STAHL HELMUTH (DE)
DICK EBERHARD (DE)
UHE BRIGITTE (DE)
BRAEUMER KLAUS (DE)
EP0354345A2 | 1990-02-14 | |||
EP0156329A2 | 1985-10-02 | |||
AT274742B | 1969-09-25 |
1. | Verfahren zum kontinuierlichen Auflösen von Gelatine in einem Lösungsmittel, gekennzeichnet durch folgende Schritte: A. man führt dosiert Pulvergelatine und das Lösungs¬ mittel in den Einzugsbereich eines Extruders ein; B. man wählt die in den Extruder eingegebenen Mengen an Gelatine und Lösungsmittel so, daß sich eine Lösung mit einer Gelatinekonzentration zwischen 40 und 80 Gew.% ergibt; C. man vermischt die Gelatine und das Lösungsmittel im Extruder unter Einwirkung von Scherkräften bei erhöhter Temperatur und stellt so eine flüssige Gelatinelösung her; D. man legt während des Auflösens der Gelatine einen Unterdruck an den Extruder an und erhält so eine luftblasenfreie Lösung; E. man trägt die flüssige Lösung über eine Düse aus dem Extruder aus. |
2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Extruder einen Schneckenextruder verwen¬ det. |
3. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung mit einer Gelatinekonzentration zwischen 40 und 60 Gew.% erhält. |
4. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die luftblasenfreie Lösung in einen Misch¬ apparat einführt und dort weitere flüssige oder pas töse Komponenten beimischt. |
5. | Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Verdünnung der Lösung im Mischapparat weiteres Lösungsmittel beimischt. |
6. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen zwischen 30 und 140°C auf¬ löst. |
7. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Wasser, Polyalkohole, ins¬ besondere Glycerin, Sorbit oder Mischungen hiervon verwendet. |
8. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Unterdruck zwischen 20 und 500, vor¬ zugsweise zwischen 20 und 400, insbesondere zwischen 20 und 50 mbar anwendet. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Auflösen von Gelatine nach dem Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1.
Gelatine wird bisher nur diskontinuierlich in einem Lösungsmittel, insbesondere Wasser, aufgelöst, d. h. Gela¬ tine muß chargenweise, also in Behältern mit bestimmtem Fassungsvermögen, mit der notwendigen Lösungsmittelmenge vermischt und dann über einen bestimmten Zeitraum hinweg vorgequollen werden. Erst danach kann die Gelatine bei erhöhten Temperaturen zwischen etwa 50 und 80° C vollstän¬ dig aufgelöst werden. Dieses portionsweise Auflösen von Gelatine ist für die gelatineverarbeitende Industrie, bei¬ spielsweise die Süßwarenindustrie, nachteilig, weil die lediglich Chargen- oder batchweise Auflösung von Gelatine eine kontinuierliche Weiterverarbeitung der gelösten Gela¬ tine behindern kann, und durch lange Standzeiten der Gela¬ tinelösung eine Zerstörung (Hydrolyse) der Gelatine statt¬ findet. Außerdem enthalten diese Gelatinelösungen häufig unerwünschte Luftblasen.
Aus der AT-PS 274 742 ist ein Verfahren zur kontinuier¬ lichen Auflösung pulverförmiger Polymerisate in Lösungs¬ mitteln bekannt. Dabei werden die pulverförmigen Stoffe in einer einem Knetapparat vorgeschalteten Vorrichtung in wirbelnde Bewegung versetzt und durch dosierte Zugabe von
Flüssigkeit benetzt, so daß lockere Agglomerate entstehen, die anschließend in dem Knetapparat weiterverarbeitet wer¬ den. Eine Anwendung dieses Verfahrens auf Gelatine ist nicht möglich, da durch die Verwirbelung des Polymerisats beträchtliche Luftmengen in die Lösung eingebracht werden, so daß sich keine luftblasenfreie Lösung ergibt.
Ein ähnliches Verfahren ist in EP-A2-156 329 beschrieben, das aus den gleichen Gründen für die luftblasenfreie Auf¬ lösung von Gelatine in einem Lösungsmittel nicht geeignet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe Gelatine in einem Lösungsmittel luftblasen¬ frei kontinuierlich und insbesondere ohne Vorquellung auf¬ gelöst werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Überraschende bei diesem Verfahren ist, daß eine Vor¬ quellung der Gelatine nicht erforderlich ist, sondern die¬ se sich unter Einwirkung des Extruders sofort im Lösungs¬ mittel luftblasenfrei aufzulösen beginnt.
Man kann diese luftblasenfreie Lösung in einem Mischappa¬ rat weiter verdünnen oder ihr weitere flüssige oder pastö- se Komponenten zufügen.
Als Lösungsmittel für Gelatine eignen sich bei dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren insbesondere Wasser, Polyalkohole, vor allem Glycerin, Sorbit oder Mischungen dieser Stoffe.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor¬ men der Erfindung dient im Zusammenhang mit einigen Bei¬ spielen und einer Zeichnung der weiteren Erläuterung. Auf der Zeichnung zeigen:
Figur 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durch¬ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Figur 2 eine abgewandelte Vorrichtung zur Durch¬ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum kontinuierlichen Auflösen von Gelatine in einem Lösungsmittel besteht der Kerngedanke darin, die Gelatine ohne Vorquellung in einem Extruder, insbesondere Schneckenextruder direkt mit dem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zu vermischen und so eine Auflösung unter Einwirkung der Scherkräfte des Extruders zu erzwingen.
Sehr gut hat sich bei der Durchführung des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens ein Doppelschneckenextruder mit zwei sich gleichsinnig drehenden Schnecken bewährt, der eine Ar¬ beitslänge von 48 D hat. Dieser Extruder ist in 9 Zonen von jeweils 5 D unterteilt, die auf unterschiedliche Tem¬ peraturen aufgeheizt werden können.
In Figur 1 ist ein in 9 Zonen unterteilter, gleichläufiger Doppelschneckenextruder 1 mit einer Arbeitslänge von 48 D dargestellt. Die 9 Arbeitszonen des Extruders 1 haben eine
Länge von jeweils 5 D und sind- in Figur 1 ebenfalls sche¬ matisch angedeutet. Aus einem Vorratsgefäß 2, welches han¬ delsübliche, trockene, gemahlene Gelatine in Pulverform enthält wird diese Pulvergelatine in die erste Zone des Extruders 1 eindosiert, wobei diese Zone vorzugsweise bei Raumtemperaturen gehalten oder gekühlt wird. In den nach¬ folgenden Zonen, beispielsweise in die 2. und 5. Zone wird aus einem Vorratsgefäß 3 ein Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, ein Polyalkohol, insbesondere Glycerin, Sorbit oder eine Mischung dieser Stoffe eingegeben. Die Doppel¬ schnecken des Extruders 1 vermengen unter Einwirkung der üblichen Scher- und Knetkräfte die Gelatine mit dem Lö¬ sungsmittel. Die Zonen 2-9 des Extruders 1 sind zumeist progressiv auf Temperaturen aufgeheizt, die zwischen 30 und 140°C liegen können. In der letzten Zone des Extru¬ ders, die mit einem Auslaß 4 für die produzierte Gelatine¬ lösung versehen ist, herrscht bevorzugt eine Temperatur von unter 100°C. An eine der letzten Zonen des Extruders, beispielsweise an die drittletzte Zone kann eine Unter¬ druckpumpe 5 angeschlossen werden, die in diesem Bereich einen Unterdruck erzeugt. In den davor gelegenen Zonen herrscht in der Regel ein Überdruck, der zwischen 5 und 100 bar liegen kann und die Vermischung der Gelatine mit dem Lösungsmittel sowie die Auflösung der Gelatine im Lö¬ sungsmittel begünstigt.
Es wurde in überraschender Weise gefunden, daß die aus dem Vorratsgefäß 2 eingegebene trockene Pulvergelatine ohne Vorquellung sofort vom Lösungsmittel angenommen wird. Die Zeit, die zwischen dem Eingeben der Pulvergelatine aus dem Gefäß 2 in den Extruder 1 bis zum Austreten der Gelatine¬ lösung aus dem Auslaß 4 verstreicht, kann relativ kurz ge-
wählt werden. Sie kann beispielsweise zwischen 1 und 6 Mi¬ nuten, vorzugsweise bei 4 Minuten liegen. Die kontinuier¬ lich aus dem Auslaß 4 ausfließende Gelatinelösung kann in einem Gefäß 6 aufgefangen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Die in der beschriebenen Weise gewonnene Gelatinelösung ist luftblasen- und stippenfrei, d.h. sie enthält keinerlei Gelatineteilchen, die nicht oder nur un¬ vollkommen aufgelöst sind.
Es hat sich gezeigt, daß bei einer Entgasung mit Hilfe der Unterdruckpumpe 5 luftblasenfreie Gelatinelösungen nur mit relativ hoher Konzentration von beispielsweise etwa zwi¬ schen 40 und 80 Gew.% Gelatine erzeugt werden können. Gibt man mehr Lösungsmittel zu und entgast, so entstehen in der Regel Gelatinelösungen mit niedrigeren Konzentrationen, die jedoch nicht luftblasenfrei sind.
Wenn die Luftbläschen in der erfindungsgemäßen Gelatine¬ lösung nicht stören, so kann eine Entgasung mittels der Unterdruckpumpe 5 auch unterbleiben.
Eine luftblasenfreie Gelatinelösung mit einer kleineren Konzentration als etwa 40% kann leicht dadurch gewonnen werden, daß man in die luftblasenfreie Gelatinelösung mit einer Konzentration von mehr als 40 Gew.% Gelatine, die mit der Anordnung nach Figur 1 hergestellt ist, blasenfrei weiteres Lösungsmittel zudosiert. Dies ist in Figur 2 schematisch angedeutet. An den Auslaß 4 ist ein an sich bekannter - statischer oder dynamischer - Mischapparat 7 angeschlossen, in den außer der aus dem Schneckenextruder 1 austretenden Gelatinelösung weiteres Lösungsmittel aus einem Vorratsbehälter 8 blasenfrei eingegeben wird, was in
der Regel auf keine technischen Schwierigkeiten stößt. An¬ schließend wird die luftblasenfreie Gelatinelösung mit ei¬ ner entsprechend kleinen Konzentration in einem Gefäß 6 aufgefangen und der weiteren Verarbeitung zugeführt.
Das Vorratsgefäß 8 könnte anstelle eines Lösungsmittels auch ein Additiv enthalten, welches der den Schneckenex¬ truder 1 verlassenden Gelatinelösung zugemischt werden soll, beispielsweise eine Glucoselösung, eine Emulsion, Farbstoffe oder dgl. Da auch die Zugabe der Substanzen aus dem Vorratsbehälter 8 kontinuierlich erfolgen kann, läßt sich so insgesamt fortlaufend eine Gelatinelösung belie¬ biger, insbesondere auch beliebig kleiner Konzentration gewinnen, der außerdem noch gewünschte Zusatzstoffe zuge¬ fügt sein können.
Beispiel 1:
In die Einzugszone eines Doppelschneckenextruders mit zwei gleichläufigen Schnecken werden kontinuierlich 1,5 kg/h an Gelatinepulver (mit üblichem, der Gleichgewichtsfeuchte entsprechendem Wassergehalt von etwa 10-12 Gew.%) eindo¬ siert. In der nächsten Zone wird über ein Ventil kontinu¬ ierlich 1 kg/h Wasser zugegeben. In der Zone 3 werden wei¬ tere 0,775 kg/h an Wasser eingedüst. An die Zone 6 wird eine Unterdruckpumpe angeschlossen, die in diesem Bereich einen Unterdruck von etwa 380-400 mbar erzeugt. Die Tem¬ peraturen der einzelnen Zonen werden wie folgt einge¬ stellt: Zone 1 = 55°C; Zone 2 = 55°C; Zone 3 = 55°C; Zone 4 = 85°C; Zone 5 = 85°C; Zone 6 = 85°C; Zone 7 = 80° C;
Zone 8 = 72°C und Zone 9 = 70°C. Der Druck am Extruderaus¬ gang beträgt 12 bar. Die aus dem Auslaß des Extruders aus¬ tretende Gelatinelösung hat eine Temperatur von 70°C. Die¬ se Lösung wird über eine auf 60°C aufgeheizte Rohrdüse ex- trudiert. Die Gelatinelösung ist luftblasenfrei. Die Zeit zwischen der Eingabe der Pulvergelatine in den Schnecken¬ extruder und dem Austritt der Gelatinelösung aus dem Ex¬ truder beträgt 4 Minuten. Bei abgewandelten Versuchsabläu¬ fen kann diese Verweilzeit der Gelatine im Schneckenextru¬ der auch zwischen 3 und 6 Minuten liegen.
Beispiel 2:
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt. Die den Ex¬ truder verlassende Gelatinelösung wird unmittelbar in eine an sich bekannte Mohnopumpe eingespeist, die einen Misch¬ apparat 7 gemäß Figur 7 darstellt. In diese Pumpe wird gleichzeitig eine zusätzliche Wassermenge von 25 kg/h ein¬ dosiert. Am Ausgang der Mohnopumpe kann eine 5%ige, luft¬ blasenfreie Gelatinelösung entnommen werden. Diese Lösung wird ab Eingabe der Pulvergelatine in den Schneckenextru¬ der in insgesamt etwa 6 Minuten hergestellt.
Beispiel 3:
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt. An den Ex¬ truderausgang wird ein herkömmlicher statischer Mischer angeschlossen. In diesen Mischer wird zusätzlich eine Was¬ sermenge von 11 kg/h eingepumpt. Am Ausgang des statischen Mischers kann eine 10%ige, luftblasen- und stippenfreie Gelatinelösung entnommen werden.
Beispiel 4 :
In die Einzugszone des Extruders werden 1,5 kg/h Gelatine eindosiert. In die nächste Zone werden kontinuierlich 0,320/kg/h Wasser zugegeben. Des weiteren werden in der Zone 5 0,65 kg/h Glycerin über eine Düse eingegeben. Bei einem angelegten Unterdruck von 200 mbar in der Zone 7 er¬ hält man am Auslaß des Extruders eine stippen- und luft¬ blasenfreie Lösung von Gelatine in Glycerin und Wasser. Die Temperaturen der einzelnen Extruderzonen sind bei die¬ sem Beispiel folgendermaßen festgelegt: Zone 1 = 45"C; Zo¬ ne 2 = 55°C; Zone 3 = 70°C; Zone 4 = 85°C; Zone 5 = 90°C; Zone 6 = 90°C; Zone 7 = 90°C; Zone 8 = 90°C und Zone 9 = 85°C.
Die gewonnene Gelatinelösung hat eine Temperatur von 86 C C. Der Druck am Extruderausgang liegt bei 25bar.
Beispiel 5:
Das Verfahren nach Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wer¬ den in der ersten Extruderzone 1,5 kg/h und in der dritten Zone 3 kg/h an Wasser eindosiert. Die sich so ergebende 30%ige Gelatinelösung wird vom Extruder in eine Mohnopumpe eingespeist, in welche gleichzeitig 16,8 kg/h eines Koch¬ ansatzes eingegeben werden. Der Kochansatz hat folgende Zusammensetzung:
35,6 Gew% Saccharose
47,6 Gew% Glucosesirup
08,4 % Sorbit
06,0 Gew% Wasser
02,4 % Zitronensäure sowie Farben und Aromen
Diese Zutaten wurden in einem Kocher auf 117°C erhitzt und somit auf eine Trockensubstanz von 87 Gew.% gebracht und anschließend auf 90°C abgekühlt.
Es wird so kontinuierlich eine gießfähige Gummibärchenmas- se hergestellt, die eine kontinuierliche Fertigung von Gummibärchen ermöglicht.
Nachstehend werden die erfindungsgemäß erzielbaren Vortei¬ le noch einmal zusammengestellt. Eine Vorquellung der Ge¬ latine in Wasser ist nicht erforderlich. Der Lösevorgang erfolgt kontinuierlich und läuft in sehr kurzer Zeit ab. Gegenüber herkömmlich, d.h. chargenweise hergestellten Ge¬ latinelösungen haben die erfindungsgemäß gewonnenen Lösun¬ gen eine bessere Qualität, da sie sofort weiter verarbei¬ tet werden können und die bisherigen langen Verweilzeiten der gelösten Gelatine in Pufferbehältern entfallen, wo ein Bloom- und Viskositätsabbau sowie eine bakteriologische Kontammination stattfinden kann. Durch nachgeschaltete Mischprozesse ist die Erstellung komplizierter Rezeptu¬ ren (z.B. Gießmassen für Gummibärchen) ebenfalls fortlau¬ fend möglich.
Als weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich schließlich erwiesen, daß die in der gewonnenen Lösung enthaltene Gelatine gegenüber der Aus- gangsgelatine, wie sie in den Extruder eingegeben wird, praktisch keine Qualitätsveränderungen erfährt. Dies gilt
insbesondere für die Molekulargewichtsverteilung der Gela¬ tinebestandteile, sowie für die Viskosität und die Bloom- zahl der Gelatine. Die plastizierende Einwirkung des Ex¬ truders hat auf die ursprünglich eingegebene Gelatine also keinerlei nachteilige Einwirkungen.
Next Patent: GRANULAR AGGLOMERATE AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE