BG106409A - Устройство и метод за получаване на частици от хранителнa маса, по-специално от шоколадова маса - Google Patents

Abstract

Устройството и методът са приложими в хранително-вкусовата промишленост. Съгласно метода масата се разтапя в топилно приспособление (2) до достигане на течливост и се прехвърля във формообразуващо приспособление (17), което съдържа поне една дюза (19а) за изкапване на течливата маса, както и охлаждане (20) за втвърдяване на капките (27а) от маса във форма на частици (27b). За да се осъществят устройство и метод от този вид по конструктивно простначин и с максимална ефективност, е предложено охлаждането да включва охладена контактна повърхност, подвижна по отношение на дюзата.

Description

Област на изобретението

Изобретението се отнася до едно устройство и един метод за получаване на частици от хранителна маса, по-специално от шоколадова маса от вида, описан в ограничителните части на претенциите 1 и 14.

Предшествувашо ниво на техниката

Едно устройство и един метод от този вид са известни от ЕР 976 333. Устройст-

вото включва една тръба с вертикална ос, в горния край на която е разположено приспособление за раздробяване на капки на течливата шоколадова маса. Устройството за раздробяване съдържа един, покриващ почти цялото напречно сечение на вертикалната тръба блок от множество отделни дюзи, през които излизат и падат 15 свободно във вертикалната тръба капки от шоколадовата маса. Дюзовият блок се нагрява, за да се избегне втвърдяване на шоколадовата маса и запушване на дюзите. Като единствено охладително средство се използва охладен газ, за предпочитане азот. Азотът трябва да има температура най-малко -60°С, за предпочитане -160°С при навлизането и -80°С при напускането на вертикалната тръба, въпреки това, необхо20 дима е височина на тръбата поне 20 м. Охладителното средство се подава в тръбата за предпочитане на противоток, като я напуска в областта на дюзовия блок. По такъв начин не може да се избегне контакт на охладителния газ с дюзовия блок. В найдобрия случай това води до енергийни загуби, а обикновено до втвърдяване на масата и запушване на дюзите.

Ако с познатото устройство трябва да се променя по определени изисквания формата на получаваните частици, това може да стане само с твърде сложно изменение на провеждането на газа във вертикалната тръба, за да се създаде подходяща турбуленция на газа. Такава турбуленция може да се получи например с тангенциално впускане на газа, от което в тръбата да се създаде въртящ се поток. За целта е незо обходимо изграждане на конструктивно напълно различно решение.

BG-PA-106409

	Техническа съшност на изобретението Задача на изобретението е да се създадат устройство и метод, с които при конструктивно и технологически най-прост начин могат да се произвеждат частици от хранителна маса и по-специално от шоколадова маса.
5	Тази задача се решава с едно устройство, описано в претенция 1 и метод, според претенция 14. Използването на една контактна повърхност за охлаждане на масовите капки, която е подвижна спрямо дюзата, намалява решително опасността капките да заети-
• ю	нат още при напускането на дюзата и с това да разстройват процеса. Установено беше, че вредното при ЕР 976 333 разкъсване на капките при попадането им върху неподвижна повърхност не настъпва тогава, когато, както е при настоящето изобретение, контактната повърхност се охлажда и се движи спрямо дюзата и, съответно, спрямо капките. Предпочита се като контактна повърхност, съгласно претенция 2, да се използ-
15	ва въртящ се охладителен барабан, но това може да бъде и например един тръскащ се улей, или пък дюзата да се движи спрямо неподвижна контактна повърхност. С описаното в претенция 3 гребло се облекчава отделянето на охладените частици от контактната повърхност. Претенция 4 описва едно, конструктивно особено просто приспособление, при
20	което капките от маса попадат върху охладителната повърхност под действието на теглото си. От особено предимство е оформянето съгласно претенция 5, при което чрез изменение на разстоянието между контактната повърхност и дюзата може да се определя формата на частиците. Така например, възможно е. чрез намаление на разс-
25	тоянието между контактната повърхност и дюзата да се получават частици с форма на чипс, а увеличаването на това разстояние води до сферична форма. Изобретението е особено подходящо за приложение при производството на частици от микробно чувствителни продукти, като например от млечни продукти, тъй като както дюзата, така и контактната повърхност, съгласно претенция 7, могат заед-
30	но да се разположат във формообразуващ съд, конструиран съгласно претенции 8 до 10, който да се поддържа стерилен.

BG-PA-106409

Наистина, от EP 974 275 е известен един метод за стерилизиране на маси от хранителни продукти и по-специално на шоколад, но там не е описана възможност от тази маса да се получават частици. При познатия метод масата, по-специално шоколадовата маса се поставя в твърдо състояние в един затворен съд с двойни стени под 5 налягане и там, посредством нагряване през кожуха се нагрява на около 80°С, докато масата се втечни. След това се вкарва директна пара, с която масата се нагрява до стерилизационна температура от 125°С. Нагряването през кожуха при това остава активно, но трябва да се избягват топлинни загуби. Стерилизационното налягане възлиза на около 3 бара абсолютни. Масата престоява предварително определено вре10 ме при повишена температура, след което се прилага вакуум, за да се изведе нежеланата вода, вкарана в масата с парата и накрая масата се охлажда до 60°С. Течната шоколадова маса се изпомпва в резервоар. По-нататъшната преработка, обаче не е описана. Нагряването на масата до стерилизационната температура посредством директна пара е недостатък на описания метод, туй като при това в масата се вкарва прекомерно количество вода, което специално при шоколада не е желателно и тази вода трябва да се отдели, което води до усложняване на метода.

Съгласно претенция 11 при настоящето изобретение стерилизационното приспособление е разположено между топилното устройство и формообразуващия съд, така че масата вече хомогенно течлива и добре смесваема постъпва в стерилизаци20 онното приспособление.

Целесъобразно стерилизационното приспособление съгласно претенция 12 съдържа един съд с двойни стени, позволяващи нагряване и охлаждане, така че масата се довежда до стерилизационната температура чрез директен контакт с нагреваемата двойна стена и/или чрез директен контакт с охлаждаемата двойна стена може 25 след това да се охлади от стерилизационната температура до температурата, необходима за по-нататъшната преработка.

Целесъобразно между топилното приспособление и стерилизационното приспособление е включен съгласно претенция 13 един нагреваем резервоар, който съхранява достатъчен запас от течна маса за захранване на работещото на порции зо стерилизационно приспособление.

BG-PA-106409

Изобретението се отнася по-нататък до метода описан в претенция 14 и понататъшните му белези по претенции 15 до 21.

Описание на приложените фигури

Един пример за изпълнение на изобретението е описан по-нататък с помощта 5 на чертежите, на които е изобразено:

на фиг. 1 едно схематично изображение на устройството съгласно изобретението за осъществяване на метода съгласно изобретението, а на фиг. 2, едно схематично, увеличено изображение на формообразуващия съд.

фиг. 1 показва схематично съществените съставни части на устройството 1 за ю получаване на частици от хранителна маса, по-специално получаване на стерилни частици от тази хранителна маса. Хранителната маса може да бъде от всякакъв вид, която при консумация, по-специално при стайна температура се намира в твърдо състояние, а чрез повишаване на температурата се топи и става течлива, поспециално маси,съдържащи какао или маси, които съдържат какаови съставни части, 15 за предпочитане шоколадови маси.

Устройството 1 включва по посока на напредващия технологически процес едно нагревателно приспособление 2, в което масата се нагрява докато стане течлива, като при шоколадовите маси необходимата температура е между 40°С и 80°С. Нагревателното приспособление не е необходимо непременно да бъде интегрирано в тех20 нологичната линия - масата може да се доставя и във вид готов за преработка. Тази течлива топла маса се подава по тръбопровод 3 в резервоара 4, който е топлоизолиран и е снабден със собствен нагревател. В този резервоар 4 масата се поддържа в течно състояние при температура между 40°С и 60°С, за предпочитане 60°С, ако се отнася до шоколадова маса. От този резервоар 4 един тръбопровод 5 със спирателно 25 устройство 5а и през подходяща помпа 6, за предпочитане зъбна помпа, се прехвърля в стерилизационното приспособление 7. Последното включва един херметичен съд 8 с двойни стени, кухината между които е свързана с нагревателен контур 9 за нагревателен медиум, по-специално пара или прегрята вода, както и с един охладителен контур 10 за охладителен медиум, по-специално хладилен разсол. С вътрешността на стезо рилизационния съд 8 е свързан един газопровод 12 с помпа 11, през който се подава стерилен и/или инертен газ, например стерилен въздух или азот в горната част на съ

BG-PA-106409 да за стерилизация 8, а с помощта на помпата 11 в съда може да се създаде вакуум. Със съда 8 е свързан освен това и един тръбопровод 13 за подаване на пара.

Във вътрешността на съда 8 е разположен един разбъркващ механизъм 14, който е в състояние непрекъснато да разбърква цялото количество маса, намиращо се в 5 съда 8 и по-специално да предпазва масата от прекадено дълго непосредствено въздействие от нагретите стени на съда. Разбъркващият механизъм 14 за предпочитане е изпълнен като бъркалка и гребло.

Посредством помпата 6 течната маса се транспортира в предварително избрано количество в съда 8. Разбъркващият механизъм действа, а стените на съда 8 се ю нагряват от парата, подавана през тръбопровода 9 до такава температура, че масата във вътрешността на съда 8 да се нагрее до температура между около 110°С до 140°С, с което се убиват всички жизнеспособни зародиши. През тръбопровода 12 и помпата 11 намиращата се в съда маса се подлага на натиск със стерилен въздух или азот до около 2,5 бара. Когато масата в съда 8 достигне температура около 100°С, така че да 15 не може да се породи съществена кондензация, може през тръбопровода 13 да се подаде допълнително директна пара, за да се подсили дезинфекционният ефект. Когато се достигне необходимата температура на стерилизация, масата се задържа при нея определено време, за предпочитане между 4 и 10 минути.

Накрая налягането се снема, ако е необходимо се извлича образуваната вода, 20 като посредством помпата 11 съда се поставя под вакуум. Чрез подаване на студена вода по контура 10 в междината на двойната стена температурата на масата се сваля дотолкова, че тя все още да е течлива. При шоколадовата маса това е 20°С до около 40°С. След това масата се задържа на това температурно ниво чрез повторно подаване на топъл медиум по контура 9 или студен, по контура 10.

Вместо нагряване през двойната стена, стерилизацията може да се осъществи и чрез нагряване по известен сам по себе си начин с микровълнова или високочестотна техника. Могат да се прилагат и други алтернативи на двойната стена, като тръбни и други топлообменници, като се гарантира равномерно нагряване без да се дезинтегрира масата на нейните съставни части. Нагряването в тръби при зо достатъчна турбуленция с подходящи смесители и висока мощност на помпата дава

BG-PA-106409 най-добри резултати. Но и когато загряването се осъществява от други топлинни източници, охлаждането може да стане през двойните стени на съда 8.

Стерилизационният съд 8 е снабден с нагреваем изходящ тръбопровод 15 с двойни стени и подходящо спирателно устройство 15а и евентуално една помпа 16, 5 посредством които той се свързва с формообразуващото устройство 17. Изходящият тръбопровод 15 се нагрява от нагревателен контур 18 с нагревателен медиум, така че масата в изходящия тръбопровод 15 да се поддържа с желаната температура, при която тя е течлива, т.е. при шоколадовата маса около 25°С до около 30°С.

Формообразуващото устройство 17 е описано по-подробно с помощта на фиг. ю 2 и съдържа също така един затворен съд 18, в който е разположено капковото устройство 19 и един лежащ под него хоризонтален охладителен барабан 20. Охладителният барабан 20 се задвижва от мотора 21 и вала 21а и е свързан с тръбопровода 22 за охладителен медиум. В долната си част съда 18 е свързан чрез спирателното устройство 23 с охлаждаемата изходяща тръба 24, която през още едно спирателно уст15 ройство 25 е свързана с частично изобразения на чертежа резервоар 26 за шоколадови частици. Спирателните устройства 23 и 25 действат като шлюзове за поддържане на стерилни условия в резервоара 18.

Както е показано на фиг. 2, формообразуващият съд 18 се състои от горна цилиндрична част 18а и долна, по посока на свободното падане под действието на тег20 лото фуниеобразна част 18Ь. В горната част 18а е разположено капковото устройство 19, което притежава поне една дюза19а. За предпочитане е капковото устройство 19 да е оформено като нагреваем дюзов блок и да съдържа голям брой равномерно разположени дюзи в една хоризонтална равнина и паралелно разположени помежду си и спрямо двигателния вал 21а, като са насочени към образователната повърхност на 25 охладителния барабан 20.

Охладителният барабан 20 се задвижва посредством мотора 21 и двигателната ос 21а в посока на стрелката А с регулируеми обороти. Двигателният вал 21а преминава стерилно през стените на съда, като е лагеруван в тези стени с плъзгащи уплътнения, така че да се осигурят асептични условия. Задвижването включва и честотен зо преобразувател, който заедно с охладителния барабан 20 е предварително монтиран

BG-PA-106409 на единия фланец и позволява прецизно нагаждане на оборотите на барабана със скоростта на капките, които попадат върху него.

Двигателният вал 21 е разположен така, че периферната повърхност 20а, в найвисоката линия на охладителния барабан 20, се намира на разстояние В под дюзите

19а на капковото приспособление 19. Разстоянието В определя най-късия свободен път на падане, който могат да изминат излизащите под налягане от дюзите 19а капки 27а от масата, преди да достигнат периферната повърхност на охладителния барабан 20, служеща за контактна повърхност.

Към охладителния барабан 20 се допира едно изгребващо приспособление 28 с ю форма на гребло, опиращо до повърхността му, което отстранява втвърдените капки от контактната повърхност 10а и ги оставя да падат като твърди частици 27Ь в оформената като резервоар долна фуниеобразна част 18Ь на съда 18.

Разстоянието В между контактната повърхност 20а и дюзата може да се променя, за предпочитане посредством подвижен фланец 29, който носи капковото 15 приспособление 19 в съда 18. По такъв начин се променя и фиксира свободното падане на капките маса 27а и с това, в зависимост от температурата на масата при излизането и от дюзите 19а се определя формата на твърдите частици 27Ь.

По циркулационния контур 22, по-подробно изобразен на фиг. 1 в охладителния барабан 20 през кухо оформения двигателен вал 21а се подава нискотемпературен 20 разсол с температура -20°С, който се отвежда откъм страната на мотора. Към същия охладителен контур 22 през тръбопроводите 22а, е присъединена отвеждащата тръба 24, а през 22Ь се охлаждат и останалите части на служещата като бункер фуниеобразна част 18Ь на формообразуващия съд 18. В цилиндричната част 18а на формообразуващия съд 18 освен това е предвидена и охладителната тръба 30, разположена 25 паралелно под охладителния барабан 20, по цялата му дължина, но встрани от него.

През тази тръба във формообразуващия съд се подава студен газ, за предпочитане азот, за да се ускори втвърдяването на частиците и да се избегне затоплянето им.

Ако в стерилизационния съд 7 се набере достатъчно стерилизирана маса, която трябва да се преработи на частици, то непрекъснато или прекъснато, посредством зо помпата 16 през тръбопровода 15 се подава течливата маса, която в случая на шоколад има температура 25°С до 30°С в капковото приспособление 19. Охладителният

BG-PA-106409 барабан 20 се завърта от мотора 21 и се захранва с охладителен флуид по охладителния контур 22. При необходимост се прибавя и охлаждането с газ през тръбата 30.

Излизащите от дюзите 19а капки 27а от масата при свободното си падане на разстоянието В вече са охладени и падат върху силно охладената (до -20°С при шоко- лад) контактна повърхност 20а, движеща се напречно на движението на падане на капките 27а от маса, при което те рязко се охлаждат дълбоко, така че запазват формата си. Достигайки до изгребващото приспособление 28 те са вече твърди частици, които се изгребват от контактната повърхност 20а и падат в фуниевидната част 18Ь, която също е охладена, за да се избегне загряване. Чрез отваряне на спирателното ю приспособление 23 частиците попадат в оформената като улей тръба 24, до второто спирателно приспособление 25. Първото спирателно приспособление 23 тогава може

да се затвори, преди да бъде отворено второто спирателно приспособление 25, така че двете спирателни приспособления 23 и 35 действат като шлюзово устройство, което поддържа вътрешността на формообразуващия съд 18 асептична. Готовите частици могат тогава да бъдат прехвърлени в подходящ резервоар 26, за съхранение.

Съставните части на устройството съгласно изобретението могат да се свързват с паропроводи, за да може цялата инсталация да се подлага на стерилизация.

Полезно е, както охладителните така и нагревателните флуиди да работят в затворени цикли, за да се пести енергия.

Като вариант на описаното в текста и чертежите примерно устройство, то може да се използва и за преработване на не стерилизирани маси. Контактните повърхности могат да се изпълнят и като вибриращи улеи или други подобни елементи. Събирателната част в долната част на формообразуващия съд може да отпадне, поспециално, ако е осигурено непрекъснато извеждане на готовите частици. Температурите могат да се избират според качествата на обработваната маса. Също така и специалните нагревателни и охладителни медиуми могат да се заместят с други. Вместо изобразените на чертежите шибъри могат да се използват и други подходящи затварящи устройства, по-специално затварящото формообразуващия съд затварящо устройство може да бъде дозиращ вентил. Вместо върху падаща междина, капките от маса могат да се шприцват и върху друга, евентуално и върху вертикална контактна повърхност.

Claims (19)

1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

   5 1. Устройство (1) за получаване на частици (27Ь) от хранителна маса, поспециално от шоколадова маса, включващо топилно приспособление (2) за загряване на масата до течливост и формообразуващо приспособление (17), което съдържа поне една дюза (19а) за изкапване на течливата маса, както и охлаждане (20) за втвърдяване на капките (27а) от маса във форма на частици (27Ь) характеризиращо се с ю това, че охлаждането съдържа една подвижна спрямо дюзата (19а) охладена контактна повърхност (20а).
2. 2. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че контактната повърхност (20а) представлява околната повърхност на един задвижван, въртящ 15 се барабан (20).
3. 3. Устройство съгласно претенции 1 или 2, характеризиращо се с това, че към движещата се контактна повърхност (20а) е предвидено изгребващо приспособление (28) за освобождаване на частиците (27Ь) от контактната повърхност (27а).
4. 4. Устройство съгласно претенции 1до 3, характеризиращо се с това, че дюзата (19а) е разположена основно вертикално и на разстояние (В) над охладената контактна повърхност.

   25 5. Устройство съгласно претенция 4, характеризиращо се с това, че разстоянието (В) между дюзата (19а) и контактната повърхност (20а) е регулируемо.

   6. Устройство съгласно претенции 1 до 5, характеризиращо се с това, че охлаждането включва допълнително газообразно охладително средство.

   зо

   BG-PA-106409

   7. Устройство съгласно претенции 1 до 6, характеризиращо се с това, че за получаване на стерилни частици (27Ь) е предвиден формообразуващ съд (18), в който са разположени дюзата (19а) и контактната повърхност (20а).
5. 5 8. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че формооб- разуващият съд (18) притежава резервоарна зона (18Ь) за частиците (27Ь).
6. 9. Устройство съгласно претенция 8, характеризиращо се с това, че резервоарната зона (18Ь) е охлаждаема.

   ю
7. 10. Устройство съгласно претенции 7 до 9, характеризиращо се с това, че формообразуващият съд (18) е снабден с изходящ тръбопровод (24) с шлюз (23, 25) за частиците (27Ь).

   15
8. 11. Устройство съгласно претенции 7 до 10, характеризиращо се с това, че между топилното приспособление (2) и формообразуващия съд (18) е включено стерилизиращо устройство (7).
9. 12. Устройство съгласно претенция 11, характеризиращо се с това, че стери-

   20 лизиращото устройство (7) съдържа съд (8) изпълнен като топлообменник с двойни стени
10. 13. Устройство съгласно претенция 11 или 12, характеризиращо се с това, че между топилното приспособление (2) и стерилизиращото устройство (7) е предвиден 25 междинен нагреваем буферен резервоар (3) за течливата маса.
11. 14. Метод за получаване на частици (27Ь) хранителна маса, по-специално от шоколад, при който масата се загрява до достигане на течливост, изкапва се и се охлажда във форма на частици, характеризиращ се с това, че капките (27а) от маса зо се нанасят за охлаждане върху една охладена и движеща се спрямо капките (27а) контактна повърхност (20а).

    BG-PA-106409
12. 15. Метод съгласно претенция 14, характеризиращ се с това, че капките (27а) от маса се нанасят върху контактната повърхност (20а) чрез свободно падане и свободното разстояние между тях може да се регулира.
13. 16. Метод съгласно претенции 14 или 15, характеризиращ се с това, че капките (27а) от маса се охлаждат допълнително с газообразен охлаждащ медиум.
14. 17. Метод съгласно претенции 14 до 16, характеризиращ се с това, че за про10 изводство на стерилизирани частици (27Ь) масата най-напред се стерилизира и след това се изкапва и охлажда в затворено пространство (18).
15. 18. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че масата се довежда до стерилизационна температура чрез контакт с нагрята повърхност.
16. 19. Метод съгласно претенция 18, характеризиращ се с това, че при стерилизацията масата се обдухва със стерилен газ и при повишено налягане.
17. 20. Метод съгласно претенции 18 или 19, характеризиращ се с това, че за сте20 рилизация на масата, когато тя е предварително нагрята за предпочитане над 100°С, се подава допълнително пара.
18. 21. Метод съгласно претенции 14 до 20, характеризиращ се с това, че се води многостьпален температурен режим, като масата най-напред се довежда до течли-
19. 25 вост, при шоколада от 40°С до около 80°С, след това, прехвърлена за стерилизация се нагрява до стерилизационна температура, за предпочитане от около 110°С до около 140°С и, накрая се охлажда до температура, при която е все още течлива, при шоколада от около 10°С до около 40°С и при тази температура се подава за изкапване.