BR112015006098B1

BR112015006098B1 - Rolo com uma multiplicidade de cavidades de moldagem abertas

Info

Publication number: BR112015006098B1
Application number: BR112015006098-6A
Authority: BR
Inventors: René Joachim Buter; Ashvinikumar Vishnukumar Mudaliar; Georgios Tetradis-Mairis
Original assignee: Unilever N.V.
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2020-06-16
Also published as: US9526265B2; AU2013323063B2; BR112015006098A2; CA2884725C; AU2013323063A1; IL237319A; CN104661533A; US20150245630A1; EP2900076A1; MX2015003688A; CN104661533B; WO2014048658A1; EA027983B1; MX355130B; EA201590234A1; IL237319A0; EP2900076B1; ES2564404T3; CA2884725A1

Abstract

rolo com uma multiplicidade de cavidades de moldagem abertas a presente invenção refere-se à fabricação de produtos de confeitaria congelados. particularmente, ela se refere à fabricação dessas confeitarias com uso de aparelhos com elementos de moldagem e moldes. um rolo (1,2) com uma multiplicidade de cavidades de moldagem (3) abertas, em sua superfície, sendo que o rolo (1,2) é oco com uma cavidade interna, sendo a cavidade parcialmente preenchida com nitrogênio líquido, em que um compartimento de isolamento à vácuo ser localizado em cada lado do rolo (1, 2), em que o compartimento de isolamento à vácuo, na seção transversal radial, apresenta uma parede externa plana e circular na forma de um disco anular, unido a uma parede lateral de rolo por duas porções contendo: uma seção geral transversal sigmoide para a porção na parte periférica de um painel de vácuo, uma seção geral transversal sigmoide para a porção na parte central do painel de vácuo.

Description

“ROLO COM UMA MULTIPLICIDADE DE CAVIDADES DE MOLDAGEM ABERTAS”

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se à fabricação de produtos de confeitaria congelados. Particularmente, ela se refere à fabricação dessas confeitarias com uso de aparelhos com elementos de moldagem e moldes.

Antecedentes da Invenção

[002] A fabricação de bolinhas de chocolate é conhecida há décadas e várias tecnologias baseadas em rolos cilíndricos foram propostas tais como aquela descrita no documento patentário EP923875 que descreve um par de rolos paralelos contendo cavidades definidas nas superfícies cilíndricas externas, um dispositivo de depósito que deposita líquido solidificável tal como chocolate sobre ditas superfícies cilíndricas provendo assim duas partes separadas de artigos alimentícios. Através de contra-rotação dos rolos, as duas superfícies se movem em relação uma à outra, e juntam as duas partes separadas em um produto alimentício. Todo o processo é baseado no fato de que cada artigo alimentício individual é ligado a outros por um filme ou uma tela, feita do mesmo material alimentício. Também com base no fato de que ao resfriar o chocolate contrai e desmolda rapidamente saindo das cavidades.

[003] Embora este processo seja adequado para a fabricação de bolinhas de chocolate a partir de uma base líquida, ele é totalmente inapropriado para a fabricação de produtos de sorvete sendo que as cavidades devem ser preenchidas por um produto aerado congelado. Os principais obstáculos contra a transferência desta tecnologia para produtos de sorvete são que as cavidades precisam estar a uma temperatura suficientemente baixa, de outra forma o sorvete introduzido nessas cavidades irá derreter (pelo menos na superfície), mas se as cavidades estiverem abaixo de 0^oC, a uma

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2/10 temperatura onde começa a se formar o gelo, então o sorvete irá aderir à superfície e não será facilmente “desmoldável”.

[004] Tais problemas são, por exemplo, ilustrados no documento patentário JP62-91148 que tenta propor um processo para a fabricação de bolinhas de gelo corrigindo ao mesmo tempo o problema da aderência de gelo às paredes das cavidades e que pode ser descrito como segue. Quando as cavidades correspondentes do par de rolos passam o ponto onde elas estão o mais próximo uma da outra o produto congelado em cada cavidade não é prensado o bastante contra o produto contíguo situado na cavidade correspondente em outro rolo, quando as cavidades se afastam novamente entre si através da rotação dos rolos, a força que liga as duas metades de produto é fraca demais em comparação com a adesão entre cada metade de produto e a cavidade na qual ela está e assim permanece na cavidade e não “desmolda”. O documento patentário JP62-91148 corrige este problema através i) do aquecimento de um dos rolos com uma circulação interna de líquido quente, ii) pela provisão de mecanismos de ejeção em cada cavidade do outro rolo, e iii) pela provisão de material em excesso da superfície de rolo. Esses mecanismos de ejeção permitem que as duas metades de produto sejam prensadas juntas enquanto aquece um rolo que permite a desmoldagem do produto.

[005] Esta tecnologia não constitui uma solução prática para o problema surgido pela tentativa em produzir produtos aerados congelados utilizando um par de rolos uma vez que a necessidade de derreter efetivamente a superfície de cada produto permite que sua desmoldagem suscite questões de higiene inaceitáveis. Em outro aspecto, os mecanismos de ejeção situados em cada cavidade de um rolo são extremamente complexos, difíceis de serem mantidos e constituem um risco a higiene.

[006] Mais recentemente foi proposto um processo para

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3/10 fabricação de produtos aerados congelados compreendendo;

- provisão de dois elementos de moldagem separados,

- provisão de pelo menos uma cavidade aberta em uma superfície de cada elemento de moldagem,

- provisão de dispositivos de preenchimento para preenchimento de ditas cavidades com um material aerado congelado,

- preenchimento de duas cavidades, uma em cada elemento de moldagem com um material aerado congelado, sendo que:

a) pelo menos uma das cavidades é preenchida com um produto aerado congelado com um excedente entre 30% e 130%,

b) este produto é então deixado expandir fora de sua cavidade,

c) as duas cavidades são em seguida movidas em sentidos opostos entre si e o produto aerado congelado em cada cavidade é prensado contra o produto aerado congelado na outra cavidade.

[007] Os elementos de moldagem são resfriados com nitrogênio líquido e ficam a uma temperatura abaixo de -80^oC, mais preferivelmente abaixo de -100^oC.

[008] Preferivelmente, os dois elementos de moldagem separados são um par de rolos paralelos sendo que cada rolo apresenta uma multiplicidade de cavidades abertas em sua superfície, sendo que os rolos giram em sentido contrário de forma que as respectivas cavidades nos elementos de moldagem permanecem opostos entre si e o produto aerado congelado em uma cavidade de um primeiro rolo é prensado contra o produto aerado congelado em uma cavidade oposta de um segundo rolo.

[009] Cada rolo é oco, sendo sua cavidade parcialmente preenchida com nitrogênio líquido de forma a assegurar o resfriamento dos rolos.

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4/10

[010] Embora tal aparelho seja perfeitamente satisfatório com relação à qualidade do processo de moldagem, ele consome, através de boa evaporação do nitrogênio líquido, uma enorme quantidade de nitrogênio líquido que é de fato usado no processo de resfriamento. Tipicamente, em operação, inferior a 5% do nitrogênio líquido é efetivamente usado para resfriar os moldes.

[011] Portanto existe a necessidade de um aparelho que reduza drasticamente o consumo de nitrogênio líquido e embora o isolamento térmico possa ser visto como uma solução óbvia, o estudo que leva à presente invenção mostrou que tal solução potencial estava permeada de problemas devido ao estresse criado pela deformação térmica. Neste aspecto, as tensões de Von Mises devem estar preferivelmente abaixo de 200 MPa (para um fator de segurança 2), mais preferivelmente abaixo de 100 MPa (para um fator de segurança 3) em todos os pontos do rolo.

Testes e definições

[012] Produto aerado congelado significa um produto de confeitaria congelado conforme descrito em ICE CREAM - Fourth Edition - W S Arbuckle - Chapman & Hall - páginas 297 a 312.

Temperatura dos rolos

[013] A temperatura de rolo é medida por uma sonda de temperatura de resistência situada 5 mm debaixo da superfície.

Estresse Von Misses

[014] Estresse Von Mises é uma combinação geométrica de todos os estresses (estresses normais em uma terceira dimensão e todos os 3 estresses de cisalhamento) agindo em um local particular. Isso depende da temperatura, e medida em Pascal.

Descrição da Invenção

[015] É objeto da presente invenção prover um rolo com uma

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5/10 multiplicidade de cavidades de moldagem abertas em sua superfície, sendo que o rolo é oco com uma cavidade interna, sendo que dita cavidade é parcialmente preenchida com nitrogênio líquido, em que:

- um compartimento de isolamento à vácuo fica localizado em cada lado do rolo,

- o compartimento de isolamento a vácuo, em uma seção transversal radial, que apresenta um lado externo em geral plano e uma parede circular na forma de um disco anular, unido a uma parede lateral do rolo por duas porções com:

- uma seção transversal sigmoide geral para a porção na parte periférica do painel de vácuo,

- uma seção transversal sigmoide geral para a porção na parte central do painel de vácuo.

[016] Preferivelmente cada seção transversal sigmoide é compreende:

- uma primeira curvatura ligada ao lado de rolo e com um raio R1

- uma porção reta

- uma segunda curvatura com um raio R2, que liga a seção transversal sigmoide para a parede circular externa.

[017] Preferivelmente, a primeira curvatura é ligada ao lado de rolo através de uma curvatura oposta com um raio R4.

Breve Descrição dos Desenhos

[018] A presente invenção será a seguir descrita com referência aos desenhos de acompanhamento exclusivos sendo que:

[019] A figura 1 representa uma vista esquemática de um aparelho para realização do processo de acordo com a presente invenção.

[020] A figura 2 representa uma seção transversal longitudinal de um rolo junto com seu circuito de resfriamento para realização do processo de

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6/10 acordo com a invenção.

[021] As figuras 3 a 8 representam uma seção transversal de rolo com vários painéis laterais de vácuo que não são satisfatórios.

[022] A figura 9 representa uma seção transversal de rolo com um painel lateral de vácuo de acordo com a invenção.

Descrição de Realizações da Invenção

[023] Conforme descrito no desenho de acompanhamento, o aparelho compreende um par de rolos paralelos 1 e 2 com cavidades de molde 3 definido em suas superfícies cilíndricas externas. Um primeiro dispositivo de preenchimento 4 é provido para fornecer um produto aerado congelado nas cavidades de molde 3 do primeiro rolo 1. Um Segundo dispositivo de preenchimento 5 é provido para fornecer um produto aerado congelado nas cavidades de molde 3 do segundo rolo 2. Conforme descrito na figura 1, os primeiro e o segundo dispositivos de preenchimento podem ser independentes entre si, alternativamente, pode ser um único dispositivo de preenchimento com duas saídas, um para cada rolo. Meios de motor, não mostrados, ficam dispostos para girar em sentido contrário os dois rolos a fim de mover as duas superfícies em relação um a outra e prensar o produto aerado congelado em uma cavidade do primeiro rolo contra o produto aerado congelado situado em uma cavidade do segundo rolo.

[024] Os dois rolos que são adaptados para girar em sentido contrário são posicionados para tocar um ao outro. Pelo ‘tocar um ao outro’, entende-se uma folga de inferior a 0.1mm. Os rolos precisam ser refrigerados pela circulação de um fluido refrigerante apropriado tal como nitrogênio líquido, a fim de apresentar em operação uma temperatura abaixo de -100^oC, conforme medido por uma sonda interna 14mm abaixo da superfície.

[025] Conforme mostrado na figura 2, um rolo apresenta uma cavidade cilíndrica 10 e montado de forma giratória sobre um eixo fixo 11 por

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7/10 meio de mancais 12. Ali é montada fixamente uma cremalheira 13 por meio da qual o rolo é girado. De uma extremidade do eixo se estende um tubo axial 14 através do eixo 11, abertura em cavidade 10. Um tubo 16 é conectado à extremidade aberta do tubo 14 da cavidade oposta 10. Um tubo separado 17 se estende através do tubo 14. O tubo 17 é terminado em uma cavidade 10 com um bocal 18.

[026] Durante a operação um meio refrigerante, preferivelmente nitrogênio líquido, é fornecido através do tubo 17 e pulverizado através do bocal 18 na cavidade 10 onde ele irá assim resfriar a parede externa da cavidade e daí resfriar as cavidades de molde 3. O meio refrigerante é em seguida gaseificado e conduzido através do tubo 4 para fora pelo tubo 16.

[027] Inicialmente ambos os rolos opera independentemente para alcançar uma temperatura de aproximadamente -160 C. Uma vez que esta temperatura é atingida, os dois rolos são trazidos próximos um ao outro. Devido ao encolhimento causado pela temperatura muito baixa as respectivas posições dos dois rolos devem ser verificadas constantemente.

[028] O sorvete é colocado nas cavidades de molde dos rolos frios. As duas metades do molde preenchidas com sorvete entram em contato, neste ponto um bastão (não representado) é inserido e o sorvete totalmente moldado é ejetado.

[029] Cada um dos dois dispositivos de preenchimento compreende vantajosamente um coletor montado próximo à superfície cilíndrica de rolo com uma folga em operação abaixo de 1mm.

[030] Os dois rolos podem ser feitos, por exemplo, de alumínio ou de aço e a superfície pode ser tratada com um revestimento para melhorar a dureza (por exemplo, revestimento de cromo) ou para melhorar a liberação de molde (por exemplo PTFE). Os formatos de cavidade de molde seguem as regras normais para desmoldabiliade. Preferivelmente, no nível de abertura de

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8/10 cavidade de molde, a parede de cavidade de molde não é essencialmente vertical. Isso assim permite uma melhor expansão do produto aerado congelado e uma melhor desmoldabilidade.

Exemplo 1 (exemplo comparativo):

[031] Vários painéis de vácuo em juntas quadradas para os lados de rolo conforme descrito na figura 3, 4 e 5 foram testados. O espaço entre o lado de rolo e o painel de vácuo estava a uma pressão de vácuo inferior a 0.1 mbar.

[032] O estresse de Von Mises Stress no aro do rolo situava-se entre 1000 e 3000 sendo que o deslocamento estava acima de 10mm.

[033] Isso era claramente inaceitável.

Exemplo 2 (exemplo comparativo)

[034] Um painel de vácuo com juntas angulares em relação aos lados de rolo, conforme descrito na figura 6 foi testado. O espaço entre o lado de rolo e o painel de vácuo estava a uma pressão de vácuo inferior a 0.1 mbar.

[035] O estresse de Von Mises era 2,500 e o deslocamento foi de 2.6mm.

[036] Isso era claramente inaceitável.

Exemplo 3 (exemplo comparativo)

[037] Um painel de vácuo com juntas corrugadas em relação aos lados de rolo, conforme descrito na figura 7 foi testado. O espaço entre o lado de rolo e o painel de vácuo estava a uma pressão de vácuo era inferior a 0.1 mbar.

[038] O estresse de Von Mises estava reduzido a 700. Isso era ainda inaceitável.

Exemplo 4 (exemplo comparativo)

[039] Um painel de vácuo com juntas corrugadas em relação aos lados de rolo, conforme descrito na figura 8 foi testado. O espaço entre o lado

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9/10 de rolo e o painel de vácuo estava a uma pressão de vácuo era inferior a 0.1 mbar.

[040] O estresse de Von Mises estava reduzido a 388. Isso era ainda inaceitável.

Exemplo 5 (invenção)

[041] Painéis de vácuo conforme descrito na figura 9 estavam ajustados ao lado de rolo. O painel de vácuo na seção transversal radial apresenta um plano geral externo e parede circular na forma de um disco anular, unida a uma parede lateral de rolo por duas porções contendo:

- uma seção transversal sigmoide geral para a porção na parte periférica do painel de vácuo; e

[042] Cada seção transversal sigmoide compreende:

- uma primeira curvatura ligada ao lado de rolo e com um raio R1;

- uma porção reta; e

- uma segunda curvatura com um raio R2, que liga a seção transversal sigmoide à parede circular externa.

[043] Preferivelmente, a primeira curvatura é ligada ao lado de rolo por uma curvatura oposta com um raio R4.

[044] Preferivelmente também a porção reta está substancialmente em um ângulo reto com a parede circular externa.

[045] O espaço entre o lado de rolo e o painel de vácuo estava a uma pressão de vácuo inferior a 0.1 mbar.

[046] Várias geometrias foram testadas as quais aparecem resumidas na tabela a seguir.

[047] As seguintes variações para esta configuração foram testadas a fim de obter a solução otimizada.

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T1 (mm)	T2 (mm)	R1 (mm)	R2 (mm)	Ângulo	Von Misses (MPa)	Deslocamento (mm)
10	5	30	30	90	276.7	2.5099
20	3	30	30	60	276.95	0.9964
20	5	30	10	90	262.3	1.0163
20	5	30	30	90	204.35	0.9925

[048] Os rolos e os painéis de vácuo eram feitos de aço inoxidável de grau alimentício. Com tal geometria, o consumo de nitrogênio líquido pode ser reduzido em 50% a 60%.

Claims

1. ROLO (1,2) COM UMA MULTIPLICIDADE DE CAVIDADES DE MOLDAGEM (3) ABERTAS, em sua superfície, sendo que o rolo (1,2) é oco com uma cavidade interna, sendo a cavidade parcialmente preenchida com nitrogênio líquido, caracterizado por um compartimento de isolamento à vácuo ser localizado em cada lado do rolo (1, 2), em que o compartimento de isolamento à vácuo, na seção transversal radial, apresenta uma parede externa plana e circular na forma de um disco anular, unido a uma parede lateral de rolo por duas porções contendo:

- uma seção geral transversal sigmoide para a porção na parte periférica de um painel de vácuo,

- uma seção geral transversal sigmoide para a porção na parte central do painel de vácuo.

2. ROLO (1,2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada seção transversal sigmoide apresentar:

- uma primeira curvatura ligada ao lado do rolo (1, 2) e com um raio R1;

- uma porção reta; e

3. ROLO (1,2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela primeira curvatura ser ligada ao lado de rolo por uma curvatura oposta com um raio R4.