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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen von Süßwarenmassen, insbesondere von wässrigen Lösungen zur Erzeugung von Bonbonmassen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Vorrichtung ist aus der
EP 1 787 944 B1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist in einer der beschriebenen Varianten eine Induktionsspule auf, die innerhalb einer Rohrleitung angeordnet ist, die von der zu erwärmenden bzw. zu erhitzenden Süßwarenmasse durchströmt wird. Durch die Induktionsspule wird bei einer Bestromung der Induktionsspule der die Induktionsspule umgebende Bereich der Rohrleitung, die aus Metall besteht, erwärmt. Nachteilig bei der aus der genannten Schrift bekannten Anordnung einer Induktionsspule ist es, dass die Reinigbarkeit einer Rohrleitung in der eine Induktionsspule angeordnet ist, beispielsweise bei der Verwendung der Vorrichtung für andere Süßwaren, nicht oder nur sehr schwer möglich ist. Darüber hinaus gibt es auch Süßwarenmassen, die beim Durchströmen der Rohrleitung durchmischt werden sollen, um eine homogene Masse am Produktaustritt zu erreichen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik innerhalb der Rohrleitung stationär angeordnete Mischelement in Form von Blechteilen o.ä. bekannt. Insbesondere, wenn eine relativ starke Erhitzung bzw. ein relativ großer Durchsatz an der Vorrichtung erzielt werden soll, ist es bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung erforderlich, einen großen Teil der Länge der Rohrleitung mit einer derartigen Induktionsspule zu versehen, was die angesprochene Durchmischung der Süßwarenmasse mittels der Mischelemente erschwert bzw. unmöglich macht.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik dampfbeheizte Wärmetauscher in Form von Rohrschlangen- oder Rohrbündelwärmetauschern bekannt. Derartige, dampfbetriebene Wärmetauscher finden bevorzugt Verwendung bei Produktionsanlagen für Süßwaren, die eine relativ hohe Leistung, d.h. einen relativ hohen Massedurchsatz aufweisen. Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist jedoch, dass zusätzliche Einrichtungen zur Erzeugung des Dampfes vorhanden sein müssen. Zuletzt sind aus dem Laborbereich Vorrichtungen zur Erzeugung von Süßwarenchargen bekannt, die mittels einer elektrischen Widerstandsheizung in Form eines Kochkessels arbeiten.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erhitzen von Süßwarenmassen, insbesondere von wässrigen Lösungen zur Erzeugung von Bonbonmassen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass insbesondere eine besonders einfache Reinigbarkeit der von der Süßwarenmasse durchströmten Rohrleitungsinnenseite ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zum Erhitzen von Süßwarenmassen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Induktionsspule die Rohrleitung an ihrer Außenseite, vorzugsweise mit geringem radialem Abstand umgibt. Durch die gegenüber dem Stand der Technik andersartige Anordnung der Induktionsspule wird insbesondere der Strömungsquerschnitt der Rohrleitung für die Süßwarenmasse durch die Induktionsspule nicht beeinträchtigt, wobei zusätzlich die Süßwarenmasse nicht in Kontakt mit der Induktionsspule gelangt, so dass sich die Rohrleitung besonders einfach reinigen lässt. Darüber hinaus wird durch den verhältnismäßig großen Durchflussquerschnitt der Rohrleitung im Vergleich zum Stand der Technik der Massedurchsatz durch die Rohrleitung vergrößert, so dass für einen bestimmten Massedurchsatz ggf. mit Rohrleitungen mit verringertem Querschnitt und somit geringeren Herstellkosten gearbeitet werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erhitzen von Süßwarenmassen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Besonders bevorzugt ist eine konstruktive Gestaltung der Rohrleitung in Form einer Rohrschlange, die eine Vielzahl von Windungen aufweist. Dadurch wird ein sehr kompakter Aufbau der Vorrichtung ermöglicht.
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Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Rohrleitung von einem elektrisch nicht leitenden Isolierelement umgeben ist, das vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Rohrleitung angeordnet ist, wobei das Isolierelement radial innerhalb der Induktionsspule angeordnet ist. Dadurch werden insbesondere Wärmeverluste der Rohrleitung nach außen vermieden, so dass ein Großteil der von der Induktionsspule in die Rohrleitung induzierte Energie in Form von Wärmestrahlung direkt auf die Süßwarenmasse übertragen wird. Insbesondere wird durch ein derartiges Isolierelement somit der Wirkungsgrad der Heizvorrichtung gesteigert.
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Als geeignete Dimensionierung für das Isolierelement hat sich eine Wandstärke der Isolierung zwischen 2mm und 20mm herausgestellt. Darüber hinaus ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Material des Isolierelements eine Temperaturbeständigkeit bis wenigstens 250°Celsius aufweist.
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Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Rohrleitung bzw. der Rohrschlange, bei der ortsfest innerhalb der Rohrleitung Mischelemente zum Durchmischen der Süßwarenmasse angeordnet sind. Dadurch lässt sich ein homogene Durchmischung der Süßwarenmasse erzielen, so dass das aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausströmende Süßwarenprodukt eine besonders hohe Qualität aufweist.
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Um den Betrieb der Induktionsspule mit hohen Strömen bzw. hoher Spannung zu ermöglichen, damit die Größe der Induktionsspule für eine bestimmte Heizleistung relativ gering gehalten werden kann, ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens eine Induktionsspule mit einer Kühleinrichtung zusammenwirkt. Über diese Kühleinrichtung kann von der Induktionsspule abgestrahlte Verlustwärme besonders einfach aus dem Bereich der Vorrichtung abgeführt werden.
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Zur Leistungsregelung der Induktionsspule ist es in einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung vorgesehen, dass in dem Austrittsbereich der Süßwarenmasse aus der Rohrleitung ein Temperatursensor angeordnet ist, dessen Signal als Eingangssignal einem PI-Regler zugeführt wird, der die Leistung der Induktionsspule steuert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in der einzigen Figur einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erhitzen von Süßwarenmassen in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen und vereinfachten Darstellung.
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In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Erhitzen einer nicht dargestellten Süßwarenmasse, insbesondere einer wässrigen Lösung zur Erzeugung einer Bonbonmasse dargestellt. Eine derartige wässrige Lösung zur Erzeugung von Bonbonmassen besteht in der Regel aus einer Mischung aus etwa gleichgroßen Teilen von Zucker und Glukosesirup, die in Wasser vollständig aufgelöst sind. Innerhalb der Vorrichtung 10 wird aus dieser Lösung der Hauptanteil des Wassers wieder herausgekocht (z.B. von 20% Wasser auf einen Gehalt von weniger als 2% Wasser).
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Die Vorrichtung 10 umfasst im einfachsten Fall eine Rohrleitung 11, die insbesondere aus nichtrostendem Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht. Die Rohrleitung 11 ist in Form einer Rohrschlange 12 ausgebildet und weist eine Vielzahl von einzelnen Windungen auf, deren Durchmesser in Strömungsrichtung der Süßwarenmasse zunimmt, vorzugsweise stufenweise. Die Rohrleitung 11 weist die Form einer zylindrischen Spirale auf. Die in der Rohrleitung 11 befindliche Süßwarenmasse durchströmt die Rohrleitung 11 von einem nicht dargestellten Produkteinlass zu einem Produktauslass 13.
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Die Rohrleitung 11 ist von einem ebenfalls rohrförmigen Isolierelement 15 umgeben, das vorzugsweise an der Außenwand der Rohrleitung 11 vollflächig anliegt bzw. in direktem Anlagekontakt mit der Rohrleitung 11 angeordnet ist. Das Isolierelement 15 weist vorzugsweise eine Wanddicke zwischen 2mm und 20mm auf. Darüber hinaus besteht es aus einem Material, dass zumindest bis zu einer Temperatur von 250° Celsius hitzebeständig ist. Das Isolierelement 15 sowie die Rohrleitung 11 sind radial mit geringem Abstand von wenigstens einer eine Heizeinrichtung ausbildenden Induktionsspule 17 umgeben, die der Erwärmung der Rohrleitung 11 dient. Das bedeutet auch, dass das Isolierelement 15 aus elektrisch nicht leitendem Material besteht, um eine Erwärmung der Isolierschicht 15 durch die Induktionsspule 17 zu vermeiden. Die Induktionsspule 17 sollte die Rohrleitung 11 bzw. das Isolierelement 15 mit radial relativ geringem Abstand umgeben, um die größtmögliche Effektivität mit Blick auf die Erwärmung der Rohrleitung 11 durch das sich ändernde Magnetfeld der Induktionsspule 17 zu ermöglichen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Induktionsspule 17 aus Gründen der Vereinfachung lediglich eine relativ geringe Länge im Verhältnis zur Länge der Rohrleitung 11 auf. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, abhängig von der Leistung der Induktionsspule 17, eine größere Länge (bezogen auf die axiale Erstreckung der Rohrleitung 11) vorzusehen, oder mehrere Induktionsspulen 17, die gegebenenfalls separat angesteuert werden können, zu verwenden. So ist es beispielsweise denkbar, lediglich eine einzige Induktionsspule 17 vorzusehen, die sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrleitung 11 erstreckt.
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Zur Abführung der Wärme der Induktionsspule 17, die bei deren Betrieb entsteht, kann es vorgesehen sein, dass die Induktionsspule 17 in Wirkverbindung mit einer Kühleinrichtung 20 angeordnet ist. Die Kühleinrichtung 20 besteht im einfachsten Fall darin, dass die Induktionsspule 17 mit Kühlluft gekühlt wird, beispielsweise durch ein entsprechendes Gebläse. Insbesondere zur Abführung relativ großer Wärmemengen kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung 20 einen zumindest die Induktionsspule 17 umgebenden Gehäusemantel 21 aufweist, der der Speicherung von Kühlmedium, insbesondere von Kühlwasser, dient.
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Die Induktionsspule 17 ist über Anschlussleitungen 22, 23 mit einer Wechselspannungsquelle 25 verbunden. Die Wechselspannungsquelle 25 steuert die Induktionsspule 17 mit einer Frequenz im zweistelligen Kiloherzbereich, d.h. zwischen 10KHz und 99KHz an. Die Leistung der Wechselspannungsquelle 25 kann entweder stufenlos regelbar sein, oder aber, zur Vereinfachung, lediglich schaltbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient eine mit der Wechselspannungsquelle 25 gekoppelte Regeleinrichtung 26, die einen PI-Regler 27 umfasst, der stufenlosen Regelung der Leistung der Wechselspannungsquelle 25. Die Regeleinrichtung 26 ist über eine Eingangsleitung 28 mit einem Temperatursensor 29 verbunden, der vorzugsweise im Bereich des Produktauslasses 13 angeordnet ist. Der Temperatursensor 29 dient der Messung der Temperatur der aus dem Produktauslass 13 ausströmenden Süßwarenmasse.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass im Querschnitt der Rohrleitung 11 ortsfest, d.h. statisch angeordnete Mischelemente 30 in Form von Mischblechen oder ähnlichem angeordnet sind. Derartige Mischelemente 30 können sich über die gesamte Länge der Rohrleitung 11 erstrecken, oder lediglich über einen Teilbereich der Rohrleitung 11. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 wird bevorzugt als kontinuierlich betriebene Vorrichtung 10 betrieben. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Vorrichtung 10 zum Erhitzen von Süßwarenchargen zu betreiben. In diesem Fall wird über den (nicht dargestellten) Produkteinlass eine bestimmte Menge der Süßwarenmasse in die Vorrichtung 10 bzw. die Rohrleitung 11 eingepumpt. Anschließend findet über die Induktionsspule 17 eine Erhitzung der Süßwarenmasse in der Rohrleitung 11 statt. In diesem Fall kann es weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass die Umwälzpumpe vorgesehen ist, die innerhalb der Rohrschlange 12 bzw. der Rohrleitung 11 befindliche bestimmte Menge an Süßwarenmasse kontinuierlich umwälzt, um eine gleichmäßige Erwärmung bzw. Erhitzung der Süßwarenmasse zu erzielen.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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