CH680102A5

CH680102A5 -

Info

Publication number: CH680102A5
Application number: CH929/90A
Authority: CH
Inventors: Horst-Dieter Tscheuschner; Andrea Hausmann; Knut Franke; Klaus Berkes; Helmut Foerster; Guenter Ritschel; Georg Schebiella
Original assignee: Heidenauer Maschf Gmbh
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1990-03-21
Publication date: 1992-06-30
Also published as: IT9047869A0; DD282612A5; IT9047869A1; IT1240088B; DE4008472A1

Description

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CH 680 102 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z.B Schokolade (vgl. hierzu den Oberbegriff des 1. Patentanspruchs).

Aus der DD-PS 148 491 wurde ein senkrecht stehender, zylindrischer Strukturwandler bekannt. Zentrisch im Innern des Behälters ist ein Rotor angeordnet, der in regelmässigen Abständen mit Flügeln bestückt ist. Im Verhältnis zum Innendurchmesser des Behälters ist der Durchmesser des Rotors relativ gering. Die Flügel sind mit feststehenden Anstellwinkeln ausgeführt. Diesen zugeordnet sind an der Innenwand des Behälters befestigte Stäbe.

Die Rotation des Rotors und die damit entstehende Turbulenz zwischen den Flügeln und den Stäben führt zu einer hohen Scherwirkung die dem Verarbeitungsgut die in dieser Prozessstufe gewünschten Fliesseigenschaften verleihen soll.

Nachteilig ist, dass trotz des hierbei nachgewiesenen grossen Schergefälles bei kurzer Verweilzeit nicht immer die optimalen Fliesseigenschaften erreichbar sind. Insbesondere bei der Verarbeitung von fettarmen Massen wird die Weiterverar-beitbarkeit, das heisst die Prozessführung in den nachfolgenden Verarbeitungstufen, durch die unzureichende Fliessfähigkeit erschwert.

Der Grund dafür ist in der nicht einheitlichen Intensität der Scherbeanspruchung zu suchen. Untersuchungen zeigten Abweichungen im Strömungsprofil des Gutstromes innerhalb des Strukturwandlers. Es traten undefinierbare Bewegungen der Masseteilchen auf. Die Kontrollen am Ausgang des Strukturierbehälters legen die Vermutung nahe, dass die Masseteilchen keine einheitliche Behand-iungsgeschichte aufweisen.

In der EP 279 255 wird eine Lösung gezeigt, bei der der Rotor einen vergrösserten Durchmesser aufweist. Eine deutliche Verbesserung der hierbei erzielten Fliesseigenschaften konnte dadurch jedoch nicht nachgewiesen werden.

Die Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Strukturwandlers, durch den die für die Weiterverarbeitung der Dispersionen optimalen strukturellen Voraussetzungen zur Erzielung günstiger Fliesseigenschaften erreichbar sind.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Entwicklung eines Strukturwandlers zugrunde, durch den die Intensität und Dauer der Scherbehandlung jeder Volumeneinheit in einem höheren Grade vereinheitlicht und in einem notwendigen Masse realisiert wird.

Die erfindungsgemässe Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. Anspruchs gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 sind Ausgestaltungen der erfindungsgemäs-sen Einrichtung.

Die erfindungsgemässe Lösung hat den Vorteil, dass die Fliesseigenschaften der Schokoladenmasse am Ausgang des Strukturierbehälters die für die Weiterverarbeitung der Schokoladenmasse optimalen Eigenschaften aufweist.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel beschreibt einen Strukturierbehälter für Schokoladenmassen. Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

Fig. 1: Schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemässen Einrichtung mit einem teilweise konischen Rotor, bevorzugte Variante.

Fig 2: Ausführungsvariante mit einem mehrstufigen konischen Rotor.

Fig. 3: Ausführungsvariante mit einem konischen Rotor.

Fig. 4: Schematische Darstellung der erfindungsgemässen Einrichtung mit einem Rotor, dessen Durchmesserveränderung durch einen stetig ansteigenden Kurvenverlauf gekennzeichnet ist.

Wie aus der Fig. 1 erkennbar, besteht der Strukturwandler aus einem doppelwandigen, senkrecht stehenden Zylinder 1. Innerhalb der Wandung des Zylinders 1 zirkuliert ein Kühlmittel 2. Der Zylinder 1 ist am unteren Ende mit einer Zuführschnecke 3 und einem Aufgabestutzen 4 für die zu bearbeitende Schokoladenmasse versehen. Ebenfalls am unteren Ende befindet sich ein Luftzuführstutzen 5 für die benötigte Luft. Am oberen Ende ist ein Austrittsstutzen 8 angeordnet. Zwischen dem Aufgabestutzen 4 und dem Austrittsstutzen 6 sind Zuführstutzen 10 für Zusätze vorgesehen.

Zentrisch im Innern des Zylinders 1 befindet sich ein drehbar gelagerte Rotor 7, der über einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Auf dem Rotor 7 sind in definierten Abständen Flügel 8 angeordnet. Diese Flügel 8 sind im Ausführungsbeispiel paarweise gegenüberliegend in gleich grossen Abständen übereinander und um 90° versetzt angebracht. Der Winkel oc, d.h. der Winkel der Flügel 8 bezüglich der Rotationsachse, ist verstellbar.

Den Flügeln 8 zugeordnet und mit diesen in Wirkverbindung stehend sind Stäbe 9 oder andere Schikanen an der Innenwand des Zylinders 1 in gleicher Weise wie die Flügel 8 angeordnet.

Der Durchmesser des Rotors 7 ist an dem Ende, das dem Aufgabestutzen 4 zugeordnet ist, kleiner als an dem Ende, das dem Austrittsstutzen 6 zugeordnet ist. Der grösste Durchmesser des Rotors 7 liegt in einem Bereich, der einem Verhältnis des Aussendurchmessers des Rotors 7 zum Innendurchmesser des Zylinders 1 von 7:10 bis 9.5:10 entspricht. Beim kleinsten Durchmesser des Rotors be^ trägt dieses Verhältnis 3:10 bis 7:10.

Bei der in Fig. 1 dargestellten und auch bevorzugten Variante besteht der Rotor 7 aus einem unteren konischen Teil und einem sich anschliessenden zylindrischen Teil. Die Länge des konischen Teiles beträgt mindestens 1/6 der Gesamtlänge des Rotors 7.

Der Rotor 7 kann auch, wie in Fig. 2 gezeigt, mehrstufig aufgebaut sein, wobei der obere Teil sowohl zylindrisch als auch konisch ausgeführt werden kann.

Eine durchweg konische Variante (Fig. 3) ist möglich, ebenso wie eine Variante, bei der die Änderung des Durchmessers des Rotors 7 zwischen gröss-tem und kleinstem Durchmesser eine stetig steigende Kurve ist (Fig. 4). Derartige Kurvenverläufe sind auch innerhalb der einzelnen Stufen möglich.

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Zur Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung:

Durch den Aufgabestutzen 4 gelangt die auf Endfeinheit zerkleinerte, gewalzte Schokoladenmasse in das Innere des Zylinders 1. Infolge der Rotation des Rotors 7 entsteht im Scherspalt zwischen dem Rotor 7 und der inneren Wandung des Zylinders 1 bzw. zwischen den Flügeln 8 und den Stäben 9 ein hohes Schergefälle. Die Schokoladenmasse wird damit sehr intensiven Scherspannungen ausgesetzt, und es erfolgt eine Strukturwandlung bei gleichzeitiger Entfeuchtung und Austreibung unerwünschter Aromastoffe. Die über die Luftzuführstutzen 5 zugeführte Luft dient dem Transport der Feuchtigkeit und der unerwünschten Aromastoffe. Die vorgesehene Kühlmöglichkeit des Strukturwandlers gestattet die Einstellung der erforderlichen Prozesstemperatur.

Durch die Ausbildung des Rotors 7, durch die Verstellbarkeit des Winkels a und durch das definierte Radienverhältnis zwischen der Innenwand des Zylinders 1 und des Rotors 7 und bei entsprechender Drehzahl des Rotors 7 entsteht ein Strömungsprofil innerhalb des Zylinders 1, durch das eine nahezu gleichmässige Scherbehandlung jedes Volumenteilchens erzielt wird. Dazu kann durch die Verstellbarkeit der Flügel 8 und durch die Wahl der jeweils optimalen Drehzahl die Transportwirkung und damit der Füllungsgrad im Behälter wie auch das Schergefäile beeinflusst werden.

Die Voraussetzung für die Erreichung optimaler Fliesseigenschaften ist damit gegeben.

Claims

Patentansprüche

1. Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen aus einer fetthaltigen Phase und dispersen Feststoffen, mit einem zylindrischen Behälter (1) bei dem der Aufgabestutzen (4) für das Verarbeitungsgut und der Luftzuführstutzen (5) am Eintritt und der Austrittsstutzen (6) für das bearbeitete Verarbeitungsgut am Austritt des Systems angeordnet sind, ferner mit Zuführstutzen (10) für Zusätze zwischen dem Aufgabestutzen (4) des Verarbeitungsgutes und dem Austrittsstutzen (6), ferner mit Stäben (9), die an der Innenwand des zylindrischen Behälters (1 ) angeordnet sind, und einem Rotor (7), der zentrisch im Innern des Behälters (1) angeordnet ist und Flügel (8) aufweist, die mit den Stäben (9) in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Rotors (7) an dem Ende, das dem Aufgabestutzen (4) zugeordnet ist, kleiner ist als an dem Ende, das dem Austrittsstutzen (6) zugeordnet ist, wobei der grösste Durchmesser des Rotors (7) in einem Bereich liegt, der einem Verhältnis des Aussendurchmessers des Rotors (7) zum Innendurchmesser des Behälters von 7:10 bis 9,5:10 entspricht und beim kleinsten Durchmesser des Rotors (7) das Verhältnis 3:10 bis 7:10 beträgt, und die Flügel (8) mit variierbaren Anstellwinkel a auf dem Rotor (7) angeordnet sind.

2. Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z.B. Schokolade, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kleinsten Durchmesser und dem gröss-ten Durchmesser mindestens eine Stufe angeordnet ist.

3. Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z.B. Schokolade, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des sich im Durchmesser ändernden Teiles des Rotors (7) mindestens 1/6 der Gesamtlänge des Rotors (7) ausmacht.

4. Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z.B. Schokolade, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Durchmessers zwischen grösstem und kleinstem Durchmesser bzw. innerhalb der Stufen eine stetig steigende Kurve darstellt.

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