Rohr 61 wird die Luft von der Trockenvorrichtung
53 abgesaugt. Das Rohr mündet in einen Zyklon 62, und das in diesem ausgeschiedene
feine Gut wird durch das Rohr 38 dem Rütteltisch 36 zugeführt. Auf diese Weise wird
das von der Trockenluft aus der Trockenvorrichtung 53 mitgeführte Gut dem Kreislauf
wieder zugeführt. Heißluft erhält die Trockenvorrichtung 53 von dem Lufterhitzer
42 durch Ventilatoren 63.
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Die Trockenvorrichtung 53 ist von der vorbeschriebenen Art und verwendet
Rüttelsiebe, auf die die traubenartigen Gebilde gefördert werden. Ein Sieb besteht
zweckmäßig aus einer Platte mit kleinen Löchern, und es wird derart gerüttelt, daß
die Trauben eine Vertikalgeschwindigkeitskomponente erhalten und gleichzeitig nach
dem Auslaßrohr 54 hin bewegt werden. Die Heißluft wird in die unter dem Sieb liegende
Kammer eingeführt, so daß die Heißluft aufwärts durch die Öffnungen und durch die
auf dem Sieb liegende Schicht von Trauben hindurchströmt. Der Hauptteil des Pulvers
hat eine derartige Partikelgröße, daß er durch den Luftstrom vom Exhaustor 59 nicht
mitgenommen wird. Relativ feines Gut wird dagegen vom Luftstrom mitgenommen und
schließlich durch das Rohr 38 dem Zubringer 36 zugeführt.
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Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung ist folgende: Normalerweise
ausreichender Dampf od. dgl. geht zusammen mit zerstäubtem Wasser durch die Öffnungen
26 und die Düse 28, damit eine Atmosphäre von Wasserdampf und Wassertröpfchen in
einer begrenzten Zone unmittelbar unter dem offenen Ende des Rohres 21 erzeugt wird.
Da das Pulver vom unteren Ende des Rohres 21 zusammen mit der Förderluft, die Raumtemperatur
haben kann, gefördert wird, sammelt sich Wasser auf der Oberfläche der Partikeln.
Das Gleichgewicht zwischen dem geförderten Gut und der zugeführten Feuchtigkeit
und das Gleichgewicht zwischen der durch die Düse 28 geförderten Feuchtigkeit und
dem durch die Öffnungen 26
geförderten Dampf od. dgl. werden derart
geregelt, daß das das Rohr 18 verlassende Gut einen Gesamtfeuchtigkeitsgehalt von
10 bis 201/o hat; 151/o werden als Optimum angesehen. Ferner hat das aus dem Rohr
18 austretende Gut offensichtlich ein Volumen, das ein Mehrfaches des Gutes ist,
das laufend vom Rütteltisch 36 gefördert wird. Das Gleichgewicht zwischen dem geförderten
Pulver, der Menge des geförderten Wassers und des geförderten Dampfes wird so geregelt,
daß eine maximale Zunahme der Masse des Gutes, das aus dem Rohr 18 austritt, erfolgt.
Wird zuviel Wasser eingeführt, so zeigt sich dies dadurch an, daß die aus dem Rohr
18 austretende Masse kleiner wird.
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Wie bereits ausgeführt, dient die Feuchtigkeit dazu, die Oberfläche
der Partikeln klebrig zu machen, und wenn die Partikeln sich vermischen und sich
dabei berühren, so hängen sie unregelmäßig zusammen und bilden poröse traubenartige
Gebilde von ziemlicher Größe.
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Nach dem Verlassen der begrenzten Zone am unteren Ende des Rohres,
wo die Feuchtigkeit zugeführt wird, geht das Gut in den Hauptteil der Kammer 16,
wo es von dauernd durch das Rohr 19 zugeführter Heißluft umgeben ist. Die Heißluft
dient zum Aufrechterhalten der Pulvertemperatur.
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Das feuchte Gut fällt in der Kammer 16 nach unten und gelangt schließlich
in den Konus 17. Wie durch Pfeile angedeutet, wird es beim Erreichen des oberen
Konusendes von kälterer atmosphärischer Luft bestrichen, die durch einen Spalt 64
zwischen dem oberen Konusende und dem unteren Ende der Kammer 16 eintritt. Unter
den angenommenen Arbeitsbedingungen haftet keine wesentliche Menge des Gutes an
den Kammerwänden 16 oder denen des Konus 17. Mit anderen Worten: Das Gut geht weiter
abwärts im freien Fall, bis es in das Rohr 18 und auf den Fördertisch 51 gelangt.
Obwohl das Gut bei der Normalausführung im Rohr 18 eine Temperatur von etwa 38°
C hat, fällt die Temperatur allmählich nach der Ablage auf den Tisch 51 und während
des Weges auf dem Transportband 52. In dem Rütteltrockner 53 wird der Feuchtigkeitsüberschuß
in der v orbeschriebenen Weise entfernt, um das gewünschte Endprodukt zu erhalten.
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Magermilchpulver wird der Vorrichtung mittels des Rütteltisches 36
zusammen mit kristallisiertem Milchzuckerpulver zugeführt, das auch als feines Gut
durch das Rohr 38 wieder zugeführt werden kann. Andererseits kann auch mit Milchzucker
gemischtes Magermilchpulver, feines Gut vom Rütteltrockner, Abfallgut vom Sieb 56
oder jedes einzeln der Vorrichtung durch den Fördertisch 36 zugeführt werden. Pulver
von jeder geeigneten Quelle kann durch den Trichter 37 aufgegeben werden, und der
Auslaß des Trichters kann so eingerichtet sein, daß der Tisch 36 eine im wesentlichen
gleichmäßige Menge dem Trichter 33 zuführt. Wie vorher ausgeführt, ist es erwünscht,
eine gleichmäßige Fördermenge von Pulver zu haben, um die Regelung des Dampf- und
Wasserstromes zu erleichtern. Die Förderung von zu großer Feuchtigkeit ergibt einen
zu hohen Gesamtfeuchtigkeitsgehalt des dem Fördertisch 51 zugeführten Gutes, so
daß das Gut eine teigige Masse anstatt eines traubenartigen Flockenstromes bildet
und nicht ein brauchbares Produkt liefert. Zu wenig Feuchtigkeit ergibt ebenfalls
ein unbrauchbares Produkt bei 18. Die Zufuhr von zuviel Dampf im Verhältnis zum
Wasser ergibt eine zu große Erwärmung des Pulvers und damit ein Gerinnen von Protein.
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In dem Rütteltrockner 53 wird das Pulver dauernd gerüttelt, während
überschüssige Feuchtigkeit entfernt wird. Das Rütteln genügt aber nicht, um einen
wesentlichen Teil des Pulvers zu brechen oder zu zerreiben. Es genügt aber zum Verhindern
von Klumpenbildung, so daß das fertige Produkt frei fließen kann und in einem zum
Abfüllen und Verpacken geeigneten Zustand ist.
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Das nach dem vorbeschriebenen Verfahren und mit der entsprechenden
Vorrichtung hergestellte Produkt hat besondere und erwünschte Eigenschaften. Seine
Teilchen haben traubenartige Gestalt, weil die ursprünglichen Teilchen des Pulvers
miteinander verbunden sind, und diese traubenartigen Teile sind verhältnismäßig
porös. Im allgemeinen kann die Größe der Trauben verschieden sein, obwohl mehr als
50 (Gewichts-) Prozent (801/o normalerweise) auf einem 200-Maschen-Sieb zurückbleiben
und eine Größe von über 74#t haben. Dagegen gehen 80% der Teilchen von üblichem
Magermilchpulver durch ein 200-Maschen-Sieb. Die Trauben haben genügend Zusammenhalt,
um sie behandeln und verpacken zu können, ohne daß wesentlicher Bruch eintritt.
Das spezifische Gewicht des fertigen Produktes liegt zwischen 0,27 und 0,39 (zweckmäßig
bei 0,32) gegenüber etwa 0,6 bei üblichem Magermilchpulver. Der Löslichkeitsindex
ist im wesentlichen der gleiche wie beim ursprünglich aufgegebenen Pulver, und die
Hydration des Milchzuckers liegt zwischen 30 und 62%.
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Die erwünschten Eigenschaften des Produktes nach der Erfindung im
Gegensatz zum üblichen Magermilchpulver können folgendermaßen dargestellt werden:
Wenn ein Löffel voll üblichem Trockenmagermilchpulver in einen Becher mit Wasser
geschüttet wird, schwimmt das Pulver an der Wasseroberfläche, und wenn man den Becher
ohne Rühren stehenläßt. bildet das Pulver eine klebrige Masse. Wenn der gleiche
Versuch mit einem nach dem angegebenen Verfahren hergestellten Produkt durchgeführt
wird, schwimmt die Masse des Gutes auf der Wasseroberfläche nur kurze Zeit, und
es tritt sofort ein Sinken in zunehmendem Maße ein. Beim Sinken verliert es den
Zusammenhalt und dispergiert. Wenn man den Inhalt des Bechers nach dem Aufgeben
von üblichem Magermilchpulver rührt, bilden sich klebrige Klumpen und Stücke, und
es ist ziemlich starkes Rühren oder Schütteln während längerer Zeit erforderlich.
um die Klumpen zu zerteilen und sie völlig zu dispergieren. Bei dem Produkt nach
der Erfindung genügt einfaches Rühren mit einem Löffel oder geringes Schütteln,
um die Teilchen schnell voneinander zu lösen und das Gut vollständig zu dispergieren,
so daß man eine stabile Milch ohne klebrige Klumpen herstellt.
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Die mikroskopischen Aufnahmen nach den Fig.4 bis 9 einschließlich
dienen zur Darstellung der Merkmale des Produktes nach der Erfindung im Gegensatz
zu den Einzelpartikeln von üblichem Magermilchpulver.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen mikroskopische Aufnahmen üblichen Trockenmagermilchpulvers
bei 65facher bzw. 270facher Vergrößerung und normaler Belichtung. Aus diesen Fotos
ist es ersichtlich, daß die Partikeln an sich vereinzelt und getrennt sind. Zusammenballungen,
soweit sie ersichtlich sind, beruhen nur auf dem geringen Abstande der Partikeln
voneinander und nicht auf einem Zusammenhängen.
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Die Fig. 6 und 7 sind mikroskopische Aufnahmen des Produktes nach
der Erfindung mit 65facher Vergrößerung bei normalem bzw. polarisiertem Licht.
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Die Fig. 8 und 9 sind mikroskopische Aufnahmen des gleichen Produktes
bei 270facher Vergrößerung mit normalem bzw. polarisiertem Licht.
Stellt
man die Fig.6 bis 9 den Fig.4 und 5 gegenüber, so zeigt sich das traubenartige Merkmal
des Produktes nach der Erfindung, bei dem die Teilchen miteinander unregelmäßig
verbunden sind, so daß traubenartige Gebilde verschiedener Gestalt entstehen.
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Wenn pulverartiges Gut als Klumpen in Wasser gelegt wird oder auf
der Wasseroberfläche schwimmt, dann will die Schwerkraft das Wasser eindringen lassen,
und die Kapillärwirkung saugt das Wasser von allen feuchten Seiten an. Die Größe
der Öffnungen oder Kanäle zwischen den Partikeln des Klumpens leistet gegenüber
den hydrostatischen Kräften einen gewissen Widerstand und bestimmt zum Teil die
Art der Kapillarkräfte.
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Ganz allgemein: Wenn die Größe der Öffnungen oder Kanäle abnimmt,
entsteht ein stärkerer Widerstand gegen die hydrostatische Kraft, aber auch erhöhte
Kapillarkräfte.
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Praktische Versuche ergeben die Tatsache, daß bei üblichem Trockenmagermilchpulver
die Öffnungen oder Kanäle eines Klumpens des Pulvers verhältnismäßig klein und die
Kapillarkräfte verhältnismäßig groß sind. Beim Produkt nach der Erfindung ist dagegen
der Widerstand gegen hydrostatische Kräfte verhältnismäßig niedrig, und zwar wegen
der Größe der Öffnungen oder Kanäle, und die Kapillarkräfte sind ebenfalls verhältnismäßig
klein.
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Beim Laborversuch zum Messen der Kapillarkräfte nimmt man Glasröhrchen
von 115 cm Länge und 10 mm lichter Weite. Die Röhren werden am einen Ende mittels
eines 2 cm langen absorbierenden Wattepfropfens leicht verschlossen. Die Probe des
zu untersuchenden Gutes wurde in die Röhre eingebracht und die Röhre so weit angezapft,
bis die Säule nur noch 0,77 cm hoch war, d. h. 90% der Höhe vor dem Anzapfen. Die
gleiche Gewichtsmenge des Gutes nach der Erfindung wurde in eine Röhre eingebracht,
und nach dem Anzapfen betrug die Höhe der Säule 95 cm. Die Röhren wurden in senkrechter
Stellung gehalten, und ihre unteren Enden durch Korken verschlossen; und diese wiederum
wurden in das obere Ende von 250 mm weiten Erlenmeyerflaschen eingeführt. Die Korken
wurden genutet, damit die Luft Zutritt hat. Die Flaschen wurden vor dem Einsetzen
der Röhren mit etwa 175 mm Flüssigkeit gefüllt, so daß der Boden jedes Rohres 1
cm über dem Flaschenboden war. Die Kapillarität wurde als Funktion des Flüssigkeitsanstieges
je Sekunde im Rohr gemessen. Die Versuche wurden mit verschiedenen Flüssigkeiten
durchgeführt, und, zwar Benzol, Formel 30, (86,4% Äthanol, 8,6% Methanol plus 5%
Wasser), 80, 65, 50 und 35'% Formel 30 (nach Gewicht) und destilliertes Wasser.
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Die Mittelwerte der Ergebnisse sind in den Fig. 10 und 11 graphisch
dargestellt.
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Kurve 1 (Fig. 10) zeigt Trockenmagermilchpulver und Kurve 2 das Produkt
nach der Erfindung. Es ist ersichtlich, daß bei Verwendung von Benzol die Kapillarität
des erfindungsgemäßen Erzeugnisses wesentlich schneller ansteigt als bei Magermilchpulver
und daß diese nach ungefähr 20 Minuten in eine logarithmische Funktion übergeht.
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Die Kurven 3, 4 und 5 (Fig. 11), die Proben von Magermilchpulver darstellen,
zeigen, daß, wenn die verwendete Flüssigkeit mehr Wasser enthielt, der Anstieg während
der Anfangsperiode des Versuches entsprechend sank (die 50 und 35% Flüssigkeiten
konnten nicht graphisch dargestellt werden, weil der Flüssigkeitsanstieg während
der Beobachtungszeit zu vernachlässigen war). Der Grund dafür ist darin zu sehen,
daß durch die örtliche Befeuchtung die einzelnen Teilchen so aufquellen, daß sich
die Kapillaröffnungen im wesentlichen schließen und keine weitere Flüssigkeit mehr
aufnehmen.
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Die Kurven 6, 7, 8, 9 und 10 zeigen das Eindringen bei dem Produkt
nach der Erfindung, wobei 95-, 80-, 65-, 50- und 35%iger Alkohol verwendet wurde.
Es ist zu beachten, daß ein mäßiges Ansteigen sofort eintrat und daß dann die Flüssigkeitsaufnahme
nahezu konstant blieb.
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Der v orbeschriebene Kapillaritätsversuch nach den Fig. 10 und 11
zeigt die Tatsache, daß das Produkt nach der Erfindung Wasser durch Kapillarität
ohne wesentliche Selbstblockierung beim Aufquellen der Partikeln - oder aus einem
anderen Grundre - aufnimmt und daß die Durchlässe oder Kanäle einer Masse des Gutes
die Kapillarkräfte nicht mit der von Magermilchpulver vergleichbar machen. Aus diesen
Versuchen kann geschlossen werden, daß die Kapillarität ein schnelles Eindringen
von Wasser in eine Masse des neuen Gutes bewirkt und daß das Eindringen durch Aufquellen
der Partikeln nicht blockiert wird. Obwohl die Kapillarkraft bei Magermilchpulver
größer ist, wahrscheinlich wegen der relativ kleineren Abstände zwischen den Partikeln,
verhindert ein Selbstblockieren oder Verstopfen durch Aufquellen der Partikeln -
oder aus einem anderen Grunde -mit anschließender Verkleinerung der Größe der Kapillaröffnungen
zwischen den Partikeln ein schnelles Eindringen von Wasser.
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Es ist bereits auf die poröse Beschaffenheit des traubenartigen Gutes
nach der Erfindung hingewiesen worden. Eine Masse von solchen traubenartigen Gebilden
ist ebenso porös für das Eindringen von Wasser, und zwar nicht nur wegen der porösen
Beschaffenheit der Trauben, sondern auch wegen der Brückenbildung zwischen ihnen,
so daß sie nicht dicht zusammengepackt werden können.
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Das untere Ende eines Glasröhrchens von 30 cm Länge und 8 mm lichter
Weite wurde mit einem 1 mm langen Pfropfen saugfähiger Watte verschlossen und eine
Probe des zu untersuchenden Gutes am oberen Rohrende eingefüllt, bis die Füllung
17 cm hoch war. Das Rohr wurde darauf so weit angezapft, daß die Höhe der Probe
auf 15 cm verringert wurde. Sodann wurde der Pfropfen entfernt und anschließend
mittels Pipette 6 ml Flüssigkeit oben auf die Probe geträufelt und mittels Stoppuhr
die Zeit gemessen, bis die Flüssigkeit 10 cm tief eingedrungen war. Dieser Versuch
wurde für Proben von Trockenmagermilchpulver und Proben des Produktes nach der Erfindung
ausgeführt. Die verwendeten Flüssigkeiten waren die gleichen wie für die Kapillaritätsversuche,
obwohl Tetrachlorkohlenstoff als nichtwäßriges Medium benutzt wurde. Die mittlere
Zeit für verschiedene Proben von Magermilchpulver unter Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff
betrug etwa 220 Sekunden und für Proben nach der Erfindung etwa 40 Sekunden. Für
85- bzw. 80%igen Alkohol als Medium betrug die Zeit etwa 750 bzw. 800 Sekunden.
Die Versuche zeigen deutlich die Tatsache, daß eine Masse des Produktes nach der
Erfindung verhältnismäßig porös ist und daß die Porosität derart ist, daß eine Flüssigkeit
leicht in sie eindringen kann, und zwar ohne Verstopfung oder Selbstblockierung.
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Ein weiteres Merkmal des Produktes nach der Erfindung, das sich aus
Laborversuchen ergeben hat, ist seine verhältnismäßig hohe Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit.
Bei dem dafür angesetzten Laborversuch wurde eine 16-mm-Teströhre verwendet, die
bis 1 cm vom oberen Rande mit destilliertem Wasser von
Raumtemperatur
gefüllt wurde. 0,05 g der zu testenden Probe wurden auf die Wasseroberfläche gebracht,
und die zur völligen Durchfeuchtung des Pulvers erforderliche Zeit wurde gemessen.
Dieser Versuch wurde mit verschiedenen handelsüblichen Proben von Magermilchpulver
durchgeführt, und die Ergebnisse wurden mit denen bei Verwendung des Produktes nach
der Erfindung verglichen. Das übliche Trockenmagermilchpulver erforderte 210 bis
360 Sekunden für völlige Durchfeuchtung, während die Probe nach der Erfindung dafür
1 bis 5 Sekunden benötigte. Die bemerkenswerte nachgewiesene Aufnahmefähigkeit des
Produktes nach der Erfindung ist zum Teil der traubenartigen Gestalt dieses Produktes
zuzuschreiben, die zu den verhältnismäßig kleinen Partikeln der üblichen Trockenmagermilchpulvern
im Gegensatz steht.
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Die Größe der traubenartigen Gebilde des Produktes ist zum Erzielen
der gewünschten Merkmale offensichtlich ein wichtiger Faktor. Wenn dieses Produkt
zerrieben wird, so daß es durch ein 200-Maschen-Sieb geht, hat es nicht mehr die
gewünschten Eigenschaften, besonders bezüglich Durchlässigkeit und Aufnahmefähigkeit
sowie bezüglich der Fähigkeit, schnell und leicht ohne starkes Rühren in Wasser
zu dispergieren. Es ist deshalb wichtig, daß die Masse des Gutes eine solche Größe
hat, daß sie auf einem 200-Maschen-Sieb liegenbleibt, d. h. eine Größe von mehr
als 200 #t hat. Praktische Laborversuche mit Proben des Produktes nach der Erfindung
haben gezeigt, daß etwa 80 bis 85 % des Produktes eine derartige Größe haben, daß
sie auf einem 200-Maschen-Sieb liegenbleiben. Teilchen dieser Größe sind mit unbewaffnetem
Auge erkennbar, während dies bei Partikeln von üblichem Magermilchpu.lver nicht
der Fall ist.
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Es sind, labormäßige Siebuntersuchungen mit normalem Produkt gemäß
der Erfindung und mit handelsüblichem Trockenmagerrnilchpulver vorgenommen worden.
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Nach Fig. 12 gibt die Kurve 1a die Ergebnisse von Siebuntersuchungen
mit dem Produkt nach der Erfindung, während die Kurve 2a für handelsübliches Magermilchpulver
gilt.
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Ganz allgemein zeigen die Kurven nach den Fig. 12 und 13 die Größenverteilung
der Partikeln nach der Erfindung und den Gegensatz dazu bei Verwendung von handelsüblichem
Trockenmagermilchpulver, bei dem die Masse der Partikeln eine Größe von weniger
als 200 u hat. Fig. 12 gibt an, wieviel Einzelteilchen prozentual zurückgehalten
wurden, und in Fig. 13 ist es gegenüber dem prozentualen Anteil an traubenartigem
Gut, dös auf dem Sieb zurückbleibt, aufgetragen. Es ist ersichtlich, daß das Verfahren
nach der Erfindung dazu dienen kann, den Verbrauch von Magermilchpulver erheblich
zu erhöhen. Für den Hausgebrauch zum Herstellen von Magermilch ist das neue Produkt
dem üblichen Magermilchpulver erheblich überlegen, weil es kein langes und starkes
Rühren erfordert, um die gewünschte stabile Dispersion zu erhalten. Infolge seiner
Fähigkeit, frei zu fließen, kann es leicht aus einem Behälter entnommen werden und
kann aus einem Stutzen auslaufen, ohne daß es eine-Verstopfung oder Staub gibt.
Handelsübliches Magermilchpulver kann dagegen nicht aus einem üblichen Stutzen auslaufen,
wie er beim üblichen Verpacken von Salz zum Kleinverkauf verwendet wird.
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Ein weiterer Vorteil eines Produktes nach der Erfindung besteht darin,
daß es - auch wenn es der Einwirkung von feuchter Luft ausgesetzt ist - nicht backt,
während übliches Magermilchpulver unter den gleichen Verhältnissen harte Klumpen
bildet. Als Zugabe zu Kuchen, beim Backen oder beim Mischen mit Mehl, Zucker und
anderen Zutaten wird die leichte Dispergierfähigkeit des neuen Produktes die Leichtigkeit,
mit der man dem Gemisch Wasser beigeben kann, nicht behindern oder beeinträchtigen,
im Gegenteil kann man mit dem neuen Produkt einen Teig so herstellen, daß er in
kürzester Zeit mit Wasser homogen gemischt werden kann, und zwar ohne-übermäßiges
Rühren oder Kneten und ohne Klumpenbildung.
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Infolge seines guten Aromas und Geschmackes erscheint Magermilch als
Produkt nach der Erfindung im wesentlichen in Farbe, Geschmack und Aroma der natürlichen
Magermilch gleichwertig.
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Obwohl auf die Verwendung von Trockenmagermi-Ich mit einem Löslichkeitsindex
von 0,1 oder weniger Bezug genommen worden ist, kann das neue Verfahren auch mit
anderen Sorten von Magerrnilchpulver verwendet Nverden, ohne d.aß eine merkliche
Erhöhung des Löslichkeitsindex eintritt.
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In der Beschreibung wird die Herstellung eines Trockenmugermilchpu'lvers,
für das die Erfindung insbesondere brauchbar ist, angegeben; das Verfahren kann
aber auch zum Herstellen eines ähnlichen milchartigen Gutes verwandt werden.