CN102711974B - 带有轧碎板的混合机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于对物料、尤其是巧克力物料进行混合和揉捏的装置（1），以及对物料、特别是巧克力物料进行混合和揉捏的方法。所述装置包括带有内壁（3）的容器（2），所述内壁至少部分仿制旋转体的外表面，以及轴（11）和至少一个紧固在轴上的工具（10、13）。在所述容器（2）中布置了至少一个、尤其平整的轧碎板（8），所述轧碎板沿轴向延伸。

Description

带有轧碎板的混合机
本发明涉及对物料，特别是对巧克力物料进行混合和揉捏的装置，以及用于对物料，特别是对巧克力物料进行混合和揉捏的方法。
在尤其是油脂物料，例如巧克力的生产和加工过程中，首先将物料组分彼此混合，并且在搅拌时以及必要情况下在揉捏时，使基质物料变得均匀且可塑。在所述物料的组分中包括固态和/或液态组分，也即例如可可粉、颗粒状的砂糖或奶粉之类的干燥组分、液体和/或膏状物。
例如，在出版物DE1782585、EP565887和DE19637098中公开了用于混合的装置，所述装置具有带有传动轴的容器，其中，在轴上布置了工具，尤其是混合-、均匀化-、剪切-、刮削-、和/或传输工具。
用于混合的装置通常带有具有内壁的容器，所述内壁至少部分地仿制旋转体的外表面。在此尤其为圆柱形外壳。然而所述内壁也可以相当于圆锥体，例如锥体。那么，旋转工具可以沿容器内壁的大部分刮削。混合和揉捏通常在带有两个轴线平行旋转的轴的双缸柱槽中进行。
优选地，所述容器，或者说旋转体的轴线和轴被水平布置。然而所述容器也可以被倾斜或者甚至垂直布置，从而使所述物料借助于重力沿容器轴线被推动。带有基本上水平布置的轴的混合机在以下被称为卧式混合机。
通常，用于物料装填的容器在上部区域中具有填料口，而在容器的最低点上布置了出料口。
在所述混合机中，利用工具将物料绕轴周围推动。在卧式混合机中，利用工具将物料在上升方向上提升，一旦到达上方则从工具上脱落，并因重力从工具和轴之间的间隙穿过下落到容器内壁的下方部分上，在该处其又被工具接纳。此时，混合物料的组分，并且使所述物料均匀化。
相对于现有技术，本发明的目的在于提供一种装置和方法，利用所述装置和方法可以有效进行混合-和/或揉捏过程，并且可以将加工过的物料更好且更快地提供给随后的工序。
所述目的是通过对物料、特别是巧克力物料进行混合和揉捏的装置来实现的。所述装置根据需要包括优选水平布置的带有内壁的容器，所述内壁至少部分地，尤其为其表面积的50-90％，更尤其为60-85％，进一步尤其为70-80％仿制旋转体的外表面，尤其是圆柱形外壳。
此外，所述装置还包括布置在容器内的轴，确切来说优选为一个轴，在所述轴上至少带有一个紧固于其上的工具。优选剪切工具应用于混合和揉捏。与例如在巧克力搅拌揉捏机中所应用的刮削工具不同，所述工具与容器壁间的距离更大，并且由此实现了物料在工具和壁之间的剪切。
本发明在所述容器内布置了至少一个、尤其平整的轧碎板，所述轧碎板在轴向方向上、优选在工具或容器的整个轴向长度上延伸。优选地，所述轧碎板被平行于轴布置。
特别的，所述轧碎板位于旋转体外表面之外和/或之内。也就是说，所述轧碎板不是旋转体外壁的一部分，尤其不是具有旋转体轮廓的容器内壁的一部分。
在这种装置中，不只是物料的组分可以运动，并由此被混合。在根据本发明的轧碎板上，整块物料或其部分可以经历顶锻，所述顶锻为物料下落到容器内的下方部分上时发生的碰撞。所述物料可以这样经受揉捏。
当所述轧碎板布置在旋转体之内时，循环的工具的路径必须绕轧碎板被迂回引导，所述工具可以因此例如由偏心安装的轴线驱动，和/或被弹性地支撑。
在本发明一种优选的实施方案中，所述轴与旋转体的轴线共轴布置。这在固定的工具的应用中意味着，所述轧碎板被布置在旋转体之外。
所述轧碎板利用旋转体的切面在旋转体和轧碎板之间的接合部以小于90°的角度被锁闭。
优选地，所述轧碎板在水平定位的容器中被垂直布置，从而使其平面垂线指向水平线。被抛掷在轧碎板上的物料可以因重力从轧碎板上滑出或下落。
为了有助于揉捏效果，所述容器有利地为经工具加速的物料、尤其是自内壁切向加速的物料的自由飞行轨迹、尤其是抛物线轨迹提供了空间。所述轧碎板从而可以这样布置，使得物料通过自由飞行轨迹的空间被抛掷在所述轧碎板上。优选地，所述容器的内腔经旋转体向外拓宽，从而形成分离棱边，物料自所述分离棱边相对于旋转体的截面被切向加速。
所述自由飞行轨迹的空间位于大体上水平布置的混合机的上半部，从而使被加速的物料大致沿抛物线穿过。在合适的初速度下，所述物料可以随后冲撞在轧碎板上。
优选地，断裂棱边和轧碎板之间的距离不大于旋转体的直径。
所述空间可以由此规定，即所述容器具有大体上平行于轴线布置的带有至少一个凸台面的颈状孔。此外，所述孔可以用于容器的装填和/或通风和/或清洁和/或工具的更换。
此外，所述目的还通过混合机、尤其是如上所述的混合机来实现，所述混合机由以下组成：根据需要优选水平布置的容器，该容器带有至少部分筒状的内壁、带有轴、确切来说优选带有一个轴、和至少一个紧固在轴上的工具、尤其是刮削工具，其中，本发明所述容器具有平行于旋转体轴线布置的带有至少一个凸台面的颈状孔，所述颈状孔大体上延伸穿过容器的整个长度。
在卧式混合机中布置在容器上半部的孔可以单面用于容器的装填和/或通风和/或清洁和/或工具的更换。其还可以为在混合机中被加速的物料的飞行轨迹提供空间。
优选地，所述孔的至少一个凸台面构成了轧碎板。所述颈状孔还可以被这样构造，即其具有两个各自构成了轧碎板的凸台面，从而使所述物料在工具的两个旋转方向上都可以被抛掷在轧碎板上。优选地，当容器根据需要被水平布置时，所述轧碎板被垂直定向。
所述径向走向的孔的孔径角，即轴心(wellenachse)和断裂棱边一边之间的连接线与轴心与容器壁和轧碎板的接合部之间的连接线之间的角，这样选择角度，使得对于待混合物料的宽频谱来说，一方面使物料不会从混合机中溅出，另一方面能达到轧碎板上。优选地，所述孔径角小于120°，优选地，尤其在单轴装置中小于90°，进一步优选小于60°。
护板、尤其是活盖能被规定用于所述孔。
在本发明的一个有利的实施方案中，所述工具采用螺旋给料机。所述螺旋给料机一方面将物料移至旋转体中，并使其被抛掷在轧碎板上，另一方面将物料在穿过搅拌机的轴向上推进。该传输方向可以随旋转方向的逆转而逆转，从而使得所述物料可以随旋转方向的变换而沿轴向往复运动。
在本发明的另一个有利的实施方案中，所述装置具有用于轴和工具的转动速度的速度控制器和/或速度调节器。特别地，所述调节器和/或控制器用于使飞行轨迹或抛物线轨迹与物料的性质相匹配，所述物料例如给定了组成、份额、密度、浓度等等。
通过对速度的调整，可以在给定的轧碎板布置下致力于，使所述物料一方面不会从容器中飞溅出来，且另一方面使物料的大部分撞在轧碎板上。此外，当物料从内壁上剥落时，取决于轴的转数和物料性质的切线速度位于合适的数值范围内。所述必要速度、或者说转数可以通过常规实验简便测得。
可选地，所述轧碎板可以可变化地来配置，例如所述轧碎板的位置可以移动，和/或高度和/或板尺寸是可变的，和/或整个轧碎板是可更换的，这取决于装填的物料和可调整的速度所需的操作板(Auftrittsflaeche)。可选地，所述物料的飞行轨迹还可以利用辅助组件、例如可推入的闸板被限制。
此外，基于本发明的目的还通过对油脂物料、尤其是巧克力物料进行混合和揉捏的装置来实现，尤其如上所述，优选地，所述装置根据需要由以下组成：至少带有部分筒状内壁的水平放置的容器，所述容器具有轴和至少一个紧固在其上的工具。此处，其尤其是剪切工具。本发明规定，在轴上安装了两个对流的螺旋给料机或对流的螺旋给料机部件，优选地，所述螺旋给料机至少部分重叠。优选地，所述给料机在容器的排出口附近重叠，所述排出口可以位于容器的中心。
特别地，所述螺旋给料机或螺旋给料机构件这样实施，使得其同时可以作为剪切工具发挥作用。
那么，所述轴传动仅可以在一个方向上进行，并且所述物料通过右旋的-或左旋的螺旋给料机在与规定相反的方向上推进。
具有一个旋转方向的螺旋给料机可以共同实施，或者作为单独构件而存在。所述单独构件是螺旋给料机各个部分。它们可以彼此间隔开。所述单独构件的假想连接线可以具有贯穿螺旋给料机的形状。
优选地，在所述排出口附近、例如在容器中心重叠对流的螺旋给料机被这样布置，使得物料被推进重叠区域中。优选地，所述容器的排出口位于此处，从而能致力于彻底的排空。
此外，在所述轴上至少布置了一个增强混合效果的搅拌桨。
所述搅拌桨可以比工具短，因为在较低转动速度下，搅拌起主要作用，在低速时，离心力的影响与重力相比要小，并且物料主要位于容器的下半部。
在一个有利的实施方案中，所述装置具有温控装置，利用所述温控装置可以对容器和/或内壁和/或装填的物料进行加热和/或冷却。这在巧克力加工是是尤其有效的，所述加工一开始加热，用以使物料熔化，在其后的阶段里，当机械能被引入物料中之后，如有必要的话还要对其进行冷却。
有利地，巧克力物料在温度为35℃至50℃时被加工。
此外，基于本发明的目的还通过对油脂物料、尤其是巧克力物料进行混合和揉捏的方法来实现，其中，尤其如上所述，所述物料在混合机中利用工具、特别是刮削工具被抛掷在轧碎板上。
通过抛掷过程以及在冲撞在轧碎板上时的顶锻，所述物料经受了揉捏过程。该揉捏过程是通过利用工具对物料的加工而进行的，在该过程中，例如剪切力对物料发挥作用，或者物料因重力自上落下，因为充分利用了在抛掷方向上的速度分量、特别是切线速度。
在卧式混合机中，所述物料在轴的旋转时经历了两种顶锻，一种是在冲撞到轧碎板上时，一种是在下落到容器的底面上时。这样，所述物料被非常有效地揉捏。因为每个旋转比顶锻发生得更多，并且因为该顶锻发生在多个方向上，因此大多得到了膏状物料的折叠，这进一步有利于揉捏过程。
在本方法的一个有利的实施方案中，所述物料在带有至少具有部分筒状内壁的容器的混合机中、尤其是卧式混合机中相对于筒状内壁切向抛掷。那么，在到达轧碎板之前，所述物料穿过倾斜抛射的飞行轨迹。
在所述布置中，所述转动速度可以优化地与容器中的情况、优选物料的性质相匹配，从而使物料的大部分以较高的速度冲撞到轧碎板上，并且在此处经历顶锻。
在本发明的一个有利的实施方案中，至少一个工具的速度被控制或调节，尤其是使飞行轨迹或抛物线轨迹与物料的性质、例如组成、分量、密度、浓度、温度以及其他相匹配。
优选地，根据所述物料的配方依经验确定合适的转数。
优选地，所述物料在卧式混合机中首先以第一速度运动，其中，物料的组分基本上被混合。所述物料继而以第二速度运动，其中，物料被抛掷在轧碎板上，并且基本上被揉捏。
优选地，所述速度取决于产品被如此调整，从而使理论冲击点位于轧碎板的中心。
所述过程、或者说混合物的质量可以借助于转矩传感和/或功率传感来调节。
此外，所述物料可以在加工期间被调温。
以下，结合附图以实施方案对本发明进行详细阐述，其示出了
图1根据本发明装置的示意性剖面图；
图2根据本发明装置的俯视图；
图3带有第一和第二工具的轴的俯视图。
图1示出了本发明用于混合和揉捏的装置1的示意性剖面图。示出的卧式混合机1具有带有内壁3的容器2，所述内壁至少部分相当于圆柱形外壳4.
所述容器具有颈状孔5。所述孔5的侧壁6被构造为凸台面7a，所述凸台面作为轧碎板8而发挥作用。该轧碎板被置于所述圆柱形外壳4之外。在示出的实施例中，所述轧碎板8被布置在垂直线上。可选地，所述轧碎板可以以与水平线呈45°至90°的较小角度而被锁闭。
与轧碎板8相向而立的孔5的凸台面7b利用配备的闸板9来优化。所述闸板避免了热量自常规温控容器2中的逸出，以及物料的溅出。
所述闸板9可以是装置1的固定组件，或者是可拆卸的。在此情况下，闸板9可以例如被取下以进行清洗，或者视待加工物料所需而根本不被使用。
在示出的实施例中，所述混合机1被单轴混合设备驱动，其中，所述轴11被与圆柱形外壳4共轴布置。所述混合设备由两个或多个螺旋给料机10组成，所述螺旋给料机10利用轴11沿内壁3被驱动。
所述螺旋给料机10将未在附图中示出的物料反复推进混合机1中，并且将其剪切到壁上。
在足够高的转数下，所述物料的离心力大于重力。在此情况下，FROUDE-ZAHL＝Dkn2/g大于1(其中，Dk为容器的内径，n为混合设备的转数且g为重力加速度)。
所述闸板9被如此布置，从而在颈状孔5的内部为经工具加速的物料的自由飞行轨迹提供了空间15。
当所述物料到达孔5处的分离棱边16时，其开始遵循倾斜投掷的飞行轨迹，其中，物料在切线方向12上具有初速度。当所述初速度足够大时，这取决于轴的转动速度和物料的性质，那么所述物料将被抛掷在轧碎板8上。
当所述物料冲撞到轧碎板8上时被顶锻，并且继而在下落和重复时被折叠。所述物料通过这种方式经历揉捏过程。
所述速度被这样取决于产品而调整，从而使理论冲击点位于凸台面7的高度上，所述高度大致相当于容器2的半径，优选容器半径的一半，进一步优选容器半径的四分之一。
当所述调整的冲击点过低时，可能会使物料的过大颗粒根本不会冲撞到凸台面上，而是留在容器体内。那么，这部分就不会在轧碎板8上顶锻。
所述物料在冲撞到轧碎板上之后，因重力向下落在容器2上，并且被螺旋给料机10重新容纳且牵引。
图2示出了本发明卧式混合机1的俯视图。
在所述轴11上安装了两个右旋-和左旋的螺旋给料机10，所述螺旋给料机在容器中心19、也即排出口18的区域中重叠。所述给料机10将物料推进容器中心19中，这导致了干净的清空。
优选地，螺旋给料机10的螺距大约为0.6倍的容器长度。
所述给料机具有矩形横截面。所述颈状孔5平行于旋转体的轴线17几乎穿过混合机1的整个长度14而延伸。
图3示出了带有第一和第二工具10、13的轴11的俯视图。除螺旋给料机10之外，还可以在所述轴11上安装倾斜放置的搅拌桨13。

Claims (28)

1.一种对物料进行混合和揉捏的装置，
-具有带有内壁(3)的容器(2)，
-其中，所述容器的内壁(3)至少部分地仿制旋转体的外表面，
-并且带有一个轴(11)，以及至少一个紧固在轴上的工具，
其特征在于，在所述容器(2)中布置了至少一个平整的轧碎板(8)，所述轧碎板沿轴向延伸，并且其特征在于，所述装置具有用于加热和/或冷却容器和/或其内壁和/或物料的温控装置，并且其特征在于，所述容器(2)为通过工具加速的物料的自由飞行轨迹提供了空间(15)，其中所述轧碎板(8)被布置成，使所述物料通过自由飞行轨迹的空间(15)被抛掷在所述轧碎板(8)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是对巧克力物料进行混合和揉捏的装置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器(2)是水平布置的。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器的内壁(3)的高达60-90％的表面仿制旋转体的外表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转体的外表面是圆柱形外壳(4)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工具是剪切工具。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轧碎板位于旋转体外表面之外和/或之内。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴(11)与旋转体的轴线共轴布置。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自由飞行轨迹是抛物线轨迹。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述物料是沿内壁(3)切向加速的。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器(2)具有平行于旋转体的轴线(17)布置的带有至少一个凸台面的颈状孔(5)。
12.一种根据权利要求1至8中任一项所述的对物料进行混合和揉捏的装置，所述装置由以下组成：
容器(2)，所述容器(2)带有至少部分筒状的内壁(3)，带有一个轴(11)，和至少一个紧固在轴上的工具，其特征在于，
所述容器(2)具有平行于圆柱形外壳轴线(17)布置的带有至少一个凸台面的颈状孔(5)，其中，所述孔(5)延伸穿过容器(2)的整个长度(14)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述孔的至少一个凸台面构成了轧碎板(8)。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述工具是螺旋给料机(10)。
15.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有用于轴的转动速度的速度控制器和/或速度调节器。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述速度控制器和/或速度调节器可用以使所述飞行轨迹或抛物线轨迹与物料的性质相匹配。
17.一种根据权利要求1至8中任一项所述的对物料进行混合和揉捏的装置，所述装置由以下组成：
容器(2)，所述容器(2)带有至少部分筒状的内壁(3)，带有轴(11)和至少一个紧固在轴上的工具，其特征在于，在所述轴上安装了两个反向旋转的螺旋给料机(10)或反向旋转的螺旋给料机(10)的部件。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述两个反向旋转的螺旋给料机(10)或反向旋转的螺旋给料机(10)的部件至少部分地重叠。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述两个反向旋转的螺旋给料机(10)或反向旋转的螺旋给料机(10)的部件在容器的排出口附近至少部分地重叠。
20.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，在所述轴上至少布置了一个搅拌桨(13)。
21.一种对物料进行混合和揉捏的方法，其特征在于，
所述物料在根据权利要求1至20中任一项所述的用于对物料进行混合和揉捏的装置中被至少一个工具抛掷在轧碎板(8)上。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法用于对巧克力物料进行混合和揉捏。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述工具是剪切工具。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述物料在用于混合和揉捏的、具有至少带有部分筒状的内壁(3)的容器(2)的装置中，相对于筒状的内壁(3)切向加速，并且在其冲撞到所述轧碎板(8)上之前穿过倾斜抛射的飞行轨迹。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个工具的速度被控制或调节。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，至少一个工具的速度被控制或调节，用以使所述飞行轨迹或抛物线轨迹与物料的性质相匹配。
27.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述物料在卧式混合机(1)中首先以第一速度运动，其中，所述物料的组分被混合，继而物料以第二速度运动，其中，所述物料被抛掷在轧碎板(8)上并且被揉捏。
28.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述物料在加工过程中被调温。
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