DD282612A5

DD282612A5 - Strukturwandler zur kontinuierlichen bearbeitung von dispersionen

Info

Publication number: DD282612A5
Application number: DD89327945A
Authority: DD
Inventors: Horst-Dieter Tscheuschner; Andrea Hausmann; Knut Franke; Klaus Berkes; Helmut Foerster; Guenter Ritschel; Georg Schebiella
Original assignee: Nagema Veb K
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-09-19
Also published as: DE4008472A1; CH680102A5; IT9047869A1; IT9047869A0; IT1240088B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z. B. Schokolade, bestehend aus einer fetthaltigen Phase und dispersen Feststoffen. Der Erfindung liegt als Aufgabe die Entwicklung eines Strukturwandlers zugrunde, durch den die Intensitaet und Dauer der Scherbehandlung jeder Volumeneinheit in einem hoeheren Grade vereinheitlicht und in einem notwendigen Masze realisiert wird. Die erfindungsgemaesze Aufgabe wird dadurch geloest, dasz der Durchmesser des Rotors an dem Ende, das dem Aufgabestutzen zugeordnet ist, kleiner ist als an dem Ende, das dem Austrittsstutzen zugeordnet ist, wobei der groeszte Durchmesser des Rotors in einem Bereich liegt, der einem Verhaeltnis des Auszendurchmessers des Rotors zum Innendurchmesser des Behaelters von 7:10 bis 9,5:10 entspricht, und beim kleinsten Durchmesser des Rotors das Verhaeltnis 3:10 bis 7:10 betraegt und die Fluegel mit variierbaren Anstellwinkel a auf dem Rotor angeordnet sind. Fig. 1{Dispersionen; Schokolade; Strukturwandler; Behaelter, zylindrisch; Rotor; Rotordurchmesser; Staebe; Fluegel; Anstellwinkel, variierbar}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfintfu'ng

Die Qnirulung betrifft einen Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z. B. Schokolade, bestehend aus einer fetthaltigen Phase und dispersen Feststoffen, wobei der Strukturwandler aus einem zylindrischen Behälter besteht, bei dem der Aufgabestutzen für das Verarbeitungsgut und der Luftzuführstutze η am Eintritt und der Austrittsstutzen für das bearbeitete Verarbeitungsgut am Austritt des Systems angeordnet sind und Zuführstutzen für Zusätze zwischen dem Aufgabestutzen des Verarbsitungsgutes und dem Austrittsstutzen angeordnet sind. An der Innenwand des zylindrischen Behälters sind Stäbe'.ngebracht. Ein Rotor ist zentrisch im Innern des Behälters angeordnet und weis! Flügel auf, die mit den Stäben in Wirkverbincung stehen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DD-PS 148491 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 Behälte^rs ist der Durchmesser des Rotors relativ gering. Die Flügel sind mit feststehenden Anstellwinkeln ausgeführt. Piesen zugeorc net sind an der Innenwand des Behälters befestigte Stäbe.

Die Rotation des Rotors und die damit entstehenden Turbulenz zwischen den Flügeln und den Stäben führt zu einer hohen Scherwirkuno, 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 Weiterverarbeitbarkeit, das heißt die Prozeßführung in den nachfolgenden Verarbeitungstufen, durch die unzureichende Fließfähigkeit erschwert. Der Grund dafür ist in der nicht einheitlichen Intensität der Scherbaanspruchung zu suchen. Untersuchungen zeigten Abweichungen im Strömurgsprofil des Gutstromes innerh-'b des Strukturwandlers. Es traten undefinierbare Bewegungen der Masseteilchen auf. Die KoMrollen am Ausgang des Strukt behäl.ers legen die Vermutung nahe, daß die Masseteilchen keine einheitliche Behandlungsgeschichte aufweisen.

In der EP 279 255 wird eine Lösung gezeigt, bei der der Rotor einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Ein? deutliche Verbesserung der hierbei erzielten Fließeigenschaften konnte dadurch jedoch nicht nachgewiesen werden.

Ziel der Erfindung

Ziel dar Erfindung ist die Entwicklung eines Strukturwandlers, durch den die für die Weiterverarbeitung der Dispersionen optimalen strukturellen Voraussetzungen zur Erzielui\i günstiger Fließeigenschaften erreichbar sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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 dadurch gelöst, oiß der Durchmesser des Rotors an dem Ende, das dem Aufgabestutzen zugeordnet ist, kleiner ist als an dem Ende, das dem Austrittsstutzen zugeordnet ist, wobei der größte Durchmesser des Rotors in einem Bereich liegt, der einem Verhältnis des Außendurchmessers des Rotors zum Innendurchmesser des Behälters von 7; 10 bis 9,5:10 entspricht, und beim kleinsten Durchmesser des Rotors das Verhältnis 3:10 bis 7:10 beträgt und die Flügel mit variierbaren Anstellwinkeina auf dem Rotor angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß die Fließeigenschaften der Schokoladenmasse am Ausgang des Strukturierbehälters die für die Weiterverarbeitung der Schokoladenmasse optimalen Eigenschaften aufweist.

Ausführungsbeispiel

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: Schem.itische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Einrichtung nvl 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 Figur 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 unseren Ende befindet sich ein Luftzuführstutzen 5 für die benötigte Luft. Am oberen Ende ist ein Austrittsstutzen 6 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 gelagener Rotor 7, der über einen nie" Ί dargestellten Motor angetrieben wird. Auf dem Rotor 7 sind in definierten Abständen Flügel 8 angeordnet. Diese Flüge': J sind im Ausführungsbeispiel paarweise gegenüberliegend in gleichgroßen Abständen übereinander und um 90° versetzt angebracht.

Der Winkel α, d. h. der Winkel der Flügel 8 bezüglict. der Rotationsachse ist verstellbar.

Den Flügeln 8 zugeordnet und mit diesen in Wirkverbindung stehend si.id Stäbe 9 oder andere Schikanen an der Innenwand Jes Zylinders 1 in gleicher Weise wie d>e Flügel 8 angeordnet.

Der Durchmesser des Rotors 7 ist an dem Ende, das dem Aufgabestutzen I 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 beträgt dieses Verhältnis 3:10 bis 7:10.

Bei der in Figur 1 iargestellten 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 '/β der Gesamtlänge des Rotors 7.

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

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

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 dan 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 Winkelsa und durch das definierte Radienverhältnis zwischen der Innenand 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 Schergefälle beeinflußt werden.

Die Voraussetzung für die Erreichung optimaler Fließeigenschaften ist damit gegeben.

Claims

1. Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z. B. Schokolade, bestehend aus einer fetthaltigen Phase und dispersen Feststoffen, wobei der Strukturwandler folgende Merkmale aufweist:

* zylindrischer Behälter

* beidemderAufgabestutzenfürdasVerarbeitungsgutund ** der Luftzuführstutzen

*** am Eintritt und

** der Austrittsstutzen für das bearbeitete Verarbeitungsgut

*** am Austritt des Systems angeordnet sind,

* Zuführstutzen für Zusätze

** zwischen dem Aufgabestutzen des Verarboitungsgutes und dem Austrittsstutzen,

* Stäbe, die

** an der Innenwand de? zylindrischen Behälters angeordnet sind und

* ein Rotor, der

** zentrisch im Innern des Behälters angeordnet i_st und

* Flügel aufweist,

** die mit den Stäben in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß

* der Durchmesser des Rotors (7)

** an dem Ende, das dem Aufgabestutzen (4) zugeordnet ist, kleiner ist als a:i dem Ende, das dem AustrittsstKzen (6) zugeordnet ist, ν obei

* der größte Durchmesser des hutors (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 Anstellwinkeina
*** auf dem Rotor (7)angeordnetsind.

2. Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z.B. Schokolade, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem kleir:c*:dn Durchmesser und dem größten Durchmesser mindestens eine Stufe angeordnet ist.

3. Strukturwandler zur kontinuierlicher 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/β c er 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 Durchmesse; bzw. innerhalb der Stufen eine stetig steigende Kurve darstellt.