Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Extrusionsformdüse, ein Extruder, der wenigstens eine derartige Formdüse aufweist, eine expandierte Cerealie, die durch Extrusion durch eine derartige Formdüse erhalten werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Cerealie.

EP 0 898 890 (Société des Produits Nestlé S.A.) beschreibt eine Extrusionsformdüse zur Herstellung, durch Extrusion einer einzigen Substanz, eines Produkts, das die Grundform eines Kerns aufweist, der von einem Ring umgeben ist, wobei die Formdüse eine Platte mit einer Speiseöffnung aufweist, die sich in eine Verteilungskammer öffnet, die einerseits, durch eine Platte mit einer kreisförmigen zentralen Öffnung, zur Vorexpandierung und/oder zur Verlangsamung, mit einem zentralen Extrusionsgang mit der Grundform eines sich verengenden Kegels, und andererseits, durch wenigstens eine Platte mit einer Ringöffnung, für die Vorexpansion und/oder Verlangsamung, mit wenigstens einem koaxialen ringförmigen Extrusionsgang kommuniziert, der eine Grundform eines konvergierenden Kegels aufweist, wobei die koaxialen zentralen und rohrförmigen Extrusionsgänge entsprechende konzentrische zentrale und ringförmige Austrittsöffnungen aufweisen.

US-2,858,218 (J. O. Benson) beschreibt eine Cerealie in Form von Flocken, die ein Relief aufweist, das mit der Oberfläche einer Himbeere vergleichbar ist, sowie ein Verfahren zur Gewinnung einer derartigen Cerealie, wobei bei dem Verfahren eine Mischung aus Getreide und Wasser bei Atmosphärendruck gekocht wird, die auf diese Weise erhaltene gekochte Paste extrudiert wird, indem man sie mit einem Kolben durch eine Formdüse drückt, die eine Vielzahl von Löchern aufweist, so daß parallele Filamente aus der gekochten Paste gebildet werden, wobei die Filamente zu einem Bündel vereinigt und lateral in einem rohrförmigen Fortsatz der Formdüse verpreßt werden, so daß sie aneinanderkleben, wobei der auf diese weise erhaltene Zylinder getrocknet und quer in dünne Scheiben geschnitten wird, wonach man die Scheiben durch Hitzeeinwirkung aufquellen läßt.

US-3,482,992 (J. O. Benson) beschreibt eine Cerealie in Flockenform, die hergestellt ist aus sich berührenden stükken, wobei die Linien, an denen sich die Stücke treffen, gefärbt sind, sowie ein Verfahren zur Gewinnung einer derartigen Cerealie, wobei bei dem Verfahren eine Mischung aus Getreide und Wasser in einer Kochvorrichtung gekocht wird, die gekochte Paste durch eine Formdüse extrudiert wird, die eine Anzahl von kreisförmigen Austrittsöffnungen aufweist, insbesondere sechs Löcher, die kreisförmig um ein Zentralloch herum angeordnet sind, und ein Färbemittel durch kleine dazwischen angeordnete Löcher injiziert wird, so daß parallele Stränge von gekochter Paste gebildet werden, die an ihrer Grenzfläche gefärbt sind, wobei die Stränge zu einem Bündel vereinigt und lateral in einer rohrförmigen Verlängerung der Formdüse zusammengedrückt werden, so daß sie aneinanderkleben, wobei der Durchmesser des auf diese Weise erhaltenen zusammengesetzten Stranges dadurch vermindert wird, daß man ihn in Längsrichtung streckt, wobei der zusammengesetzte Strang in Querrichtung in dünne Scheiben geschnitten wird, die Scheiben getrocknet werden, und dann unter Hitzeeinwirkung zum Aufquellen gebracht werden.

WO 98/49902 (General Mills) beschreibt in Verbindung mit der dortigen 11 ein mehrfach gefärbtes oder aromatisiertes extrudiertes Cerealienprodukt, das dadurch hergestellt wird, dass man zwei unterschiedliche Teigströme einer zentralen Zone und einer Umfangszone zuführt, wobei der Umfangs-Teigstrom in Richtung des zentralen Teigstroms geführt und gegen diesen gepreßt wird, kurz bevor die zusammengeführten Teigströme durch eine einzige Formöffnung extrudiert werden, und wobei die extrudierte verschmolzene Masse geschnitten wird. Das Produkt (11) weist z. B. die Grundform einer Blume mit einem zentralen Abschnitt, der auf den zentralen Teigstrom zurück geht, und Blütenblättern, die auf den Umfangsteigstrom zurück gehen, auf. Da es hierbei nur eine Formöffnung mit einer zentralen Zone gibt, bilden die unterschiedlichen Bestandteile des Produkts (zentraler Bereich und Blütenblätter) eine verschmolzene mehrfarbige Masse.

US 3,139,342 (E. F.LISKEY) beschreibt die Herstellung von Tiernahrungspellets durch Extrusion eines Stroms eines plastifizierten Materials durch eine zylindrische Öffnung, und das Schneiden des Materials auf kurze Längen, die etwa dem Öffnungsdurchmesser entsprechen. Das extrudierte Material expandiert oder pufft unter Bildung individueller sphärischer Pellets, die in 3 von US 3,139,342 gezeigt sind. Die individuellen Pellets können zu einer dreidimensionalen agglomerierten Masse oder zu Clustern gesammelt werden, wie in 4 von US 3,139,342 gezeigt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Extrusionsformdüse bereitzustellen, die es ermöglicht, eine expandierte Cerealie mit einer besonders attraktiven dreidimensionalen Form herzustellen, nämlich mit der Grundform einer Gruppierung von sich berührenden Kugeln.

Zu diesem Zwecke weist die Extrusionsformdüse gemäß der vorliegenden Erfindung eine Speise-Ringöffnung für eine zylindrische Verteilungskammer auf, die mit einer Gruppierung von 2–30 parallelen Extrusionsröhrchen (3) kommuniziert, die in einer Stirnwand (4) vorgesehen ist, wobei sich ein zylindrischer Verteilungseinsatz (5) in axialer Richtung vom Zentrum des Rings (1) bis zu einem vorgegebenen Abstand von der Gruppierung der Röhrchen (3) erstreckt, wobei die Querschnitte der Extrusionsröhrchen Durchmesser, Längen oder Breiten zwischen 1,0 und 4,0 mm aufweisen, und wobei der Abstand zwischen zwei Röhrchen von 0,2–0,6 mm beträgt.

Der Extruder gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein langgestrecktes Zylindergehäuse auf, das eine oder zwei Arbeitsschnecken enthält, wenigstens eine obengenannte Extrusionsformdüse, sowie Schneideinrichtungen.

Die expandierte Cerealie gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Grundform einer Gruppierung von sich berührenden Kugeln auf, die erhältlich ist durch Extrudieren einer thermoplastischen Masse durch eine Formdüse, die 2–30 parallele, voneinander beabstandete Extrusionsröhrchen aufweist, und Schneiden der thermoplastischen Masse an den Austrittsöffnungen der Extrusionsröhrchen zu einer Scheibe, die dadurch abgetrennt wird und die Gruppierung von sich berührenden Kugeln bildet,

wodurch die Gruppierung von sich berührenden Kugeln 2-30 Kugeln aufweist, eine Gesamtdicke von 4–16 mm hat und auf der Seite gekrümmt ist, auf der die Scheibe geschnitten und abgetrennt ist.

Das vorliegende Verfahren zur Herstellung einer expandierten Cerealie mit der Grundform einer Gruppierung von sich berührenden Kugeln gemäß der vorliegenden Erfindung besteht im Kochen-Extrudieren-Expandieren einer Mischung, die, in Gewichtsteilen, 60 bis 90 Teile eines stärkehaltigen Materials, bis zu 15 Teile Zucker, bis zu 10 Teile Öl und Wasser enthält, das der Mischung zugesetzt wird, so dass diese einen Wassergehalt von 15 bis 25 Gew.-% aufweist, in der Durchführung einer Extrusion durch wenigstens eine Formdüse, die eine Gruppierung von 2–30 parallelen Extrusionsröhrchen umfaßt, wobei die Querschnitte der Extrusionsröhrchen Durchmesser, Längen oder Breiten zwischen 1,0 und 4,0 mm aufweisen und der Abstand zwischen zwei Röhrchen von 0,2 bis 0,6 mm beträgt, so daß ein Bündel von Strängen einer expandierten thermoplastischen Substanz erhalten wird, die aneinander haften, und im Schneiden des Bündels in Scheiben an den Austrittsöffnungen der Extrusionsröhrchen besteht.

In dieser Beschreibung ist der Ausdruck "Arbeitsschnecke" so zu verstehen, daß damit die Extruderschnecke oder die Extruderschnecken gemeint sind, die innerhalb einer Bohrung oder innerhalb zweier Sekantenbohrungen rotieren, die in dem Gehäuse ausgeführt sind, und an die Verarbeitungselemente wie Gewindegänge, die sich schraubenförmig um ihre Achse winden, angefügt sind. Die Konfiguration, Steigung, Tiefe und Händigkeit derartiger Gewindegänge können entlang der Achse auf die verschiedenste Art und Weise gestaltet sein, so daß Zonen für unterschiedliche Verarbeitungsschritte wie z. B. Fördern, Befeuchten, Mischen, Scheren, Komprimieren und/oder Kochen definiert werden. Derartige Schnecken können als ein einziges Stück hergestellt werden, oder dadurch, daß man Elemente zusammenbaut, die beispielsweise nacheinander auf einen Schneckendorn aufgeschoben werden.

Die vorliegende Extrusionsformdüse weist daher eine Speise-Ringöffnung für eine zylindrische Verteilungskammer auf, die mit einer feldartigen Gruppierung von parallelen Extrusionsröhrchen kommuniziert, die in einer Stirnwand vorgesehen sind, wobei ein zylindrischer Verteilungseinsatz sich axial vom Zentrum des Rings bis zu einem vorgegebenen Abstand von der Gruppierung von Röhrchen erstreckt.

Der Speisering kann in Form von zwei konzentrischen Ringen hergestellt sein, die z. B. mittels radialer Stäbe oder aneinander anliegender rohrförmiger Reifen verbunden sind.

Der Verteilungseinsatz kann z. B. stromauf einen ersten zylindrischen Abschnitt und stromab einen zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweisen. Er ist dafür vorgesehen, die Geschwindigkeit der Verschiebung eines Stroms der extrudierten thermoplastischen Substanz über die gesamte Breite einer Extrusionsfront auszugleichen, die der Breite oder dem Durchmesser der Gruppierung von parallelen Extrusionsröhrchen entspricht.

Die Röhrchen der feldartigen Gruppierung von Röhrchen können Querschnitte unterschiedlicher Form aufweisen, wie beispielsweise kreisförmig, oval und/oder polygonal, insbesondere dreieckig, quadratisch, rechteckig und/oder trapezoid.

Die Röhrchen ein und derselben Gruppierung können daher Querschnitte gleicher oder unterschiedlicher Formen und Größen aufweisen.

Die Gruppierung umfaßt 2 bis 30 Röhrchen, die, im Querschnitt betrachtet, z. B. entlang einer Anzahl von Achsen oder Kurven ausgerichtet sind, oder in keiner besonderen Ordnung, jedoch relativ nahe beieinander.

Der Querschnitt der Röhrchen kann beispielsweise Abmessungen, insbesondere Durchmesser, Längen oder Breiten von zwischen 1,0 und 4,0 mm aufweisen, oder, mit anderen Worten, eine Querschnittsfläche und Öffnungsweite von 1 bis 16 mm².

Der erfindungsgemäße Extruder weist daher ein langgestrecktes Gehäuse auf, das eine oder zwei Arbeitsschnecken enthält, wenigstens eine Extrusionsformdüse gemäß der vorliegenden Erfindung, sowie Schneidelemente.

Die Schneidelemente können in Form eines rotierenden Messers mit einer Anzahl von Klingen ausgeführt sein, insbesondere von 2 bis 4 Klingen, die gegen die Austrittsöffnungen der Röhrchen der Gruppierung rotieren, oder, mit anderen Worten, gegen die Vorderwand der Formdüse rotieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Extruders mit mehreren Formdüsen, insbesondere 2 bis 30 Formdüsen, endet ein stromab angeordneter Teil des Gehäuses, der ein stromab angeordnetes Ende der Arbeitsschnecke oder -schnecken enthält, in einer Frontplatte, die mit dem Gehäuse verbunden ist, und in der eine Vorverteilungsöffnung vorhanden ist, die sich durch eine Platte mit einer Vorverteilungsöffnung zu einer glockenförmigen Vorverteilungskammer öffnet, die mit den Verteilungskammern der Formdüsen über deren Speiseringe kommuniziert.

In einer Ausführungsform des Extruders, wie dem beschriebenen mit mehreren Formdüsen, kann die Zahl der Formdüsen, die verwendet werden, entsprechend der Abgabeleistung des Extruders gewählt werden, insbesondere indem man eine von 2 Formdüsen oder eine von 3 Formdüsen blockiert, indem man ihren Speisering mit einer Abdeckung versperrt, die beispielsweise anstelle des Verteilungseinsatzes angebracht ist.

Die expandierte Cerealie gemäß der vorliegenden Erfindung, die durch Extrusion durch die vorliegende Formdüse erhalten werden kann, weist daher die Grundform einer Gruppierung von sich berührenden Kugeln auf.

Die sich berührenden Kugeln der Gruppierung können von gleichen oder unterschiedlichen Formen sein, und sie können insbesondere rund und/oder langgestreckt sein, und sie können entlang von beispielsweise Achsen oder Kurven ausgerichtet sein oder nicht.

Die Gruppierung kann eine Umfangslinie von variierender Gestalt haben, insbesondere, z. B., quadratisch, rechteckig, kreisförmig oder oval, moduliert durch die Ausbeulungen, die von den Kugeln gebildet werden, die an den Kanten angeordnet sind.

Es ist möglich, sich unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Cerealie vorzustellen, wie beispielsweise als Frühstückscerealien oder beispielsweise als knusprige Haustiernahrung.

Gemäß einer Ausführungsform als Frühstückscerealie kann die vorliegende Cerealie so gegessen werden, wie sie ist, oder in überzogener Form, insbesondere mit einem Überzug aus Schokolade, einem Zuckersirup, einem Fruchtsirup, einem Honigsirup oder einem Überzug, der beispielsweise Vitamine und Aromamittel enthält.

Das vorliegende Verfahren zur Herstellung einer expandierten Cerealie mit der Grundform einer Gruppierung von sich berührenden Kugeln besteht im Kochen-Extrudieren-Expandieren bei einem Druck von 40 bis 180 bar bei 105 bis 180°C einer Mischung, die, in Gewichtsteilen, 60 bis 90 Teile stärkehaltiges Material, bis zu 15 Teile Zucker, bis zu 10 Teile Öl sowie Wasser enthält, das zugesetzt wird, so dass die Mischung einen Wassergehalt von 15 bis 25 Gew.-% aufweist, in der Durchführung der Extrusion durch wenigstens eine Formdüse, die eine Gruppierung von parallelen Extrusionsröhrchen aufweist, so daß ein Bündel von Strängen einer expandierten thermoplastischen Substanz erhalten wird, die aneinanderkleben, und im Schneiden des Bündels an der Austrittsöffnung der Extrusionsröhrchen in Scheiben.

Die Mischung kann außerdem bis zu 1,5 Teile Calcium, in Form von Calciumcarbonat oder Calciumtriphosphat, enthalten.

Beispielsweise können auch noch Vitamine, Spurenelemente und Natriumchlorid zu der Mischung zugesetzt werden.

Ferner können beispielsweise Färbemittel, Aromastoffe oder sogar aromatisierende Zutaten wie Kakao zugesetzt werden. Beispielsweise können bis zu 6 Teile Kakao zugesetzt werden.

Das stärkehaltige Material kann beispielsweise ein Getreidemehl, insbesondere Weizen-, Gersten-, Reis- und/oder Maismehl sein, und/oder eine Stärke, insbesondere Weizen-, Gersten-, Reis-, Tapioka-, Kartoffel- und/oder Maisstärke.

Der Zucker kann beispielsweise Rohrzucker, Glucose oder Fructose sein.

Das Öl, das vorzugsweise in einem Anteil von 4 bis 10 Teilen zugesetzt wird, kann Butteröl oder ein Pflanzenöl wie beispielsweise ein Palmkernöl sein.

Die Kochextrusion kann in einem Kochextruder mit einem Verhältnis der Schneckenlänge zum Schneckendurchmesser von etwa 9 bis 24, wobei die Schnecken bei 240 bis 370 U/min rotieren, bei einem Druck, der aus einem Bereich von 40 bis 180 bar ausgewählt ist, und bei einer Temperatur, die aus dem Bereich von 105 bis 180°C ausgewählt ist, erfolgen, so daß für die extrudierten Stränge ein Expansionskoeffizient von etwa 2 bis 4 erhalten wird.

Wasser tritt während der Expansion aus der thermoplastischen Masse in Form von Dampf aus, so daß die extrudierten Stränge eine poröse Textur aufweisen und beispielsweise einen restlichen Wassergehalt von 5 bis 12% aufweisen können.

Die auf diese Weise erhaltene expandierte Cerealie kann dann getrocknet werden, insbesondere indem man sie kontinuierlich durch einen Heißluftofen führt, bis der Restwassergehalt auf beispielsweise 1 bis 3% erniedrigt ist.

Die Formdüse, der Extruder und die Cerealie gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Bilddarstellung beschrieben, die beispielhaft angeführt wird, und in der zeigen:

1 eine Ansicht im Axialschnitt einer Ausführungsform der Formdüse,

2 eine Querschnittsansicht eines Details der in 1 dargestellten Formdüse,

3 eine teilweise Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Extruders, der eine Vielzahl von Formdüsen aufweist,

4 eine Frontansicht des in 3 dargestellten Extruders, und

5 eine Photographie, die eine Ausführungsform der Cerealie aus drei unterschiedlichen Winkeln zeigt.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Formdüse einen Speisering 1, der sich zu einer zylindrischen Verteilungskammer 2 öffnet, die mit einer Gruppierung von parallelen Extrusionsröhrchen 3 kommuniziert, die in einer Stirnwand 4 vorgesehen ist, wobei sich ein zylindrischer Verteilungseinsatz 5 axial vom Zentrum des Rings 1 bis zu einem vorgegebenen Abstand von der Gruppierung der Röhrchen 3 erstreckt.

wie in den 1 und 2 zu erkennen ist, wird der Verteilungsring 1 in Form von zwei Ringen 11 und 12 hergestellt, die durch aneinanderanliegende rohrförmige Reifen 13 verbunden sind.

Der Verteilungseinsatz 5 hat stromauf einen ersten zylindrischen Abschnitt 16 und stromab einen zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt 17.

Die feldartige Gruppierung von Röhrchen 3 umfaßt 24 zylindrische parallele Röhrchen des gleichen kreisförmigen Querschnitts, die in zwei Gruppen mit parallelen Achsen, die sich unter Winkeln schneiden, angeordnet sind.

Bei der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform weist der Extruder ein langgestrecktes Gehäuse (nicht gezeigt) auf, das eine oder zwei Arbeitsschnecken (nicht gezeigt) enthält, sowie eine Anzahl von Extrusionsformdüsen, wie sie in den 1 und 2 dargestellt sind, sowie eine Schneideinrichtung 14.

Ein stromab gelegener Teil des Gehäuses, der ein stromab gelegenes Ende der Arbeitsschnecke oder -schnecken enthält, endet in einer Frontplatte 7, die an dem Gehäuse befestigt ist und in der eine Vorverteilungsöffnung 8 vorgesehen ist, die sich, durch eine Platte 10 mit der Vorverteilungs-Öffnung, zu einer glockenförmigen Vorverteilungskammer 9 öffnet, die mit den Verteilungskammern 2 der Formdüsen über die Speiseringe 1 kommuniziert.

Die Schneidelemente werden in Form eines rotierenden Schneidmessers 14 hergestellt, das gegen die Auslaßöffnungen der Röhrchen 3 rotiert.

In 3 ist der Fall zu sehen, dass eine von zwei Formdüsen versperrt ist, indem ihr Speisering von einer Abdeckung 15 abgedeckt ist, die anstelle des Verteilungseinsatzes 5 in ihrem Zentrum angebracht ist.

5 zeigt eine Ausführungsform der Cerealie, die durch Extrusion durch eine Formdüse erhalten werden kann, die denjenigen ähnlich ist, wie sie in den 1 und 4 dargestellt sind.

Bei dieser Ausführungsform hat daher die Cerealie die Grundform einer Gruppierung von sich berührenden Kugeln der gleichen runden Form und der gleichen Dimensionen, die in zwei Gruppen mit parallelen Achsen, die sich unter Winkeln schneiden, angeordnet sind. Die Gruppierung von Kugeln ist leicht gekrümmt (auf der Seite, auf der das Schneidmesser die Cerealie von dem zusammengesetzten Strang trennt, der aus der Formdüse tritt), und hat einen Umfang von einer im wesentlichen rechteckigen Form (vgl. die linke Ausführungsfrorm von 5).

Das folgende Beispiel illustriert die Herstellung einer bevorzugten Form der vorliegenden Cerealie, im vorliegenden Falle einer expandierten Frühstückscerealie, durch Kochextrusion einer Mischung auf der Basis von Mehl und Wasser in einem Kochextruder, der mehrere Formdüsen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. In diesem Beispiel sind, wie in der gesamten Beschreibung, die Prozentangaben und Teile jeweils in Gewicht angegeben.

Ein Zwei-Schnecken-Kochextruder mit mehreren Formdüsen wie die, die in den 3 und 4 dargestellt sind, wird dazu verwendet, expandierte Cerealien mit der Form einer Anordnung von sich berührenden runden Kugeln herzustellen, wie sie in 5 gezeigt ist.

Um das zu tun, wird eine Mischung mit den folgenden Bestandteilen (in Teilen, außer für das zugesetzte Wasser) bereitet:

Um die Mischung herzustellen, wurden zuerst die trockenen Pulver gemischt. Die trockene Mischung, das Öl und das Wasser wurden nach Zugabe zu dem Extruder, in diesem Fall einem CLEXTRAL Typ BC-72 Zwei-Schnecken-Extruder mit einem Schneckendurchmesser von 88 mm und einer Schneckenlänge von 900 mm, gemischt.

Die Mischung wurde dann bei 170°C und 100–120 bar kochextrudiert, wobei die Extruderschnecken mit 310 U/min rotierten.

Die auf diese Weise erhaltene thermoplastische Masse wurde durch sechs Felder von 24 Röhrchen extrudiert, wobei die Röhrchen einen Durchmesser von 1,3 mm aufwiesen und der Abstand zwischen zwei Röhrchen 0,3 mm betrug.

Die thermoplastische Masse wurde in den Umgebungsraum extrudiert und sofort unter Verwendung eines Schneidgeräts mit 4 Klingen, das mit 800 U/min an der Vorderwand der Formdüsen rotierte, in Scheiben geschnitten.

Die erhaltene Cerealie hatte die Grundform einer Gruppierung von 24 sich berührenden Kugeln der gleichen runden Form und der gleichen Abmessungen, die in zwei Gruppen mit parallelen Achsen angeordnet waren, die sich unter Winkeln schnitten. Die Gruppierung der Kugeln war leicht gekrümmt (auf der Seite, auf der die Schneidvorrichtung die Cerealie von dem zusammengesetzten Strang trennte, der aus der Formdüse trat), und hatte einen Umfang von etwa rechteckiger Grundform.

Die Cerealie hatte eine Dicke von etwa 6 mm, eine Breite von etwa 15 mm und eine Länge von etwa 20 mm.