DD282612A5 - STRUCTURAL CONVERTER FOR THE CONTINUOUS PROCESSING OF DISPERSIONS - Google Patents
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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}The invention relates to a structural converter for the continuous processing of dispersions, such as. As chocolate, consisting of a fatty phase and disperse solids. The invention has as its object the development of a structural converter, by which the intensity and duration of the shear treatment of each volume unit is standardized to a higher degree and realized in a necessary composition. The object of the invention is achieved in that the diameter of the rotor at the end associated with the feed nozzle is smaller than at the end associated with the discharge nozzle, the largest diameter of the rotor being within a range corresponding to a ratio of Discharge diameter of the rotor to the inner diameter of the container of 7:10 to 9,5: 10 corresponds, and the smallest diameter of the rotor, the ratio is 3:10 to 7:10 and the wings are arranged with variable angle of attack a on the rotor. Fig. 1 {dispersions; Chocolate; Structure converter; Containers, cylindrical; Rotor; Rotor diameter; Staebe; Wing; Angle of attack, variable}
Description
Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings
Anwendungsgebiet der Erfintfu'ngField of application of the invention
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.The Qnirulung relates to a structural converter for the continuous processing of dispersions, such. B. chocolate, consisting of a greasy phase and disperse solids, wherein the structural converter consists of a cylindrical container in which the feed nozzle for the material to be processed and the Luftzuführstutze η at the inlet and the outlet nozzle for the processed processed material are arranged at the outlet of the system and feed are arranged for additives between the feed neck of Verarbsitungsgutes and the outlet nozzle. Rods are placed on the inner wall of the cylindrical container. A rotor is arranged centrically inside the container and knows! Wings on which are in Wirkverbincung with the rods.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
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 Behälters 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.From DD-PS 148491 a vertical, cylindrical structural converter was known. Centrally in the interior of the container, a rotor is arranged, which is equipped at regular intervals with wings. In relation to the inner diameter of the container r s, the diameter of the rotor is relatively small. The wings are designed with fixed angles of attack. Piesen zugeorc net are attached to the inner wall of the container rods.
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.The rotation of the rotor and the resulting turbulence between the blades and the rods leads to a high shear effect, which is to give the processed material the desired flow properties in this process stage. The disadvantage is that, despite the large shear rate proven in this case, the optimum flow properties can not always be achieved with a short residence time. In particular, in the processing of low-fat masses the further processability, that is, the process control in the subsequent processing stages, hampered by the insufficient flowability. The reason for this is the non-uniform intensity of shear claims. Investigations showed deviations in the flow profile of the material flow within the structure converter. There were indefinable movements of the mass particles. The co-rolls at the exit of the structured 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. Ein? deutliche Verbesserung der hierbei erzielten Fließeigenschaften konnte dadurch jedoch nicht nachgewiesen werden.In EP 279 255 a solution is shown in which the rotor has an enlarged diameter. On? However, significant improvement of the flow properties achieved here could not be detected.
Ziel der ErfindungObject of the invention
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.The aim of the invention is the development of a structural converter by means of which the structural requirements for the achievement of favorable flow properties which are optimal for the further processing of the dispersions can be achieved.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
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.The object of the invention is the development of a structural converter by means of which the intensity and duration of the shear treatment of each volume unit are standardized to a higher degree and realized to a necessary extent. The object of the invention is achieved, oiß the diameter of the rotor at the end, which is assigned to the feed nozzle, smaller than at the end, which is associated with the outlet nozzle, wherein the largest diameter of the rotor is in a range corresponding to a ratio of Outer diameter of the rotor to the inner diameter of the container of 7; 10 to 9.5: 10, and at the smallest diameter of the rotor, the ratio is 3:10 to 7:10 and the wings are arranged with variable Anstellwinkeina on the rotor.
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 optimum properties for the further processing of the chocolate mass.
Ausführungsbeispielembodiment
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 with reference to an exemplary embodiment. The exemplary embodiment describes a structuring container for chocolate masses. The corresponding drawings have the following meaning:
Fig. 1: Schem.itische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Einrichtung nvl einem teilweise konischen Rotor, bevorzugte Variante.Fig. 1: Schem.itische representation of the structure of the device according to the invention nvl a partially conical rotor, preferred variant.
Fig. 2: Ausführungsvariante mit einem mehrstufigen konischen RotorFig. 2: embodiment 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. Figure 4: Schematic representation of the device according to the invention with a rotor whose diameter change is characterized by a steadily rising curve.
Wie aus der Figur 1 erkennbar, besteht der Strukturwandler aus einem doppelwandigen, senkrecht stehenden Zylinder 1.As can be seen from FIG. 1, the structural converter consists of a double-walled, vertical cylinder 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.Within the wall of the cylinder 1, a coolant circulates 2. The cylinder 1 is provided at the lower end with a feed screw 3 and a feed port 4 for the chocolate mass to be processed. Also at our end is an air supply 5 for the required air. At the upper end of an outlet nozzle 6 is arranged. Between the feed nozzle 4 and the outlet nozzle 6 supply nozzle 10 are provided for additives.
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.Centrally located in the interior of the cylinder 1 is a rotatably mounted rotor 7, which is driven by a motor which is never shown.) Wings 8 are arranged at defined intervals on the rotor 7. In the exemplary embodiment, these flights J are in opposite pairs in equidistant intervals mounted one above the other and offset by 90 °.
Der Winkel α, d. h. der Winkel der Flügel 8 bezüglict. der Rotationsachse ist verstellbar.The angle α, d. H. the angle of the wings 8 bezüglict. the rotation axis is adjustable.
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.Assigned to the wings 8 and standing with these operatively connected si.id rods 9 or other harassment on the inner wall Jes cylinder 1 in the same way as the wing 8 arranged.
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.The diameter of the rotor 7 is smaller at the end associated with the feed port I than at the end associated with the discharge port 6. The largest diameter of the rotor 7 is in a range corresponding to a ratio of the outer diameter of the rotor 7 to the inner diameter of the cylinder 1 of 7:10 to 9.5: 10. At the smallest diameter of the rotor, this ratio is 3:10 to 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.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 '/ β of the total length of the rotor 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.The rotor 7 can also, as shown in Figure 2, be constructed in multiple stages, wherein the upper part can be performed both cylindrical and conical.
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.A consistently conical variant (Figure 3) is possible, as well as a variant in which the change in the diameter of the rotor 7 between the largest and smallest diameter is a steadily rising curve (Figure 4). Such curves are also possible within the individual stages.
Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung:For the 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.Through the feeding nozzle 4, the crushed to final fineness, rolled chocolate mass passes into the interior of the cylinder. 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.As a result of the rotation of the rotor 7 is formed in the shear gap between the rotor 7 and the inner wall of the cylinder 1 and between the wings 8 and dan rods 9, a high shear gradient. The chocolate mass is thus exposed to very intense shear stresses, and there is a structural transformation with simultaneous dehumidification and expulsion of undesirable flavors. The air supplied via the air supply 5 serves to transport the moisture and undesirable flavors. The proposed cooling possibility of the structural converter allows the adjustment of the required process temperature.
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.Due to the design of the rotor 7, by the adjustability of the angle α and the defined radii ratio between the inner edge 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, by a nearly uniform shear treatment of each volume particle is achieved. This can be influenced by the adjustability of the wings 8 and by the choice of each optimal speed, the transport effect and thus the degree of filling in the container as well as the shear rate.
Die Voraussetzung für die Erreichung optimaler Fließeigenschaften ist damit gegeben.The prerequisite for achieving optimum flow properties is thus given.
Claims (4)
*** auf dem Rotor (7)angeordnetsind.** with variable Anstellwinkeina
*** are arranged on the rotor (7).
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