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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Erhitzen oder Kühlen und Beschichten einer Vielzahl von Partikeln. Konkret bezieht sich diese Erfindung auf Vorrichtungen und Verfahren zum Verteilen und Trocknen einer Zuckerschicht auf der Außenseite von Süßwaren.
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Verwandter Hintergrund
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Viele essbare Objekte („Partikel”) haben eine äußere Schicht, die aus Zucker und anderen essbaren Materialien besteht. Solche Beschichtungen dienen vielen Zwecken. So konservieren sie u. a. den Kern der Süßwaren und verleihen dem essbaren Partikel ein ansprechendes Aussehen und guten Geschmack. Zudem machen Beschichtungen diese Partikel beim Essen erkennbar knusprig.
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Es sind viele Vorrichtungen bekannt, die Beschichtungen auf essbare Partikel auftragen.
US-Patent 5 507 868 A offenbart offenbart z. B. eine typische Vorrichtung zum Zuckerdragieren nach dem Stand der bisher bekannten Technik. In der Referenz ist eine Vorrichtung beschrieben, die einen Drehtrommelverkocher [„rotary drum panner”] mit einer Vielzahl von Luftlöchern und hohlen Wellenteilen hat. Durch eines der hohlen Wellenteile wird Trockengas zugeführt und zum Trocknen nach unten auf eine Partikelschicht gerichtet.
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In
US-Patent 4 050 406 A wird eine Vorrichtung zur Beschichtung mit Zucker offenbart, die eine ringförmige Netzwanne verwendet, in der die zu beschichtenden Partikel enthalten sind. Die Vorrichtung ist auf Federn montiert und wird gerüttelt, um die Partikel im ringfömigen Behälter herum zu bewegen. Durch die Mitte der Vorrichtung wird die Trockenluft direkt auf das Netz gerichtet. Der Luftstrom geht dann gerade durch das Netz und tritt oben aus der Vorrichtung aus. Der Luftstrom ist kein tangentialer Strom.
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Eine weitere Vorrichtung nach dem bisher bekannten Stand der Technik wird in
US-Patent 5 158 804 A offenbart. Dieses Patent offenbart eine Beschichtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Beschichtung kleiner Mengen von Tabletten (Medikamenten in den Anfangsstadien der Zusammensetzung und Entwicklung). Eine Sprühschicht wird von oben auf die Tabletten auf ein Netz aufgetragen und die Trockenluft wird von unterhalb des Netzes nach oben geführt. Außerdem wird das Netz gerüttelt, so dass die Tabletten hoch und runter springen.
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Eine weitere Vorrichtung nach dem bisher bekannten Stand der Technik verflüssigt die zu beschichtenden Partikel. In
US-Patent Nr. 5 792 507 A und
5 296 265 A werden z. B. Beschichtungsvorrichtungen und -verfahren offenbart, die eine Drehscheibe zusammen mit einem Luftstrom an der Peripherie der Scheibe nahe der Innenwand eines zylindrischen Behälters verwenden, um die zu beschichtenden Partikel zu verflüssigen.
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DE 33 34 543 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Granulieren, Beschichten, Mischen und Trocknen von Partikeln, mit einer um eine vertikale Drehachse an einem feststehenden Gehäuse gelagerten horizontalen Scheibe, die von einem ortsfesten Antriebsmotor in Drehung versetzt werden kann. Zugeführte Luft gelangt axial oder axial/radial in einen Bereich oberhalb eines Betts, das die Partikel aufnimmt.
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DE 25 51 578 A1 beschreibt einen Granulator mit einem Behälter, in dem um eine senkrechte Achse ein drehbares Rührwerk mit mehreren Flügeln angeordnet ist.
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DE 26 07 697 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Dragieren von Süßwarenprodukten oder pharmazeutischen Erzeugnissen mit einem Behälter, der elastisch auf einer Tragkonstruktion gehalten und mit einem Vibrationsgenerator zu mechanischen Vibrationen anregbar ist.
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Die oben angeführten Vorrichtungen und Verfahren sind für die wirtschaftliche Beschichtung einer Vielfalt von Süßwaren unzulänglich, da die Kosten für deren Bau, Betrieb und Wartung relativ hoch sind. Außerdem erfordern die Verfahren zur Beschichtung von Süßwaren nach dem bisher bekannten Stand der Technik eine relativ lange Zeit, was zu einem höheren Energieaufwand pro Masseneinheit des beschichteten Materials führt. Außerdem reduzieren längere Beschichtungszeiten die Produktivität der betreffenden Vorrichtung, was pro Masseneinheit des Produkts zu höheren Kosten führt.
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Folglich besteht ein Bedarf an einer effizienten, kompakten und relativ schnell arbeitenden Vorrichtung, die weniger Energie verbraucht als bereits vorhandene Vorrichtungen und die in kürzerer Zeit beschichtete Süßwaren liefert, und einem entsprechenden Verfahren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und sie präsentiert neue Vorrichtungen und Verfahren zur Beschichtung und Trocknung einer Vielzahl von Partikeln. Darüber hinaus ist diese Erfindung für jedes Verfahren geeignet, das von einer guten Mischung von Partikeln in einem tiefen Produktbett profitiert, insbesondere zur Schichtung, Mischung und Trocknung von harten Zuckerkrusten auf Süßwaren.
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Im Vergleich zu vorhandenen Vorrichtungen ist der für die vorliegende Erfindung erforderliche Aufstellraum im Werk sehr viel kleiner, was zu weiteren Einsparungen führt.
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Unter einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Erhitzen und/oder Kühlen einer Vielzahl von Partikeln nach Anspruch 1. Die Vorrichtung umfasst ein im Regelfall rundes Bett zur Aufnahme der Partikel, wobei das Bett eine im Wesentlichen ringförmige innere Bettwand, eine äußere Bettwand und einen unregelmäßigen Boden hat. Der unregelmäßige Boden ist eine unebene Fläche, die perforiert sein kann oder auch nicht und vorzugsweise ein Sieb ist. Die Vorrichtung umfasst auch einen Antriebsmechanismus, der drehbar an besagtem Bett befestigt ist, wobei die Rotation des Antriebsmechanismus mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeit eine horizontale und vertikale Verrückung des Bettes und damit einen Partikelfluss in die Richtungen x, y und z erzeugt. Für die Mehrzahl der Partikel ist der Partikelfluss auf den Ebenen x und y die dominante Richtung. Die Vorrichtung umfasst auch eine Luftanlage, die dem Bett tangential einen erwärmten und/oder gekühlten Luftstrom in eine der dominanten Richtung entgegengesetzten Richtung zuführt. Der Luftstrom geht durch das Sieb und in das Partikelbett.
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Die Luftanlage kann eine Pumpe zur Erzeugung eines in ein Rohr führenden Luftstroms, einen Entfeuchter in Flüssigkeitsverbindung mit der Pumpe, einen dem Entfeuchter nachgeschalteten und in einer Linie mit dem Rohr angebrachten Heizapparat sowie einen im Regelfall runden Ansaugkrümmer mit einer äußeren Krümmerwand und einem Luftstromeinlass in Flüssigkeitsverbindung mit dem Rohr, der tangential auf der äußeren Krümmerwand angebracht ist, einschließen. Der Ansaugkrümmer ist unterhalb des Bettes positioniert und hat einen Außenumfang, der im Wesentlichen dem des Bettes entspricht.
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An der äußeren Wand des Bettes kann sich ein Auslass befinden, der durch eine tangential positionierte, abnehmbare Abdeckung, die um einen Teil einer inneren Fläche der äußeren Wand bereitgestellt wird, bedeckt werden kann. Die Abdeckung umfasst ein erstes Ende, das am inneren Umfang der äußeren Wand dem Auslass nachgeschaltet in der dominanten Richtung befestigt ist, und ein zweites bewegliches Ende neben der inneren Fläche der äußeren Wand, wenn der Auslass geschlossen ist. Das bewegliche Ende ist dem Auslass vorgeschaltet in der dominanten Richtung positioniert und wird geöffnet, wenn das bewegliche Ende in Richtung Mitte des Bettes bewegt wird. Die Abdeckung und äußere Wand bilden einen Trichter mit einem Eingang zur Aufnahme von Partikeln aus der dominanten Richtung.
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Unter einem zweiten Aspekt betrifft die der vorliegende Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 6 zur Erhitzung und/oder Kühlung einer Vielzahl von Partikeln in einer unter dem ersten Aspekt beschriebenen Vorrichtung, und zwar den Schritt der vertikalen und horizontalen Schwenkung des Bettes mit einer vorbestimmten Frequenz zur Erzeugung eines Partikelflusses in die Richtungen x, y und z. Das Verfahren umfasst auch das Erwärmen bzw. Kühlen eines Luftstroms auf eine vorbestimmte Temperatur und die Lenkung des Luftstroms tangential zum Bett über einen im Regelfall runden Ansaugkrümmer, der im Wesentlichen dem Umfang des runden Bettes entspricht und sich unterhalb des Siebs befindet. Der Luftstrom fließt rund um die Innenseite des Ansaugkrümmers durch das Sieb und in das Bett.
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Unter einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Beschichtung und Trocknung einer Vielzahl von Partikeln nach Anspruch 9 in der Vorrichtung, wie unter dem ersten Aspekt beschrieben, und zwar den Schritt der Schwenkung des Bettes, wie unter dem zweiten Aspekt beschrieben, um einen ähnlichen Partikelfluss zu erzeugen. Weitere Schritte des Verfahrens beinhalten im Fall einer Beschichtung von Partikeln das Aufbringen eines Beschichtungsmaterials aus einer Düse oberhalb des Bettes, wobei das Aufbringen der Beschichtung während eines ersten vorbestimmten Zeitraums erfolgt und ein temperaturkontrollierter Luftstrom tangential zum Bett über einen im Regelfall runden Ansaugkrümmer, der im Wesentlichen dem Umfang des runden Bettes entspricht und unter dem unregelmäßigen Boden positioniert ist, zugeführt wird. Der Luftstrom wird nach dem Vergehen eines zweiten Zeitraums zugeführt, nachdem das Beschichtungsmaterial aufgebracht wurde. Der Luftstrom bewegt sich rund um die Innenseite des Ansaugkrümmers durch den unregelmäßigen Boden und in das Bett.
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Während eine vorzugsweise Ausführung den Luftstrom tangential zum Bett in einer der dominanten Mischrichtung entgegengesetzten Richtung liefert, kann auch ein Luftstrom in Richtung der dominanten Mischrichtung verwendet werden.
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Unter einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung und Trocknung von Partikeln nach Anspruch 13.
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Der hohe Mischgrad der einzelnen Partikel in die Richtungen x, y und z in der vorliegenden Erfindung gewährleistet eine einheitliche Behandlung aller Partikel mit dem gewünschten Verfahren. Dieses starke Mischen reduziert Variationen zwischen den einzelnen Partikeln, die eintreten, wenn einzelne Partikel während des Trocknens oder Beschichten in bestimmten Verfahrensbereichen verbleiben oder wenn andere Bedingungen von der Norm abweichen.
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Dementsprechend ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass als Ergebnis des erzeugten Partikelflusses ein hohes Maß an Scherung und Kontakt zwischen den einzelnen Partikeln des Süßwarenprodukts erfolgt. Dies führt zu schnelleren Beschichtungs- und Trocknungszeiten, da die Süßwaren gründlicher und gleichmäßiger gemischt und einheitlicher beschichtet werden, ohne die Süßwaren zu beschädigen oder eine raue Oberfläche zu hinterlassen.
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Die tangentiale Luftinjektion in den zylindrischen Bereich erzeugt einen zentrifugalen Druckgradienten, der bewirkt, dass der größte Teil des Luftstroms durch den äußeren Bereich des Bettes erfolgt, wo die Mehrzahl der Partikel vorhanden sind. Dadurch wird die gewünschte Übertragung zwischen Luft und Partikeln auf ein Maximum erhöht.
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Die vorliegende Erfindung optimiert den Luftstrom und die Temperatur im Hinblick auf eine höchstmögliche Verdampfungsrate. Dies führt zu einer Zykluszeit für manche Süßwaren, die 20–40% der Zeit beträgt, die mit herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren erzielt wird, selbst bei relativ hohen Taupunkten der Luftfeuchtigkeit ungefähr zwischen 4 und 12°C. Durch die sorgfältige Überwachung und Kontrolle der Temperatur des Produkts im Bett während des Beschichtungszykluses kann im Schnitt eine heißere Luftversorgung verwendet werden, wodurch die pro cfm entfernte Feuchtigkeitsmenge erhöht werden kann.
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Folglich ist es ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass der tangential zum Bett zugeführte entfeuchtete und erwärmte Luftstrom eine maximale Verdampfungswirkung auf die Partikel im Bett ausübt, sodass sie schneller getrocknet werden können als mit anderen Vorrichtungen und Verfahren nach dem Stand der bisher bekannten Technik.
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Beschichtung und Trocknung erfolgen so viel schneller als mit bereits vorhandenen Techniken, dass eine Beschichtungslösung mit geringem Feststoffgehalt verwendet werden kann. Beschichtungen mit hohem Feststoffgehalt, wie sie mit vorhandenen Techniken verwendet werden, werden im Regelfall deshalb verwendet, damit nach der Beschichtung weniger Feuchtigkeit aus der Beschichtung entfernt werden muss. Beschichtungen mit hohem Feststoffgehalt müssen jedoch auf höheren Temperaturen erwärmt gehalten werden. Aus diesem Grund ist es beim Gebrauch von Beschichtungen mit niedrigerem Feststoffgehalt nicht mehr notwendig, die Beschichtung heiß zu halten, d. h. sie müssen nicht mehr erhitzt werden, wodurch es wiederum nicht mehr notwendig ist, die Rohrleitungen und Behälter zur Zuführung und Aufbewahrung der heißen Beschichtung mit Wasser zu umhüllen. Die Beseitigung heißer Beschichtungen führt auch zu erheblichen Energieeinsparungen, da weniger Hitze an die Umgebungslust abgegeben wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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ist ein schematischer Aufriss des Flüssigkeitsstromsystems für die Beschichtungs- und Trocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Draufsicht des Beschichtungs- und Trocknungsbetts gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Seitenansicht des Beschichtungs- und Trocknungsbetts gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Seitenansicht des Beschichtungs- und Trocknungsbetts gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Draufsicht des Beschichtungs- und Trocknungsbetts gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische isometrische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Seitenansicht der Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Draufsicht des Flüssigkeitsstroms innerhalb des Misch- und Beschichtungsbetts gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Seitenansicht des Flüssigkeitsstroms innerhalb des Beschichtungs- und Trocknungsbetts gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Draufsicht auf das Beschichtungs- und Trocknungsbett gemäß der vorliegenden Erfindung.
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ist eine schematische Illustration der auf die Süßwaren ausgeübten Kräfte.
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ist ein Querschnitt durch eine beschichtete Süßware.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Die – zeigen bevorzugte Ausführungen des Beschichtungs- und Trocknungssystems 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein zylindrisches Bett 4 umfasst eine zentrale Längsachse 6, eine Seitenwand oder äußere Bettwand 8, einen Boden 12, der aus einer unregelmäßigen Fläche geformt und perforiert oder nicht perforiert ist, und einen Mittelkonus 14. Der Mittelkonus liefert eine im Wesentlichen zentrierte innere Bettwand. Der unregelmäßige Boden besteht vorzugsweise aus einem Sieb.
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Das Bett, die Seitenwand, der Konus und der unregelmäßige Boden können mit einem Antihaftmaterial (z. B. Teflon) beschichtet werden, um eine niedrige Reibung zu liefern, sodass die auftreffenden Süßwarenpartikel 1 nicht beschädigt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sieb an der Unterseite des Bettes um „market-grade” Drahtgewebe. Die Maschengröße hängt von der Größe der zu beschichtenden Partikel 1 ab.
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Das Bett kann ein kommerziell erhältlicher Trennapparat sein (Sweco, Abteilung der Emerson Electric Co.), der im Regelfall zur Trennung von Feststoffen von Flüssigkeiten oder zum Sortieren von Trockenmaterialien in verschiedene Partikelgrößen verwendet wird. Das Sieb wird vormontiert mit den runden Trennern geliefert und ist in einer Reihe verschiedener Maschengrößen erhältlich.
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Das Bett kann eine beliebige Tiefe haben, sodass es ein tiefes Produktbett enthalten kann. Die Tiefe des Bettes liegt zwischen etwa 2,5 cm–60 cm und vorzugsweise zwischen etwa 5 cm–30 cm, und stärker bevorzugt zwischen 10 cm–15 cm.
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Das Bett, das mit einem Ansaugkrümmer 16 unter dem Sieb 12 versehen sein kann, ist auf einem Motorrahmen 18 montiert. Die Bett- und Motorrahmenbaugruppe wiederum sind auf einer Basis 20 montiert, und zwar mit Federn 22, die an der Unterseite oder Seite des Ansaugkrümmers befestigt sind. Obwohl die Vorrichtung nicht in Beton oder einer anderen strukturellen Fläche befestigt werden muss, wird es bevorzugt, dass die Vorrichtung mit einer oder mehreren mechanischen bzw. chemischen Verankerungen (nicht dargestellt) in einem Betonfußboden 24 gesichert wird.
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Ungefähr in der Mitte des Motorrahmens 18 befindet sich eine Öffnung 26, in der sich ein elektrischer Antriebsmotor 28 befindet. Der Motor ist im Wesentlichen mittig mit der Mittelachse 6 ausgerichtet. Der Motor ist mit Wellen 30 und 32 versehen, die von oberhalb bzw. unterhalb des Motors zur Seite herausstehen. Eine erste Agitationsgewichtbaugruppe 34 und eine zweite Agitationsgewichtbaugruppe 36 sind an der Welle 30 bzw. 32 befestigt und für die vertikale und horizontale Schwenkung des Bettes während der Wellenrotation verantwortlich. Beide Gewichtsbaugruppen werden auf zwei verschiedenen, im Wesentlichen parallelen horizontalen Ebenen, die ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Unterseite des Bettes verlaufen, in die gleiche Richtung gedreht.
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Die erste Gewichtsbaugruppe 34 umfasst die Einstellstange 38 und das horizontale Schwenkungsgewicht 40 und befindet sich oberhalb des Motors, um Zentrifugalkräfte zu liefern, die eine Rundumbewegung um das Bett auf der Ebene x und y in Gang setzen. Die zweite Gewichtsbaugruppe 36, die Einstellstange 42 und das vertikale Schwenkungsgewicht 44 sorgen für eine spiralförmige Mischbewegung in der Ebene z.
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Das Gewicht jeder Baugruppe kann in verschiedene Positionen auf der Einstellstange platziert werden, um eine Vielfalt verschiedener Bettschwenkungen zu erreichen, um eine bestimmte erwünschte Fließbewegung des Produktes im Bett zu erreichen. Das Gewicht 44 ist auch geteilt, um einen einstellbaren Winkel sowie einen Winkel zwischen den Einstellstangen der oberen und unteren Gewichtsbaugruppe zu bilden, und der Führungswinkel kann ebenfalls eingestellt werden. Beide Einstellungen bieten weitere Feineinstellungen der Bettschwenkung. Durch die Änderung der Positionen und Winkel der Gewichte werden die effektive Masse und das Schwerkraftzentrum der jeweiligen Gewichtsbaugruppe und somit deren Antriebskraft auf das Bett geändert, wodurch schließlich Größe und Grad der Agitation sowie das Fließmuster der Partikel im Bett geändert werden.
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Ein Fachmann erkennt, dass das wichtige Merkmal des Verfahrens, das hier besprochen wird, die durch den Bewegungsgenerator erzeugte Bewegung und nicht die einzelnen Besonderheiten des Mechanismus dieses Beispiels ist. Eine große Auswahl anderer mechanischer Geräte sind vorhanden oder könnten ersonnen werden, die diese erforderliche Bewegung des Bettes erzeugen, um die erwünschte Produktbewegung und Mischung im Bett zu bewirken.
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Die Öffnungen im Sieb und die Rauheit des Siebes unterstützen die Übertragung (d. h. Kupplung) der horizontalen Siebrüttelung auf das Produkt, das so in Bewegung gesetzt wird. Die Größe der Sieböffnungen sollte vorzugsweise so gewählt werden, dass sie etwas kleiner sind als die zu verarbeitenden Partikel.
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Ein Fachmann wurde erkennen, dass im Fall eines reinen Mischen des Produkts eine unregelmäßige Bodenfläche anstatt eines Siebes verwendet werden kann, um den erwünschten Partikelfluss zu erzeugen.
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Es wurde beobachtet, das umfangreichere Fertigungslos-Größen durch die Verwendung von Betten mit größerem Durchmesser und stärkeren Motoren, die größere exzentrische Gewichte antreiben, beschichtet werden können. Der gleich bleibende Faktor beim Erreichen der erwünschten Partikelbewegung besteht in der Beschleunigung in die Richtungen x, y und z und den zuvor beschriebenen Phasenwinkeln. Welche Größe der Motor genau haben muss, wird durch eine Reihe zuvor beschriebener Faktoren bestimmt. Weitere Faktoren umfassen u. a. die erwünschte Partikelbewegung, die Partikelgröße, die Partikeldichte, die Oberflächenreibungsmerkmale der Partikel und die Maschinengröße sowie die mechanischen Merkmale.
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Die eingesetzte Frequenz hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der Größe der Vorrichtung. Im Regelfall gilt, je größer die Einheit umso niedriger die Frequenz, um die erwünschte Bewegung zu erhalten.
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Eine bevorzugte Bewegung zur Beschichtung und Trocknung des Produkts wird durch die Rotation der Gewichtsbaugruppen mit einer Frequenz von vorzugsweise zwischen etwa 5–100 Hz, stärker bevorzugt mit etwa 12–25 Hz und am stärksten bevorzugt mit etwa 15–20 Hz erreicht. Da sich die Merkmale des Produkts während der verschiedenen Stadien des Prozesses (d. h. Beschichten, Mischen und Trocknen) ändern, kann während eines bestimmten Stadiums auch eine Anpassung der Frequenz erforderlich sein, damit die bevorzugte Bewegung beibehalten werden kann.
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Im Regelfall reichen die maximalen Beschleunigungskräfte in den Richtungen x, y und z von etwa +/–20 bis etwa +/–100 m/sek2, es sind jedoch alle Beschleunigungen akzeptabel, die die angemessene Bewegung der Partikel für die Beschichtung liefern. Die Beschleunigungen können durch einen an der Außenseite der Vorrichtung etwa 15 cm vertikal über der Siebfläche und etwa 45 cm horizontal von der Mittellinie des Siebes entfernt angebrachten Beschleunigungsmesser gemessen werden. Die für die Vorrichtungen gewählten maximalen Beschleunigungen sind je nach der Größe der Vorrichtung und der Betriebsbedingungen wie z. B. Luftstrom, Produktlast, Partikelgröße und Reibungseigenschaften der Partikeloberfläche unterschiedlich. Im Regelfall liegen die Beschleunigungen in der Richtung x, y und z relativ nahe bei einander, z. B. +/– etwa 10%.
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In einer bevorzugten Ausführung zur Beschichtung linsenförmiger Süßwaren ergeben die folgenden Beschleunigungen und Phasenwinkel die bevorzugte Bewegung des Bettes:
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Die Frequenz der Vibration des Bettes kann zu jedem Zeitpunkt während des Mischens, Beschichtens, Trocknens und Entladens oder einer Kombination davon geändert werden, damit sich die optimale Bewegung für einen bestimmten Punkt in einem bestimmten Prozess ergibt. Es wird auch anerkannt, dass die Gesetze der Mechanik es ermöglichen, dass das vibrierende Bett um seinen Umfang herum balanciert oder unbalanciert sein kann, so dass die Bewegung der Bettwand von elliptisch zu kreisförmig in den Richtungen x, y und z an verschiedenen Punkten um und durch das Bett variieren kann. Das Nicht-Balancieren kann kontrolliert werden, um ein weiteres erwünschtes Mischen und Bewegen des Produkts zu bewirken.
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Es wird auch anerkannt, dass Vibrationsbetten mit größerem Durchmesser im Regelfall geringere Umlauffrequenzen erfordern, um die erwünschte Produktbewegung zu erhalten.
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Während der Vibration stoßen die Wände 8 und das Sieb 12 des Bettes auf die Partikel, wodurch die Partikel aufeinander stoßen und dadurch eine Zirkulation um das Bett erzeugen. Das Sieb unten im Bett erzeugt ebenfalls sowohl ein Schwenkungsdrehmoment als auch ein Rotationsdrehmoment um die Achsen der einzelnen Produkte, was die Strömungsbewegung vom Boden des Bettes nach oben fördert. Wie in gezeigt, nehmen die auf die Süßwarenpartikel wirkenden Kräfte ab, wenn sich die Partikel an der Seitenwand entlang nach oben und Richtung Bettmitte bewegen. Durch die beiden gegenläufigen Strömungsbewegungen (um und durch das Bett) werden die Süßwarenpartikel während der Vibration des Bettes gründlich durcheinander gemischt.
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Die kombinierten Strömungsbewegungen auf den Ebenen x, y und z erzeugen die bevorzugte Bewegung und bilden im Regelfall ein ringförmiges Strömungsmuster der Partikel im Bett. Die in und gezeigte ringförmige Bewegung zeigt eine Bewegung des Produkts um die Hauptachse des Rings herum, eine Zirkulation um die Nebenachse und somit eine Wanderung um und durch das Bett. Wie zuvor besprochen, wird auch eine zweite willkürliche Bewegungskomponente eingeleitet, die eine hohe Wanderungsrate nahe beieinander befindlicher Partikel bewirkt, so dass sie sich im Laufe der Zeit voneinander entfernen.
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Abhängig von der Drehrichtung der Gewichtsbaugruppen ergibt sich eine Rotation der Mehrheit der Süßwarenpartikel im Bett in eine dominante Strömungsrichtung 43 auf den Ebenen x und y. Die Bewegung erfolgt entweder im oder entgegen dem Uhrzeigersinn, je nach der Drehrichtung der rotierenden Gewichtsbaugruppen.
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Vorzugsweise wandern die einzelnen Partikel im Bett im Schnitt zwischen etwa 1–10 Mal pro Minute und stärker bevorzugt zwischen 3–10 Mal pro Minute um die Hauptachse und die Nebenachse. Die höheren Werte werden erzielt, wenn die Partikel trocken sind. Die eingeleitete Bewegung bewirkt, dass die nahe der Oberseite des Betts befindlichen Partikel in die dominante Strömungsrichtung fließen und sich mit spiralförmiger Bewegung der Bettmitte nähern. Wenn sich die Partikel dem Rand des Mittelkonus 14 nähern, beginnen sie, sich in der der dominanten Strömungsrichtung entgegengesetzten Richtung zu drehen, und werden dann in die negative Richtung z nach unten gesogen. Nachdem sie in der Mitte des Bettes nach unten gesogen wurden, wandern die Partikel hoch und vom Boden des Betts weg in Richtung der äußeren Wand. Der Mittelkonus soll verhindern, dass die Partikel genau in die Mitte des Bettes gelangen, ein Bereich mit wenig Mischströmung. Ein Mittelkonus ist zwar bevorzugt, die im Wesentlichen zentrierte innere Wand ist jedoch nicht auf eine Konusform beschränkt und kann jede Form haben, z. B. eine zylindrische, die verhindert, dass die Partikel in die Mitte des Bettes gelangen.
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Die Größe der einzelnen Süßwarenpartikel bestimmt auch, wie schnell sich die Partikel im ringförmigen Mischprozess bewegen. Genauer gesagt gilt, je kleiner die Partikel umso schneller die Bewegung. Somit werden kleinere Partikel über einen bestimmten Zeitraum gründlicher gemischt.
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Der Luftstrom zum Trocknen frisch beschichteter Partikel wird von einem Luftstromsystem 46 geliefert und dem Bett an tangentialen Luftzuführungseinlässen 17 zugeführt, die sich vorzugsweise auf dem Ansaugkrümmer 16 unterhalb des Bettes oder an der Basis der Wand 8 befinden. Die Einlässe sind an beiden Seiten des Bettes angeordnet und ungefähr 180° voneinander entfernt. Der Luftstrom tritt vorzugsweise von unterhalb des Siebbodens ein, und im Fall dass der Luftstrom durch den Ansaugkrümmer zugeführt wird, in ein Wirbelmuster um den Umfang des Bettes 4 zum Trocknen frisch beschichteter Partikel. Der wirbelnde Luftstrom kann jedoch auch tangential von der Basis der Bettwände aus ausgerichtet sein.
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Das Luftstromsystem 46 liefert Luft, die aufbereitet und mit einer Reihe von Taupunkten, Temperaturen und Strömungsraten geliefert werden kann. Das System ist vorzugsweise ein offenes Schleifensystem, das Luft mit vorbestimmten Strömungsraten über die tangentialen Lufteinlässe durch das Bett befördert. Das System umfasst ein Zentrifugengebläse 48, das durch einen elektrischen Regelantrieb 50 angetrieben wird. Ein Lufteinlass 52, der mit einem Filter 54 zur Ausfilterung von Staubpartikeln und Ähnlichem versehen ist, speist frische oder recycelte Luft in das Zentrum des Gebläses ein, das die Luft komprimiert und tangential mit einer einstellbaren, kontrollierten Strömungsrate ausstößt.
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Die Strömungsrate des Luftstromsystems wird durch einen dedizierten Einschleifenkontroller 55 kontrolliert, der die Strömungsrateninformationen von einem Strömungssensor 56 erhält, der sich im Ansaugteil des Systems befindet. Je nach den vom Strömungssensor eingehenden Informationen passt der Kontroller die Geschwindigkeit des das Gebläse antreibenden Regelantriebs an. Die Strömungsrate der vorliegenden Erfindung ist von 0 CFM bis 400 CFM kontrollierbar, und liegt vorzugsweise bei 180–350 CFM.
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Der Luftstrom wird anfänglich zu einem Diffuser-Element 58 geschickt, das die Luft in einen breiten Pfad zum Eintritt in eine Feuchtigkeitskontrolleinheit 60 zerstreut. Die Feuchtigkeitseinheit 60 entfeuchtet die mitgeführte Luft und senkt auch die Temperatur des Luftstroms, da die Kompression der Luft durch das Gebläse einen leichten Temperaturanstieg bewirkt. Zusätzlich zur Feuchtigkeitskontrolleinheit oder an deren Stelle können auch ein Kühler oder eine Klimaanlage verwendet werden.
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Die Feuchtigkeitseinheit 60 ist vorzugsweise ein mehrrohriger gekühlter Wasserkühler, der mit gekühltem Wasser mit einer Temperatur von etwa 1–10°C und vorzugsweise zwischen 4–6°C versehen ist. Wenn der Luftstrom über die Rohre strömt, kondensiert sich die Feuchtigkeit auf den Rohren und die Temperatur der Luft wird gesenkt. Der Taupunkt des Luftstroms wird auf etwa 0–10°C und vorzugsweise auf etwa 5°C reduziert. Es wird bevorzugt, dass die Feuchtigkeitseinheit 60 eine große Anzahl von Rohrschlangen enthält, um sicherzustellen, dass die Lufttemperatur sich nahe der Wasserkreistemperatur einpendelt, d. h. der Taupunkt der Luft wird von der Wassertemperatur bestimmt.
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Von der Kühleinheit wird der Luftstrom zu einem Heizapparat 62 geleitet, der die Luft auf eine für den Partikeltyp und die verwendete Beschichtung bevorzugte Temperatur für den Feuchtigkeitsentzug aus dem Beschichtungsbett 4 erwärmt. Eine zweite Kontrolleinheit 63 kontrolliert die Temperatur des Luftstroms, indem sie die der Luft vom Heizapparat 62 zugeführte Wärme kontrolliert. Ein unmittelbar hinter dem Heizapparat befindlicher Temperatursensor 64 und ein innerhalb des Bettes neben den Partikeln befindlicher Temperatursensor 66 versorgen die Temperaturkontrolleinheit mit Informationen. Bei den Temperatursensoren kann es sich um Infrarotsensoren oder andere einem Fachmann bekannte Temperatursensoren handeln. Basierend auf der Temperatur an diesen beiden Punkten wird die Temperatur des Luftstroms vorsichtig angepasst, um die Kühlung durch Verdampfung zu maximieren. Die Luftstromtemperaturen sind von 5–60°C kontrollierbar.
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Vorzugweise wird der Luftstrom auf eine Temperatur von etwa 21–50°C erhitzt, sodass die Temperatur im Bett auf etwa 20–26°C gehalten wird, und zwar vorzugsweise auf einer Temperatur von 21–25°C und noch stärker bevorzugt auf einer Dauertemperatur von 22–24°C. Die vorliegende Erfindung kann den Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 1–2°C/Sekunde erhitzen. Um das beschichtete Produkt rasch zu trocknen, wird die Temperatur des Bettes so hoch gehalten, wie es ohne eine Beschädigung der Partikel möglich ist, um die Feuchtigkeitsdifferenz zwischen dem Luftstrom und der Beschichtungsoberfläche so hoch wie möglich zu halten und eine maximale Trocknungsrate zu erhalten. Diese Temperatur liegt jedoch unter der Temperatur, bei der die Beschichtungsoberfläche oder die Süßwaren selbst beschädigt werden könnten. Wenn der Luftstrom erhitzt ist, verlässt er den Heizapparat und tritt in ein Mischelement 68 ein, mit dem sichergestellt wird, dass der Luftstrom eine gleichförmige Temperatur hat.
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Wie ein Fachmann erkennen wird, kann die vorliegende Erfindung einen breiten Bereich von Temperaturen und Taupunkten anwenden, um Partikel im Bett wirksam zu erhitzen, kühlen und trocknen.
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Nach dem Verlassen des Heizapparats wird der Luftstrom in zwei Ströme geteilt – einer davon ist der Ablassstrom 70 und der andere der Bettstrom 72. Jeder umfasst ein Ventil 71 bzw. 73 zur Kontrolle der Luftmenge, die jeder Strom erhält. Der Ablassstrom 70 wird verwendet, um den Luftfluss (Bypass) vom Bett abzulassen, nachdem die beschichteten Süßwaren getrocknet sind oder wenn Beschichtungsmaterial aufgetragen wird. Der Luftstrom wird abgelassen, indem Ventil 73 in dem Bettstrom 72 geschlossen und Ventil 71 in dem Ablasstrom 70 geöffnet wird. Der Bettstrom wird nochmals in zwei weitere Ströme 74 und 76 geteilt, von denen jeder zu den tangentialen Lufteinlässen auf dem Ablasskrümmer 17 geleitet wird.
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In einer bevorzugten Ausführung erfährt der Luftstrom, wenn er durch das Sieb auf die Partikel im Bett 4 gelangt, einen Druckabfall von etwa 1,27 cm (0,5 Zoll) Wassersäule (125 Pa). Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Druckabfall durch das Partikelbett von der Größe der Partikel abhängig ist. Je kleiner die Partikel, umso höher der Druckabfall. Der Druckabfall in der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus auch von der Vibration des Bettes abhängig, wobei ein vibrierendes Bett etwa 33% weniger Druckabfall bewirkt als ein Bett mit stillstehenden Partikeln.
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Mit Ausnahme des reduzierten Druckabfalls auf Grund der Vibration des Bettes kann der Druckabfall durch das Produktbett mit herkömmlichen Gleichungen für den Luftstrom durch Partikelbetten modelliert werden.
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Eine Schutzhaube 78, die zur Staubauffangvorrichtung (DCD) gehört, bedeckt das Bett während des Betriebs und führt den durch das Bett geblasenen Luftstrom über ein Filterelement 80 in die Umgebungsluft ab. Die gefilterte Luft kann zum Lufteinlass des Systems gelenkt werden. Die Schutzhaube umfasst eine Feuchtigkeitssonde 82, die im abgeführten Luftstrom platziert und zur Kontrolle der Luftstromrichtung und Beschichtungssysteme mit einem Kontroller 83 verbunden ist.
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Es wurde bestimmt, dass der Feuchtigkeitsspiegel der Luft, die durch das Produkt passiert ist, im Wesentlichen dem Gleichgewicht der relativen Feuchtigkeit des Produkts im Bett entspricht. Wenn die Feuchtigkeit der Luft also einen vorbestimmten Wert erreicht, ist das beschichtete Produkt trocken. Ein Fachmann wird erkennen, dass alle Luft, die durch das Produktbett passiert, vorzugsweise von der Schutzhaube aufgefangen wird, um den genauesten Feuchtigkeitswert des Produkts zu erhalten und zu bestimmen, wenn der Trockenzyklus beendet ist.
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Nachdem die Ablassluft einen vorbestimmten Taupunkt erreicht hat, was bedeutet, dass das Produkt trocken ist, umgeht der Trockenluftfluss das Bett und es können weitere Schichten des Beschichtungsmaterials aufgetragen oder die Partikel aus dem Bett entladen werden. Je nach der jeweiligen Süßware ist die Trocknung je nach der Art der Beschichtung abgeschlossen, wenn der Taupunkt der Luft etwa 10 bis 15°C erreicht hat.
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Ein Beschichtungssystem 84 gibt Beschichtungsmaterial an das Bett 4 ab und überwacht und kontrolliert den Luftstrom zum Bett. Das System umfasst einen oder mehrere Aufbewahrungsbehälter 86, die über die Pipeline 92 mit einer Pumpe 88 verbunden sind. Die Pumpe 88 saugt Beschichtungsmaterial aus den Behältern, um dieses von oben her mit zwei Düsen 90 und 92, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Bettes 4 befinden, auf die Partikel aufzutragen. Elektrische und mechanische Ventile 94 kontrollieren, aus welchem Behälter das Material aufgetragen wird, wobei zum Auftragen des Materials ein oder mehrere Behälter gleichzeitig gewählt werden können. Der Materialfluss von den Behältern wird von einem Dosiersystem 96 überwacht, das die genaue Menge an Material bestimmt, die auf die essbaren Partikel gesprüht wird.
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Jede Süßwarenbeschichtung kann in der vorliegenden Erfindung aufgetragen werden, einschließlich Flüssig- und Pulvermaterialien, Zuckersyrup und gewürzte Fette, darunter auch Kakaobutter und Öle. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Prozessgeschwindigkeit durch Beschichtungen mit niedrigeren Konzentrationen, d. h. mit höherem Feuchtigkeitsgehalt, nicht erheblich verlangsamt. Es wurde bestimmt, dass für Beschichtungen auf Zuckerbasis die bevorzugte Konzentration bei etwa 50 und 70 Brix liegt und stärker bevorzugt bei 60 und 70 Brix. Es wurde festgestellt, dass die am stärksten bevorzugte Konzentration 65 Brix beträgt, wodurch die Trocknungsraten maximiert werden, ohne Probleme mit der Zuckerkristallisierung, die im Allgemeinen mit Sirups mit höherem Feststoffgehalt assoziiert sind.
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Vor dem Auftragen des Beschichtungsmaterials und kurz danach wird der Luftstrom im Wesentlichen vom Bett weg gelenkt, indem er vollständig zum Ablassstrom umgeleitet wird. Dies wird bevorzugt, damit nur eine minimale Menge Beschichtungsmaterial in den Luftstrom gelangt und möglichst viel Beschichtungsmaterial auf die Süßwaren aufgetragen wird. Die Umlenkung des Luftstroms vom Bett weg ist auch deshalb von Vorteil, da dies der Flüssigkeit Zeit gibt, sich gleichmäßig auf die Partikel zu verteilen.
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Nach dem Auftragen der Beschichtung wird die Beschichtungspumpe abgeschaltet und die Ventile der Aufbewahrungsbehälter werden geschlossen, um zu verhindern, dass weiteres Beschichtungsmaterial in das Bett gelangt. Während des Beschichtungsvorgangs wird das Bett andauernd gerüttelt, um eine gleichförmige und gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials auf alle Flächen des Produkts zu gewährleisten. Alle Beschichtungspartikel, die nicht am Produkt anhaften, fallen durch das Sieb und werden später aufgefangen.
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Ein Fachmann wird erkennen, dass der Luftstrom in der vorliegenden Erfindung beim Durchlaufen des Bettes eine relativ niedrige Geschwindigkeit hat, damit das Beschichtungsmaterial nicht im Luftstrom davongetragen wird. Bei einer bevorzugten Ausführung liegt diese Geschwindigkeit etwa bei 0,10–2 m/s, stärker bevorzugt bei 0,25–0,5 m/s und am stärksten bevorzugt bei etwa 0,35 m/s. Dieser bevorzugte Luftstrom kann je nachdem zu verarbeitenden Produkt unterschiedlich sein.
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Dadurch, dass der Luftstrom während des Auftragen der Beschichtung und noch kurz danach (während die Beschichtung auf die Flächen der Partikel verteilt wird) vom Bett weggeleitet wird, stellt das System sicher, dass das Beschichtungsmaterial nicht verschwendet wird und im Filtersystem landet. Dadurch werden die Kosten niedrig gehalten, da die Filter des Systems nicht so oft ausgewechselt werden müssen und das Beschichtungsmaterial maximal genutzt wird.
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Der Prozess des Auftragens oder Variierens der Beschichtungen kann so oft wiederholt werden wie erforderlich, um die gewünschte Schichtdicke zu erhalten, wobei Süßwaren mindestens eine oder mehrere Schichten erhalten.
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Nach der Verteilung des Beschichtungsmaterials auf der Außenseite der Partikel werden die Kontrollventile des Luftstroms so eingestellt, dass der größte Teil des Luftstroms auf das Bett gelenkt und der Trocknungsprozess begonnen wird. Es wird bevorzugt, dass während des Trocknungsbetriebs mindestens etwa 80–100% des Luftstroms, stärker bevorzugt 85–100% und am stärksten bevorzugt 90–95% auf das Bett gerichtet sind. Die verlorene Luft bedeutet unerwünschte Lecks im System.
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Der Luftstrom wird, wie oben beschrieben, vorzugsweise tangential in einer der dominanten Mischrichtung entgegengesetzten Richtung (siehe ) unter das Bett eingeführt, um besseren Kontakt mit den Süßwaren zu erhalten. Wie in gezeigt, wird es bevorzugt, wenn der Luftfluss in den Teil des Bettes mit der höchsten Süßwarenkonzentration eintritt, um die Entfernung der Feuchtigkeit aus dem Bett auf ein Maximum zu erhöhen. Vorzugsweise wird in den Anaugkrümmerbereich ein geformtes Mittelstück 15 platziert, um die Lenkung des Luftstroms zu den Bereichen des Bettes mit der höchsten Partikelkonzentration zu lenken sowie um den Luftstrom durch Designs, die die Zentrifugalwirkung unterstützen, auf die Außenwand hin zu lenken. Die Richtung des Luftstroms um (A) und durch das Bett (B) ist in 8 bzw. 9 dargestellt. Ein Fachmann wird erkennen, dass es zur Verarbeitung kleiner Partikel wünschenswert sein kann, die Luft in der gleichen Richtung wie die dominante Mischrichtung einzuführen, um die Bewegung um das Bett zu fördern und die nachfolgende Entladung des Produkts aus dem Bett am Ende des Zyklus zu unterstützen.
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Für ellipsenförmige beschichtete Produkte erzeugt die vorliegende Erfindung eine Dicke der getrockneten Beschichtung, die am Umfang der Hauptachse im Wesentlichen der Dicke am Gipfel der Nebenachse entspricht. Insbesondere wird es bevorzugt, wie in gezeigt, dass das Verhältnis der Dicke zwischen der Hauptachse 87 und der Nebenachse 89 einer nach einer ersten Beschichtung 93 auf einem Partikelzentrum aufgetragenen zweiten Beschichtung 91 etwa zwischen 0,9:1–1,1:1 und am stärksten bevorzugt etwa 1:1 beträgt.
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Nachdem die Süßwaren beschichtet und vollkommen getrocknet sind, wird der Luftstrom entweder abgeschaltet oder vom Vibrationsbett weggeleitet, sodass eine weitere Beschichtung aufgetragen oder das fertige Produkt aus dem Bett entladen werden kann. Um das fertige Produkt aus dem Bett zu entladen, wurde für die vorliegende Erfindung ein neuartiger Entlademechanismus 98 mit einem Entladeschacht 100 konstruiert und ist wie folgt beschrieben. Entlang der äußeren Wand 8 des Bettes befindet sich eine Öffnung 101 ausreichender Größe, um einen Süßwarenstrom in kurzer Zeit in der dominanten Fließrichtung zu entladen. Während der Beschichtungs- und Trocknungsvorgänge ist die Öffnung durch eine tangentiale Abdeckung 102 verschlossen, die sich entlang der Innenseite 7 der Bettwand 8 befindet. Ein Ende 104 der tangentialen Abdeckung ist fest an der Innenseite 7 auf einer Seite der Öffnung angebracht und das andere Ende der tangentialen Abdeckung 106 ist beweglich. Das bewegliche Ende 106 ist an einem Magnetventil 108 angebracht, welches nach Aktivierung das bewegliche Ende 106 von der Innenseite 7 der Bettwand 8 in Richtung Bettmitte bewegt. Dies ist in der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Der zwischen der tangentialen Abdeckung 102 und der Innenseite 7 der äußeren Wand 8 entstandene Abstand schafft einen Trichterteil 110 mit einem Einlass 112 zur Aufnahme der sich in der dominanten Fließrichtung bewegenden Süßwarenpartikel. In ist dies als die Richtung im Uhrzeigersinn dargestellt. Dieser neu geschaffene Trichterteil 110 ermöglicht ein rasches Entladen der Süßwaren aus dem Vibrationsbett 4, ohne den Vibrationsmechanismus anhalten zu müssen und ohne Eingreifen des Bedieners.
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Der Entlademechanismus 98 kann auch als Eingang zur Platzierung von unbeschichteten Süßwaren in das Bett verwendet werden. Durch Umkehrung der dominanten Fließrichtung (Umkehrung der Rotation der Gewichtsbaugruppen) kann eine vorbestimmte Süßwarenmenge über den Auslass dem Bett hinzugefügt werden. Wenn die Süßwaren in das Bett eintreten, rotieren die Partikel in einer der Trichterrichtung entgegengesetzten Richtung (der dominanten Fließrichtung entgegengesetzt), sodass die Süßwaren von der Öffnung weg in das Bett gelenkt werden. Wenn die vorbestimmte Süßwarenmenge eingeführt wurde, kehrt die tangentiale Abdeckung wieder in die Position nahe der Außenwand zurück. Zu diesem Zeitpunkt wird die Rotation der Gewichtsbaugruppen wieder umgekehrt, damit die Süßwaren zur Beschichtung und Trocknung wieder in die dominante Fließrichtung fließen können.
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Der oben angeführte Prozess zur Erhitzung, Kühlung, Beschichtung und/oder Trocknung von Süßwarenpartikeln lässt sich am Besten durch die folgenden Beispiele illustrieren und zusammenfassen. Die für alle Beispiele verwendete Vorrichtung umfasst Folgendes: Bettdurchmesser 76 cm, Sweco, Inc. Florence, KY 41022-1509, Modell LS30 Agitator, angetrieben von einem Motor mit ½ PS, 1150 U/min (19,2 Hz Rotationsfrequenz)@ 60 Hz elektrische Versorgungsfrequenz. Der unteren Gewichtsbaugruppe wurde zusätzliches Gewicht in Höhe von etwa 50% über der maximalen Standardgewichtseinstellung gegeben, um die erwünschte vertikale Mischbewegung des Betts zu erzielen.
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Beispiel 1
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Produkt: M&M Schokoladenpastillen.
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30 kg an unbeschichtetem Produkt wurden im Beschichtungsbett platziert. Die Dichte der einzelnen Partikel betrug 1,28 g/cm3. Die unbeschichteten M&M Schokoladenkerne waren wie Ellipsen geformt und maßen 13 +/– 0,5 mm im Durchmesser und 6,2 +/– 0,5 mm im Umfang. Die Beschichtung wurde im folgenden Verfahren mit mehr als 50 einzelnen Sirupschichten auf die Partikel aufgetragen.
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Die Partikel wurden auf eine gleichförmige Anfangstemperatur von etwa 23°C gebracht, indem Luft mit kontrollierter Temperatur und Feuchtigkeit durch die zur Vibration gebrachten Partikel geführt wurde.
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Als der Sollwert der Produkttemperatur erreicht war, wurde der größte Teil der Luft vom Bett weggeleitet. Ein kleiner Prozentsatz des Luftvolumens von etwa 5% durfte weiterhin durch das Bett gehen, um die Instrumentenfunktion aufrechtzuhalten und Kontrolle über bestimmte Variable zu bewahren. z. B. Temperatur und Feuchtigkeit des Luftstroms.
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Eine Zuckersirupschicht mit einem Volumen von etwa 200 g wurde den Partikeln über einen Zeitraum von etwa 20 Sekunden hinzugefügt.
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Die Süßigkeiten wurden (ungefähr) weitere 20 Sekunden lang gemischt, um den Sirup gleichmäßig zu verteilen, bevor der Trockenluftstrom eingeleitet wurde.
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Dann wurde dem Produkt Trockenluft zugeführt.
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Die Temperatur der Trockenluft wurde moduliert, um das Bett auf einer bevorzugten Temperatur von etwa 23°C zu halten. Bei der ersten Einführung der Luft in das Bett wurde die Lufttemperatur auf fast 60°C erhöht, um den Sollwert der Betttemperatur von 23°C beizubehalten. Dies war das Ergebnis des Kühleffekts der rasch verdampfenden Feuchtigkeit. Die Temperatur des Luftstroms in das Bett nahm während des späteren Teils des Trocknens wegen der wesentlich geringeren Feuchtigkeitsverdampfungsrate (d. h. der geringeren verdampfenden Kühlwirkung) auf fast 23°C ab, als die Partikel fast vollständig trocken waren.
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Als der Taupunkt der aus dem Bett austretenden Luft den Sollwert für diese bestimmte Sirupbeschichtung erreicht hatte, d. h. bei etwa 10–15°C lag, wurde der Prozess wiederholt, indem auf Schritt 2 zurückgegriffen wurde, bis die erforderliche Anzahl an Sirupschichten aufgetragen war.
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Beispiel 2
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Produkt: Mit Kakaobutterfett beschichtete M&M Mini Schokoladenpastillen.
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Ungefähr fünf Prozent Kakaobutter wurden mit ungefähr 10 Kakaobutterschichten unter Anwendung des folgenden Prozesses aufgetragen.
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20 kg Partikel wurden auf eine gleichförmige Anfangstemperatur von etwa 18°C gebracht, indem Luft mit kontrollierter Temperatur und einem Taupunkt von 4°C durch die agitierten Partikel geführt wurde. Die Vibrationseinstellungen waren im Wesentlichen ähnlich wie im oben beschriebenen Ablauf bei der Beschichtung mit einer Zuckermasse. Die Luftvolumina waren ebenfalls im Wesentlichen ähnlich wie bei der Zuckerbeschichtung.
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Als die Solltemperatur des Produkts erreicht war, wurde der größte Teil der Luft vom Bett weggeleitet.
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Eine Kakaobutterschicht mit einer Temperatur von etwa 40°C und einer Masse von etwa 100 g wurde über einen Zeitraum von 20 Sekunden den Pastillen hinzugefügt.
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Nach der Hinzufügung der Kakaobutter wurden die Pastillen etwa 20 Sekunden lang gemischt, um die Kakaobutter gleichmäßig auf die Pastillen zu verteilen.
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Kühlluft wurde zum Produkt geführt.
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Die Temperatur der Kühlluft wurde so festgelegt, dass das Bett die bevorzugte Temperatur von 18°C aufwies. Als die Luft zum ersten Mal in das Bett eingeführt wurde, betrug die Lufttemperatur nahe 6°C, tun zu verhindern, dass sich das Bett auf Grund des Heizeffekts der rasch kristallisierenden Kakaobutter über den Sollwert von 18°C hinaus erwärmte. Die Lufttemperatur wurde im späteren Teil der Kühlung wegen der wesentlich geringeren Rate der Hitzeentwicklung durch Fettkristallisierung auf fast 18°C erhöht.
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Als die aus dem Bett austretende Temperatur den Sollwert für die jeweilige Schicht erreicht hatte und/oder die vorgegebene Kristallisierungszeit erreicht war, wurde das Verfahren wiederholt, indem auf Schritt 2 zurückgegangen wurde und die erforderliche Anzahl an Schichten aufgetragen wurden.
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Beispiel 3
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Produkt: Skittles Kaubonbons
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Zuerst wurde ein essbares Haftmittel aufgetragen, gefolgt von einem essbaren Pulver, das am Haftmittel anhaftet. Die Komponenten waren so zusammengesetzt, dass keine Luft zum Erhitzen, Kühlen oder Trocknen des Produkts erforderlich war.
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20 kg an Partikeln wurden in das vibrierende Bett geladen. Die Vibrationseinstellungen waren ähnlich wie bei der zuvor in Beispiel 1 beschriebenen Beschichtung mit einer Zuckermasse. Den Skittles wurde 100 g Haftmittelmaterial bei einer Temperatur von etwa 50°C über einen Zeitraum von etwa 60 Sekunden hinzugegeben. Die Zusammensetzung des essbaren Haftmittels betrug etwa ≈25% essbare Dextrinstärken, ≈38% Sukrose und 37% Wasser. Die Bonbons wurde weitere 60 Sekunden vermischt, um das Haftmittel gleichmäßig auf alle Bonbonpartikel zu verteilen.
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Ungefähr 1 kg einer im Wesentlichen gleichwertigen Mischung von 180 Mikron körniger Sukrose und 300 Mikron Zitronensäure wurde den Bonbons über einen Zeitraum von etwa 90 Sekunden hinzugegeben.
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Die Bonbons wurden sofort aus dem Bett entladen und es dauerte etwa 60 Sekunden, um das Bett zu entleeren.
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Der Fachmann wird erkennen, dass die oben beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Beispiele folgenden Anwendungen haben könnten: (i) Gebrauch von Schokoladenbeschichtungen oder anderer Mischungen zur Beschichtung von Partikeln einschließlich Haftmittel und Pulver und essbare und nicht essbare Beschichtungen; und (ii) die Erhitzung, Kühlung, Trocknung, Beschichtung oder eine Kombination davon eines beliebigen essbaren und nicht essbaren Materials.
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Einem Fachmann würden sich nach einer gründlichen Studie dieses Antrags weitere Variationen und Modifikationen dieser Erfindung eröffnen. Diese Erfindung ist nicht beschränkt, außer wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
