BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie auf eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei solchen hartschaligen Früchten mit Giftstoffen in ihrer einen Kern umgebender Schale handelt es sich in erster Linie um die Cashew-Nuss. In der Schale dieser Nuss findet sich ein giftiges und vor allem ätzendes Öl, das zwar für verschiedene industrielle Anwendungen brauchbar ist, das aber das Schälen solcher Nüsse sehr erschwert. Arbeiterinnen, die mit dem Schälen von Cashew-Nüssen beschäftigt sind, schält sich zunächst die Haut von den äusseren Fingergliedern, die mit den Nüssen in Berührung kommen, und im Extremfall führt dies sogar zum Abfallen ganzer Fingerglieder. Anderseits ist das Schälen von Hand aus lange Zeit immer noch die schonendste Art gewesen, die Nüsse von ihren Schalen zu befreien und so eine hohe Ausbeute an Kernen zu erhalten.
Diese unbefriedigende Situation konnte durch eine automatische, schonend arbeitende Schälmaschine gemäss der US-PS 4 321 865 weitgehend gelöst werden. Hierbei werden die Nüsse in eine bestimmte Lage gebracht und anschliessend zwei einander übergreifenden, rotierenden Fräsmessern zugeführt, die die Schale rundherum aufschneiden, wobei gesichert ist, dass der Kern nicht verletzt wird. Selbstverständlich wäre an sich dabei die Gefahr gegeben, dass das giftige Öl aus den Schalen über die Kerne läuft und diese dann ungeniessbar macht, wenn das an der Oberfläche der Kerne haftende giftige Ö1 nicht entfernt werden kann. Man geht daher so vor, dass man vor dem Schälen das giftige Öl der Schale zumindest teilweise unschädlich macht, indem die Nüsse einer Vorbereitungsbehandlung unterzogen werden.
Dieser Vorbereitungsschritt umfasst zwar im wesentlichen nur den teilweisen Entzug des giftigen Öles aus den Schalen durch Extraktion, die bei einer Temperatur oberhalb der Rösttemperatur vor sich geht. Tatsächlich ist aber dieser Vorbereitungsschritt dreigliedrig, denn vor der Extraktion bzw. vor dem Rösten müssen die Nüsse befeuchtet werden, einerseits um eine isolierende Dampfschicht zwischen Schale und Kern zu erzeugen und anderseits mit Hilfe des Dampfdruckes das Austreten des giftigen Öles nach aussen zu begünstigen. Nach der Extraktion ist es anderseits erforderlich, an der Oberfläche der Nüsse anhaftende Flüssigkeitsreste abzuschleudern.
All diese Schritte sind nicht nur energieaufwendig und bedürfen auch eines hohen Investitionsaufwandes, sondern führen aufgrund des Röstens zu einer unerwünschten Geschmacksveränderung der Kerne, darüberhinaus aber auch zu einer bräunlichen Verfärbung derselben, die sie unansehnlich macht. Ein weiterer unerwünschter Nebeneffekt liegt darin, dass das an sich industriell brauchbare giftige Öl der Schalen durch die Extraktion nur in unvoll kommenem Masse gewonnen werden kann, einerseits weil ein Rest in den Schalen verbleibt und von dort kaum mehr entfernt werden kann, anderseits, weil die Extration einen weiteren Schritt erforderlich macht, der nicht nur kostspielig ist. sondern ausserdem auch wiederum mit einen weiteren teilweisen Verlust dieses Giftstoffes verbunden ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Vorbereitungsschritt zum Unschädlichmachen des Giftstoffes kostengünstiger durchzuführen und dabei vor allem auch eine höhere Qualität der Kerne zu erhalten. Erfindungsgemäss gelingt dies in überraschend günstiger Weise durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1.
Zwar ist verschiedentlich bereits eine Kältebehandlung vorgeschlagen worden, wie beispielsweise die US PS 2 583 697 die Behandlung von Kokosnüssen mit einer Temperatur unterhalb - 100 CF vorschlägt. Für andere landwirtschaftliche Produkte wird in der US-PS 4 461 781 eine Temperatur unter - 25 C vorgeschlagen. Diese Literaturstellen seien nur Beispiele für eine ganze Reihe von Schriften, in denen meist eine Behandlung um -30 C vorgeschlagen wird. Eine derartige Behandlung ist nicht nur sehr energieaufwendig, sondern hätte im vorliegenden Falle gerade den gegenteiligen Effekt.
Würde man nämlich hartschalige Früchte vor dem Schälen mit derartigen Temperaturen behandeln, so wäre der Kern derart versprödet, dass der Schälvorgang ohne eine grössere Menge an Bruch nicht mehr durchführbar ist. Anstatt einer Qualitätsverbesserung erhielte man also eine empfindliche Qualitätsverschlechterung.
Es hat sich gezeigt, dass eine gute Qualität der Kerne erhältlich ist, wenn die Merkmale des Anspruches 2 verwirklicht werden. Insbesondere bei einer Abkühlung auf nur etwa C ergibt sich ein dreifacher Nutzen, indem einerseits an Kühlenergie gespart wird, anderseits mit grosser Sicherheit das Verspröden der Kerne vermieden werden kann und letztlich doch das giftige Öl in den Schalen von Cashew Nüssen so weit verfestigt wird, dass es bei der nachfolgenden Schälbehandlung nicht austritt, sondern in den Schalen verbleibt. Die so mit diesen industriellen Ausgangsprodukt reich versehenen Schalen können dann zur Gewinnung dieses Öles leichter und ohne Gefährdung der Kernen einem Extraktionsprozess unterworfen werden.
Bei dieser Behandlung wird eine Schonung der Kerne umso sicherer erhalten, wenn die Merkmale des Anspruches 3 und/oder des Anspruches 4 verwirklicht sind, denn es ist ja klar, dass je tiefer die Temperaturen des Behandlungsfluides sind umso geringer die zeitlichen Toleranzen werden. Dabei ist ja besonders zu berücksichtigen, dass das zu behandelnde Gut ein Naturprodukt ist, bei dem die Schalendicke starken Schwankungen unterliegt.
Eine erfindungsgemässe Anlage zur Durchführung des Verfahrens geht von einer solchen aus, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 5 definiert ist. Sie ist durch die Merkmale des Kennzeichens dieses Anspruches charakterisiert.
Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschema des Verfahrens nach dem Stande der Technik;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus diesem Verfahren jedoch in einer Abwandlung und mit einer Anlage gemäss der Erfindung in Längsschnitten durch die einzelnen Bestandteile der Anlage; und
Fig. 3 eine Ausführungsvariante zu Fig. 2, jedoch in Draufsicht, teilweise im Schnitt, wobei der Schnittverlauf etwa den Linien III-III bzw. III' - III' der Fig. 2 entspricht.
Gemäss einem am Markte befindlichen und in Fig. 1 schematisch dargestellten Verfahren wurden Cashew-Nüsse nach der Anlieferung einem Klassierungsschritt 1 unterworfen, wobei sie nach Grösse sortiert wurden. Dies diente dazu, um zu sichern, dass die spätere Schälbehandlung auf Maschinen erfolgen konnte, die eine der jeweiligen Grösse entsprechende Einstellung hatten. Anschliessend wurde ein Vorbereitungsschritt 2 für den Schälprozess 3 durchgeführt, um das in den Schalen enthaltene ätzende Gift unschädlich zu machen. Dieser Vorbereitungsschritt 2 umfasste eine Befeuchtungsbehandlung 4, eine anschliessende Extraktion 5 des Giftes durch Rösten, worauf eine Reinigung 6 durch Abzentrifugieren der an den Schalen anhaftenden Flüssigkeit erfolgte.
Erst dann konnte der eigentliche Schälprozess 3 erfolgen, der vorzugsweise mit einer Schälmaschine durchgeführt wurde, wie sie in der US-PS 321 865 beschrieben ist.
Anschliessend erfolgte ein Separationsschritt 7 zur Abtrennung von Schalen und Kernen.
Wie oben bereits geschildert, war der dreigliedrige Vorbereitungsschritt 2 nicht nur energieaufwendig, sondern führte auch aufgrund des Röstprozesses 5 zu einer Verfär- bung der Kerne bzw. zu einer Geschmacksveränderung derselben. Anderseits musste die Giftsubstanz in den Schalen in irgend einer Form unschädlich gemacht werden, um nicht die Oberfläche der Kerne beim Schälen zu verunreinigen.
Erfindungsgemäss wird nun dieser Vorbereitungsschritt 2 in der Form durchgeführt, dass ein Kühlbehälter 102 vorgesehen ist, in den die Nüsse nach dem Klassieren (Stufe 1) über eine Zellenradschleuse 8 eingebracht werden. Das untere Ende dieses Kühlbehälters 102 kann durch eine ebensolche Schleuse verschlossen sein, ist aber im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mit einem Vibrations-Austragapparat 9 versehen, der im wesentlichen die selbe Funktion erfüllt.
Der Kühlbehälter 102 ist vorzugzweise mit einer Isolierschicht 10 versehen und besitzt ausser dem durch die Zellenradschleuse verschlossenen Einlass 11 für die Früchte und dem durch den Austragapparat 9 verschlossenen Auslass für die Früchte noch zwei weitere Öffnungen, nämlich eine Zufuhrleitung 13 für Kühlluft und an seiner Oberseite eine Abfuhrleitung 14 für dieselbe. Während also die Früchte dem Kühlbehälter 102 in vorteilhafter Weise von oben nach unten durchlaufen (bei horizontaler Anordnung des Kühlraumes wäre eine Transportvorrichtung vorzusehen), wird die Kühlluft im Gegenstrom durch den Innenraum des Behälters 102 hindurchgesandt. Zweckmässig ist ein Kreislauf für die Kühlluft vorgesehen, um so an Kühlenergie zu sparen.
Diese Kühlenergie wird durch ein Kühlaggregat 15 bereitgestellt, das einen Kältekompressor 16, ein Kälteaggregat 17 und einen Zufuhrapparat 18 für die Kaltluft mit einem Gebläse aufweist.
Das Kühlaggregat 15 kann verhältnismässig einfach und billig ausgelegt sein. Vor allem darfja die Versprödungstemperatur der Kerne nicht unterschritten werden, weil sonst die Gefahr der Entstehung von Bruch beim Schälen besteht.
Diese Versprödungstemperatur liegt für Cashew-Nüsse bei etwa - 10 C, doch ist es selbstverständlich erwünscht, zur Einsparung von Kühlenergie die Kühltemperatur so hoch wie möglich zu halten. Temperaturen von t C werden bevorzugt nicht unterschritten, und es ist sogar möglich, in einem Bereich zwischen 0 "C und -3 C, insbesondere bei etwa - 1 C zu arbeiten, welche Temperatur genügt, um das giftige und ätzende Ö1 in den Schalen so weit erstarren zu lassen, dass es beim Schälen nicht austritt.
Natürlich wäre es zur Abkürzung des Kühlprozesses möglich, die Schalen schockartig, d. h. in kurzer Zeit mit sehr tiefer Temperatur des Behandlungsfluides (es könnte ja auch eine Flüssigkeit verwendet werden oder ein anderes Gas) abzukühlen. Dies hätte jedoch zur Folge, dass die Behandlungszeit mit hoher Genauigkeit für jede einzelne- Nuss eingehalten werden müsste und aufgrund der natürlich vor kommenden Unterschiede zwischen den einzelnen Früchten dennoch die Gefahr beestünde, dass der Kern dabei versprödet und es zu einem höheren Anteil an Bruch kommt.
Dagegen hat es sich erwiesen, dass bei Auslegung des Kühlaggregates 15 in der Weise, dass das Behandlungsfluid, vorzugsweise Luft, nur eine um höchstens 5 C unterhalb der gewünschten Schalentemperatur (bei einer Schalentemperatur von 1 C somit eine Behandlungstemperatur von 5 -C maximal) liegende Temperatur besitzt, überraschenderweise die Kerne nicht nur nicht verspröden, sondern dabei immerhin bei Beibehaltung ihrer Elastizität noch an Festigkeit gewin nen, so dass der Anteil an Bruch auch gegenüber dem anhand der Fig. 1 besprochenen bekannten Verfahren auf nur 1 bis 9% herabgedrückt werden kann. Dies ist ein derart niedriger Prozentsatz. wie er bisher durch kein anderes Schälverfahren auch nur annähernd erreicht werden konnte.
Wenn nun mit relativ geringen Behandlungstemperaturen gearbeitet wird, so werden sich verhältnismässig lange Behandlungszeiten ergeben. Dies stellt jedoch bei der Verwendung eines Kühlraumes bzw. Kühlbehälters 102 keinen Nachteil dar. weil dieser zunächst wenigstens teilweise gefüllt werden kann. während die Kühlbehandlung bereits beginnt und dann die gekühlten Früchte fortlaufend und ohne weiteren Zeitverlust entnommen werden können. Somit werden sich Kühlzeiten für jede einzelne Nuss ergeben, die zweckmässig maximal eine Stunde betragen, vorzugsweise jedoch eine Viertelstunde nicht unterschreiten, damit das Kühlen möglichst schonend und anderseits auch gründlich erfolgt.
Eine Durchschnittszeit von etwa 30 Minuten hat sich als zweckmässig erwiesen, wobei selbstverständlich der Neigungswinkel der Kegelstumpfwände 19 am unteren Ende des Kühlbehälters 102 entsprechend den für Silos geltenden Gesetzmässigkeiten so zu wählen ist, dass ein gleichmässiges Austragen der Nüsse über den Auslass 12 erfolgt und damit jede Nuss zumindest annähernd gleich lange behandelt wird.
Schon deshalb ist es ja von Vorteil, wenn die Temperatur des Behandlungsfluides höchstens 5 C unter der gewünschten Schalentemperatur liegt. Es hat sich erwiesen, dass der Winkel dieser Kegelwände 19 zur Senkrechten bzw. Längsachse A des Behälters 102 zweckmässig 10- bis 20- beträgt, vorzugsweise 12 bis 15-.
Aufgrund der nur geringen Abkühlung der Nüsse ist es zweckmässig. die Nüsse so rasch wie möglich den Schälmaschinen 103 zuzuführen, die vorzugsweise entsprechend der US-PS 4 321865 ausgebildet sind. Hierzu bestehen zwei Möglichkeiten. die jeweils anhand der Fig. 2 bzw. der Fig. 3 gezeigt sind. Gemäss Fig. 2 schliesst unmittelbar an den Austragapparat 9 ein. vorzugsweise in einem isolierten Gehäuse untergebrachter, Verteilförderer 20 an, der die abgekühlten Nüsse unmittelbar über Verteilöffnungen 21 und daran angeschlossene. vorzugsweise ebenfalls isolierte, Verteilschächte 22 in Vereinzelungsapparate 23 einfüllt. Diese Vereinzelungsapparate sind in der genannten US-PS als Vibrations Wendelförderer beschrieben, die bevorzugt mit einer Einrichtung zum Orientieren der Nüsse in eine vorbestimmte Ausrichtung versehen ist. Von dort gelangen die Nüsse, z. B.
über Schüttelrinnen 24, zwischen die einander zugekehrten Trums zweier Riemen 25, 26, in welchem Zwischenraum zwei, aus Fig. 3 ersichtliche, in Normalstellung einander überlappende und an Schwenkarmen 37 gelagerte Fräsmesser 27 eingreifen. Durch die Überlappung ist es möglich, die Nüsse rundherum aufzuschneiden, worauf die Schalen durch einen in den Schnitt eindringenden Keil (nicht dargestellt) aufgesprengt werden. Anschliessend verlassen die Schalen und Kerne über eine Ausgangsrinne 28 die Schälmaschine 103 und gelangen in eine Separiereinrichtung, die zweckmäs sigjeweils von einem Sieb 107 gebildet ist. Die weitere Verarbeitung erfolgt dann in herkömmlicher Weise.
Wenn nun ein Verteilförderer 20 vorgesehen ist, der bevorzugt als sogenannter Redler- oder Bühler-Kettenförderer (BKT) ausgebildet ist, mag es, zumindest bei relativ kurzen Schächten 22, zweckmässig sein, diese Schächte 22 bis zur Höhe der Offnungen 21 anzufüllen, wobei der Austrag aus den Schächten 22 mit Hilfe der Vibrationsbewegungen des Vereinzelers 23 erfolgt. Nun ist es selbstverständlich schwierig, die Menge der aus dem Kühlraume 102 ausgetragenen Nüsse stets so zu bemessen, dass sie derjenigen Menge entspricht, die gerade von den Schälmaschinen 103 verarbeitet wird. Vorzugsweise wird die Austragsgeschwindigkeit so bemessen, dass sie etwas über der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Schälmaschinen 103 liegt, und es ist am Ende des Verteilförderers 20 eine Überlauföffnung 29 vorgesehen.
In diese Überlauföffnung 29 gelangen alle jene Nüsse, die in den Öffnungen 21 keine Aufnahme mehr gefunden haben.
Zweckmässig ist an die Überlauföffnung 29 ein isolierter Behälter 30 angeschlossen, der an seiner Unterseite mit Hilfe einer Schleuse, z. B. einer Zellenradschleuse 31, verschlossen ist.
Der Behälter 30 wird entweder periodisch entleert, wobei die entnommenen Nüsse zweckmässig in den Kühlbehälter 102 rückgeführt werden, oder es ist in ihm ein Niveaufühler vorgesehen, der entweder als Schranke, z. B. als Lichtschranke mit einem Sender 32 und einem Empfänger 33 versehen ist, oder es ist an der Oberseite ein Entfernungsmesser, z. B.
ein Ultra-Schall-Entfernungsmesser 34 zur Bestimmung der Niveauhöhe vorgesehen. Sobald ein bestimmtes Niveau erreicht ist, mag über ein Steuergerät 35 und einen Motor M2 die Zellenradschleuse 31 in Bewegung gesetzt werden, um die im Behälter 30 enthaltenen Nüsse zu entleeren. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, den Behälter 30 unmittelbar an eine Rückführleitung für den Kühlbehälter 102 anzuschliessen. Das Steuergerät 35 ist zweckmässig mit einer Ansteuerstufe 36 für den Motor M1 zum Antrieb der Zellenradschleuse 8 verbunden, so dass die Zufuhrmenge derart geregelt wird, dass das Niveau N im Behälter 30 nicht vor Ablauf einer vorbestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Zeit erreicht wird.
Selbstverständlich wäre es möglich, den jeweils letzten und vom Kühlbehälter 102 am weitesten entfernten Schacht 22 mit einem der Niveaufühler 32, 33 oder 34 auszurüsten, so dass die Überlauföffnung 29 mit dem Behälter 30 entfällt.
Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 3, bei der jeder Schälmaschine 103 ein eigener Kühlbehälter 202 zugeordnet ist, der in einem Schnitt gemäss der Linie III-III der Fig. 2 gezeigt ist, wogegen die Schälmaschinen 103 in einem Schnitt nach der Linie III' - III' der Fig. 2 dargestellt sind. Die Ausbildung der Kühlbehälter 202 entspricht im wesentlichen derjenigen des Behälters 102, doch besitzen die Kühlbehälter 202 ein gemeinsames Kälteaggregat 15 und sind selbstverständlich etwas kleiner dimensioniert als der allen Schälmaschinen 103 gemeinsame Kühlbehälter 102. Das untere Ende der Kühlbehälter 202 mündet in den unmittelbar darunter angeordneten Vereinzeler 23, dessen Vibrationen zum Austrag der Nüsse aus den Kühlbehältern 202 ausreichen mögen.
An in Fig. 3 weggeschnittenen Oberseite der Kühlbehälter 202 ist jeweils eine Abfuhrleitung 14 angeschlossen, wobei sämtliche Abfuhrleitungen zweckmässig zusammengeführt und in einem Kreislauf in das Kälteaggregat 15 rückgeführt werden.
Obwohl das oben geschilderte Verfahren und die zugehörige Anlage bevorzugt für die Verarbeitung von Cashew Nüssen ausgebildet sind, versteht es sich, dass sie analog für jede hartschalige Frucht anwendbar sind, wo gleichartige Probleme auftreten.
Es versteht sich übrigens, dass am Ausgange der Separiereinrichtungen 107 (Fig. 2) die noch den gesamten Gift stoff enthaltenden Schalen anfallen, die anschliessend der weiteren Verarbeitung desselben zugeführt werden können.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten möglich: so kann die Kühlung beispielsweise auch in einem Wirbelbett oder auch einer nach Art einer Rösttrommel aufgebauten Kühltrommel erzielt werden. Es mag in Einzelfällen günstig sein. in den Kühlraum ragende Kühlflächen vorzusehen, um so eine Abkühlung durch Kontaktkälte zu erhalten.