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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Süßwarenprodukten
mit Hilfe wenigstens eines Kaltstempels und wenigstens einer Gießform, in
die Süßwarenmasse
eingefüllt
wird, wobei die Gießform
und der Kaltstempel zwecks Formung des Süßwarenprodukts in einer mit Öffnungen
für die Gießform versehenen
Stempelkammer aufeinander zu bewegt werden, um eine Hohl form zu
bilden.
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Außerdem betrifft
die Erfindung eine Formungsanlage für Süßwarenprodukte nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 2, die ausgestaltet ist mit wenigstens einer förderbaren
Gießform
sowie mit einer Stempelkammer mit Öffnungen für einen Durchlauf der Gießform, nämlich eine
Eingangsöffnung
und eine Ausgangsöffnung,
mit wenigstens einem Kaltstempel innerhalb der Stempelkammer und
mit einer Versorgungseinrichtung, mit der ein gasförmiges Medium
der Stempelkammer zuleitbar ist.
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Die
Formungsanlage dient zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es handelt sich bei der Formungsanlage üblicherweise um einen Anlagenteil
einer größeren Produktionsanlage
zur industriellen Herstellung von Süßwarenprodukten. Vor der Formungsanlage
ist eine Gießanlage
erforderlich, welche die zu formende Süßwarenmasse liefert. Hinter
der Formungsanlage können
weitere Anlagenteile vorgesehen sein, beispielsweise eine Anlage zur
Befüllung
einer geformten Süßwarenschale
mit einer zweiten Süßwarenmasse.
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Aus
der
EP 0 914 775 B1 ist
eine gattungsgemäße Formungsanlage
mit Kaltstempel sowie ein Verfahren zur Herstellung von Schalen
aus fetthaltiger Süßwarenmasse
bekannt. Nach der
EP
0 914 775 B1 werden beispielsweise Schokoladeschalen hergestellt.
Hierfür
wird Schokolade geschmolzen und in eine Formvertiefung der Gießform gegossen. Anschließend wird
die Schokolade mit Hilfe des Kaltstempels in der Formvertiefung
verteilt. Der Kaltstempel bildet gemeinsam mit der Formvertiefung
der Gießform
einen Hohlraum. Der Hohlraum bewirkt die Formgebung der Schokoladenschale.
Die Schokolade erstarrt schnell, weil die Wärme aus der Schokoladenschmelze
innerhalb kurzer Zeit in den Kaltstempel abgeleitet wird. Eine derartige
Schokoladenschale kann in folgenden Produktionsschritten mit einer Füllung versehen
werden.
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Hinderlich
ist eine Kondensation von Feuchtigkeit an dem Kaltstempel. Dies
besonders dann, wenn die Temperatur des Kaltstempels das Kondenswasser
bis unter den Gefrierpunkt abkühlt.
Ein vereister Kaltstempel verleiht der Innenfläche der Schale eine Oberfläche mit
höherer
Rauhigkeit als ein glatter Kaltstempel. Die Vereisung behindert
das Ablösen
der Stempeloberfläche
aus einer geformten Süßwarenschale,
die zunächst
in der Formvertiefung der Gießform
verbleibt.
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Es
ist erwünscht,
Feuchtigkeit von dem Kaltstempel fernzuhalten. Hierzu wird gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der
EP 0 914 775 B1 Luft,
deren Feuchtigkeitsgehalt reduziert worden ist, in die Stempelkammer
eingeleitet. Innerhalb der Stempelkammer muss nach der Lehre der
EP 0 914 775 B1 ein Druck
erzeugt werden, der höher
ist als der atmosphärische
Luftdruck außerhalb
der Stempelkammer.
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An
den Öffnungen
der Stempelkammer strömt
getrocknete Luft aus und verhindert auf diese Weise einen Zustrom
feuchter Umgebungsluft in die Stempelkammer. Die bekannte Technik
ermöglicht durch
eine Regelungseinrichtung sogar, dass der Überdruck selbst dann erhalten
bleibt, wenn zu Inspektions- und Wartungszwecken eine Tür der Stempelkammer
geöffnet
wird und durch diese zusätzliche Öffnung eine
erhöhte
Menge getrockneter Luft aus der Stempelkammer strömt.
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Nach
dem bekannten Verfahren werden hohe Verluste getrockneter Luft verursacht.
Die Anwendung des Verfahrens geht mit einem hohen Energiebedarf
einher und die Investitionskosten für einen leistungsstarken Lufttrockner
sind hoch.
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Aus
dem allgemeinen Stand der Technik gemäß
DE 1 043 778 B ist ein Verfahren
zur Beeinflussung der Farbe von pulverförmigem Kakaopulver bekannt.
Das Pulver muss sich in einem Raum befinden, der luftdicht geschlossen
ist. Während
der Behandlung soll das Material vor der Berührung mit Sauerstoff geschützt werden,
indem ein inertes Gas, z. B. Kohlendioxyd eingeführt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen,
das wirtschaftlicher arbeitet als das bekannte Verfahren sowie eine
Formungsanlage zur Durchführung
des Verfahrens.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 sowie 2 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind gegenstand der Unteransprüche Erfindungsgemäß wird ein
Verfahrenen vorgeschlagen, bei dem der Kaltstempel mit Schutzgas
so umgeben wird, damit Luft von dem Kaltstempel fernbleibt, wobei
das verwendete Schutzgas eine Dichte aufweist, die geringer ist
als die Dichte von Luft, wobei zwischen der Schutzgasfüllung und
der Luft eine Mischzone gebildet wird, und wobei die Füllmenge
des Schutzgases in der Stempelkammer so gewählt wird, dass die Mischzone
oberhalb der Öffnungen
der Stempelkammer liegt.
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Erfindungsgemäß wird außerdem eine
Formungsanlage vorgeschlagen, bei der der Kaltstempel mit Schutzgas
so umgeben ist, dass Luft von dem Kaltstempel fernbleibt, wobei
das verwendete Schutzgas eine Dichte aufweist, die geringer ist
als die Dichte von Luft, wobei zwischen der Schutzgasfüllung und
der Luft eine Mischzone gebildet ist, und wobei die Füllmenge
des Schutzgases in der Stempelkammer so gewählt ist, dass die Mischzone
auf einem Niveau oberhalb der Öffnungen
liegt.
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Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass die Eingangsöffnung
der Stempelkammer mit der Ausgangsöffnung identisch sein kann.
Ein und dieselbe Öffnung
hat dann die Funktion einer Eingangsöffnung, wenn eine Gießform in
die Stempelkammer hinein befördert
wird, und die Funktion einer Ausgangsöffnung, wenn eine Gießform aus
derselben Öffnung
hinaus befördert
wird.
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Als
Schutzgas wird ein Gas oder Gasgemisch eingesetzt, welches die Aufgabe
hat, im Bereich des Kaltstempels die Luft der Atmosphäre zu verdrängen. Vorteilhaft
sind inerte Gase oder Gasmischungen, die sich bei Anwesenheit von
Süßwarenmassen
chemisch reaktionsträge
verhalten. Beispiele für
derartige Gase sind: Stickstoff und Edelgase, wie Helium und Neon.
Manche dieser Gase werden unter anderem in Verpackungen von Lebensmitteln dazu
verwendet, die Lebensmittel nicht mit dem Sauerstoff der Luft reagieren
zu lassen und/oder um die Lebensmittel vor Bakterien zu schützen, die
in der Luft enthalten sind. Die gleichen Funktionen erfüllen Schutzgase,
wenn sie den Kaltstempel einer Formungsanlage für Süßwarenprodukte umgeben.
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Durch
den Einsatz von Schutzgas kann auf einen Trockner verzichtet werden.
Auch wird auf die Erzeugung eines Überdrucks verzichtet, weil
dieser stets mit hohem Energieaufwand verbunden ist und bei Verwendung
von Schutzgas zudem ein hoher Schutzgasverbrauch entstünde.
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Damit
das Schutzgas nicht von dem Kaltstempel entweicht, ist einfacherweise
eine geschlossene Stempelkammer vorgesehen, in der sich der Kaltstempel
befindet, und in den die Gießform
hinein befördert
wird. Das Verfahren ist daher mit minimalem Verlust von Schutzgas
durchführbar.
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Eine
geringe Menge Schutzgas kann sich in der Vertiefung einer kaltgeformten
Süßwarenschale befinden
und mit der Gießform
aus der Stempelkammer heraus befördert
werden. Innerhalb der Stempelkammer kommt es dann, wenn eine Gießform die Stempelkammer
verlässt,
zu kurzzeitigen Unterschreitungen des atmosphärischen Luftdrucks. Dieser
kurzeitige Unterdruck wird ausgenutzt, um Schutzgas aus der Schutzgasquelle
nachzuliefern und den Kaltstempel dauerhaft von der atmosphärischen
Luft abzuschotten. Um Schutzgasverluste zu vermeiden, ist die in
die Stempelkammer nachgelieferte Schutzgasmenge stets so gering,
dass der atmosphärische
Luftdruck nicht überschritten
wird, da andernfalls Schutzgas aus der Stempelkammer herausgedrückt werden
kann.
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Auf
diese Weise wird mit einfachen Mitteln und durch Vermeidung eines Überdrucks
gewährleistet,
dass atmosphärische
Luft dem Kaltstempel fern bleibt. Eine Kondensation von Wasser aus
der feuchten Luft der Umgebung ist an der Oberfläche des Kaltstempels ausgeschlossen,
weil die Luft niemals an den Kaltstempel heran reicht. Eine Ausformung des
Kaltstempels aus erstarrter Süßwarenmasse
ist unproblematisch, weil der Kaltstempel stets eine saubere, hygienische
Oberfläche
aufweist.
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Besonders
dann, wenn der Kaltstempel. oberhalb der Gießform angebracht ist, ist es
zweckmäßig, dass
das verwendete Schutzgas eine Dichte aufweist, die geringer ist
als die Dichte von Luft. Das leichte Schutzgas steigt in einer Stempelkammer
auf und verdrängt
Luft von dem Kaltstempel. Ein bevorzugtes Schutzgas ist Helium,
dessen Dichte nur etwa 1/7 der Dichte von Luft beträgt.
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Günstig für das vorliegende
Verfahren ist ein Kaltstempel, der stationär in der Formungsanlage eingebaut
ist. Um einen stationär
eingebauten Kaltstempel in Schutzgas zu hüllen, genügt eine deutlich geringere
Menge des Schutzgases als für
einen Kaltstempel, der zwecks Formung der Süßwarenmasse seinerseits eine
vertikale Bewegung ausführen muss.
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Mit
dem Schutzgas wird innerhalb einer Stempelkammer eine Schutzgasfüllung erzeugt,
die in der Luft aufsteigt. Die Gasfüllung versorgt ausschließlich den
Bereich um den Kaltstempel mit Schutzgas. Auf diese Weise kann das
Verfahren sparsam mit einer sehr reduzierten Schutzgasmenge durchgeführt werden.
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Weiterhin
wird zwischen der Schutzgasfüllung
und der Luft eine Mischzone gebildet. In der Mischzone sind Luft
und Schutzgas gemischt. Vorzugsweise liegt die Mischzone oberhalb
der Eingangsöffnung
und der Ausgangsöffnung
der Stempelkammer, so dass möglichst
kein Schutzgas aus der Stempelkammer entweicht.
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Zur
Formung der Süßwarenmasse
wird die Gießform,
die sich zunächst
in atmosphärischer
Luft befindet, zu dem Kaltstempel gehoben. Während dieser Bewegung durchdringt
die Gießform
die Mischzone. Die Bewegung der Gießform verwirbelt die beiden
aneinandergrenzenden Medien. Daher ist die Qualität und Dimension
der Mischzone unter anderem davon abhängig mit welcher Häufigkeit
und welcher Geschwindigkeit die Bewegung der Gießform erfolgt. Für die industrielle
Produktion von Süßwaren wird
eine Vielzahl Gießformen
taktweise in die Stempelkammer befördert und gegen den Kaltstempel
gehoben.
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Die
Formungsanlage ist so konstruiert, dass die Mischzone im normalen
Betrieb oberhalb der Eingangsöffnung
und der Ausgangsöffnung
der Stempelkammer angeordnet ist, um einen Verlust von Schutzgas
zu minimieren.
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Einfacherweise
und, weil nur eine geringe Schutzgasmenge benötigt wird, ist die Schutzgasquelle
als Speicher ausgebildet. Der Speicher kann eine übliche Gasflasche
sein, die beispielsweise als Austauschflasche in einem Pfandsystem
erhältlich ist.
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Für eine nutzbringende
Weiterbildung ist eine Justagevorrichtung vorgesehen, die zur Einstellung
der Größe der aufsteigenden
Schutzgasfüllung dient.
In einer Formungsanlage mit Stempelkammer kann durch die Größe der Gasfüllung eingestellt
werden, auf welchem Niveau sich die Mischzone befindet.
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Hilfreich
ist es außerdem,
wenn die Justagevorrichtung mit wenigstens einer Messeinrichtung versehen
ist, mit welcher der Füllgrad
des Schutzgases in der Stempelkammer messbar ist. Die Messeinrichtung
kann den Füllgrad
direkt oder indirekt messen. Anstelle der Information, welches Schutzgasvolumen
sich in der Stempelkammer befindet, kann auch eine andere Größe gemessen
werden, die einen Rückschluss
auf den Füllgrad
erlaubt. Die Messeinrichtung kann beispielsweise einen Konzentrationsfühler für Helium
aufweisen, der einen ausreichend genauen Rückschluss darauf erlaubt, ob
das vorhandene Schutzgasvolumen die Kaltstempel noch hinreichend
umhüllt.
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Um
die durch die Messung erhaltene Information zu nutzen, weist die
Justagevorrichtung eine Ventilvorrichtung für zuströmendes Schutzgas auf. Mit der
Ventilvorrichtung kann die Schutzgasmenge manuell verändert werden
oder automatisch, wenn eine Ventilvorrichtung vorgesehen ist, die
nach Art eines Druckschalters bei einem unteren Grenzdruck selbsttätig öffnen und
bei einem oberen Grenzdruck selbsttätig schließen kann.
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Vereinfachen
lässt sich
die Formungsanlage weiterhin dadurch, dass eine Steuer- oder Regelungseinheit
für die
Schutzgaskonzentration vorgesehen ist, und dass die Steuer- oder
Regelungseinheit mit dem Konzentrationsfühler und dem Stellventil verbunden
ist. Hierdurch ist eine automatische Einstellung der Schutzgaskonzentration
möglich,
die je nach Art der Automatisierung mehr oder weniger exakt eine
bestimmte Schutzgaskonzentration einstellt.
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Für einen
geringen Verlust an Schutzgas ist ein Einlaufrahmen vorgesehen,
der einen Durchtrittskanal aufweist. Dabei ist die Länge des
Durchtrittskanals mindestens so groß, wie der Abstand zweier aufeinander
folgender Gießformen.
Dies gewährleistet, dass
der Durchtrittskanal nie offen und frei ist, weil immer dann, wenn
eine Gießform
den Durchtrittskanal verlässt,
die folgende Gießform
bereits in den Durchtrittskanal eintritt.
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Gleichermaßen für einen
geringen Verlust an Schutzgas kann an der Ausgangsöffnung ein
Auslaufrahmen vorgesehen sein, der einen Durchtrittskanal aufweist.
Dabei ist die Länge
des Durchtrittskanals mindestens so groß, wie der Abstand zwischen zwei
aufeinander folgenden Gießformen.
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Es
können
zusätzliche
Verschlussvorrichtungen vorgesehen sein, welche Öffnungen der Stempelkammer,
beispielsweise die Eingangsöffnung und/oder
die Ausgangsöffnung
während
eines Stempelvorgangs verschließen,
um einen Schutzgasverlust zu verhindern.
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Nachfolgend
ist die Erfindung in einer Zeichnung beispielhaft dargestellt und
anhand mehrerer schematischer Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Formungsanlage für Süßwarenprodukte,
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2 eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Formungsanlage für Süßwarenprodukte,
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3 eine
schematische Darstellung einer Formungsanlage mit Steuereinheit
für eine
Schutzgasfüllung,
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4 eine
schematische Darstellung einer Formungsanlage mit Regeleinheit für eine Schutzgasfüllung.
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Anhand
der 1 bis 4 sind Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert
sowie Ausführungsbeispiele
für Formungsanlagen,
die zur Durchführung
der Verfahren dienen.
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Die 1 bis 4 zeigen
Formungsanlagen 1 für
Süßwarenprodukte.
In jedem der Ausführungsbeispiele
ist jeweils eine Stempelkammer 2 als weitgehend abgeschlossener
Raum vorgesehen, in dem die Formung der Süßwarenmasse vorgenommen wird.
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Die
Stempelkammer 2 weist in den vorliegenden Beispielen je
zwei Öffnungen
auf, nämlich eine
Eingangsöffnung 3 und
eine Ausgangsöffnung 4.
Die Gießformen 5 werden
taktweise im Durchlauf durch die Stempelkammer 2 transportiert.
Die Süßwarenprodukte
erhalten ihre Gestalt mit Hilfe der Gießformen 5 und einer
Anzahl von Kaltstempeln 6. Die Kaltstempel 6 sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
innerhalb der Stempelkammer 2 stationär an einem Trägerelement 7 angebracht.
Zwecks Kühlung der
Kaltstempel 6 werden diese im Betrieb der Formungsanlage 1 von
einem Kühlmittel
durchströmt.
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Die
Formungsanlage ist ein Anlagenteil einer größeren Produktionsanlage zur
industriellen Herstellung von Süßwarenprodukten.
Vor der Formungsanlage ist innerhalb der Produktionsanlage eine Gießanlage
erforderlich, welche die Süßwarenmasse in
die Gießformen
dosiert. Der Formungsanlage nachgeschaltet können weitere Anlagenteile vorgesehen
sein, beispielsweise eine Anlage zur Befüllung einer geformten Süßwarenschale
mit einer zweiten Süßwarenmasse.
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Jede
Gießform 5 weist
mehrere Formvertiefungen 5a auf. Jeder Formvertiefung 5a ist
einer der Kaltstempel 6 zugeordnet.
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Die
Gießformen 5 werden
mit einer Fördereinrichtung 8 taktweise
in die Stempelkammer 2 befördert. Die Stempelkammer 2 ist
in allen Ausführungsbeispielen
so bemessen, dass drei Gießformen 5 in
einer Reihe in die Stempelkammer 2 passen. Sobald die drei
Gießformen 5 in
die Stempelkammer 2 gefördert
sind, wird die Vorschubbewegung der Fördereinrichtung 8 angehalten.
Es folgt die Formung der Süßwarenmasse,
die im Sinne der Erfindung als Stempelvorgang oder Stempelung bezeichnet
wird.
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Die
Formvertiefungen 5a der Gießformen 5 sind also
von einer vorgeschalteten Gießmaschine (nicht
dargestellt) mit Süßwarenmasse
befüllt,
wenn sie in die Stempelkammer 2 der Formungsanlage 1 transportiert
werden.
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Zum
Zwecke der Stempelung wirkt innerhalb der Stempelkammer 2 eine
Hubvorrichtung 9. Mit der Hubvorrichtung 9 werden
die Gießformen 5 zu
den Kaltstempeln 6 angehoben. Die angehobene Endposition
der Gießformen 5 ist
in den 1 bis 4 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Die Hubvorrichtung 9 ist mit drei Hubtischen 9a versehen.
Auf jedem Hubtisch 9a liegt eine Gießform 5. Sobald die
Gießformen 5 bis
in die gestrichelt dargestellte Endposition angehoben worden sind,
bildet jede Formvertiefung 5a mit dem zugeordneten Kaltstempel 6 einen
Hohlraum, welcher der Süßwarenmasse
die Gestalt des fertigen Süßwarenprodukts
verleiht.
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Während des
Stempelvorgangs wird die in der Formvertiefung 5a befindliche
Süßwarenmasse von
dem Kaltstempel 6 verdrängt
und verteilt sich innerhalb des Hohlraums. Die eingefüllte Süßwarenmenge
ist sehr genau dosiert, so dass der Hohlraum hinreichend genau ausfüllt ist,
ohne freie Lücken
in dem Hohlraum zu bilden. Die Süßwarenmasse
erkaltet und verfestigt rasch, weil der Kaltstempel 6 die Wärme aus
der Süßwarenmasse
ableitet. Weil die Süßwarenmasse
innerhalb kurzer Zeit erstarrt, kann die Formungsanlage mit sehr
kurzen Taktzeiten betrieben werden.
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Die
Kaltstempel 6 aller Ausführungsbeispiele werden mit
einem Schutzgas 10 umgeben. Das Schutzgas 10 verhindert
einen Kontakt der Kaltstempel 6 mit der Luft L der Atmosphäre. Eine
Bildung von Kondensat an der Oberfläche der Kaltstempel 6 unterbleibt,
weil die Luft L mit der darin enthalten Feuchtigkeit niemals an
die Kaltstempel 6 heranreicht. Ebenfalls von den Kaltstempeln 6 ferngehalten
werden in der Luft L der Atmosphäre
enthaltene Bakterien.
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Die
Eingangsöffnung 3 der
Stempelkammer 2 ist mit einem Einlaufrahmen 11 versehen,
der einen engen Durchtrittskanal 11a für Gießformen 5 aufweist.
Die Länge
des Durchtrittskanals 11a ist etwas größer als die Lücke zwischen
zwei aufeinander folgenden Gießformen 5.
Dies gewährleistet,
dass der Durchtrittskanal 11 nie offen und frei ist, weil
immer dann, wenn eine Gießform 5 den
Durchtrittskanal 11a verlässt, die folgende Gießform 5 bereits
in den Durchtrittskanal 11a eingetreten ist. Gleichermaßen für einen
geringen Verlust an Schutzgas 10 ist an der Ausgangsöffnung 4 ein
Auslaufrahmen 12 vorgesehen, der ebenfalls einen Durchtrittskanal 12a aufweist,
der etwas länger
ist als die Lücke
zwischen zwei aufeinander folgenden Gießformen 5. Im normalen
Betrieb der Formungsanlage 1 ist weder der Querschnitt
der Eingangsöffnung 3 noch
der Querschnitt der Ausgangsöffnung 4 der
Stempelkammer 2 frei. Es besteht allenfalls ein enger Spalt 13 zwischen einer
Gießform 5 und
den Wänden
eines Durchtrittskanals 11a beziehungsweise 12a.
Durch den geringen Spalt 13 findet lediglich eine geringe
Strömung zwischen
der Stempelkammer 2 und der Umgebung statt. Der Spalt 13 ist
so bemessen, dass keine Gießform 5 in
dem Durchtrittskanals 11a beziehungsweise 12a verkantet.
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Die
Ausführungsbeispiele
der 1 bis 4 weisen unterschiedliche Versorgungseinrichtungen 14 auf,
mit denen das Schutzgas 10 in die Stempelkammer 2 geleitet
wird.
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Grundsätzlich kann
das gesamte Volumen der Stempelkammer 2 mit Schutzgas 10 gefüllt werden.
Um den Schutzgasbedarf jedoch zu mindern, wird die Stempelkammer 2 nur
teilweise mit Schutzgas 10 gefüllt. Bevorzugt wird hierfür Helium
He eingesetzt, dessen Dichte etwa 1/7 der Dichte von Luft L beträgt. Helium
He steigt innerhalb der Stempelkammer 2 auf und bildet
eine Gasfüllung.
Die Gasfüllung
füllt einen
oberen Bereich der Stempelkammer 2 aus. Unterhalb der Heliumgasfüllung befindet
sich atmosphärische
Luft L in der Stempelkammer 2. Die Heliumgasfüllung ist
stets so groß,
dass die Kaltstempel 6 vollständig von Helium He umgeben
sind.
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Zwischen
dem Helium He und der Luft L wird eine Mischzone 15 gebildet,
in der sich Luft L und Helium He vermischen. Für jede Stempelung wird die Gießform 5 durch
diese Mischzone 15 hindurch zu den stationären Kaltstempeln 6 bewegt.
Dabei verwirbeln und vermischen sich Luft L und Helium He. Die Dicke
der Mischzone 15 wird somit durch die Stempelbewegung der
Gießformen 5 sowie
durch die Häufigkeit
der Stempelbewegung beeinflusst. Eine geringere Taktzeit verursacht
eine stärkere
Durchmischung der Gase.
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Zwischen
den Kaltstempeln 6 und der Eingangsöffnung 3 der Stempelkammer 2 ist
eine Höhendifferenz
H vorhanden. Die gleiche Höhendifferenz
H liegt zwischen den Kaltstempeln 6 und der Ausgangsöffnung 4 vor.
Die Füllmenge
des Heliums He ist so gewählt,
dass die Mischzone 15 auf einem Niveau unterhalb der Kaltstempel 6 jedoch
oberhalb der Öffnungen 3 beziehungsweise 4 der
Stempelkammer 2 liegt. So wird einerseits vermieden, dass Helium
He aus den Öffnungen 3 beziehungsweise 4 der
Stempelkammer 2 entweicht und andererseits wird sichergestellt,
dass keine Luft L an die Kaltstempel 6 gelangt.
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Die
Ausführungsformen
gemäß der 1 bis 4 unterscheiden
sich durch unterschiedliche Versorgungseinrichtungen 14 für das Schutzgas 10.
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Nach 1 sieht
die Versorgungseinrichtung 14 eine Schutzgasquelle bzw.
einen Heliumspeicher 16 vor, der direkt an die Stempelkammer 2 angeschlossen
ist. Der Heliumspeicher 16 ist eine austauschbare Gasflasche
mit Heliumfüllung.
Der Heliumspeicher 16 speist Schutzgas in den oberen Bereich
der Stempelkammer 2. Eine Justagevorrichtung 17 zur
Einstellung der Größe der Schutzgasfüllung weist
eine Ventilvorrichtung auf, nämlich
ein manuell zu betätigendes
Stellventil 18. Mit anderen Worten wird mit der Justagevorrichtung 17 eingestellt,
auf welchem Niveau sich die Mischzone 15 innerhalb der Stempelkammer 2 befindet.
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Nach 2 weist
die Versorgungseinrichtung 14 einen Heliumspeicher 16 auf,
der mit einer Schutzgasleitung 19 an der Stempelkammer 2 angeschlossen
ist. Wiederum ist eine Justagevorrichtung 17 mit einer
Ventilvorrichtung zur Einstellung der Größe der Schutzgasfüllung vorgesehen.
Die Ventilvorrichtung weist ein Druckminderventil 20 auf,
das in der Schutzgasleitung angeordnet ist, damit Helium He stets
mit konstantem Druck anliegt. Das Druckminderventil 20 kann
beispielsweise auf atmosphärischen
Luftdruck eingestellt sein, damit Helium He nur dann in die Stempelkammer 2 eingespeist
wird, wenn der Druck innerhalb der Stempelkammer 2 geringer ist
als der atmosphärische
Luftdruck. Weiterhin ist in der Schutzgasleitung 19 ein
Absperrventil 21 vorgesehen, um den Heliumspeicher 16 jederzeit
verschließen
zu können.
Darüber
hinaus ist eine Messeinrichtung 22 vorgesehen, die den
Füllgrad
des Heliums He in der Stempelkammer 2 indirekt über einen Konzentrationsfühler 22a misst.
Die Messeinrichtung 22 weist eine Messanzeige auf, die
den Füllgrad zwecks
Kontrolle durch den Benutzer anzeigt.
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3 stellt
eine Formungsanlage mit einer automatisierten Justagevorrichtung 17 mit
einer Ventilvorrichtung zur Einstellung der Größe einer Schutzgasfüllung dar.
Als Schutzgasquelle der Versorgungseinrichtung 14 ist ebenfalls
ein Heliumspeicher 16 vorgesehen. Der Heliumspeicher 16 ist über eine Schutzgasleitung 19 an
der Stempelkammer 2 angeschlossen. Die Ventilvorrichtung
weist ein in der Schutzgasleitung 19 vorgesehenes Druckminderventil 20 auf,
wie auch das Ausführungsbeispiel
gemäß 2,
sowie ein Stellventil 18, das einer kontrollierten Einspeisung
von Helium He dient. Zur Betätigung des
Stellventils 18 ist ein Antriebselement 23 vorgesehen.
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Weiterhin
ist nach 3 eine Messeinrichtung 22 mit
zwei Konzentrationsfühlern 24 und 25 vorgesehen.
Die Messeinrichtung 22 ist an einer Steuereinheit 26 angeschlossen.
Die Konzentrationsfühler 24 und 25 messen
Istwerte der Heliumkonzentration und melden diese an die Steuereinheit 26. Ein
erster Konzentrationsfühler 24 ist
in der Stempelkammer 2 auf dem Niveau der Kaltstempel 6 angeordnet.
Ein zweiter Konzentrationsfühler 25 ist
in der Stempelkammer 2 nahe dem oberen Rand der Ausgangsöffnung 4 der
Stempelkammer 2 angeordnet.
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Sobald
bei abnehmender Heliumkonzentration der erste Konzentrationsfühler 24 der
Steuereinheit 26 eine Heliumkonzentration meldet, die geringer
ist als ein in der Steuereinheit 26 gespeicherter erster
Grenzwert, sendet die Steuereinheit 26 dem Antriebselement 23 ein
Signal, das Stellventil 18 zu öffnen. Das Stellventil 18 bleibt
so lange geöffnet
bis der zweite Konzentrationsfühler 25 eine
Heliumkonzentration, die höher
ist als ein in der Steuereinheit 26 gespeicherter zweiter
Grenzwert, misst und an die Steuereinheit 26 meldet.
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4 stellt
eine Formungsanlage ähnlich der
Formungsanlage gemäß 3 dar.
Ein Unterschied besteht darin, dass die Steuereinheit durch eine
Regeleinheit 27 ersetzt ist. Außerdem ist anstelle zweier
Konzentrationsfühler
nur ein Konzentrationsfühler 24 vorgesehen.
In der Regeleinheit 27 ist ein Sollwert für die Heliumkonzentration
gespeichert. Mit dem Sollwert und einem von dem Konzentrationsfühler 24 gemessenen
Istwert ermittelt die Regeleinheit 27 einen Fehler und
gibt dem Antriebselement 23 dann, wenn der Istwert geringer
ist als der Sollwert, ein Signal, das Stellventil 18 zu öffnen. Die
Heliumkonzentration steigert sich. Daraufhin wird eine erhöhte Heliumkonzentration
gemessen und ein erhöhter
Istwert an die Regeleinheit 27 gemeldet. Die Regeleinheit 27 ermittelt
aus Sollwert und geändertem Istwert
erneut einen Fehler, der nun geringer ausfällt als zuvor. Dieser Regelkreis
setzt sich fort, bis kein Fehler mehr zwischen Sollwert und Istwert
besteht. Der Füllgrad
der Heliumfüllung
in der Stempelkammer wird automatisch reguliert.
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- 1
- Formungsanlage
- 2
- Stempelkammer
- 3
- Eingangsöffnung
- 4
- Aufgangsöffnung
- 5
- Gießform
- 5a
- Formvertiefung
- 6
- Kaltstempel
- 7
- Trägerelement
- 8
- Fördereinrichtung
- 9
- Hubvorrichtung
- 9a
- Hubtisch
- 10
- Schutzgas
- 11
- Einlaufrahmen
- 11a
- Durchtrittskanal
- 12
- Auslaufrahmen
- 12a
- Durchtrittskanal
- 13
- Spalt
- 14
- Versorgungseinrichtung
- 15
- Mischzone
- 16
- Schutzgasquelle/Heliumspeicher
- 17
- Justagevorrichtung
- 18
- Stellventil
- 19
- Schutzgasleitung
- 20
- Druckminderventil
- 21
- Absperrventil
- 22
- Messeinrichtung
- 22a
- Konzentrationsfühler
- 23
- Antriebselement
- 24
- Konzentrationsfühler
- 25
- Konzentrationsfühler
- 26
- Steuereinheit
- 27
- Regeleinheit
- H
- Höhendifferenz
- He
- Helium
- L
- atmosphärische Luft