DE1902778A1

DE1902778A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Material und Zerkleinern seiner Bestandteile im Umlauf

Info

Publication number: DE1902778A1
Application number: DE19691902778
Authority: DE
Inventors: Nijkerk Adolf Maurits
Original assignee: Wiener & Co Nv
Current assignee: Wiener & Co Nv
Priority date: 1968-01-26
Filing date: 1969-01-21
Publication date: 1970-08-13
Also published as: FR2000831A1; GB1251043A; CH484691A; US3628965A; CA924568A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Material und Zerkleinern seiner Bestandteile im Umlauf.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von Material und Zerkleinern seiner Bestandteile im Umlauf. In dem Material sind Feststoffteilchen vorhanden, die zerkleinert und in einer flüssigen oder verflüssigbaren Phase verteilt werden müssen. Die Erfindung ist für die Herstellung von Nahrungs- und Genußmitteln geeignet und kann angewendet werden, um Geschmack und Geruch der Nahrungs- und Genußmittel zu entwickeln. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit eßbaren Produkten beschrieben wird, soll sie im weiteren Sinne auch auf nicht eßbare Materialien anwendbar sein.

Es ist bekannt, daß die Entwicklung bestimmter Geschmackscharakteristiken einiger eßbarer Produkte fast ausschließlich von dem Grad der Zerkleinerung und der homogenen Vermischung der Bestandteile sowie der Entfernung bestimmter

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unerwünschter flüchtiger Bestandteile abhängt. Diese Voraussetzungen sind unbedingt wesentlich, wenn das Produkt ein oder mehrere pflanzliche Stoffe wie Kakaobohnen oder Nüsse enthält, die reich an Fetten oder Öl sind. Um ein gewünschtes Geschmacksbild zu erzeugen, können geeignete Zusätze wie Zucker, Milchpulver, Kräuter, Aromastoffe, Duftstoffe usw. zugemischt und die Mischung dann mit zerkleinerten gerösteten Nüssen oder Bohnen vermengt werden, so daß der gewünschte Endgeschmack erhalten wird. Dies ™ ist Z₄B₀ bei der Herstellung aller Arten von Schokoladen der Fall. Kakaobohnen bestehen aus verschiedenen Bestandteilen, zum Teil in festem Zustand und zum Teil in flüssigem bei genügend höherer Temperatur als wenn die Schokolade auf der Zunge schmilzt. Bestimmte Verfahren zum Mahlen und Mischen werden in Abhängigkeit von den Vermischungseigenschaften der Bestandteile angewendet.

Das am meisten übliche Verfahren ist die Zerkleinerung der festen Bestandteile der Schokolade, wie z.B. Zucker und Kakaobohnen. Sobald diese Bestandteile ihren gewünschten Feinheitsgrad erreicht haben, werden sie sorgfältig in ab— gestimmten Mengen gemischt, um ein Endprodukt mit einem bestimmten Geschmacksbild zu erhalten. Die Erreichung dieses Ziels wird durch Verwendung moderner Misch-, Knet- und Mahlvorrichtungen erleichtert» Der Zucker wird gewöhnlich in einer Zentrifugal- oder Stiftmühle mit Luftabscheidung gemahlen. Zum Beispiel werden Kakaobohnen in schnell laufenden Mühlen gemahlen, in denen Kugeln als Mahlmittel vorhanden sind, oder in Mühlen, in denen Mahlsteine oder ebene Mahlwalzen enthalten sind. Die Mischer erzeugen ein wirksames Rühren, um die Homogenität des Produkts ohne Abtrennung wässriger Bestandteile zu fördern, die oft in sehr großen

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gerösteten Körnern durch Zusatz von Wasser vorhanden sind. Eine Emulsion mit thixotropischer Neigung entwickelt sich, welche dem Produkt einen speziellen Charakter verleiht.

Die bekannten Verfahren weisen aber viele Unzulänglichkeiten auf. So entwickelt sich z.B. das Geschmacksbild nicht in befriedigender Weise· Ein klassisches Beispiel findet sich bei der Herstellung von Schokolade. Unabhängig von der Art der hergestellten Schokolade ist es notwendig, die Mischung nach dem Vormischen und Mahlen erneut zu behandeln, was als "Conching-Verfahren" bekannt ist.

Das "Conching-Verfahren" fördert die Ausscheidung von Bestandteilen, welche der Erreichung des gewünschten Geschmacks und der Entwicklung des den Eigenschaften der Bestandteile des Materials entsprechenden Geschmacks entgegenwirken. Solch ein Produktionszyklus erfordert die Anwendung verschiedener Arten von Misch-, Knet- und Mahlmaschinen. Während ihres Durchgangs durch diese Maschinen verändern die Bestandteile des Materials zu verschiedenen Zeiten ihren Aggregatzustand von der festen zu der flüssigen Phase.

Die üblicherweise verwendete Mahlmaschine ist eine Fünf-Walzenmühle, die die Mischung, vorzugsweise eine steife Mischung aus Zuckerpulver (vorgemahlener Zucker aus einer besonders ausgebildeten Mühle), Kakaolösung, Milchpulver und möglicherweise zugesetztem Fett oder Kakaobutter, bricht, die alle von einer Knetmaschine, in der eine sogenannte Agglomerierung stattfindet, oder von einer Trockenmischmaschine kommen. Diese Mühle zerkleinert die Mischung unter dem Druck und bei verschiedenen Geschwindigkeiten der Walzen. Ein Walzenschaber nimmt die Mischung in einem praktisch

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trockenen Zustand auf, der die Folge einer intensiven Mahlwirkung und der Aufnahme der Butter oder anderer Fette durch den Zucker ist. Die die zerkleinerten Teilchen enthaltende Mischung wird dann in eine "Conche" gefördert, z.B. besitzt eine eine umkehrbare Walze oder Walzen, die auf einem Granitboden eines geeigneten Troges, der das Material enthält, abrollen, oder eine oder mehrere Walzen, die sich beim Abrollen auf einer geeigneten Oberfläche in dem Behälter, der das Material enthält, auf einer gebogenen ψ Bahn bewegen, üblicherweise während das Material umgerührt wird, wobei das Material an dem Boden oder einer mit den Walzen zusammenwirkenden Oberfläche zerquetscht wird* Gegebenenfalls kann das Material auch durch Schlitze oder Öffnungen gequetscht werden.

Unter dem Einfluß der Kakaoflüssigkeit und der zugesetzten ' Butter oder den Fetten wird die Weichheit und Homogenität der Bestandteile gefördert und die bereits erwähnte gleichzeitige Entfernung der in Bezug auf den gewünschten Geschmack schädlichen Bestandteile erreicht« Wenn immer noch nachweisbare Zuckerkristalle vorhanden sind, werden sie zerrieben und in ,einer fettigen Umgebung umhüllt, bis eine vollständige Vormischung des Zuckers, der Milch, der Kakaoteile und anderer Zusätze mit den vorhandenen fettigen Bestandteilen stattgefunden hat·

Die Fünf-Walzenmühle kann auch durch eine Kugelmühle ersetzt werden, insbesondere wenn die fettigen Bestandteile in einer Größenordnung von 32 /& der Gesamtmenge vorhanden sind. Eine Kugelmühle benötigt weniger Raum, weniger elektrische Antriebskraft und geringere Investitionskosten· Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen sogar Mischungen mit einem

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geringeren Fettgehalt als 32 % in dieser Weise hergestellt worden sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem das Mischen des Materials und das Zerkleinern seiner Bestandteile in einem Kreislaufproζeß stattfindet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Material in jedem der wiederholten Umläufe Misch- und Zerkleinerungsvorrichtungen nacheinander durchläuft, während des Umlaufs als Film oder Band verspritzt wird und einen oder mehrere getrennte Ströme trifft, die von dem Material aufgenommen werden» Der Strom kann gasförmig sein, z.B. ein Luftstrom. Auf diese Weise können Feststoffteilchen in einer flüssigen Phase des Materials fortschreitend zerkleinert werden, indem das Material wiederholt durch die Zerkleinerungsvorrichtung hindurchgeht, wobei nach jedem Durchgang eine Mischung und Einführung eines oder mehrerer getrennter Ströme erfolgt.

Die Zerkleinerung soll gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Passieren des Materials durch eine Menge von mittels eines Rührwerks in Bewegung gesetzten Kugeln oder anderen diskreten Teilen stattfinden_o Das Material kann ständig im Bereich des Bodens des Mahlbehälters eintreten und durch die Mahlteilchen in dem Behälter nach oben zu einem vergitterten Auslaß aufsteigen. Der Mahlbehälter und der oder die Mischkessel können in einen Kreislauf zusammengeschaltet sein* Falls erwünscht, kann ein Mahlbehälter mit zwei oder mehreren Mischbehältern, die nacheinander zu der Einlaßöffnung des Mahlbehälters fördern, zusammenarbeiten. Der Strom durch den Mahlbehälter kann während des Umlaufs des Materials kontinuierlich oder zumindest im wesentlichen kontinuierlich sein, während das Mischen gleichzeitig

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anderswo in dem Kreislauf stattfindet*

Nachseiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die Bewegung des Mahlmittels durch einea Rüh..L*arm erfolgen, der auf einer z.B. um die vertikale Achse sich drehenden Welle angeordnet ist.

Das Material soll vorzugsweise in einem geschlossenen Kreislauf wiederholt zirkulieren, der neben der Zerkleinerungs- und Mischvorrichtung auch eine Film- oder Bandbildene Vorrichtung enthält. Das Material soll zu und von der Zerkleinerungsvorrichtung durch getrennte Pumpen gefördert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll das Material in einem Vormischer gemischt werden, bevor es im Kreislauf herumgsfordert wird. Bei der nach dem Vormischen beginnenden Zirkulation wird das Material von dem Vormischer durch den Mahlbehälter zu einem anderen Mischbehälter und dann wieder zurück durch den Mablbe'iälter zu dem ersten Mischbehälter zurückgefördert und so weiter. Auf diese Weise können die jewexligen Mischbehälter nahezu vollständig entleert und jedesmal wieder mit Material gefüllt werden, das gerade durch den Mahlbehälter hindurchgegangen ist, und die Gleichmäßigkeit der Behandlung kann gefördert werden. Der Vormischbehälter kann entweder in den Kreislauf eingeschaltet sein, gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Vormischer aber auch außerhalb des Kreislaufs angeordnet sein und aus ihm das vorgemischte Material in einen der anderen Mischbehälter, die sich in dem Kreislaufsystem befinden, überführt werden.

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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll ein oder mehrere getrennte Strove an einer geeigneten Stelle in den Kreislauf eingeführt werden, z.B. um eine heterogene Reaktion mit de« Material hervorzurufen und/oder bei der Einführung eines gasförmigen Mediums, z.B. Luft, eine entziehende Wirkung zur Entfernung unerwünschter flüchtiger Bestandteile aus dem Material auszuüben. Das als getrennter Strom in das Material eingeführte Medium kann gasförmig, z.B. Luft sein.

Das Material kann bei. einer bevorzugten Ausgestaltung

des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer oder mehreren

■Zustellen in dem Kreislauf auf die Oberfläche eines Schleuderteils aufgesprüht und in die Form eines Bandes £ oder Films überführt werden, auf das der getrennte Strom *''"''

aufgebracht wird. Das Material kann dabei auf seinem Weg ·■/■■' ▼on der Zerkleinerungsvorrichtung zur Mischsone, z.B. am "*"'

Eintritt in die Mischzone, versprüht werden. Wenn zwei Mischvorrichtungen in dem Kreislauf eingeschaltet sind,

kann an Jedem Eintritt in den Mischbehälter ein solches

Schleuderten vorgesehen sein, über das das Material in

den Mischbehälter eingeschleudert wird. ' ''

Vorteilhaf-terweise soll der getrennte Strom in erhitatem Zustand auf das Band oder den Film aufgebracht werden.

Es gibt eine Reihe von Materialien, bei denen solch ein Zusatz eines Mediums wünschenswert ist, z.B. bei der Herstellung von Durchschlagpapier ist eine Luftphase für den Entzug von Feuchtigkeit aus dem Wachs-Rußmaterial nützlich. Bin Zusatzmedium kann zur Entfernung von

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Feuchtigkeit, Säure oder zur Erzielung einer chemischen Reaktion, z.B. einer Oxydation* notwendig sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Vorteil insbesondere zur Behandlung von Lebens- und Nahrungsmitteln, vor allem Konfekt, Zuckerprodukten, insbesondere Schokolade anwendbar. In diesem Zusammenhang ergeben sich bemerkenswerte Auswirkungen auf den Geschmack von Schokolade, wenn Luft oder eine inerte flüchtige Flüssigkeitsphase eingeführt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgeaäßen Verfahrens soll das Material während des Kreislaufs,z..B. an einer Umhüllung um die Zerkleinerungs- und/oder Mischvorrichtung im erhitzten Zustand gehalten werden. Das Material soll dabei Bestandteile enthalten, welche sich bei der Erhitzung verflüssigen. Das Material kann in dem Kreislauf eine Kühlzone durchlaufen. Dadurch kann eine eventuelle Überhitzung gemindert werden«

Eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Ve Γfahrens besteht aus einer Mischvorrichtung, einer Zerkleinerungsvorrichtung und Mittel zur Ausbildung eines Filmes oder Bandes aus dem Material in einem geschlossenen Kreislauf und enthält Mittel, um das Material in Umlauf zu versetzen, so daß es schnell durch die Misch-, Zerkleinerung s- und Film- oder Band-bildenden Stationen hindurchgeführt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen zwei oder mehrere Mischvorrichtungen im Kreislauf mit einer Zerkleinerungsvorrichtung sowie Pumpen vorgesehen sein, um das Material von

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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es außerdem möglich, Mittel vorzusehen, durch welche ein gasförmiges Medium in das Material eingeführt werden kann.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich gegenüber vergleichbaren bekannten Verfahren technische und wirtschaftliche Vorteile bei der Erzielung des gewünschten Geschmacksbildes, die mit bekannten Verfahren nicht erzielbar wären.

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jeder Mischvorrichtung zu der Zerkleinerungsvorrichtung und von dieser zu den MischvorricTitungen zu fördern, wobei die Pumpen und die Förderweg· des Materials so eingestellt sind, daß jede Mischvorrichtung abwechselnd ···-.' die Zerkleinerungsvorrichtung beliefert, während die andere Mischvorrichtung Material von der Zerkleinerungsvorrichtung erhält, die sie jedoch dann nicht beliefert·

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein außerhalb des Kreislaufs angeordneter Vormischer und Mittel zum Pumpen des Materials von diesem zu einem Mischer in dem Kreislauf vorgesehen sein·

Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung *" J möglich, an mindestens einer Stelle in dem Kreislauf eine "'.' '"'>_ Oberfläche vorzusehen, auf der das Material in die Form ''* eines Bandes oder Filmes gedreht wird, und Mittel, um einen getrennten Strom eines Mediums auf die sich drehende Oberfläche in das Material einzubringen.

Um die Erfindung besser verständlich zu Machen, sind verschiedene Vorrichtungen zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Herstellung von Schokolade scheat&tisch in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen die Figuren 1, 3 und k verschieden Ausführungeformen und Fig. 2 eine darin verwendete Einrichtung. Fig. 5 zeigt einen geeigneten Mischbehälter. Der Vormischer kann ein ähnliches Rührwerk besitzen, auch wenn er nicht Tel), decs Umlauf systems ist. Fig. 6 zeigt einen Grundriß eines weiteren Behälters»

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Behältern 1 und 2. Der Behälter 1 dient als Vormischer wie auch als Behälter, der bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Teil des Umlaufsystems bildet, d.h. eine vorbestimmte Menge kann vorgemischt und der Umlauf dann begonnen werden. Der Bebehälter nimmt die zur Bildung von Schokolade notwendigen Bestandteile auf, das sind granulierter Z_ucicer, vorgebrochene Kakaobohnen oder Kakaoflüssigkeit, Milchpulver und Kakaobutter, und diese Bestandteile werden dann gemischt und dabei zur Herstellung einer breiigen Mischung erhitzt·

Um rute Ergebnisse zu erzielen, ist das Rührwerk drehend ausgebildet und kratzt gegen die Innenoberfläche der Behälterwand* Zusätzlich hebt das Rührwerk die schwereren Bestandteile der Mischung an die Oberfläche, wodurch sich eine dreidimensionale Bewegung der Bestandteile zur guten Durchmischung ergibt. Während des Prozesses, d.h. nachdem die Pumpen in Tätigkeit gesetzt worden sind, gefolgt von einem Vormischen, wird die Pumpe 3 das Material vom Mischer zu dem Behälter 2 fördern und die Pumpe k das

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Material nach Durchlaufen dee Kessele 2 zu Miaeher 1 Über eine Leitung 5 (Fig.2) surückfOrdern· Die Leitung 5 führt da· Material über eine konische Ringführung 6 auf dl· Oberfläche eine· Schleuderteil» 7» welche« alt verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit, x.B. 200 Umdrehungen pro Miaut· umläuft. Dadurch wird das Material auf die Oberfläche dieses Schleuderteils 7 »1· Fileschicht auf- ' ^k getragen und in Umfangerichtung in den oberen Teil des "f Mischbehältere 1 eingebracht. Vorbehandelt· Luft (erwärmt ' und/od*r bestrahl».) wird durch dl· Rohrleitung 8 alt eine« ¹:;'^Ä Druck von s.B. 10° mm Wassersäule oder weniger auf das auf '"' dmrn Schleuderteil 7 befindliche Material gespritzt, um das auf der Schleuderscheibe 7 befindliche Material »u .be- "' lüften. In dem Mischbehälter 1 wird das belüftete Material« wie vorstehend erläutert, geatischt und dann in den Behälter 2 zurUckgepusipt.

Dl· Ausbildung des Behälters 2 kann der in der britischen Patentschrift 1 002 556 beschriebenen und dargestellten lsi wesentlichen entsprechen« Sr enthält eine Menge von Kugeln. Es kann sich dabei s.B. ua Stahlkugeln Mit eine« Durchmesser von etwa 6,3 bis 9»5 sm handeln, vorzugsweise aus legiertest Stahl, usi Verunreinigungen der Masse su vermeiden, die sich durch die katalytische Wirkung von Kohlenstoff'in normal gehärteten Stahlkugeln einstellt· Bs können aber auch andere Kugeln wie Keramikkugeln verwendet werden·

Das Material durchläuft die Behälter in syklischer Bewegung und während seines wiederholten Durchgangs durch den Behälter 2 werden die in dem Material vorhandenen Luftblasen verkleinert bsw. aufgebrochen und durch die Bewegung des Mahlmittel·, welch· durch die Arme de· sich

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drehenden Rührwerks hervorgerufen wird, verstärkt, wodurch sich eine Verlagerung und ein Entweichen der Feuchtigkeit enthaltenden flüchtigen Bestandteile ergibt, die sonst dem gewünschten Geschmack oder Geruch entgegenwirken würden. Sauerstoff wird durch die Verkleinerung der Luftblasen freigesetzt, die in das Material eingebracht worden sind, und der verbleibende Sauerstoff hat eine günstige Wirkung auf den Geschmack und Geruch der Schokolade· ψ Infolge des wiederholten Fließens der Masse durch den Mahlbehälter 2, kann der fortschreitende Zerkleinerungsprozeß genau kontrolliert werden und unerwünschte Eigenschaften, die mit der gewünschten Geschmacksanalyse in Widerspruch stehen, beseitigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren, z.B* bei der Herstellung von . Schokolade, benötigt nur geringe Betriebskosten, verkürzt die Produktionszeit wesentlich und verbessert die schnelle Entwicklung des gewünschten Geechmacksbildes·

Die in Fig· 3 dargestellte Vorrichtung umfaßt drei Behälter, von denen der Behälter Ik als Vormischer und später als Teil des Umlaufsystems dient· Eine vorbestimm-

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te Menge kann in ihm- vorgemischt und dann die Zirkulation begonnen werden. Die Behälter 15 und 16 befinden sich ebenfalls in dem Umlaufsyetem, wobei der Behälter 15 diskrete Mahlelemente enthält, wie es im Zusammenhang mit dem Behälter 2 vorstehend erläutert worden ist. Der Behälter 16 und falls gewünscht der Behälter lh können so wie der vorerwähnte Behälter 1 ausgebildet sein. Die Entnahme kann durch eine der Pumpern 17 oder 21 erfolgen, z.B. über ein Dreiwegeventil an der Pumpe oder den Pumpen, das in die Entnahmeleitung eingebaut ist«

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Das Material wird von dem Behälter lk über die Pumpe durch das Ventil 19 zu dem Behälter 15 und durch die Pumpe 20 durch das Ventil 18 zu dem Behälter 16 gepumpt· Von dem Behälter 16 wird es durch die Pumpe 21 über das Ventil 19 zu dem Behälter 15 gepumpt, von dem es durch die Pumpe 20 über das Ventil 18 zu dem Behälter lk gefördert wird. Die zeitliche Betätigung der Pumpen und Ventile kann derart erfolgen, daß immer ein Mischbehälter im wesentlichen geleert ist, bevor seine Wiederfüllung beginnt. In bestimmten Fällen ist es möglich, die gewünschte Feinheit zu erreichen, bevor der gewünschte Geschmack und Geruch sich eingestellt haben. In diesem Fall kann das Material durch entsprechende Betätigung der Ventile zwischen den Mischbehältern, das sind die Behälter l4 und 16, zirkulieren gelassen werden, ohne durch den Mahlbehälter, wohl aber das Rührwerk bei jedem Umlauf zu passieren«

Es ist auch möglich, von dem Mahlbehälter abzufüllen· Falls erwünscht, kann Reinigungsflüssigkeit durch den Mahlbehälter gepumpt werden, nachdem die Ventile des Umlaufsystems entsprechend gestellt worden sind.

Wahlweise kann der Materialeinsatz auch in dem Behälter Ik vorgemischt und dann in das Umlaufsystem überführt werden, so daß der Umlauf dann durch die Behälter 15 und 16 erfolgt. Das vorgemischte Material kann dann durch die Pumpe 17 in den Behälter 15 gepumpt und dann die Ventile 18 und 19 so gestellt werden, daß die Pumpe 20 das Material zum Behälter 16 fördert und die Pumpe 21 es zu dem Behälter zurückpumpt·

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Fig, 4 zeigt eine bevorzugte Ausführung mit -vier Behältern, unter denen sich ein Vormischer 22 befindet. Eine bestimmte Menge singesetztei: und in diesem Vormischer gemischten Materials kann durch die Pumpe 23 zu einem der Behälter 24 oder 25 gefördert werden, die in derselben Weise ausgebildet sind, wie der Behälter 1 gemäß Fig· I mit den lufteinführenden Mitteln und der dreidimensionalen Mischvorrichtung. Wenn der Behälter Zk beschickt worden ist, kann das Material aus ihm durch die Pumpe 26 über das Ventil 2? durch die Rohrleitung 28 zu dem Mahlbehälter 29 gefördert werden, der ein Mahlmittel aus*einzelnen Teilchen und ein Rührwerk, enthält, wie er in Zusammenhang mit dem Behälter 2 vorstehend beschrieben worden ist. Wenn das Material die Menge der Mahlteilchen passiert hat, wird es durch die Pumpe 30 über das Ventil 31 durch die Rohrleitung 32 zu dem Behälter 25 gepumpt. Der Behälter 2k kann entleert und das Material durch die Pumpe 33 aus dem Behälter 25 über das Ventil 27 durch die Leitung 28 zu dem Behälter 29 und dann durch die Pumpe 30 über das Ventil 31 und durch die Leitung 3k zurück zu dem Behälter 2k gepumpt werden. Der Fluß kann dann wieder über das Ventil 27 und durch die Leitung 28 mittels d«*r Pumpe 26 erfolgen und dieser Kreislauf für Z₉B. 24 Stunden fortgesetzt werden, bis der gewünschte Endzustand mit ausreichender Feinheit der Teilchengröße, Homogenität und vor allem mit dem gewünschten Geschmack oder Geruch erreicht worden ist.

Das Material kann kontinuierlich im Bereich des Bodens des Mahlbehälters 29 eingeführt werden und durch die Menge der Mahlteilchen in ihm aufsteigen und fortlaufend am Oberteil des Behälters ausfließen, während das Mahlmittel ständig durch das sich drehende Rührwerk in Bewegung gehalten wird« Das bewegte Mahlmittel übt infolge der durch

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sein· Teilchen entwickelten Scherkraft eine Mahlwirkung auf die in de« Material vorhandenen Teilchen aus.

Das Vorhandensein der zwei Belüftunge- und Mischbehälter 2k und 25 schafft eine größere Sicherheit für den statistischen Mahlfortschritt bei der Zerkleinerung der festen Teilchen· Es ist sichergestellt, daß kein Material, welches einen bestimmten Stand der Mahlung erreicht hat, sich mit dem Material vermischt, das dieses Stadium noch nicht erreicht hat, und die Behandlungszeit dadurch verkürst werden kann·

Ein« geeignete Form eines Mischers, z.B. mit einer Belüftungseinrichtung» wie sie in Flg. 2 dargestellt ist, ausgerüstet, ist in Fig· 5 grafisch dargestellt· Der Belüfter ist seitlich versetzt am Oberteil des Mischbehälter» angeordnet. Die RUhrwelle 40 ist in geeigneter Weise durch einen Motor angetrieben und besitzt radiale Arme k2₉ welche vertikale und radiale Ruhrteile hZ tragen, welche so ausgebildet sein können, daß sie mit einer Kante kk dem Material zugewandt sind, z.B. rechtwinkligen Querschnitt aufweisen· Die radialen Rührteile kj können an einem vertikalen Rührteil *»5 von winkliger Form befestigt sein« Ein weiteres vertikales Rührteil k6 ist auf der anderen Seite der Welle kO vorgesehen. Der Rührer bewegt ein schraubenförmiges Teil oder eine Schraube kf mit sich herum, welches ebenfalls um seine eigene Achse entgegen der Motorrichtung gedreht wird, in dem es mit dem radialen Arm k8 des Rührers kämmt« Das schraubenförmige Teil oder die Schraube kj übt auf das Material eine Bewegung in vertikaler Richtung aus, so. daß der Rührer einen dreidimensionalen Effekt ausübt, und

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wirkt außerdem als Schaber an der Wand des Behälters. Bin spiraliger Schaber kann ebenfalls Verwendung finden.

Das belüftete Material verläßt die Schleuderscheibe 7 in Umfangerichtung, um in den oberen Teil des Behälters einzutreten« Der Vormischer kann ein ähnliches Rührwerk besitzen. Wenn er nicht in das Kreislaufsystem eingeschaltet ist, wird er aber einen Belüfter nicht aufweisen.

Pig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform eines Mischund Belüftungsbehälters, bei dem der Belüfter am Oberteil des Behälters angeordnet ist, wie er durch die Schleuder 7 "angedeutet ist. In diesem Fall kann ein spiralig geformter Schaber 49 vorgesehen sein. Der Mischer besitzt einen Rädergetriebearm 50 mit einer Schraubenübersetzung·

Die Pumpen können durch mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufende Motoren angetrieben sein und sie sollen auch die Umkehr der Fließrichtung notfalls ermöglichen, um Unterbrechungen zu vermeiden, wenn die Strömung durch Verstopfung abnimmt, oder um das restliche Material schnell zu entfernen. Das Material wird auf angemessener Temperatur gehalten, z.B. bei etwa 55 ⁰C. Die Misch— und/ oder Mahlbehälter können in geeigneter Weise erhitzt werden, z.B. können sie mit einem Heizmantel ausgerüstet sein, der an passender Stelle auch kühlmitteldurchflossen sein kann. Die Rohrleitungen und die Pumpen können ebenso heizbar sein. Kühlvorrichtungen können vorgesehen sein, so daß Jederzeit eine Überhitzung gedämpft werden kann·

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Reinigungsflüssigkeit soll durch die Pumpen umgewälzt werden können, wann immer es erwünscht ist·

Eine Vorrichtung, wie sie in Fig· h dargestellt ist, kann in ihrer Kapazität erweitert werden, so z.B. auf das Zehnfache des bei dem beschriebenen System erreichbaren Durchsatzes, indem Gruppen von drei Behältern 24, 25 und 29 hinzugefügt werden und ein gewöhnlicher Vormischer 22 gewünschter Kapazität verwendet wird.

Die Frequenz des Durchsatzes durch die Säule des Mahlmittels ist abhängig von dem Zerkleinerungswiderstand der Feststoffpartikel des Materials, insbesondere von ihrer Härte und ihrem Anteil in dem Material. Sie hängt außerdem ab von der Zeit für eine angemessene Verteilung, von der Aufenthaltszeit des Materials bei* Durchgang durch den Mahlbehälter, von der Homogenisierungsneigung der Bestandteile des Materials und schließlich von den biochemischen Reaktionen der Bestandteile des Materials, die das endgültige Geschmacksbild bestimmen*

Materialien, bestehend aus verschiedenen Bestandteilen, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, es muß Jedoch berücksichtigt werden, daß die Größe der Mahlteilchen die Feinheit des Endprodukts bestimmt· Z.B. benötigen die kleineren Mahlteilchen eine verhältnismäßig höhere Drehgeschwindigkeit, die eine Funktion der Teilchengröße ist. Die Geschwindigkeit und die Bewegungen sollten so gewählt werden, daß das Drehen des Materials um den Mahlbehälter vermieden wird. Die

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Kräfte sollten nicht so sein, daß eine schädlich wirkende Zentrifugalkraft auftritt, die einen übermäßigen Verschleiß hervorrufen würde, nicht nur der Mahlteilchen sondern auch an der Innenwand des Mahlbehälters· Mit einer Vorrichtung, wie sie in der britischen Patentschrift 1 002 536 beschrieben worden ist, werden die aktiven kinetischen Kräfte wirkungsvoll aufrechterhalten,

t Es wurde eine befriedigende Drehgeschwindigkeit zwischen 20 und 100 Umdrehungen pro Minute festgestellt, insbesondere wurde bei Rotorgeschwindigkeiten von etwa 25 bis 80 Umdrehungen pro Minute zufriedenstellend gearbeitet, wobei die Rührwelle des Mischers oder jeder Mischer mit k0 Umdrehungen pro Minute und das schraubenförmige Teil oder die Schraube 45 mit etwa 120 Umdrehungen pro Minute um ihre eigene Achse rotieren kann. Eine durchschnittliche Verweilzeit in dem Mahlbehälter in der Größenordnung von 15 bis 20 Minuten wird ausreichen« Der ständige Umlauf sollte Zh Stunden aufrechterhalten werden.

Übermäßige Klebrigkeit oder ein unangemessener Anstieg ) der Feinheit der Bestandteile sollte vermieden werden, weil das physiologische Beobachtungen des Geschmacksbildes ausschließen kann und dazu sollte der Durchgang durch den Mahlbehälter beschleunigt werden, um die Mahlwirkung bei jedem Durchgang zu vermindern. Es wird bevorzugt, das drehende Rührwerk des Mahlkessels mit einer veränderlichen Antriebsgeschwindigkeit zu versehen, so daß es im Zusammenhang mit der Viskosität und dem Verhalten des Materials während des DurchfHeßens des Mahlbehälters gesteuert werden kann,· Um ein Entweichen des Mahlmittels aus dem Mahlbehälter zusammen mit dem behandelten Material zu vermeiden, ist ein geeignetes Sieb

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eingesetzt, z.B. ein horizontal angeordnetes Sieb am ▲usgangsende des Behälters, oder die Saugleitung der Pumpe, welche das Material aus dem Mahlbehälter abzieht, kann mit einem Sieb versehen sein.

Bestimmte Produkte und bevorzugt solche, die flüssige Bestandteile wie Fett, Butter enthalten, können, wenn die Verteilung der festen Partikel fortgesetzt wird, in ihrer Viskosität so ansteigen, daß ihre Pließeigenschaften sich ständig verschlechtern. Das kann zum Stillstand oder unzulässigem Widerstand im Kreislauf führen. Um dies zu vermeiden, kann eine geringe Menge eines Stoffes wie Lecithin, das zur Beeinflussung der Oberflächenspannung des Materials geeignet ist, an einer geeigneten Stelle in das System hineingegeben werden» z.B. unter der Kontrolle einer einstellbaren Meßvorrichtung. Eine solche Steuervorrichtung ist in den Figuren 3 und k mit 35 bezeichnet·

Der betriebliche Zyklus der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in einfacher Weise reguliert werden. Eine ausgezeichnete Verteilung der Bestandteile des Materials ist möglich und flüchtige Bestandteile, die den gewünschten Geschmack und Geruch beeinträchtigen, können leicht entfernt werden.

Beispiel ι

2.5^0 kg Milchschokolade wurden in einer Vorrichtung gemäß Fig. k behandelt.

Die Zusammensetzung bestand aust

665 kg raffiniertem, rohem oder granuliertem Zucker in einer noch nicht vorgebrochenen Form

772 kg gerösteten vorgemischten Kakaobohnen 598 kg Milchpulver und 498 kg Kakaobutter.

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Nach der Vormischung in dem Behälter 22 und Pumpen der Mischung zum ersten Behälter 2k im Kreislauf wurde die Zirkulation durch die drei Behälter 2k, 25 und 29 für 2k Stunden begonnen, um in einem kontinuierlichen Prozeß eine Schokoladenmischung für Tafeln oder zum Umkleiden herzustellen. Das bekannte und immer noch angewendete Verfahren benötigt nicht nur eine Knetmaschine, eine Fünf-Walzenmühle oder eine geschlossene horizontale Mahltrommel mit Mahlarmen zur Verteilung der Bestandteile, sondern auch eine Conche, um das Material zu fluidisieren und zur gleichen Zeit eine vollständige Homogenität und Schaffung des gewünschten Geschmacks— bildes sicherzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur bemerkenswert einfacher, weniger teuer und wirtschaftlicher, sondern auch besser im Hinblick auf die Verteilung der Festpartikel in der Flüssigkeit, wie z.B. Kakaobutter, und ergiebiger zur Erreichung des gewünschten Geschmacks und Geruchs. Be fördert ein schnelleres Austreiben der unerwünschten flüchtigen Bestandteile wie Monokohlensäure, Aldehyde, Ester und Ketonen, und betont die Wirkung der nichtflüchtigen Bestandteile wie Polyhydroxyphenol, der Purine und des Geschmacks der Tannine usw.. Der scharfe Geschmack entwickelt sich sehr gut und überraschend schnell· Da die Viskosität in hohem Grad abhängig von der Verteilungskurve der verteilten Festpartikel und der Verminderung des Feuchtigkeitsgehalts des Materials ist/ sollte eine konstante Menge flüssigen Materials durch ständiges Zirkulieren bei einer Temperatur, die konstant gehalten sein soll, aufrechterhalten werden. Natürlich kann die Temperatur gegen Ende gesenkt werden und die polymorphen

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Mono- und Triglyceride des Palmitins und der Fettsäuren können vorkristallisiert werden, um diesen Verfahrensabschnitt bei der Bndbehandlung des Produkts abzukürzen·

Die ganze Einrichtung kann automatisch mit geeigneten Kontrollinstrumenten und/oder Computerkontrollgeräten bedient werden·

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Claims

Patentans prüche

1. Verfahren zum Mischen von Material und Zerkleinern seiner Bestandteile im Umlauf» dadurch gekennzeichnet, daß das Material in jedem der wiederholten Umläufe

\ Misch- und Zerkleinerungevorrichtungen nacheinander durchläuft, während des Umlaufs als Film oder Band verspritzt wird und einen oder mehrere getrennte
Ströme trifft, die von ihm aufgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung beim Passieren des Materials durch eine Menge von mittels eines Rührwerks in Bewegung gesetzten Kugeln oder anderen getrennten Mahlelementen stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Mahlmittels durch einen Rührarm

" erfolgt, der auf einer z.B. um die vertikale Achse sich.drehenden Welle angeordnet ist«

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß das Material in einem geschlossenen Kreislauf wiederholt zerkleinert wird, der die Zerklei» nerungs- und Mischvorrichtung sowie die film- oder bandbildenden Mittel enthält.

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5* Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zu und von der Zerkleinerungsvorrichtung durch getrennte Pumpen gefördert wird.

6. Verfahren nach einen der Ansprüche k oder 51 dadurch gekennzeichnet_t daß das Material in einen im Kreislauf befindlichen Mischer vorgenischt und dann im Kreislauf herumgefördert wird.

7« Verfahren nach Anspruch h_t dadurch gekennzeichnet, daß das Material in einem außerhalb des Kreislauf befindlichen Mischer v.orgemisoht und dann aus ihm in einen in den Kreislauf befindlichen Mischer überführt und darauf in Kreislauf herungefordert wird,

8. Verfahren nach einen der Ansprüche k bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Mischvorrichtungen in Kreislauf vorhanden sind, die sich gegenseitig durch die Zerkleinerungsvorrichtung hindurch Material zuführen.

9· Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der getrennte Strom, der in das zu einen Film oder Band geformte Material eingeführt wird, während des Kreislauf nit den Material eine heterogene Reaktion bewirkt und/oder eine entziehende Wirkung auf das Material ausübt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Luft oder ein gasförmiges Medium als getrennter Stron in das Material eingeführt wird.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material an einer oder mehreren Stellen in dem Kreislauf auf die Oberfläche eines Schleuderteils aufgesprüht und in die Form eines Bandes oder Films überführt wird, auf das der getrennte Strom aufgebracht wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ^ gekennzeichnet, daß das Material auf seinem Weg von

der Zerkleinerungsvorrichtung zur Mischzone, z.B. am Eintritt in die Mischzone, versprüht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der getrennte Strom auf das Band oder den Film in erhitztem Zustand aufgebracht wird.

lk. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß es zur Behandlung von Lebens- und Nahrungsmitteln Verwendung findet.

15· Verfahren nach Anspruch 1*ί, dadurch gekennzeichnet, | daß es zur Herstellung von Schokolade dient.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Material während des Kreislaufs, z.B. an einer Umhüllung um die Zerkleinerungs- und/oder Mischvorrichtung, im erhitzten Zustand gehalten wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Materiell Bestandteile enthält, weiche sich bei der Erhitzung verflüssigen.

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18, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in dem Kreislauf eine Kühlzone durchläuft·

19· Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mischvorrichtung, eine Zerkleinerungsvorrichtung und Mittel zur Ausbildung eines Filmes oder Bandes aus dem Material in einem geschlossenen Kreislauf umfaßt und Mittel enthält, um das Material in Umlauf zu versetzen, so daß es schnell durch die Misch-yZerkleinerungs- und Film- oder Band-bildenden Stationen hindurchgeführt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Mischvorrichtungen im Kreislauf mit einer Zerkleinerungsvorrichtung sowie Pumpen vorgesehen sind, um das Material von jeder Mischvorrichtung zu der Zerkleinerungsvorrichtung und von dieser zu den Mischvorrichtungen zu fördern, wobei die Pumpen und die Förderwege des Materials so eingestellt sind, daß jede Mischvorrichtung abwechselnd die Zerkleinerungsvorrichtung beliefert, während die andere Mischvorrichtung Material von der Zerkleinerungsvorrichtung erhält, diese jedoch dann nicht beliefert.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Kreislaufs angeordneter Vormischer und Mittel zum Pumpen des Materials von diesem zu einem Mischer in dem Kreislauf vorgesehen sind·

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stelle in dem Kreislauf eins Oberfläche vorgesehen ist, auf der das

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Material in die Form eines Bandes oder Filmes gedreht wird, und Mittel, um einen getrennten Strom eines Mediums auf die sich drehende Oberfläche in das Material einzubringen«

23o Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche ein gasförmiges Medium in das Material eingeführt werden kann.

2k* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Herstellung von Schokolade verwendet wird.

25· Schokolade oder anderes Material, eßbar oder nicht, hergestellt nach dem Verfahren oder einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche,

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