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: DE4008472A1; DD282612A5; IT1240088B; IT9047869A1; IT9047869A0

Description

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CH 680 102 A5 CH 680 102 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z.B Schokolade (vgl. hierzu den Oberbegriff des 1. Patentanspruchs). The invention relates to a structural converter for the continuous processing of dispersions, such as chocolate (see also the preamble of the first claim).

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. From DD-PS 148 491 a vertical, vertical structural transducer was known. A rotor is arranged centrally in the interior of the container and is equipped with blades at regular intervals. The diameter of the rotor is relatively small in relation to the inside diameter of the container. The blades are designed with fixed angles of attack. Associated with these are rods attached to the inner wall of the container.

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. The rotation of the rotor and the resulting turbulence between the blades and the bars leads to a high shear effect which should give the material to be processed the flow properties desired in this process stage.

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. The disadvantage is that, despite the large shear rate demonstrated here, the optimal flow properties cannot always be achieved with a short residence time. In particular when processing low-fat masses, further processability, i.e. the process control in the subsequent processing stages, is made more difficult by the insufficient flowability.

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. The reason for this is to be found in the non-uniform intensity of the shear stress. Investigations showed deviations in the flow profile of the material flow within the structural converter. Undefinable movements of the mass particles occurred. The controls at the exit of the structuring container suggest that the mass particles do not have a uniform treatment history.

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. EP 279 255 shows a solution in which the rotor has an enlarged diameter. However, a clear improvement in the flow properties achieved in this way could not be demonstrated.

Die Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Strukturwandlers, durch den die für die Weiterverarbeitung der Dispersionen optimalen strukturellen Voraussetzungen zur Erzielung günstiger Fliesseigenschaften erreichbar sind. The invention aims at the development of a structural converter, by means of which the structural prerequisites optimal for the further processing of the dispersions can be achieved in order to achieve favorable flow properties.

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. The invention is based on the object of developing a structural transducer by means of which the intensity and duration of the shear treatment of each volume unit are standardized to a higher degree and implemented to a necessary extent.

Die erfindungsgemässe Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. Anspruchs gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 sind Ausgestaltungen der erfindungsgemäs-sen Einrichtung. The object of the invention is achieved by the features of claim 1. Claims 2 to 4 are configurations of the device according to the invention.

Die erfindungsgemässe Lösung hat den Vorteil, dass die Fliesseigenschaften der Schokoladenmasse am Ausgang des Strukturierbehälters die für die Weiterverarbeitung der Schokoladenmasse optimalen Eigenschaften aufweist. The solution according to the invention has the advantage that the flow properties of the chocolate mass at the outlet of the structuring container have the optimal properties for the further processing of the chocolate mass.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel beschreibt einen Strukturierbehälter für Schokoladenmassen. Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung: The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment. The exemplary embodiment describes a structuring container for chocolate masses. The associated drawings have the following meaning:

Fig. 1: Schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemässen Einrichtung mit einem teilweise konischen Rotor, bevorzugte Variante. Fig. 1: Schematic representation of the structure of the inventive device with a partially conical rotor, preferred variant.

Fig 2: Ausführungsvariante mit einem mehrstufigen konischen Rotor. Fig 2: Design variant with a multi-stage conical rotor.

Fig. 3: Ausführungsvariante mit einem konischen Rotor. Fig. 3: variant with a conical rotor.

Fig. 4: Schematische Darstellung der erfindungsgemässen Einrichtung mit einem Rotor, dessen Durchmesserveränderung durch einen stetig ansteigenden Kurvenverlauf gekennzeichnet ist. Fig. 4: Schematic representation of the device according to the invention with a rotor, the change in diameter is characterized by a steadily increasing curve.

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. As can be seen from Fig. 1, the structural converter consists of a double-walled, vertical cylinder 1. Inside the wall of cylinder 1, a coolant 2 circulates. The cylinder 1 is at the lower end with a feed screw 3 and a feed nozzle 4 for the to be processed Provide chocolate mass. There is also an air supply nozzle 5 for the required air at the lower end. An outlet connection 8 is arranged at the upper end. Between the feed nozzle 4 and the outlet nozzle 6, feed nozzles 10 are provided for additives.

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. Centrally in the interior of the cylinder 1 there is a rotatably mounted rotor 7 which is driven by a motor (not shown). Wings 8 are arranged on the rotor 7 at defined intervals. In the exemplary embodiment, these wings 8 are arranged in pairs opposite one another at equal intervals one above the other and offset by 90 °. The angle oc, i.e. the angle of the wings 8 with respect to the axis of rotation is adjustable.

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. Associated with the wings 8 and in operative connection with them, rods 9 or other baffles are arranged on the inner wall of the cylinder 1 in the same way as the wings 8.

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. The diameter of the rotor 7 is smaller at the end that is assigned to the feed nozzle 4 than at the end that is assigned to the outlet nozzle 6. The largest diameter of the rotor 7 is in a range which corresponds to a ratio of the outside diameter of the rotor 7 to the inside diameter of the cylinder 1 from 7:10 to 9:10:10. For the smallest diameter of the rotor, this ratio is 3:10 to 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. In the variant shown in FIG. 1 and also preferred, the rotor 7 consists of a lower conical part and a subsequent cylindrical part. The length of the conical part is at least 1/6 of the total length of the rotor 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. As shown in FIG. 2, the rotor 7 can also be constructed in several stages, the upper part being able to be designed both cylindrically and conically.

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. A completely conical variant (FIG. 3) is possible, as is a variant in which the change in the diameter of the rotor 7 between the largest and the smallest diameter is a continuously increasing curve (FIG. 4). Such curves are also possible within the individual stages.

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Zur Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung: Operation of the device according to the invention:

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. The rolled chocolate mass, crushed to its fineness, reaches the interior of the cylinder 1 through the feed nozzle 4. The rotation of the rotor 7 results in the shear gap between the rotor 7 and the inner wall of the cylinder 1 or between the vanes 8 and the bars 9 high shear rate. The chocolate mass is thus exposed to very intense shear stresses, and there is a structural change with simultaneous dehumidification and expulsion of unwanted flavoring substances. The air supplied via the air supply connection 5 is used to transport the moisture and the undesirable aroma substances. The cooling facility provided for the structural converter allows the required process temperature to be set.

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. The design of the rotor 7, the adjustability of the angle a and the defined radius ratio between the inner wall of the cylinder 1 and the rotor 7 and at a corresponding speed of the rotor 7 creates a flow profile within the cylinder 1, through which an almost uniform shear treatment each Volume particle is achieved. For this purpose, the transport effect and thus the degree of filling in the container as well as the shear rate can be influenced by the adjustability of the vanes 8 and by the selection of the respectively optimal speed.

Die Voraussetzung für die Erreichung optimaler Fliesseigenschaften ist damit gegeben. This is the prerequisite for achieving optimal flow properties.

Claims

1. Structural converter for the continuous processing of dispersions from a fatty phase and disperse solids, with a cylindrical container (1) in which the feed nozzle (4) for the material to be processed and the air supply nozzle (5) at the inlet and the outlet nozzle (6) for the processed Workpieces are arranged at the outlet of the system, furthermore with feed nozzles (10) for additives between the feed nozzle (4) of the workpieces and the outlet nozzle (6), furthermore with rods (9) which are arranged on the inner wall of the cylindrical container (1) , and a rotor (7) which is arranged centrally in the interior of the container (1) and has vanes (8) which are operatively connected to the bars (9), characterized in that the diameter of the rotor (7) on the End, which is assigned to the feed port (4), is smaller than at the end, which is assigned to the outlet port (6), the largest diameter of the rotor (7) in a Ber calibrated, which corresponds to a ratio of the outside diameter of the rotor (7) to the inside diameter of the container from 7:10 to 9.5: 10 and for the smallest diameter of the rotor (7) the ratio is 3:10 to 7:10, and Wings (8) with variable angle of attack a are arranged on the rotor (7).

2. Structural converter for the continuous processing of dispersions, e.g. Chocolate according to claim 1, characterized in that at least one step is arranged between the smallest diameter and the largest diameter.

3. Structural converter for the continuous processing of dispersions, e.g. Chocolate, according to claims 1 and 2, characterized in that the length of the part of the rotor (7) which changes in diameter makes up at least 1/6 of the total length of the rotor (7).

4. Structural converter for the continuous processing of dispersions, e.g. Chocolate, according to claims 1 and 2, characterized in that the change in diameter between the largest and smallest diameter or within the steps represents a continuously increasing curve.

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