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Vorrichtung zum Temperieren von Schokolade-und ähnlichen fetthaltigen
Massen des Süßwarengewerbes Vor dem Vergießen der flüssigen Schokolademasse in Formen
oder auch vor dem Überziehen von Gebäckstücken oder Pralinenkernen od. dgl. mit
Schokolade wird die flüssige Masse »temperiert«, um dem fertigen Produkt einen möglichst
hohen Oberflächenglanz und eine möglichst lange Lagerbeständigkeit ohne »Fettreifbildung«
zu geben. Durch das Temperieren soll erreicht werden, daß die Schokolademasse beim
Vergießen eine möglichst große Menge von Fettkristallkeimen der sogenannten ß-Kristallmodifikation
enthält, wobei die einzelnen Keime möglichst klein und außerdem möglichst gleichmäßig
in der gesamten Masse verteilt sein sollen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind eine
ganze Menge Temperiermaschinen entwickelt worden.
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In den bekannten Schnecken-Temperiermaschinen schaben die mit wenig
Spiel in dem mit Kühlwassermantel versehenen Zylinder rotierenden Schnecken die
durch die Abkühlung mit Fettkristallen angereicherte Masse von der Zylinderwand
ab und zerkleinern dabei größere Fettkristalle. Die Vermischung der mit Fettkristallen
angereicherten, abgeschabten Randmasse mit der in der Tiefe der Schneckengänge weitergeförderten
Masse ist dabei nicht so gleichmäßig, wie es wünschenswert ist.
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Es sind sogenannte Engspalt-Temperiermaschinen bekannt, bei welchen
die Schokolademasse durch den engen Spalt zwischen zwei konzentrischen Zylindern
hindurchgepreßt wird, wobei die beiden Zylinder gegeneinander eine Relativbewegung
ausführen und ein Schaber angeordnet ist, der die an der- gekühlten Fläche abgekühlte
und verdickte, mit Fettkristallen angereicherte Masse ständig abschabt und dabei
die größeren Fettkristalle zerkleinert. Die Förderung der Masse erfolgt durch eine
vorgeschaltete Förderpumpe. Die Vermischung ist bei diesen Engspalttempern besser
als bei den Schneckentempern, jedoch noch nicht ideal. Der »Engspalt« muß wegen
des darin umlaufenden .Schabers stets eine beträchtliche Weite haben, da andernfalls
eine Mischung nicht möglich ist.
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Bekannt ist auch schon eine Vorrichtung zum stetigen Temperieren von
Schokolade- und ähnlichen fetthaltigen Massen mit einem von der Mässe in dünner
Schicht durchlaufenen Engspalt-Wärmeaustauscher mit selbsttätiger Massetemperatursteuerung
und einem in dem Ringspalt untergebrachten, dessen Wärmeaustauschflächen infolge
seiner Relativbewegung gegenüber den letzteren ständig bestreichenden Schaber. Dabei
sind eine völlig glatte, rillenfreie Ausführung der Spaltbegrenzungsflächen des
Wärmeaustauschers, in dessen Engspalt jedes Förderelement fehlt, und eine die Förderung
derMasse durch den Engspalt gesondert bewirkende,- außerhalb des Spalts angeordnete
Pumpe vorgesehen: Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Engspalt-Temperiermaschinen
so zu verbessern, daß eine einwandfreie Vermischung der mit zerkleinerten Fettkristallen
angereicherten Masse mit der gesamten Schokolade- oder sonstigen Süßwarenmasse erzielt
wird, wobei ein außerhalb der Spalte angeordneter Förderer für Schokolademassen
üblicher Viskosität nicht erforderlich ist.
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Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß an beiden Enden des Kolbens den
Engspalt begrenzende Dichtflansche angebracht sind, zwischen denen sich der oder
die Schaber erstrecken, und daß am Umfang des Kolbens in Drehrichtung gesehen unmittelbar
vor und hinter den Schabern je eine "parallel dazu von Dichtflansch zu Dichtflansch
verlaufende Nut vorgesehen ist, wobei die hintere Nut (Saugnut) nach der Massezufuhrseite
der Vorrichtung und die vordere Nut (Drucknut) nach der Masseabführseite offen ist.
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Die in die in Drehrichtung hinter dem Schaber liegende Nut einströmende
Schokolade- oder sonstige Masse kühlt sich ab und bildet Fettkristalle an der Innenwand
des gekühlten Zylinders, von der sie durch den Schaber abgeschabt und infolge der
Form des Schabers und der vor ihm befindlichen Nut in dieser ähnlich einer Papierbahn
beim Aufrollen lagenweise gerollt wird. In der so lagenweise gerollten Masse findet
ein guter Ausgleich zwischen dem kälteren und dem wärmeren Teil der Lagen statt.
In dem engen Spalt zwischen dem rotierenden Innenteil und der äußeren, gekühlten
Zylinderwand hat die
Masse wegen ihrer hohen Viskosität einen großen
Reibungswiderstand, welcher zu einem starken Ansteigen des Drucks in der in Drehrichtung
vor dem Schaber liegenden Nut führt. Da die in Drehrichtung hinter dem Schaber liegende
Nut an ihrer der Massezufuhr zugewandten Stirnseite offen, an der anderen Seite
jedoch geschlossen ist, die vor dem Schaber liegende Nut dagegen an der Massezufuhrseite
geschlossen und an der anderen Stirnseite offen ist, wirkt die Vorrichtung als Pumpe
und fördert die Masse ähnlich einer Schnecke.
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An dem Drehkolben sind vorteilhaft mehrere, am besten drei, gleichmäßig
über den Umfang verteilte Schaber mit zugehörigen Nuten angeordnet, die einen im
wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben. Die Schaber und die ihnen zugeordneten
Nuten sind vorzugsweise parallel zur Längsachse des Drehkolbens oder Zylinders angeordnet.
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In dem Zylinder können mehrere fest miteinander verbundene Drehkolben
hintereinander angeordnet sein. Der Grad der Vermischung der zu temperierenden Masse
wird ganz wesentlich gesteigert, wenn mehrere, beispielsweise fünf Drehkolben in
der Weise hintereinander angeordnet werden, daß, vom Massezufuhrende aus gesehen,
die in Drehrichtung vor dem Schaber des ersten Drehkolbens liegende (Druck-)Nut
mit der hinter dem Schaber des zweiten Drehkolbens liegenden (Saug-)Nut Verbindung
hat, usf. Durch jeden nachfolgenden Drehkolben wird die in der vor dem Schaber des
vorhergehenden Drehkolbens in dessen (Druck-)Nut durch Aufrollen gut mit Fettkristallen
gemischte Masse erneut durch den Engspalt gepreßt, gekühlt, abgeschabt, wieder vor
dem Schaber aufgerollt und wieder gemischt. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft,
wie Drehkolben angeordnet sind. Außerdem steigt entsprechend der Zahl der Drehkolben
der Druck der Masse an.
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Unter den Schabern können 17berströmkanäle vorgesehen sein, welche
durch gemeinsam von außen her zu verstellende Schieber mit entsprechenden öfE-nungen
ganz oder teilweise zu verschließen oder zu öffnen sind.
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Zur Erhöhung der Förderleistung kann zusätzlich eine Pumpe in der
Zuflußleitung der Masse angeordnet werden.
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Durch die neue Erfindung ist eine viel gleichmäßigere Verteilung kleinster
Fettkristallkeime in der temperierten Masse als mit den bisher bekannten Temperiermaschinen
zu erzielen. -Die Zeichnung gibt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder;
in ihr ist in schematischer Darstellung F i g. 1 ein Längsschnitt durch eine Temperiermaschine
mit nur einem Drehkolben und nur einem Schaber nach Linie 1-1 der F i g. 2, wobei
der Drehkolben in Ansicht gezeigt ist, F i g. 2 ein Querschnitt nach Linie 2-2 der
F i g.1, F i g. 3 ein Drehkolben in Seitenansicht mit drei gleichmäßig über den
Umfang verteilten Schabern, deren einer beispielsweise mit im Querschnitt veränderlichen
überströmschlitzen versehen ist, F i g. 4 eine Einzelheit der F i g. 3, F i g. 5
eine Stirnansicht von F i g. 3, teilweise im Schnitt nach Linie 5-5 der F i g. 3,
F i g. 6 eine Draufsicht auf einen aus drei Einzel kolben in versetzter Anordnung
zusammengesetzten Drehkolben und F i g. 7 eine Draufsicht auf einen aus drei Einzelkolben
in gerader Anordnung zusammengesetzten Drehkolben.
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In F i g. 1 und 2 ist 1 der Zylinder, welcher mit den beiden Stirnflanschen
2, 3 an der Grundplatte 4 festsitzt. Der Zylinder ist ringsum mit einem Kühlmantel
5 umgeben, durch den ein in seiner Temperatur automatisch geregeltes Kühlmittel
fließt. Seine Stirnseiten sind durch zwei mit nicht dargestellten Schrauben befestigte
Deckel 6, 7 verschlossen, in welchen der Drehkolben 8 mit seinen Wellenzapfen 9,10
drehbar gelagert ist. Ein Zulaufstutzen 11 für Schokolademasse fährt in den Raum
12 zwischen dem Drehkolben 8 und dem Deckel 6, ein Steigrohr 13 für die Masse führt
aus dem Raum 14 zwischen dem Drehkolben B -und dem Deckel 7 heraus.
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- Der Drehkolben 8 ist zweckmäßig aus den Stirnflanschen 15,16 und
dem hohlen Mittelteil 17 zusammengesetzt. Die beiden Stirnflansche laufen ohne nennenswertes
Spiel in dem Zylinder 1, während das Mittelteil 17 im Außendurchmesser um etwa 10
mm kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders ist, wodurch der »Engspalt« 18
entsteht. Wie am besten in F i g. 2 ersichtlich ist, ist an dem Drehkolben. ein
die Innenwand des Zylinders berührender Schaber 19 mit Schrauben20 befestigt. Parallel
mit dem Schaber laufen zwei Nuten mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt.
Die in Drehrichtung hinter dem Schaber liegende »Saugnut« 21 ist nach dem Raum 12
hin offen, an ihrem anderen Ende durch den Flansch 16 verschlossen. Die in Drehrichtung
vor dem Schaber liegende »Drucknut« 22 ist nach dem Raum-14 hin offen, an ihrem
anderen Ende durch den Flansch 15 verschlossen. Der Drehkolben 8 wird durch ein
(nicht dargestelltes) auf dem Wellenzapfen 9 festes Zahnrad od. dgl. im Sinne des
Pfeils in F i g. 2 in. Drehung versetzt.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Durch den Zulaufstutzen
11 strömt untemperierte Schokolademasse von etwa 34 bis 35° C in den Raum 12 und
von dort in die Nut 21 des Drehkolbens und weiter in den Engspalt 18, wo sie infolge
der Abkühlung an der Innenwand des Zylinders an Viskosität zunimmt. Der Schaber
19 schabt die nahe der Zylinderwand am stärksten gekühlte und mit den meisten Fettkristallen
durchsetzte Masse von der Zylinderwand ab, wobei sich die Masse wegen der Form der
Nut 22 in dieser Nut lagenweise rollt, etwa wie in F i g. 2 durch die Pfeile in
der Nut 22 angedeutet. Die dadurch gut gemischte Masse fließt mit wesentlich angestiegenem
Druck aus der Nut 22 mit einer Temperatur von 29 bis 31° C in den Raum 14 und das
Steigrohr 13 ab.
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Anstatt des hauptsächlich zur Klarstellung des Prinzips der Erfindung
beschriebenen Drehkolbens mit nur einem einzigen Schaber wird für den praktischen
Betrieb vorteilhaft ein solcher mit drei Schabern verwendet. Bei drei Schabern und
zugehörigen Nuten ist der radiale Druck ausgeglichen. Der Drehkolben kann infolgedessen
frei im Innern des Zylinders rotieren und wird nur durch einen Mitnehmer von der
Antriebswelle aus angetrieben. Ferner kann es wünschenswert sein, die Förderleistung
des Drehkolbens bzw. die Temperierdauex der Masse bei gleichbleibender Drehzahl
zu verändern. Zu diesem: Zweck sind erfindungsgemäß zwischen der Drucknut und der
Saugnut jedes Schabers durch einen Schieber
zu öffnende oder ganz
oder teilweise zu schließende überströmschlitze vorgesehen.
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In den F i g. 3 bis 5 ist 25 der vordere und 26 der hintere Flansch
des Drehkolbens mit dem Mittelteil 27. Eine Nabe 23 mit Mitnehmerschlitz 24 sitzt
an dem vorderen Flansch 25 des frei im Zylinder rotierenden Drehkolbens. Drei mit
Schrauben 29 befestigte Schaber 30 mit je einer in Drehrichtung dahinterliegenden
Saugnut 31 und davorliegenden Drucknut 32 sind über den Umfang gleichmäßig verteilt
angeordnet. Die Masse wird in diesem Fall von der Saugnut 31 jedes in Drehrichtung
verlaufenden Schabers durch den Engspalt zwischen dem Mittelteil 27 und der Zylinderwand
zu der Drucknut 32 des nachlaufenden Schabers befördert. Die Fördermenge ist etwa
die dreifache des Drehkolbens mit nur einem einzigen Schaber.
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In dem geschnittenen Teil ist in F i g. 3 und 5 die Anordnung von
überströmschlitzen 33 und einem Schieber 34 zum ganzen oder teilweisen öffnen oder
Verschließen derselben dargestellt. Der Schaber hat dann die Form 30' und ist mit
zwei Reihen Schrauben befestigt. F i g. 3 und 5 zeigen die Schlitze 33 in offenem
Zustand, d. h., die Schlitze 35 des Schiebers decken sich mit den Schlitzen 33 des
Mittelteils 27, wobei die Kante 37 des Schiebers 34 an dem Flansch 26 anschlägt.
Wenn die Schlitze ganz geschlossen werden sollen, so wird der Schieber 34 nach links
verschoben, bis seine linke Kante 36 an dem Flansch 25 anschlägt und er die Schlitze
33 versperrt. Dieses Verschieben des Schiebers 34 erfolgt durch einen nicht dargestellten
Hebelmechanismus, etwa wie bei Friktionsscheibenkupplungen, der durch den hinteren
Flansch 7 (F i g. 1) hindurch zentral betätigt wird und an Querstiften 38 der Schieber
34 angreift.
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F i g. 6 zeigt einen aus drei einzelnen Kolben mit je drei Schabern
zusammengesetzten Drehkolben. Er hat außer den Endflanschen 25, 26 zwei Zwischenflansche
39. Die Masse strömt bei diesem dreiteiligen Drehkolben in Pfeilrichtung in die
Saugnuten 31 hinter den Schabern des Mittelteils 27 ein und von dessen Drucknuten
32 in die mit denselben in einer Flucht liegenden Saugnuten 31' des zweiten Mittelteils
27' aus dessen Drucknuten 32' in die Saugnuten 31" des dritten Mittelteils 27" und
verläßt den Drehkolben in Pfeilrichtung aus den Drucknuten 32".
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Bei dem aus drei einzelnen Kolben zusammengesetzten Drehkolben nach
F i g. 7 sind die Schaber 29 in einer Flucht angeordnet. Diese Anordnung ist besonders
dann vorteilhaft, wenn entsprechend F i g. 3 bis 5 Überströmschlitze 33 und Schieber
34 vorgesehen werden sollten, weil dann nur je ein entsprechend längerer Schieber
unter den in einer Flucht liegenden Schabern erforderlich ist. Damit die Masse aus
den Drucknuten 32 in die Saugnuten 31' des zweiten Mittelteils 27' und aus dessen
Drucknuten 32' in die Saugnuten 31" des dritten Mittelteils 27" fließen kann, sind
im Innern des Drehkolbens Kanäle 40 bzw. 40' vorgesehen. Die Masse fließt also im
Sinne der in F i g. 7 eingezeichneten Pfeile und verläßt den Drehkolben aus den
Drucknuten 32".
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Die Drehkolben können statt aus drei Kolben, wie in F i g. 6 und 7
dargestellt, auch aus mehr Kolben, beispielsweise fünf oder sechs Kolben, zusammengesetzt
sein. Ferner kann der Kühlmittelmantel 5 des Zylinders 1 (F i g. 1 und 2) zum Erzielen
mehrerer Zonen unterschiedlicher Temperatur bei einem längeren Zylinder und aus
mehreren Einzelkolben zusammengesetzten Drehkolben darin in Längsrichtung des Zylinders
in mehrere Abschnitte geteilt werden, deren jeder seine eigene automatische Temperatursteuerung
besitzt. Schließlich kann auch in der Zuflußleitung der Masse zu dem Zulaufstutzen
11 eine Pumpe angeordnet werden, falls die normale Förderleistung erhöht werden
soll.