CZ302266B6 - Zarízení pro ukládání cukrárské hmoty do formy - Google Patents

Abstract

Zarízení pro ukládání cukrárské hmoty do formy obsahuje tlakové prostredky (4), zahrnující píst pro zdvihové vypuštení cukrárské hmoty do formy (3), ventil (5) spojený s tlakovými prostredky (4) a spojující výstup z tlakových prostredku (4) s tryskou (6), pricemž ventil (5) je upraven pro zastavení zdvihu a tím i prívodu cukrárské hmoty do formy (3), tryska (6) má výstupní cást se zmenšeným prumerem, pricemž píst je upraven tak, že ukládací zdvih má rychlost, která se v prubehu zdvihu (v.sub.1.n., v.sub.2.n.) zvyšuje a ventil (5) je upraven pro relativní pohyb k trysce (6) v prubehu zastavení a výchozí rychlost tohoto pohybu je alespon 400 mm/s. Soucást rešení tvorí zpusob ukládání viskózní nebo kapalné cukrárské hmoty do formy.

Description

Zařízení pro ukládání cukrářské hmoty do formy

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká ukládání potravinářských výrobků do formy a to zejména ukládání cukrářských hmot, jako je čokoláda, karamely, měkké mléčné karamely (máslové tofé), fondán, lité bonbóny a podobně, do formy.

Dosavadní stav techniky

Výroba tvarovaných potravinářských výrobků, zejména cukrovinek, obecně zahrnuje krok ukládání do formy k ustavení požadovaného tvaru výrobku. Tato metoda zahrnuje krok nástřiku odměřeného množství potravinové hmoty do formy prostřednictvím pístu v trysce (hubicí). Poté probíhá ochlazování nebo vysoušení vložené hmoty, dokud není dosaženo správného zformování konečného výrobku.

Různé patentové dokumenty dokreslují technologii ukládání u cukrovinek. Například americké patenty US 4 004 716aUS4089 438 se oba týkají ukládacího zařízení cukrářského materiálu do forem. Jako příklad mohou být uvedeny i jiné dokumenty, týkající se stejného technického oboru, a to americký patent US 2 837 041, britský patent GB 2 026 378 či francouzský patent FR 1 132 821.

Ovšem výše zmíněný postup ukládání, který se tradičně používá zvláště u cukrovinek s vysokou viskozitou, trpí vážnými nedostatky, jež nebyly až dosud vyřešeny. Jedna z hlavních nevýhod se týká možnosti oddělení materiálu ukládané dávky od materiálu, který zůstává ve ukládací trysce (hubici). Materiál má sklon protahovat se do nálisku, který se nesnadno odlomí svou vlastní vahou a působením přitažlivosti. Tento jev je známý jako problém „vytváření nálisku, ocasu“. Tato porucha může následně ovlivňovat přesnost dávkování, hmotnost a tvar výsledně formovaného výrobku. Po vložení materiálu se kolem formy vytváří mnoho vláken, která nejsou hygienická a musejí tedy být čištěním odstraněna. Vytváření nálisku je také esteticky nepřijatelné a může působit závažné poruchy kvality. Tyto poruchy mohou vést k potížím při balení výrobků. Například pokud se karamela ukládá do mušlovitě formovaného čokoládového výrobku, může nálisek vytvořit kanálek v čokoládovém povlaku a nalepit se na obal. Vytváření nálisku může rovněž vyvolat ucpání trysky nebo zablokování pohyblivých částí ukládacího zařízení.

Dosavadní přístupy ke snížení vytváření nálisku spočívaly ve fyzickém odříznutí nálisku. Například britský patent GB 2 026 378 navrhuje v okamžiku oddělování cukrářské hmoty vypouštět tryskou pravidelné rázy páry nebo stlačeného vzduchu. Ovšem toto řešení se neprokázalo jako účinné, je složité a jeho uskutečnění je nákladné.

Předkládaný vynález překonává obtíže spojené s vytvářením nálisku během procesu ukládání potravinové hmoty do formy, zejména u cukrářských výrobků, a zmírňuje potřebu přídavných mechanických nebo plynových pulzních zařízení. Předkládaný vynález umožňuje udělit horní části vložené hmoty pravidelně plochý povrch, což se ukázalo jako výhodné pro kontrolu hmotnosti, konečný vzhled i chuťový vjem výrobku a pro jeho snadné balení.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález se týká zařízení pro ukládání cukrářské hmoty do formy, které zahrnuje tlakové prostředky, obsahující píst pro rázové vypuštění cukrářské hmoty do formy, prostředek pro vypnutí rázu k zastavení vypouštění cukrářské hmoty, zahrnující ventil a trysku, která má výstupní část se zmenšeným průměrem, kde

-1 CZ 302266 B6 uvedený píst má operativní rázový profd zahrnující rychlost, která se zvyšuje během rázu, a uvedený ventil se vzhledem k trysce během vypnutí rázu pohybuje a vykazuje chod přinejmenším v počátku vypnutí v hodnotě nejméně 400 mm.s¹.

Aniž by bylo nezbytné vázat se teorií, předpokládá se, že spojení „zesíleného“ vypouštění výrobku spolu s vysokorychlostním vypnutím v trysce se zmenšeným průměrem odlomí pružný nálisek.

Rychlost operativního rázového profilu se s výhodou zvyšuje v poměru mezi 2:1 a 4:1.

První možností je, že operativní rázový profil zahrnuje alespoň dvě po sobě následující, oddělené rychlostní periody. První perioda má předem stanovenou rychlost a druhá perioda má rychlost vyšší než první perioda. První perioda odpovídá počátečnímu toku ukládání a druhá perioda odpovídá koncovému zesílení.

V upřednostňovaném ztělesnění představuje druhá perioda méně než 15 % rázu a výhodněji představuje 5 až 10 % doby rázu tak, aby byl minimalizován mechanický náraz/vycerpání a minimalizována práce, vynakládaná tekutinami hydraulického pohonu.

Jinou možností je, že operativní rázový profil zahrnuje spojité zvyšování rychlosti až do zisku konečné, předem stanovené zesílené rychlosti.

V upřednostňovaném aspektu vynálezu je výpustní část trysky dimenzována tak, aby byla udržena dostatečná rychlost toku výrobku, která se tak účastní vypnutí k odstranění tvorby nálisků.

2? Konkrétněji má výpustní část průměr menší než 5 mm a lépe menší než 2 mm. Výpustní část má také pro snížení možnosti chyb během toku, působených zadržením v trysce, délku menší než 1,5 mm, s výhodou asi 1 mm.

Předkládaný vynález se zvláště hodí pro širokou škálu tvarovatelných potravinářských výrobků.

Konkrétně se jako výhodné ukázalo použití zařízení podle vynálezu u potravinářských výrobků, majících viskozitu ve střihu v rozmezí od 0,1 až 250 Pa.s (1 do 2500 poisů). Je nutné připomenout, že viskozity mohou mít Newtonovskou nebo non-Newtonowskou charakteristiku. Hodnoty výtěžku a viskozity mohou určovat pevné visko-elastické vlastnosti materiálu, což je většinou příčinou problému tvorby nálisků při ukládání materiálu. Měření viskozity jsou proto jen nazna35 čením tekutosti a neodrážejí zcela specifické visko—elastické vlastnosti potravinářského materiálu.

V upřednostňovaném ztělesnění vynálezu jsou tlakové prostředky po stupni ukládání znovu naplněny za použití tlaku, který dostačuje k vyvolání nasávání cukrářské hmoty do tlakových pro40 středků, dokud není píst ve své horní poloze. Tlak je s výhodou rovný alespoň 0,4 MPa (4 bar). Bylo ověřeno, že tlakový plnící systém je důležitý pro zajištění opakovatelnosti a hmotnostní kontrolu tvarovaných výrobků.

Objem ukládaného materiálu se může lišit v závislosti na požadovaných velikostech tvarovaného výrobku, který má být vyráběn. Úspěšné výsledky byly získány za použití zařízení podle vynálezu k výrobě výlisků v rozmezí od 0,8 do 50 gramů. Zařízení vykázalo zvlášť vysokou účinnost pro formování výrobků o hmotnosti 2 až 10 gramů. U tvarovaného výrobku s rovným povrchem byla získána opakovatelná přesnost mezi +/-0,03 g.

Rovněž bylo zjištěno, že výrobní cykly mohou mít velmi vysokou úroveň rychlosti s předpokládaným rozmezím 10 až 36 rázů za minutu. To je možné bez záporného ovlivnění pístu a účinnosti oddělování.

Předkládaný vynález se týká také způsobu ukládání viskózní cukrářské hmoty do formy, který zahrnuje:

-2 CZ 302266 B6 uplatnění tlaku na hmotu tlakovými prostředky při rychlosti, která se během rázu tlakových prostředků zvyšuje, průchod cukrovinky výpustní částí trysky o zmenšením průměru, zastavení vyprazdňování cukrářské hmoty pomocí ventilového prostředku, pohybujícího se při vypínacím pohybu rychlostí nejméně 400 mm.s¹.

Předkládaný vynález bude nyní podrobněji popsán pomocí příkladů, vztahujících se k přiloženým obrázkům.

Přehled obrázků na výkresech

Obrázek 1 je schématickým nákresem upřednostňovaného ztělesnění zařízení k provádění způsobu podle předkládaného vynálezu během cyklu ukládání.

Obrázek 2 je schématickým nákresem upřednostňovaného ztělesnění zařízení k provádění způsobu podle předkládaného vynálezu během nasáváním k přípravě dalšího cyklu ukládání.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení podle předkládaného vynálezu je obecně určeno odkazem číslice 10 na obrázcích. Úplný ukládací systém zahrnuje alespoň sérii forem, obecně připojených na dopravníky (nejsou uvedeny). Dopravníky se po ukončení každého ukládacího cyklu periodicky pohybují k umístění prázdných forem 3 do polohy pod ukládacím zařízením JO. Po uložení je potravinářský výrobek dopravníkovými prostředky přemístěn a je ponechán alespoň částečně ztuhnout, jako například v chladicím tunelu nebo v podobných chladících prostředcích (nejsou uvedeny). Poté je tvarovaný potravinářský výrobek odstraněn z formy jejím překlopením. Pokud je to nezbytné, jsou k usnadnění vyklopení potravinového výrobku použity ejekční prostředky.

Zařízení podle vynálezu zahrnuje tlakové prostředky 4, obecně soubor pístu a komory, připojené na násypku k uchování většího množství potravinářského materiálu ve viskózním nebo kapalném stavu. Rotační ventil 5, obsahující průchod 50 pro tekutinu, je připojen na tlakové prostředky k propojení výpuste z komory a trysky 6. Během cyklu ukládání je rotační ventil 5 v otevřeném uspořádání, které je znázorněno na obrázku 1. Píst se v komoře pohybuje směrem dolů a tlačí v ní viskózní výrobek proti trysce 6. Podle jednoho aspektu tohoto vynálezu je píst poháněn ve shodě s operativním rázovým profilem, který zahrnuje první délku rázu Jj, kdy má píst rychlost V] a druhou délku rázu I2, kdy má píst druhou rychlost V2. Rychlost ¥2 je větší než rychlost V|. Rychlost Y2 je s výhodou dvojnásobně větší než rychlost vj. Rychlost ¥2 ovšem začíná při poměrně nízké úrovni rázu pístu, neboť I2 je s výhodou kratší než L. Profil rázu je řízen elektronickým kontrolním zařízením, obsahujícím kodér spojený s pístovým prostředkem, poskytující počítači zpětnovazebně údaje.

V okamžiku před koncem ukládacího rázu pístu se rotační ventil otáčí k uzavření průchodu 50 velmi vysokou rychlostí. Vhodná rychlost je nejméně 400 mm.s^-1, lépe pak 500 až 1000 mm.s^-1. U rotačního ventilu se rychlost měří jako obvodová vzdálenost, překonaná ventilem za časovou jednotku. Načasování je řízeno elektronickým kontrolním zařízením, umožňujícím přesné vypnutí ventilu v řádu několika milisekund. Elektronické zařízení může také obsahovat kodér připojený k ventilu, který je zpětně připojen na počítač. Kontrola vypnutí ventiluje přesně svázána s profilem rázu pístu, tak aby byl nalezen optimální výsledek, snížení tvorby nálisků v závislosti na specifické charakteristice výrobků, které jsou ukládány do formy. Vypnutí ventilu je možné zahájit za daných podmínek vysoké rychlosti a poté mírně zpomalit k dokončení pohybu do polohy sání jako na obrázku 2. V tomto stádiu je plnění materiálu zcela přerušeno. Je potřeba připomenout, že rychlost ventilu závisí na viskozitě výrobku.

Jedním z dalších důležitých aspektů vynálezu je speciální velikost výpustní části trysky 6, která se ve spojení s pohybem pístu a vysokorychlostním vypnutím ventilu podílí na úbytku tvorby nátisku a na přesnosti objemového plnění. Průměr širší části d trysky je menší než 5 mm a lépe je v řádu 1,5 mm. Je třeba připomenout, že pro uchování dostatečně vysoké rychlosti vypnutí se průměr může lišit v závislosti na viskozitě potravinářského materiálu, který má být ukládán do formy. Tryska má také délku /, dostatečně nízce položenou pro snížení zachycování materiálu v trysce po vypnutí ventilu, jak je znázorněno na obrázku 2. Délka / tiysky představuje vzdálenost, měřenou mezi výpustí trysky 6 a výpustí ventilu 5 v okamžiku, kdy je průchod ventilem i o souosý (koaxiální) s tryskou.

Jak je znázorněno na obrázku 2, tlakové prostředky 10 zahrnující komoru jsou znovu naplňovány po dokončení cyklu ukládání. V souhlasu s jiným důležitým rysem vynálezu jsou tlakové prostředky plněny při tlaku, který je dostatečný k vyvolání nasávání tekutého výrobku do komory.

Tlakové plnění je důležité pro zajištění přesného objemového plnění tlakových prostředků. Z toho důvodu rotační ventil dále obsahuje okrajovou prohlubeň 51, vstupující do styku se zdrojem stlačeného výrobku, s výhodou stlačeného plynem nebo pumpou (není znázorněno). V poloze znázorněné obrázkem 2, na němž je píst poklesný a ventil je vypnutý, spojuje prohlubeň 51 výpust z komory tlakových prostředků 4 a plnící zásobník při tlaku nejméně 4 bary (0,4

MPa) a lépe a přibližně 6 barů (0,6 MPa), což zajišťuje vysokou objemovou přesnost tlakového plnění během vzestupu pístu do pozice pro začátek plnění. Bylo rovněž zjištěno, že extremní přesnost a opakovatelnost hmotností během ukládání velmi závisí na tlakové plnicí operaci, při níž může být dokončeno přesné objemové plnění. Zařízení je připraveno pro další cyklus ukládání.

Je třeba zmínit, že ukládací zařízení může sloužit k ukládání náplně cukrářské hmoty do formy, která je už částečně naplněna jinými typy cukrářského materiálu. Typickým použitím by mohla být výroba čokoládových výrobků ve tvaru mušle s viskózní náplní jako je karamel. Způsob může sloužit k plnění rozehřáté čokolády normálním ukládacím zařízením, poté k otočení formy a zatřepání k odstranění nadbytku čokolády tak, aby vznikl čokoládový kalíšek ve tvaru „U“. Poté může být ukládána karamelová náplň za použití způsobu a zařízení podle vynálezu. Nakonec může být na horní povrch karamelu sprejově nastříkána vrstva čokolády k vytvoření spodní části cukrovinky po vyklopení z formy.

Jako příklad byly za použití způsobu a zařízení podle vynálezu úspěšně ukládány typické standardní bonbóny o hmotnosti 3 gramů. Operativní profil rázu byl ustaven na přibližně 0,0064 g.ms’¹ pro počáteční rázovou periodu odpovídající podílu rázu /i přibližně 17 mm a přibližně 0,023 g.ms” pro konečnou zesílenou periodu, odpovídající podílu rázu Λ přibližně 3 mm. Počáteční perioda trvala přes 400 ms a konečná zesílená perioda přes 20 ms.

Ačkoli byl vynález popsán vzhledem k specifickému ztělesnění, je třeba uvést, že vycházeje z rozsahu vynálezu, lze vytvořit různé jeho modifikace. Například ventilovým prostředkem může být také jehlový ventil nebo šoupátkový ventil.

Claims (21)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Zařízení pro ukládání cukrářské hmoty do formy, vyznačující se tím, že obsahuje tlakové prostředky (4), zahrnující píst pro zdvihové vypuštění cukrářského materiálu do formy (3), ventil (5), spojený s tlakovými prostředky (4) a spojující výstup z tlakových prostředků s tryskou io (6), kterýžto ventil (5) je upraven pro zastavení zdvihu a tím i přívodu cukrářské hmoty do formy (3), a tryska (6) má výstupní část se zmenšeným průměrem, přičemž píst je upraven tak, že ukládací zdvih má rychlost, která se v průběhu zdvihu (ví, v₂) zvyšuje a ventil (5) je upraven pro relativní pohyb k trysce (6) v průběhu zastavení a výchozí rychlost tohoto pohybuje alespoň 400 mm/s.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že píst je upraven tak, že rychlost ukládacího zdvihu se zvyšuje v poměru 2:1 až 4:1 (konečná:počáteční rychlost).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že píst je upraven pro uklá20 dací zdvih s alespoň dvěma po sobě následujícími oddělenými rychlostními periodami, první perioda má předem stanovenou rychlost a druhá perioda má vyšší rychlost než první perioda.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že píst je upraven pro ukládací zdvih, při němž druhá perioda představuje méně než 15 % zdvihu.
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že píst je upraven pro ukládací zdvih, při němž druhá perioda představuje 5 až 10 % zdvihu.
6. 6. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ukládací zdvih zahrnuje 30 spojité zvyšování rychlosti až do dosažení konečné, předem stanovené zvýšené rychlosti.
7. 7. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž6, vyznačující se tím, že výpustní část trysky (6) má průměr menší než 5 mm, s výhodou menší než 2 mm.

   35
8. 8. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž7, vyznačující se tím, že výpustní část trysky (6) má délku menší než 1,5 mm, s výhodou přibližně 1 mm.
9. 9. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků Iaž8, vyznačující se tím, že ventil (5) je upraven pro vypínací pohyb rychlostí 500 až 1000 mm/s.
10. 10. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků laž9, vyznačující se tím, že ventil (5) je vysokorychlostní ventil.
11. 11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že vysokorychlostní ventil je 45 rotační, jehlový nebo šoupátkový ventil.
12. 12. Způsob ukládání viskózní nebo kapalné cukrářské hmoty do formy, vyznačující se tím, že se na cukrářskou hmotu vykonává tlak tlakovými prostředky (4) rychlostí, která se se zdvihem tla50 kových prostředků zvyšuje, cukrářská hmota se nechá projít výpustní částí trysky (6) se zmenšeným průměrem, přívod viskózní nebo kapalné cukrářské hmoty se zastaví ventilem (5), pohybujícím se při vypínacím pohybu rychlostí alespoň 400 mm/s.

    -5CZ 302266 B6
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že během zdvihu je na viskózní nebo kapalnou cukrářskou hmotu vykonáván tlak počáteční rychlostí a konečnou rychlostí, která je vyšší než počáteční rychlost, přičemž poměr mezi konečnou a počáteční rychlostí je 2:1 až 4:1.
14. 14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že počáteční rychlost je trvale udržována během první periody a konečná rychlost je trvale udržována během druhé periody, která je kratší než první perioda.

    ιο
15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se méně než 15 % zdvihu.

    tím, že kratší druhá perioda představuje
16. 16. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že kratší druhá perioda představuje 5 až 10 % zdvihu.
17. 17. Způsob podle nároku 13, vyz n ač uj íc í se tí m , že rychlost mezi počáteční a konečnou rychlostí postupně zvyšuje.
18. 18. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 12 až 17, vyznačující se tím, že tlakové ao prostředky (4) se po ukládacím stupni znovu naplní použitím tlaku, dostatečného pro nasátí viskózní nebo kapalné cukrářské hmoty do tlakových prostředků až do uvedení pístu do horní polohy.
19. 19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že tlak, použitý při opětném napl25 nění je alespoň 0,4 MPa, s výhodou 0,6 MPa.
20. 20. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 12ažl9, vyznačující se tím, že viskózní nebo kapalná cukrářská hmota prochází výpustní částí trysky (6) s průměrem menším než 2 mm, s výhodou menším než 1,5 mm a délkou menší než 1,5 mm, s výhodou přibližně 1 mm.
21. 21. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 12 až 20, vyznačující se tím, že množství ukládané viskózní nebo kapalné cukrářské hmoty je při každém zdvihu 0,8 až 50 g, s výhodou 2 až 10 g.

    35 22. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 12 až 21, vyznačující se tím, že se ukládá viskózní nebo kapalná cukrářská hmota, která má viskozitu 1 až 2500 poise, tj. 0,1 až 250 Pa.s.