CN105658076A - 用于研磨和均质化包含颗粒的材料的精磨机和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于研磨和均质化包含颗粒的材料的精磨机(1)，所述包含颗粒的材料包括巧克力、混合物、可可、涂料和墨水，所述精磨机(1)包括安装在框架中的成组辊(2-6)以及用于驱动辊(2-6)中的至少一个的马达(11)。精磨机包括用于测量指示材料中的颗粒尺寸分布的至少一个参数的传感器(9)。

Description

用于研磨和均质化包含颗粒的材料的精磨机和方法

技术领域

本发明涉及用于研磨和均质化包含颗粒的材料的精磨机，所述包含颗粒的材料包括巧克力、混合物、可可、涂料和墨水，所述精磨机包括安装在框架中的成组辊、用于驱动至少一个辊的马达，该马达优选地是可调速的。本发明进一步涉及一种方法，该方法包括以下步骤：将包含颗粒的材料馈送到成组辊、至少借助于该成组辊研磨和均质化该材料以及从成组辊排出该材料。

背景技术

如在EP1043070中所说明的，为了铣削糊状或者面团状物质，诸如预先混合配料的悬浮物，已知使用具有凸面辊的辊式铣削机，该凸面辊具有光滑的表面。通过铣削，糊状或者面团状物质中的颗粒尺寸得以减小。在这种辊式铣削机中的铣削通过让材料穿过成对旋转辊之间的间隙而完成，这样，间隙宽度和颗粒尺寸之间存在相关性。这种辊式铣削机可以与任意类型的糊状或者面团状物质的处理结合使用。一般来说，具有光滑表面辊的辊式铣削机适于具有以如下方式附着于辊的能力的任意类型的材料：这些材料可以通过辊传输并且在传输期间从一个辊传送到下一个辊。

EP1043070涉及铣削装置，包括具有多个辊的用于铣削物质的辊式铣削机；表面成像装置，用于对在所述辊中的至少一个上的表面成像和用于生成对应的表面图像；以及图像处理装置，用于处理所述表面图像。在EP1043070中，强调了在处理期间确保辊的均匀覆盖大大增强了产品的质量。“虽然已知间隙宽度和产品中平均颗粒尺寸是相关的，但是发明人意识到对在辊上(特别是最后一个辊)材料的不均匀覆盖导致变大的平均颗粒尺寸并导致更宽的分布，即，分布具有更大的平均偏差。然而，铣削的目的在于获得距离平均值具有小的偏差的预定平均颗粒尺寸，由此获得规定的质量。因此，本发明的优选实施例采用辊上的覆盖均匀的方式的成像装置和控制反馈。”

US4,603,815涉及用于诸如巧克力之类的具有非牛顿流体流变特性的混合物以及悬浮物的精磨机，该精磨机包括多个动力驱动精磨辊，以及改变各个支撑件上的动力驱动精磨辊的压力的装置。

US5,379,950涉及用于在辊式铣削机生产线上控制诸如巧克力物质之类的面团糊状物质中的散布的固体颗粒的研磨的方法。

本发明的一个目的在于提供一种用于改进地研磨和均质化含有颗粒的材料的精磨机。

为此目的，根据本发明的精磨机的特征在于具有用于测量指示颗粒尺寸分布的至少一个参数的传感器。

在一个方面中，所测量的颗粒尺寸分布(“ist”)和所希望的颗粒尺寸分布(“soll”)之间的差异借助于处理器被用于控制辊之间的(一个或多个)间隙中的至少一个间隙，并因此控制由辊在材料上施加的(一个或多个)压力、辊的旋转速度以及材料和辊的表面之间的摩擦力，以设置离开精磨机的颗粒的颗粒尺寸。因此，可以提供更为精确的颗粒尺寸分布。

在另一个方面中，传感器被定位在成组辊中最后一个辊附近。在又一个方面，传感器适于测量辊(特别是最后一个辊)的表面上(材料上)的点。优选地，该点的直径范围从10mm到40mm，优选地，在15mm到35mm的范围中，优选地，在20mm到30mm的范围中，优选地，该点具有约25mm的直径。在这些范围之中，可以获得颗粒尺寸分布的清楚表示。

传感器和/或处理器可以适于测量频率的频谱，并且优选地，适于将频率的频谱划分为不同的子频谱，优选地为近红外子频谱。

在一个方面中，传感器和处理器中的至少一个适于将所测量的频谱中的每个转换为信号，其中信号的形状和幅值指示颗粒尺寸分布。

在此上下文中，指示颗粒尺寸分布的其它适宜参数包括颗粒数量(例如，结合统计模型或者实验室测量值)以及实际的颗粒尺寸。

在又一个方面中，传感器和处理器中的至少一个适于在线测量颗粒尺寸分布。

在另一个方面中，传感器和处理器中的至少一个适于在线分析包含颗粒的材料的成分，诸如水、糖、脂肪和蛋白质的含量，以及基于在线分析成分来在线控制精磨机。

在又一个方面中，处理器适于将在线分析成分与工艺的配方数据库相对比，从而基于在线分析的成分根据配方数据库确定包含颗粒的材料的配方，并自动设置机器，诸如精磨机，或者方法。因此，例如，在启动机器(诸如精磨机)之后，或者改变配方之后，该(新的)配方可以被自动识别并且优选地在不需要通过例如操作者干预的情况下自动调节机器/精磨机的设置。

在又一个方面中，第一传感器被定位在辊的中心处，而第二传感器被定位在辊的边缘附近。利用两个传感器，可以确定颗粒尺寸分布跨辊长度的至少一部分是否相同。两个传感器都测量指示颗粒尺寸分布的参数，且所测量到的参数被相互对比。

本发明进一步涉及用于研磨和均质化包含颗粒的材料的方法，这些材料包括巧克力、混合物、可可、涂料和墨水，该方法包括以下步骤：将包含颗粒的材料馈送到成组辊，至少借助于该成组辊研磨和均质化材料，以及从成组辊排出材料，且其特征在于以下步骤：测量指示颗粒尺寸分布的至少一个参数。

在一个方面中，方法包括控制步骤，该步骤基于测量值控制辊之间的(一个或多个)间隙中的至少一个间隙，并由此控制通过辊施加在材料上的(一个或多个)压力、辊的旋转速度以及材料和辊的表面之间的摩擦力。

在另一个方面中，方法包括以下步骤：在线分析包含颗粒的材料的成分，诸如水、糖、脂肪和蛋白质的含量，并基于在线分析成分在线控制方法。

在又一个方面中，方法包括以下步骤：对比在线分析成分和工艺的配方数据库，从而基于在线分析成分从配方数据库确定包含颗粒的材料的配方，并对于所确定的配方调整工艺。

本发明将参考附图做出更为详细的说明，这些附图示意性地示出了根据本发明的优选实施例。

附图说明

图1为根据本发明的精磨机的侧视图。

图2为图1中所示精磨机的后视图。

图3为图1中所示精磨机的前视图。

图4为图1中所示精磨机的截面图。

图5为图4中被标示为V的放大的细节。

具体实施方式

生产比如巧克力的方法期间的一个步骤为精磨粘性物质，例如该粘性物质含有生产巧克力所必需的配料。在实践中，粘性物质的精磨通常使用五辊精磨机完成。粘性物质在5个至少大致平行、相邻的辊2-6中的入口辊2处引入五辊精磨机1中，并且接着粘性物质借助于五个辊以膜的形式移动穿过精磨机1。粘性物质移动穿过精磨机1是以蛇形移动穿过连续辊2-6的每一对之间间隙的形式进行的。当粘性物质于入口辊2处被引入时，粘性物质在入口辊2的表面的至少一部分上形成膜。在粘性物质的膜移动穿过辊(粘性物质的膜从该辊传送)和连续辊之间的间隙之后被传送到连续辊。粘性物质膜在(一个或多个)连续辊上也形成膜。当粘性物质到达排出辊6时，粘性物质的膜例如借助于刀具7被从排出辊6上刮下。将粘性物质从排出辊6刮下来的其它方式是已知的。离开精磨机1之后，粘性物质借助于传输设备8移动到例如巧克力精炼机。

精磨机1用于精磨粘性物质，例如，以控制粘性物质中颗粒的尺寸。当粘性物质想要用于生产巧克力时，比如为了巧克力的口味，粘性物质中颗粒的尺寸很重要。因此有利地能够控制颗粒尺寸，优选是在线控制。

在所示实施例中，精磨机1设置有用于以可调速度驱动辊2-6的一个马达11。然而，可以为两个或更多个辊(例如，这些辊中的每一个)提供马达。

如图3到图5所示，精磨机1设置有传感器9和处理器，该传感器9用于测量指示颗粒尺寸分布的至少一个参数，处理器适于基于测量值控制辊之间的(一个或多个)间隙中的至少一个间隙、辊的旋转速度以及材料和辊的表面之间的摩擦力。

通过辊2-6施加到材料上的压力通过调整连续辊2-6的每一对之间的间隙来设置，辊2-6的每一对之间的间隙可借助于机械装置进行调整，诸如液压或者气压缸、电子装置(诸如步进马达)或其组合。优选地，处理器适于调整两个相邻辊之间的间隙，从而减少或者增加施加到精磨机1中材料上的压力。

材料中颗粒的颗粒尺寸也可以通过辊2-6的旋转速度或物质和辊2-6的表面之间的摩擦力进行控制。注意到，精磨机1可以包括例如两个、三个或者五个辊。传感器9被放置在精磨机1的排出辊6的附近。在这个实施例中，传感器9被定位在精磨机的排出辊6的上方。通过在排出辊6的附近设置传感器并测量仍然存在粘性物质的膜的排出辊6的表面上的颗粒尺寸的分布，可以在线测量产品中的颗粒尺寸分布。

传感器适于测量辊的表面上的点12(图5)，点12的直径范围从10mm到40mm，优选地从15mm到35mm，更特别地在从20mm到30mm的范围中。在此示例中，该点的直径为25mm。

传感器和/或处理器(例如容纳在单元9中)适于测量频率的频谱，并优选地适于将频率的频谱划分为近红外频谱的不同频率区域。每个频率区域可以转化为信号，其中信号的形状和幅值指示颗粒尺寸分布。

处理器可以适于提供测量值和所希望的颗粒尺寸分布之间的相关性。例如，处理器可以适于基于统计函数和/或实验室分析例如经由实验室测量值建立的相关性根据测量值计算颗粒尺寸分布。传感器/处理器可据此被校准，被实现为建立所测量的参数值和所希望的参数值之间的相关性。

在一种实施例中，至少每25毫秒生成一信号，以用于基于所测量的参数和所希望的参数之间的相关性来控制辊2-6之间间隙中的至少一个间隙、辊2-6中的每一个的速度和摩擦力。

在另一种实施例中，处理器适于在线分析产品的水、糖、脂肪和/或蛋白质的含量，并由此利用这种应用在线控制精磨机或者其它机器或方法。此外，在一种实施例中，精磨机被布置成借助于处理器自动启动，该处理器适于对比在线分析成分和工艺的配方数据库、基于在线成分分析的成分根据配方数据库确定包含颗粒的材料的配方并自动设置机器(诸如精磨机或者方法)。可以在没有操作者干预的情况下自动设置机器或者方法。

如在图3中可见，也可以是第一传感器9被定位在辊6中心处，而第二传感器10被定位在辊6的边缘的附近。利用两个传感器9、10，可以确保颗粒尺寸分布跨辊6的长度或者长度的部分是大致上相同的。两个传感器测量指示颗粒尺寸分布的参数，所测量到的参数相互对比。如果对比的信号大致上位于相同范围之内，则两个相邻的辊大致上平行，从而确保颗粒尺寸分布跨辊6的整个长度大致相同。

注意到，传感器9、10可以共用一个处理器或者传感器9、10二者各自具有它们自己的处理器，这些处理器相互连接。

注意到，平均颗粒尺寸可以位于从1μm到100μm的范围之中，优选地，在从1μm到100μm的范围中，具有+/-1μm的精度。

本发明不限于上述实施例，这些实施例可以在权利要求的范围之中以多种方式进行改变。例如，除了巧克力外，本发明也可以用于生产包含颗粒的混合物、可可、脂肪、填料或者诸如涂料、漆、墨水等的非食物产品，例如颜料。

Claims (15)

1.一种用于研磨和均质化包含颗粒的材料的精磨机(1)，所述包含颗粒的材料包括巧克力、混合物、可可、涂料和墨水，所述精磨机(1)包括安装在框架中的成组辊(2-6)、用于驱动辊(2-6)中的至少一个的马达(11)，其特征在于，包括用于测量指示材料中的颗粒尺寸分布的至少一个参数的传感器(9)。

2.根据权利要求1所述的精磨机(1)，包括处理器，所述处理器适于基于测量值控制辊(2-6)之间的间隙中的至少一个间隙、辊(2-6)的旋转速度以及材料和辊(2-6)的表面之间的摩擦力。

3.根据权利要求1或2所述的精磨机(1)，其中，传感器(9)被定位在成组辊中最后一个辊(6)的附近。

4.根据前述任一项权利要求所述的精磨机(1)，其中，传感器(9)适于测量至少一个辊(2-6)的表面上的点(12)。

5.根据权利要求4所述的精磨机(1)，其中，点(12)的直径在从10mm到40mm的范围中，优选地，在从15mm到35mm的范围中，优选地，在从20mm到30mm的范围中。

6.根据前述任一项权利要求所述的精磨机(1)，其中，传感器(9)和处理器中的至少一个适于测量频率的频谱，并优选地，适于将频率的频谱划分为不同的子频谱，优选地为近红外子频谱。

7.根据权利要求6所述的精磨机(1)，其中，传感器(9)和处理器中的至少一个进一步适于将每一个测量到的频谱转换为信号，其中信号的形状和幅值指示颗粒尺寸分布。

8.根据前述任一项权利要求所述的精磨机(1)，其中，传感器(9)和处理器中的至少一个适于在线测量指示颗粒尺寸分布的至少一个参数。

9.根据前述任一项权利要求所述的精磨机(1)，其中，传感器(9)和处理器中的至少一个适于在线分析包含颗粒的材料的成分，诸如水、糖、脂肪和蛋白质的含量，和/或处理器适于基于在线分析成分而在线控制精磨机(1)。

10.根据权利要求9所述的精磨机(1)，其中，处理器进一步适于对比在线分析成分和配方数据库以确定包含颗粒的材料的配方，并优选地，对于确定的配方自动调整精磨机。

11.根据前述任一项权利要求所述的精磨机(1)，其中，第一传感器(9)被定位在辊(6)的中心处，而第二传感器(10)被定位在辊(6)的边缘的附近。

12.一种用于研磨和均质化包含颗粒的材料的方法，所述包含颗粒的材料包括巧克力、混合物、可可、涂料和墨水，所述方法包括步骤：

将包含颗粒的材料馈送到成组辊(2-6)，

至少借助于成组辊(2-6)研磨和均质化材料，以及

从成组辊(2-6)排出材料，

其特征在于

测量指示材料中的颗粒尺寸分布的至少一个参数。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括以下步骤：基于测量值控制辊(2-6)之间的间隙中的至少一个间隙、辊(2-6)的旋转速度以及材料和辊(2-6)的表面之间的摩擦力。

14.根据权利要求12或13所述的方法，进一步包括以下步骤：在线分析包含颗粒的材料的成分，诸如水、糖、脂肪和蛋白质的含量，和/或基于在线分析成分而在线控制方法。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下步骤：对比在线分析成分和配方数据库，以基于在线分析成分确定材料的配方，并对于确定的配方调整方法。