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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Formung von Schalen aus einer schmelzflüssigen Masse mittels eines Presswerkzeugs, das eine Form mit wenigstens einer Formvertiefung und einen Pressstempel mit wenigstens einem Stempelelement umfasst, wobei vor Beginn eines Formungsvorgangs schmelzflüssige Masse in die Formvertiefung dosierbar ist, wobei die Form und der Pressstempel zwecks des Pressvorgangs relativ zueinander bewegbar sind, mit der Maßgabe, dass die Form und der Pressstempel relativ zueinander eine Endposition einnehmen können, in der gemeinsam ein schalenförmiger Hohlraum erzeugbar ist, und wobei im Verlauf des Pressvorgangs schmelzflüssige Masse in den schalenförmigen Hohlraum verdrängbar ist, so dass mit einem Teil der eindosierten Masse eine Schale mit der gewünschten Gestalt herstellbar ist, und wobei ein überschüssiger Anteil der schmelzflüssigen Masse aus der Formvertiefung hinaus verdrängbar ist, wobei ein Strömungskanal vorgesehen ist, über welchen der schalenförmige Hohlraum mit der Umgebung außerhalb des Presswerkzeugs verbindbar ist, und dass der schalenförmige Hohlraum durch den Strömungskanal entlüftbar ist.
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Die Vorrichtung ist dazu hergerichtet, vor Beginn des Formungsvorgangs stets mit mehr Masse befüllt zu werden, als es zur Erzeugung der Schale bedarf. Der schalenförmige Hohlraum, welcher der Schale die endgültige Gestalt verleiht, wird erst im Verlauf des Formungsvorgangs gebildet. Erst dann, wenn Form und Pressstempel relativ zueinander ihre Endposition einnehmen, ist der schalenförmige Hohlraum fertig ausgebildet.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Formung jeglicher schmelzflüssiger Massen, die nach der Formgebung abkühlen und erstarren. Sie bezieht sich insbesondere auf schmelzflüssige Lebensmittelmassen, bevorzugt auf Süßwarenmassen und besonders bevorzugt auf Schokolade oder ähnliche fetthaltige Süßwarenmassen.
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Heutige Dosiereinrichtungen für schmelzflüssige Massen, insbesondere solche für Süßwarenmassen, können nicht ausreichend exakt dosieren, um einen Formhohlraum exakt zu füllen. Deswegen wird üblicherweise eine Überschussmenge dosiert und übertretende Masse später entfernt. Außerdem können sich im Presswerkzeug unterschiedlich lange Fließwege vom Zentrum der eindosierten Masse bis zum umfänglichen Rand des schalenförmigen Hohlraums ergeben. Nur bei einer Form, die rotationssymmetrisch ist, sind die Fließwege zum Schalenrand gleichmäßig. Jedoch bei einer länglichen Schale sind die Fließwege in Längsrichtung deutlich größer als in Querrichtung. Wenn die in eine solche Formvertiefung eindosierte Masse bei einem Pressverfahren vom Pressstempel verdrängt wird, kann die Masse an einer Stelle des Umfangs schon über den oberen Rand der Formvertiefung hinaustreten, während sie an anderer Stelle des Umfangs noch gar nicht bis an den oberen Rand heranreicht und dort noch Luft enthalten ist.
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Die eindosierte Überschussmenge beziehungsweise die Gesamtmenge der dosierten Masse reicht theoretisch aus, um die Masse auch an jenen Stellen des Umfangs des schalenförmigen Hohlraums komplett zu füllen, an denen der Fließweg für die Masse bis zum Schalenrand am größten ist.
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Aus der
EP 0 589 820 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, mit der Schalen aus schmelzflüssiger Schokoladenmasse geformt werden. Bei dem Formungsvorgang wird das Stempelelement in die Formvertiefung bewegt und verdrängt dabei die geschmolzene Schokolade bis über den oberen Rand der Formvertiefung hinweg. Wenn die Form und der Pressstempel des Presswerkzeugs der bekannten Vorrichtung ihre Endposition erreicht haben, dann ist der schalenförmige Hohlraum am oberen Rand umlaufend offen. Überschüssige Schokolade kann durch den offenen Rand entweichen. Sobald die Schokolade ausreichend erstarrt ist, wird der überschüssige Anteil der Schokolade, die über die Formvertiefung hinausgetreten ist, mit einem Messer abgeschnitten.
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Mit dieser bekannten Vorrichtung ist es schwierig, Schalen mit fehlerfreien Rändern herzustellen. Schokolade, die in den Formhohlraum dosiert wird, hat zum umfänglichen Rand der Form unterschiedlich lange Fließwege, sofern die Formvertiefung nicht rotationssymmetrisch ist oder die Masse nicht konzentrisch eindosiert worden ist. Insbesondere dann, wenn die Fließwege unterschiedlich lang sind, kann es ein, dass Schokolade an einer Stelle über den Rand der Formvertiefung bereits hinaus steigt, während die verdrängte Masse an anderer Stelle den Rand der Formvertiefung noch gar nicht erreicht hat. Die überschüssige Masse auf der Oberfläche der Form soll mit einem Messer beseitigt werden. Hierbei ist der Rand der Schale gefährdet. Insbesondere auf derjenigen Seite der Schale, auf welcher das Messer die überschüssige Masse zur Innenseite der Schale drückt, können sich Brüche bilden und der Schalenrand beschädigt werden.
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Aus der
GB 726,814 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der fließfähige Masse zu einer Schale geformt werden kann. Dieser Stand der Technik vermittelt, dass ein Stempelelement eines Presswerkzeugs mit einem umlaufenden Quetschrand versehen sein soll. Der Quetschrand soll überschüssige Masse, die nach oben aus der Formvertiefung hinausgedrängt wurde abquetschen. Dazu ist der Quetschrand flächig ausgebildet und parallel zur Oberfläche der Form des Presswerkzeugs angeordnet. Wenn Form und Presstempel relativ zueinander bis in die Endposition bewegt worden sind, drückt dann der umlaufende Quetschrand gegen die Oberfläche der Form und soll auf diese Weise die überschüssige fließfähige Masse abquetschen. Die abgequetschte Masse soll dadurch von der innerhalb des Presswerkzeugs vorhandenen fließfähigen Masse separiert werden. Leider besteht auch bei dieser Vorrichtung das Risiko, unregelmäßige Ränder an der Schale zu erhalten, weil es zu Lufteinschlüssen kommen kann. Wenn in dem schalenförmigen Hohlraum des Presswerkzeugs vorhandene Luft vor dem Abquetschen der Masse nicht entweichen konnte. Die Luft ist dann im Presswerkzeug eingeschlossen.
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Masse, die nach oben über den Rand der Formvertiefung hinaus gedrückt worden ist, wird mit dem Pressstempel der Vorrichtung gemäß
GB 726,814 zwar auseinander gedrückt, um sie zu separieren. Sie lässt sich jedoch nicht in dem Maß separieren, dass zwischen der Formoberfläche und dem flachen Quetschrand des Pressstempels gar keine Masse mehr vorhanden wäre. Stattdessen wird ein Teil der Masse unter dem Quetschrand des Pressstempels gegen die Formoberfläche gepresst und kann von dort nicht entweichen. So kann sich auf der Oberfläche der Form eine Schicht aus angepresster Masse bilden, die aufgrund des hohen Anpressdrucks besonders fest an der Formoberfläche haftet.
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Darüber hinaus kann das Anpressen der Masse auf der Formoberfläche dazu führen, dass die Beschaffenheit der Masse negativ beeinflusst wird. In der Masse sind dreierlei Arten von Partikeln enthalten. Eine Art der Partikel besteht aus vermahlenen Bestandteilen der Kakaobohnen. Diese erste Art von Partikeln sind essentielle Bestandteile der Schokoladenmasse. oder anderen pflanzlichen Bestandteilen. Andererseits können Partikel aus Zusätzen bestehen, beispielsweise zerkleinerte beziehungsweise granulierte Nuss- oder Mandelstücke oder -splitter. Diese zweite Art von Partikeln sind keine Bestandteile der Schokoladenmasse. Eine dritte Art von Partikeln bilden Kristall-Agglomerate aus Fettbestandteilen, wie z. B. Kakao-Butter oder Milchfett, etc. Diese bestehen aus tausenden von Kristallen. Sie können eine Größe erreichen, welche der Mensch im Mund beziehungsweise Gaumen als Partikel wahrnehmen kann. Für diese Wahrnehmbarkeit ist eine Partikelgröße von ca. 25-30 µm erforderlich.
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Grundsätzlich ist die Schokoladenmasse eine Suspension aus Feststoffpartikeln, darunter fallen Zuckerkristalle, Kakaobohnenfragmente (Schalenbestandteile), Trockenmilchbestandteile, hauptsächlich Milchzucker (Laktose), Eiweiß und Milchfett. Diese Feststoffpartikel sind in einer flüssigen Fettphase eingebettet, welche fast ausschließlich aus Kakaobutter besteht. Die Kakaobutter ist zum Zeitpunkt des Stempelns noch größtenteils flüssig. Lediglich einige wenige Prozent des Kakaobutter-Fettes wurden bereits durch vorheriges Temperieren ankristallisiert und bilden Impfkristalle. Diese Impfkristalle verursachen dann später in der Kühlung eine komplette Auskristallisation in derselben Kristallstruktur; gewünscht ist eine sogenannte Fraktion Beta 5.
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Eine sandige Struktur der Schokolade wird nicht durch die Fettkristalle hervorgerufen, sondern ausschließlich durch die Zucker- und Laktosekristalle. Fettkristalle sind nicht sonderlich wahrnehmbar, weil sie im Munde durch die Körperwäre schnell schmelzen.
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Partikel können unter dem wirkenden Druck zerstört werden. Je nach Art der zu formenden Masse steht dies einer Wiederverwendbarkeit derselben entgegen.
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Durch wiederholtes Pressen von Schokoladenmasse auf die Formoberfläche, kann das Suspensionsgefüge der Schokolade leiden. Die homogene Verteilung der Feststoffpartikel in der Schokoladenmasse kann aus dem stabilen Gefüge geraten, die Schokolade kann hier stärker ausölen, das heißt, Fett verlieren, und Feststoffpartikel können hier stärker zusammenrücken und damit zu unerwünscht vergrößerten Agglomeraten anwachsen. Eine derart aus dem Gefüge geratene Schokolade besitzt dann verminderte Qualität und kann verstärkt zu unerwünschter Bildung von Fettreif neigen. Darüber wird die Masse immer wieder auf der gleichen schmalen Fläche auf die Formoberfläche gedrückt, was zu Verschleiß der Formoberfläche führt. Formen aus Kunststoff beispielsweise nutzen durch diesen Oberflächenverschleiß relativ schnell ab und müssen ersetzt werden.
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Das oben erwähnte Problem mangelhafter Schalenränder an fertig geformten Schalen ist grundsätzlicher Natur, weil es sich sowohl bei einem Presswerkzeug zeigt, in dessen Endposition der Schalenrand offen ist, wie bei
EP 589 820 A1 , als auch bei einem Presswerkzeug, in dessen Endposition der Schalenrand geschlossen ist, wie bei
GB 726,814 .
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Wie oben erwähnt, ist aus der
EP 0 589 820 A1 ein gattungsgemäßer Gegenstand bekannt, der dazu hergerichtet ist, eine schmelzflüssige Masse zu formen, nämlich geschmolzene Schokolade.
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Die
WO97/49296 A1 schlägt eine Vorrichtung vor, die einen flexiblen Pressstempel aufweist, beispielsweise aus Gummi. Dabei ist in dem Gummi ein Strömungskanal angeordnet, der relativ zur Oberseite der Form senkrecht angeordnet ist und von der Oberseite der Form wegführt.
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Aus der
WO2013/004575 A1 ist bekannt ein mehrkomponentiges Lebensmittel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung als Vorrichtung.
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Die
WO2007/079599 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen geformter Verzehrprodukte, insbesondere Confiserieprodukte, sowie eine Vorrichtung zum Herstellen solcher geformten Produkte aus einer fließförmigen, rieselförmigen oder pastösen Formmasse. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Stempel, der an einem Stempelblock mittels einer elastischen Membran angebracht ist, womit ein entsprechendes Kaltpressverfahren zur Herstellung von Confiserieprodukten durchführbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Unregelmäßigkeiten am Schalenrand einer Schale zu reduzieren, die aus einer schmelzflüssigen Masse mittels eines Presswerkzeugs formbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei eine untere Kanalwand des Strömungskanals von der Oberseite der Form am Rand der Formvertiefung gebildet ist.
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Der Pressstempel kann gekühlt werden, um die geformte Masse schnell zur Erstarrung zu bringen, damit die Schalenwand nicht in sich zusammenfällt, sondern ihre Gestalt behält, wenn die Form und der Pressstempel wieder voneinander dividiert werden.
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Überraschend hat sich herausgestellt, dass der Schalenrand einer geformten Masse gleichmäßiger ist, wenn das Presswerkzeug über einen verengten Strömungskanal verfügt, über welchen der schalenförmige Hohlraum mit der um das Presswerkzeug herrschenden Umgebung verbindbar und der schalenförmige Hohlraum permanent entlüftbar ist.
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Gegenüber jenem Stand der Technik, bei dem das Presswerkzeug in seiner Endposition einen offenen oberen Rand aufweist, über den Masse ungehindert austreten kann, bewirkt die hier vorgeschlagene Maßnahme des verengten Strömungskanals einen erhöhten Strömungswiderstand. Der Strömungswiderstand erhöht sich, sobald schmelzflüssige Masse dort hinein gelangt ist. Dabei wirkt der verengte Strömungskanal quasi als Drossel. Zum Ende des Formungsvorgangs erhöht sich in der schmelzflüssigen Masse im schalenförmigen Hohlraum der Druck.
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Die Drosselwirkung führt dazu, dass schmelzflüssige Masse in eine andere Richtung strömen kann, in der ein geringerer Strömungswiderstand herrscht, d.h. die Strömung kann umgelenkt werden zu Stellen am oberen Rand innerhalb des schalenförmigen Hohlraums, an welchen sich noch Luft befindet. Weil die Luft entweichen kann, setzt sie der schmelzflüssigen Masse einen geringeren Widerstand entgegen, als der Strömungswiderstand, der sich im verengten Strömungskanal aufbaut. Eine auf diese Weise erzeugte seitliche Umlenkung schmelzflüssiger Masse, d.h. eine Umlenkung in Umfangsrichtung, schafft dann eine gleichmäßigere Verteilung der Masse entlang des gesamten Umfangs des Schalenrandes. Es handelt sich um eine Art der Querströmung beziehungsweise Querverteilung der schmelzflüssigen Masse, durch die der Schalenrand eine erheblich gleichmäßigere Gestalt erhält.
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Die „Verengung“ des Strömungskanals bezieht sich auf dessen engste Stelle des Strömungsquerschnitts. Diese soll enger sein und zwar im Verhältnis zur maximalen Wandstärke der zu formenden Schale. Als maximale Wandstärke ist die maximale Weite des schalenförmigen Hohlraums zu verstehen, dort, wo das Presswerkzeug die Schalenwand formt. Der Strömungskanal ist somit im Verhältnis zur maximalen Wandstärke enger (verengt) ausgebildet. Vorteilhafte Beispiele für die Verengung sind weiter unten erläutert.
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Anders als jene Vorrichtung im Stand der Technik der
GB 726,814 , welche die Masse innerhalb des schalenförmigen Hohlraums des Presswerkzeugs vollkommen einschließt, sieht die Erfindung vor, stets eine Verbindung zwischen dem schalenförmigen Hohlraum und der Umgebung außerhalb des Presswerkzeugs zu belassen.
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Auf diese Weise kann Luft aus dem Hohlraum des Presswerkzeugs auch dann noch entweichen wenn der Presstempel und die Form relativ zueinander ihre Endposition erreicht haben. Selbst ohne weitere Relativbewegung zwischen Form und Pressstempel wird dann die Verteilung der Masse entlang des Schalenrandes ausgeglichener. Die Masse ist schmelzflüssig und sie kann seitwärts fließen, ohne durch Lufteinschlüsse darin gehindert zu sein, die nicht entweichen können. Erfindungsgemäß ist ein Entweichen von Luft immer möglich.
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Wenn die Form und der Pressstempel ihre Endposition erreicht haben, befindet sich schmelzflüssige Masse innerhalb des Strömungskanals. Eine flächige Anlage eines Quetschrandes des Stempelelements auf der Oberfläche der Form, wie etwa beim Gegenstand der
GB 726,814 , findet erfindungsgemäß nicht statt. Beim diesem Stand der Technik wird versucht, einen Kontakt zwischen dem Quetschrand des Pressstempels und der Oberfläche der Form herzustellen. Dadurch wird aber auf die Masse, die sich zwangsläufig zwischen Quetschrand und Formoberfläche befindet, ein hoher Druck ausgeübt. Die Masse wird dadurch sehr fest an der Formoberfläche angepresst und haftet dort sehr fest an. Im Unterschied dazu wird erfindungsgemäß vermieden, an der Formoberfläche einen hohen Druck durch den Pressstempel auszuüben. Anstelle des bekannten Quetschrandes wird erfindungsgemäß ein Abstand zwischen Pressstempel und Formoberfläche gehalten, um den Strömungskanal zu schaffen und rundum eine permanente Entlüftung zu gewährleisten. Die zu formende Masse haftet dadurch allenfalls locker an der Formoberfläche an. Sie kann leicht von der Formoberfläche entfernt werden und verringert den Verschleiß der Formoberfläche.
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Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ist daher unter anderem bezweckt, eine seitwärts gerichtete Querströmung der Masse, d.h. eine Strömung innerhalb des schalenförmigen Hohlraums in Umfangsrichtung des Schalenrandes zu begünstigen, um etwaige Zonen, in denen sich noch Luft aufhält, mit der querströmenden Masse zu füllen und Luft zu verdrängen und entweichen zu lassen. Es zeigt sich, dass dies mittels des verengten Strömungskanals gelingt, der eine Querströmung fördert und eine permanente Entlüftung des schalenförmigen Hohlraums ermöglicht.
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Alternativ wird auf eine Vorrichtung mit den obigen Merkmalen abgestellt, die jedoch zur Formgebung einer fließfähigen Masse hergerichtet ist, welche nicht oder nicht nur durch Abkühlung erstarrt, sondern die auch oder ausschließlich durch chemische Prozesse aushärtet.
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Vorzugsweise kann der Strömungskanal so vorgesehen sein, dass er sich über den ganzen Umfang entlang des Randes des schalenförmigen Hohlraums erstreckt. Der Strömungskanal erstreckt sich somit über einen Winkel von 360° am Schalenrand. Er hat dadurch keine seitliche Begrenzung.
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Der Strömungskanal kann einen Strömungsquerschnitt aufweisen, der zumindest teilweise in den Pressstempel integriert ist.
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Auch zweckmäßig ist es, wenn der Strömungskanals eine obere Kanalwand hat, und wenn die obere Kanalwand am Stempelelement ausgebildet ist.
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Einfacherweise ist der Strömungskanal spaltförmig ausgebildet und hat ein Spaltmaß, das so bemessen ist, dass ein gewünschter Strömungswiderstand, beziehungsweise eine gewünschte Drosselung der Strömung, die nach oben aus der Formvertiefung herausströmt, beziehungsweise eine gewünschte Druckerhöhung innerhalb der schmelzflüssigen Masse im schalenförmigen Hohlraum einstellt. Dies stets zu dem Zweck, eine Querströmung der Masse im Bereich des Schalenrandes zu erzielen und etwaige in diesem Bereich vorhandene Luft zu verdrängen und entweichen zu lassen. Als Spaltmaß ist stets die Weite des Spaltes bezeichnet, d.h. der Abstand zwischen der oberen Kanalwand und der unteren Kanalwand des spaltförmigen Strömungskanals.
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Alternativ kann der spaltförmige Strömungskanal den obigen Zweck erfüllen und darüber hinaus kann das Spaltmaß so bemessen sein, dass in einer Schokoladenschmelze enthaltene Partikel mit einer bestimmten Größe, beispielsweise zerkleinerte Kakaobohnen-Partikel, nicht in den Spalt hineinpassen.
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Die Partikelfeinheit (Korngrößen) von Kakao-Partikeln in Schokoladen kann variieren. Üblich sind Partikelfeinheiten von 10 µm bis 50 µm (0,01 bis 0,05 mm). Bevorzugt ist eine Partikelfeinheit von 15 µm bis 30 µm und besonders bevorzugt eine Partikelfeinheit von 20 µm bis 25 µm. Eine Partikelfeinheit von 25 µm bildet eine ungefähre Grenze für die sensorische Wahrnehmung im Mund. Wenn Kakao-Partikel kleiner sind als ca. 25 µm, dann sind sie im Mund nicht mehr als Festkörper spürbar. Sie werden im Mund dann, wie ein flüssiger Bestandteil empfunden. Schokolade wird immer dann angenehm empfunden, wenn beim Schmelzen im Mund keine Körnigkeit spürbar ist. Daher sind Partikel, die größer sind als 25 µm unerwünscht. Eine geringe Korngröße lässt sich nur mit erhöhtem technischen Aufwand bei der Vorbereitung der Masse erzielen. Eine Partikelfeinheit zwischen 20 µm bis 25 µm erscheint daher sehr zweckmäßig. Hauptsächlich sind es die Zucker- und die Kakaoschalenbestandteile die sensorisch wahrgenommen werden. Fettkristalle sind nahezu gar nicht wahrnehmbar. Zum Zeitpunkt des Stempelns ist die Schokolade flüssig. Dies liegt daran, dass nahezu 95 % der Fettkristalle noch nicht auskristallisiert sind. Sie kristallisieren erst in der späteren Kühlung und zwar in der gleichen Kristall-Modifikation (Beta-Struktur) wie die Impfkristalle, die bei der Temperierung der Schokolade erzeugt werden.
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Es hat sich gezeigt, dass ein Strömungskanal mit einer Weite von 0,025 mm eine hohe Präzision verlangt, sich aber in Versuchen realisieren lässt und eine gute Entlüftung gewährleisten kann.
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Für die industrielle Praxis erscheint ein Strömungskanal mit einer Weite von fünf Hundertstellmillimeter (0,05 mm) zweckmäßig.
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Alternativ kann die Weite des Strömungskanals an der Größe zugesetzter Granulate ausgerichtet werden, um das Granulat zumindest teilweise zurückzuhalten. Die Weite liegt dann beispielsweise im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm. Als grobe Obergrenze kann die Wanddicke der Schale angenommen werden, weil die Partikel von Granulat nicht Größer sein können als es der Wanddicke der Schale entspricht.
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Als maximale Partikelgröße kann die Dicke der Schalenwand als Obergrenze definiert werden, damit Partikel dort hinein passen. Dies ist relevant für Zusätze, wie Nusssplitter, Splitter von Kakaobohnen etc.
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Bei einem erfindungsgemäßen Presswerkzeug kann der spaltförmige Strömungskanal abgestimmt werden auf bestimmte Partikelfeinheiten beziehungsweise Partikelgrößen, welche diesen Spaltkanal nicht passieren können sollen, weil sie als die gewünschten Bestandteiler der Schokoladenmasse betrachtet werden und innerhalb der Schale bleiben sollen.
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Alternativ kann der spaltförmige Strömungskanal so dimensioniert sein, dass die oben erwähnten gröberen Granulate zurückgehalten werden, wie Nussgranulat, Mandelgranulat, Kakao-Nibs, etc. Der spaltförmige Strömungskanal kann so ausgelegt werden, dass selbst Partikel ab einer bestimmten Partikelgröße nicht durch den spaltförmigen Strömungskanal hindurch passen. Dann können nur andere Bestandteile einer Schokoladenschmelze der Schokoladenmasse den Strömungskanal passieren, die durch die Enge des Spaltes nicht gehindert sind, nach außen zu strömen.
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Die Vorrichtung kann weiter verbessert werden, wenn dem Pressstempel wenigstens ein Anschlagelement zugeordnet ist. Das Anschlagelement ist zweckmäßig so ausgebildet, dass es das Spaltmaß, d.h. die Weite des spaltförmigen Strömungskanals definiert. Das Anschlagelement kann dazu dienen, die relative Bewegung von Form und Presstempel zu begrenzen. Einfacherweise wirkt das Anschlagelement mit der Form zusammen, beispielsweise kann die Oberfläche der Form als Kontaktfläche für das Anschlagelement dienen, um den die Relativbewegung von Form und Presstempel zu begrenzen.
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Zweckmäßig steht das Anschlagelement gegenüber dem Niveau der oberen Kanalwand des Strömungskanals um ein Maß hervor, das dem Spaltmaß des Strömungskanals entspricht.
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Das Anschlagelement ist relativ zur oberen Kanalwand stationär angeordnet. Zweckmäßig ist das Anschlagelement am Pressstempel integriert.
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Der Schalenrand kann mit einer Kantenbrechung versehen sein, so dass die Wandstärke der Schale im Bereich der Kantenbrechung abnimmt. Die Kantenbrechung kann als Fase, Radius, Wulst, Kehle etc. ausgeführt sein. Nach Herstellung der Schale wird üblicherweise eine Füllung in die Schale dosiert. Anschließend wird auf die Füllung eine Deckelmasse dosiert.
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Ein Zweck der Kantenbrechung besteht darin, nach Dosierung einer Füllung den Schalenrand nochmals anzuschmelzen, um später eine gute Verbindung zwischen dem Schalenrand und einer Deckelmasse zu bewirken, die am Ende des Gießprozesses auf eine zwischenzeitlich eindosierte Füllung gegossen wird. Die Deckelmasse ist in der Regel identisch mit der Masse, die für die Schale verwendet wird, kann aber auch andersartig sein, z.B.: Schale weiß und Deckel braun. Die Deckelmasse soll sich mit der Masse des Schalenrandes stoffschlüssig gut verbinden.
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Die Kantenbrechung schafft eine Verengung am oberen Rand des Formhohlraums. Die Schalenwand wird nach oben hin dünner. Je nach Gestaltung der Kantenbrechung kann dadurch mehr oder weniger Platz für die Deckelmasse vorgesehen werden und es kann das Verhalten des Schalenrandes beim späteren erneuten Anschmelzen beeinflusst werden.
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Der Pressstempel des Presswerkzeugs wird vorzugsweise aus einem metallischen Material gefertigt. Hiermit wird das Vermögen metallischer Materialien ausgenutzt, Wärme aus der zu formenden Masse gut abzuleiten. Eine Ableitung der Wärme in Richtung der Form steht nicht im Vordergrund. Für die Herstellung der Form muss daher kein metallisches Material verwendet werden, hierfür kann stattdessen auch ein Kunststoff verwendet werden.
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Nachfolgend ist die Erfindung in einer Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und anhand mehrerer Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Es zeigen:
- 1a Eine Vorrichtung zur Formung von Schalen aus einer schmelzflüssigen Masse,
- 1b Ein vergrößerter Ausschnitt gemäß der Einzelheit Ib, die in 1a gekennzeichnet ist
- 2a Eine alternative Vorrichtung zur Formung von Schalen aus einer schmelzflüssigen Masse,
- 2b Ein vergrößerter Ausschnitt gemäß der Einzelheit IIb, die in 2a gekennzeichnet ist,
- 3a Eine alternative Vorrichtung zur Formung von Schalen aus einer schmelzflüssigen Masse,
- 3b Ein vergrößerter Ausschnitt gemäß der Einzelheit IIIb, die in 3a gekennzeichnet ist,
- 3c Eine Alternative zur Einzelheit der 3b,
- 3d Eine Ansicht von unten gemäß IIId auf das Stempelelement als Ganzes,
- 3e Eine Ansicht von unten auf ein alternatives Stempelelement,
- 4a Eine alternative Vorrichtung zur Formung von Schalen aus einer schmelzflüssigen Masse,
- 4b Ein vergrößerter Ausschnitt gemäß der Einzelheit IVb, die in 4a gekennzeichnet ist,
- 5a Eine alternative Vorrichtung zur Formung von Schalen aus einer schmelzflüssigen Masse,
- 5b Ein vergrößerter Ausschnitt gemäß der Einzelheit Vb, die in 5a gekennzeichnet ist.
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen ein Presswerkzeug 1, das jeweils ausschnittsweise im Querschnitt dargestellt ist. Das. Presswerkzeug umfasst seinerseits eine Form 2 mit einer Formvertiefung 3 und einen Pressstempel 4 mit einem Stempelelement 5.
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Jedem Ausführungsbeispiel ist eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung zugeordnet, die den Querschnitt an einem oberen Rand 3a der Formvertiefung 3 zeigt. In dem vergrößerten Ausschnitt ragt jeweils das Stempelelement 5 in die Formvertiefung 3 hinein, so dass zwischen der Formvertiefung und dem Stempelelement ein schalenförmiger Hohlraum 6 gebildet ist. Der Hohlraum 6 ist in manchen der Ausführungsbeispiele leer dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen ist er beispielhaft mit einer darin befindlichen schmelzflüssigen Masse 7 dargestellt, hier eine Schokolade.
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Form 2 und Pressstempel 4 sind in allen Ausführungsbeispielen relativ zueinander beweglich. Die Bewegbarkeit ist in einer Richtung senkrecht zu einer Oberseite 2a der Form 2 vorgesehen beziehungsweise parallel zur Längsachse 5a des Stempelelements 5. In allen Ausführungsbeispielen sind das Stempelelement 5 und die Formvertiefung 3 relativ zueinander in einer Endposition gezeigt. Das Stempelelement 5 kann dann nicht noch weiter (tiefer) in die Formvertiefung 3 hinein bewegt werden. Der schalenförmige Hohlraum 6 hat seine Sollform erreicht, wenn sich Stempelelement 5 und Formvertiefung 3 in der Endposition befinden.
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Darüber hinaus ist in allen Ausführungsbeispielen ein Strömungskanal 8 vorgesehen. Der Strömungskanal 8 entsteht dann, wenn die Form 2 mit der Formvertiefung 3 und der Pressstempel 4 mit Stempelelement 5 relativ zueinander bewegt werden und schließlich die Endposition einnehmen. In der Endposition hat der Strömungskanal 8 seinen geringsten Strömungsquerschnitt erreicht. Es bleibt stets ein freier Strömungsquerschnitt erhalten, der eine Verbindung zwischen dem schalenförmigen Hohlraum 6 und der Umgebung außerhalb des Presswerkzeugs 1 schafft. Der Strömungskanal 8 erstreckt umlaufen um das ganze Stempelelement herum. Der schalenförmige Hohlraum 6 ist über die erwähnte Verbindung permanent entlüftbar.
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Die Gestaltung des Strömungskanals 8 und der Geometrie eines oberen Randes 6a des schalenförmigen Hohlraums 6, respektive des entsprechenden oberen Bereichs 5b des Stempelelements 5 variieren in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen.
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Das erste Ausführungsbeispiel ist anhand der 1a und 1b dargestellt. 1a zeigt die Form 2 und das Stempelelement 5 in der Endposition. In dieser Endposition ist zwischen der Formvertiefung 3 und dem Stempelelement 5 der schalenförmige Hohlraum 6 gebildet. In 1a ist dieser Hohlraum leer. In dem vergrößerten Ausschnitt gemäß 1b ist der Hohlraum 6 mit darin befindlicher schmelzflüssiger Schokolade dargestellt. Für eine Schalenherstellung mit dieser Vorrichtung wird stets eine größere Menge Schokolade in die Formvertiefung dosiert, als für die fertige Schokoladenschale benötigt wird. Der überschüssige Schokoladenanteil ist gemäß 1b über den oberen Rand 3a der Formvertiefung 3 hinausgetreten und durch den Strömungskanal 8 seitlich nach außen geleitet worden.
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In einem späteren Arbeitsgang muss der überschüssige Schokoladenanteil entfernt werden. Entfernt werden alle Schokoladenanteile, die sich oberhalb der Formvertiefung 3 befinden. Mit anderen Worten liegt Schokoladenmasse 7a auf der flachen Oberseite 2a der Form 2 und weiter innen befindet sich Schokoladenmasse 7b im Bereich des schalenförmigen Hohlraums und oberhalb der Formvertiefung. Dieser Anteil Schokoladenmasse 7b wird ebenfalls entfernt.
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Zum Entfernen der Schokoladenmasse 7a und 7b sind Methoden bekannte, beispielsweise kann diese überschüssige Schokolade mit einem Messer abgenommen werden, das relativ zur Form über deren flache Oberseite bewegt wird. Alternativ ist es möglich, eine sogenannte Ableckwalze zu verwenden, die unmittelbar an der Oberseite der Form gegenläufig zur Transportrichtung der Form rotiert und dadurch Schokolade von der Oberseite abhebt.
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Der erwähnte Strömungskanal 8 hat eine obere Kanalwand 8a und eine untere Kanalwand 8b. Die obere Kanalwand 8a ist durch das Stempelelement 5 gebildet, das einen umlaufenden Rand 5c aufweist. Der umlaufende Rand 5c reicht in der Endposition seitlich ein Stück weit über die Formvertiefung 3 der Form 2 hinaus und erstreckt sich bis über die flache Oberseite 2a der Form 2. In 1a ist die obere Kanalwand 8a parallel zur Oberseite der Form angeordnet.
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Ein Teil des Strömungskanals 8 ist zwischen der flachen Oberseite 2a der Form und dem umlaufenden Rand 5c des Stempelelements gebildet. Im Wesentlichen wird der Strömungsquerschnitt von dem Abstand zwischen der oberen Kanalwand 8a und der unteren Kanalwand 8b bestimmt. Seitlich ist rund um den Umfang keine Begrenzung vorhanden. Der erwähnte Abstand zwischen den Kanalwänden bildet das Spaltmaß des Strömungskanals. Dieses hat ein Minimum, wenn sich das Stempelelement in der Endposition befindet.
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Weiter innen liegt der oberen Kanalwand 8a der schalenförmige Hohlraum 6 gegenüber, wobei jener Bereich, der über das Niveau der flachen Oberseite 2a der Form 2 hinausreicht als innerer Teil des Strömungskanals 8 zu bezeichnen ist. In diesem inneren Teil des Strömungskanals 8 wird die Schokoladenmasse 7 umgelenkt, wenn sie vom Stempelelement 5 verdrängt wird und im schalenförmigen Hohlraum bis dort ansteigt. Die Umlenkung der fließenden Schokoladenmasse 7 ist in 1b mit dem Pfeil K angedeutet.
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Im Verlauf der formgebenden Bewegung des Stempelelements 5 relativ zur Formvertiefung 3 wird der Querschnitt des Strömungskanals 8 allmählich verringert. Sobald die schmelzflüssige Schokolade 7 in den inneren Teil des Strömungskanals 8 gelangt beginnt die erwähnte Änderung der Strömungsrichtung in Richtung des Pfeils K; sie erhält dabei bezogen auf die Längsachse 5a des Stempelelements 5 eine radiale Strömungskomponente, wie der Pfeil K zeigt.
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Wenn später die überschüssige Schokolade, die sich oberhalb des Niveaus der flachen Oberseite 2a der Form 2 befindet, geht damit eine nachträgliche Bearbeitung des Schalenrandes der geformten Schale einher. Der Schalenrand erhält durch die nachträglich mechanische Bearbeitung seinen ebenen oberen Rand.
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Bei der Ausführungsform der 1a und 1b wird die Endposition dadurch bestimmt, dass Antriebsmittel vorgesehen sind (nicht dargestellt), welche die relative Bewegung von Stempelelement 5 und Formvertiefung 3 erzeugen, wobei die Antriebsmittel so gesteuert sind, dass der der Antrieb beim Erreichen der Endposition automatisch stoppt.
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Ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Formung von Schokoladeschalen zeigen die 2a und 2b. Die Gestaltung des Stempelelements 5 sowie die Gestaltung der Formvertiefung 3 sind identisch mit jener in 1a. Im Unterschied dazu ist aber seitlich neben dem Stempelelement 5 ein Anschlagelement 9 vorgesehen. Dieses ist im vorliegenden Beispiel stationär an dem Pressstempel 4 angebracht, von dem es nach unten in Richtung der Form 2 hervorsteht. Das Anschlagelement 9 wirkt mit der Form 2 zusammen. Es nutzt deren Oberseite 2a als Anschlagfläche. Wenn der Pressstempel 4 und die Form 2 voneinander weg bewegt werden und sich dabei das Stempelelement 5 aus der Formvertiefung 3 herausbewegt, hebt sich gleichzeitig das Anschlagelement 9 von der Oberseite 2a der Form 2 ab. In umgekehrter Bewegungsrichtung, wenn das Stempelelement 5 in die Formvertiefung 3 hineinbewegt wird, stößt das Anschlagelement 9 auf die Oberseite 2a der Form 2, die dann als Anschlagfläche zu Wirkung kommt. Auf diese Weise begrenzt das Anschlagelement 9 die formgebende Bewegung des Presswerkzeugs 1 und legt so die relative Endposition zwischen Stempelelement 5 und Formvertiefung 3 fest.
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In 2a ist das Anschlagelement 9 als Stift mit einer flachen Unterseite 9a ausgebildet, die flächig mit der Oberseite 2a der Form 2 in Kontakt tritt, wenn die Endposition erreicht ist. An einem Presswerkzeug 1 mit mehreren Stempelelementen 5 sind mehrere solcher Anschlagelemente vorgesehen. Entweder ist jedem Stempelelement 5 mindestens ein Anschlagelement zugeordnet oder es können Anschlagelemente in geringer Anzahl als der Anzahl der Stempelelemente an einem Pressstempel verteilt angeordnet sein. Dies kann ebenfalls gewährleisten, dass alle Stempelelemente gleich tief in die zugehörige Formvertiefung reichen, damit die jeweils die Endposition eingehalten wird und damit einhergehend die gewünschte Weite der Strömungskanäle.
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Eine weitere Alternative einer Vorrichtung, mit der einer schmelzflüssigen Schokoladenmasse eine Schalform zu verleihen ist, zeigt 3a. Im Vergleich mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist hier das Stempelelement 5 anders gestaltet und zwar dort, wo es die Innenseite des oberen Rands des schalenförmigen Hohlraums 6 bildet. Dort hat der Querschnitt des Stempelelements eine Schräge 10. Die Schräge 10 bildet am Umfang eine konische Fläche aus, mit der dem zu formenden schalenförmigen Produkt eine Fase verliehen wird. Die fertige Fase der Schokoladenschale ist zur Innenseite der Schale gewandt. Die Schräge 10 endet in der vergrößerten 3b in einem Abstand vor der Formvertiefung 3. Außerdem reicht der äußere Punkt der Schräge 10 nicht bis an die Wand der Formvertiefung 3 heran, sondern es bleibt dazwischen ein Spalt 11. Durch den Spalt 11 gelangt der überschüssige Anteil der zu formenden Schokoladenmasse in den inneren Teil des Strömungskanals 8. Dort erhält die Schokoladenmasse eine andere Strömungsrichtung, sie wird nämlich relativ zur Längsachse 5a des Stempelelements 5 radial nach außen umgelenkt. In 3b hat das Stempelelement 5 im Bereich des Spalts 11 eine zylindrische Außenfläche 5d, die in axialer Richtung bis auf das Niveau des umlaufenden Randes 5c des Stempelelements heranreicht. Zwischen der zylindrischen Außenfläche 5d und dem umlaufenden Rand 5c könnte auch ein Radius vorgesehen sein, um den Querschnitt des inneren Teils des Strömungskanals 8 zu optimieren. Die Lenkung der Strömung kann dadurch verbessert werden.
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Nach 3a und 3b ist wiederum ein Anschlagelement 12 vorgesehen, das bei dieser Ausführung aber an dem Stempelelement integriert ist. Es handelt sich um ein stiftförmiges Anschlagelement 12. Das Stempelelement 5 weist wiederum einen umlaufenden Rand 5c auf, der parallel zur Oberseite der Form angeordnet ist, und der die obere Kanalwand des Strömungskanals bildet. Das Anschlagelement 12 ist an dem umlaufenden Rand 5c angeordnet und steht nach unten in Richtung der Oberseite 2a der Form 2 hervor.
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Gemäß 3b hat das Anschlagelement 12 eine flache Unterseite, die als Stoßfläche 12a dient. Sie berührt in der Endposition die Oberseite 2a der Form 2. Das integrierte Anschlagelement 12 ist in 3b einstückig an dem Stempelelement 5 vorgesehen. Alternativ dazu kann es auch als separates Anschlagelement ausgebildet sein, das an dem Stempelelement 5 befestigt ist, beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder eine verliersichere Steckverbindung, etc. Wenn das Stempelelement 5 und die Formvertiefung 3 auseinanderbewegt werden, hebt das Anschlagelement 12 mit dem Stempelelement 5 gemeinsam von der Oberseite 2a der Form ab. In der in 3b vergrößert gezeigten Endposition befindet sich das Anschlagelement 12 im Strömungskanal 8 und kann dort von ausströmender schmelzflüssiger Schokoladenmasse umflossen werden.
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3c zeigt ebenfalls vergrößert eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der 3b. Bei dieser Weiterbildung ist ein integriertes Anschlagelement 13 vorgesehen. Dieses weist an seinem der Form 2 zugewandten freien Ende eine Stoßfläche 13a auf, die nach außen gewölbt ist (konvex), z.B. linsenförmig. In der in 3c gezeigten Endposition berührt die Stoßfläche 13a die Oberseite 2 der Form punktförmig. Etwaige störende Partikel in der Schokoladenmasse, die sich zwischen dem Anschlagelement 13 und der Form 2 befinden könnten, können von der gewölbten Stoßfläche 13a nach außen gedrängt werden. Dies begünstigt eine genaue Einhaltung der Endposition.
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In 3d ist eine Ansicht von unten auf das Stempelelement 5 der 3a und 3b gezeigt. Zu erkennen ist der umlaufende Rand 5c, mit dem die obere Kanalwand 8a gebildet wird. Weiter ist zu erkennen, dass über den Umfang verteilt vier stiftförmige Anschlagelementen 12 vorgesehen sind. Diese befinden sich an dem umlaufenden Rand 5c, mit dem die obere Kanalwand des Strömungskanals 8 gebildet wird. Weiter innen an dem Stempelelement 5 befindet sich die Schräge 10, die am Umfang einen konischen Bereich ergibt. Mit diesem konischen Bereich wird der zu formenden Schokoladenmasse eine Fase verliehen. Die Fase ist zur Innenseite der Schale gerichtet.
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Eine Alternative zum Stempelelement der 3d ist in 3e gezeigt. Es unterscheidet sich, weil hier längliche Anschlagelemente 14 vorgesehen sind. Die Anschlagelemente erstrecken sich radial nach innen bis an die zylindrische Außenfläche 5d heran, die teilweise zur Innenseite des schalenförmigen Hohlraums zählt und den oberen Rand der Schale formt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den 4a und 4b dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3b durch eine Abänderung des Stempelelements 5 im oberen Randbereich. Nach 3b ist eine Schräge 10 vorgesehen, die eine konische Umfangsfläche ergibt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 4a und 4b ist die Schräge durch eine Wölbung 15 ersetzt. Im hier gezeigten Beispiel sind aber die beiden Endpunkte 15a und 15b der Wölbung identisch mit den Endpunkten der Schräge des vorherigen Ausführungsbeispiels der 3b.
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In 4b ist wiederum die Endposition von Stempelelement 5 und Formvertiefung 3 dargestellt, wobei hier der schalenförmige Hohlraum 6 mit schmelzflüssiger Schokoladenmasse 7 gefüllt ist. Dadurch wird gut erkennbar, dass die positive Form des oberen Rands des Stempelelements 5 der zu formenden Schale eine negative Form verleiht; hier ist die negative Form eine Hohlkehle. Diese Hohlkehle des fertigen Schalenprodukts ist zur Innenseite der Schale gerichtet. Wenn die Schale später mit einer Füllung versehen und auf die Füllung eine Deckelmasse gegossen worden ist, dann bietet der Schalenrand mit der Hohlkehle etwas mehr Platz für die Deckelmasse als das vorherige Ausführungsbeispiel, bei dem der Rand der fertigen Schale eine Fase aufweist.
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Nach 4b ist wiederum ein überschüssiger Anteil der Schokolade über den oberen Rand 3a der Formvertiefung 3 hinausgetreten. Die schmelzflüssige Schokoladenmasse ist zunächst in dem Hohlraum 6 aufgestiegen und wurde dann am Ende der formgebenden Bewegung umgelenkt und zwar relativ zur Längsachse 5a des Stempelelements radial nach außen. Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel ist ein integriertes stiftförmiges Anschlagelement 12 vorgesehen, das am umlaufenden Rand 5c des Stempelelements 5 angeordnet ist und sich in der gezeigten Endposition in dem Strömungskanal 8 befindet. In 4b ist das integrierte Anschlagelement 12 von schmelzflüssiger Schokoladenmasse 7 umströmt.
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Eine weitere Alternative einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 5a gezeigt. Hier ist wiederum das Stempelelement 5 am oberen Bereich abgewandelt, um eine andere Randgestaltung an der Innenseite des schalenförmigen Hohlraums 6 zu erzielen, um somit an der zu formenden Schale einen anders gestalteten Rand erzeugen zu können. Es ist das gleiche Anschlagelement 12 vorgesehen, wie in den 3a und 3b. Ausgangspunkt für die Änderung ist wiederum das Ausführungsbeispiel der 3a und 3b, bei dem an der zu formenden Schale eine nach innen gerichtete Fase erzeugbar ist. Im Unterschied dazu wird mit dem geänderten Stempelelement gemäß 5a am geformten Produkt ein Schalenrand erzeugt, der gemäß 5b im Querschnitt eine konvexe Wölbung 16 hat. Die Wölbung 16 steht nach 5b etwa in der Mitte zwischen den Endpunkten 16a und 16b am weitesten hervor.
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Bis später eine Füllungsmasse in die vorgefertigte Schokoladenschale dosiert worden und anschließend eine Deckelmasse auf die Füllung gegossen worden ist, vergeht etwas Zeit. In dieser Zeit kühlt der Rand der Schokoladenschale etwas ab. Er muss dann nochmals erwärmt werden, damit er sich beim anschließenden Gießen der Deckelmasse innig mit dieser verbinden kann. Günstig ist hier, dass der Schalenrand gemäß den 5a und 5b sich aufgrund seiner konvexen Wölbung 16 einer Wärmequelle entgegen streckt, die sich dann oberhalb der Form befindet. Der so geformte Rand der Schokoladen lässt sich von der Mitte der Wölbung 16 her gut schmelzen, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Schokolade des Schalenrands und der Schokolade des Deckels begünstigt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Presswerkzeug
- 2
- Form
- 2a
- Oberseite der Form
- 3
- Formvertiefung
- 3a
- oberer Rand
- 4
- Pressstempel
- 5
- Stempelelement
- 5a
- Längsachse
- 5b
- oberer Bereich
- 5c
- umlaufender Rand
- 5d
- zylindrische Außenfläche
- 6
- schalenförmiger Hohlraum
- 6a
- oberer Rand
- 7
- schmelzflüssige Masse
- 8
- Strömungskanal
- 8a
- obere Kanalwand
- 8b
- untere Kanalwand
- 9
- Anschlagelement
- 9a
- Unterseite
- 10
- Schräge
- 11
- Spalt
- 12
- integriertes Anschlagelement
- 12a
- Stoßfläche
- 13
- Anschlagelement
- 13a
- gewölbte Stoßfläche
- 14
- längliches Anschlagelement
- 15
- Wölbung
- 15a
- Endpunkt
- 15b
- Endpunkt
- 16
- Wölbung
- 16a
- Endpunkt
- 16b
- Endpunkt
- K
- Pfeil
