DE3624688A1

DE3624688A1 - Einrichtung zum steuern von kontinuierlich arbeitenden temperiermaschinen

Info

Publication number: DE3624688A1
Application number: DE19863624688
Authority: DE
Inventors: Dieter Runge; Ernst-Friedrich Bruns
Original assignee: Nagema VEB
Current assignee: CHOCOTECH WERNIGERODE GMBH, O-3700 WERNIGERODE, DE
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1986-07-22
Publication date: 1987-03-26
Also published as: IT8648441A0; DE3624688C2; DD241009A1; AU588623B2; AU6275286A; DK358886D0; IT1197448B; DK358886A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern von kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen. Derartige Maschinen dienen zum Behandeln von Schokoladenmassen, die temperiert den nachfolgenden Schokoladenverarbeitungsmaschinen, wie Überziehanlagen, Gießmaschinen, Hohlkörperanlagen u. ä. zur Verfügung gestellt werden müssen.

In der Temperiermaschine wird die Schokoladenmasse kontinuierlich durch mehrere Temperierstufen hindurchgeführt. Die einzelnen Temperierstufen weisen separate Kühlmittelkreisläufe auf.

Aus der DD-PS 1 36 570 ist eine Lösung bekannt, bei der die erwärmte Masse von einer über ihrer höchsten Schmelztemperatur liegenden Temperatur mittels Kühlwasser in einer Vorkühlzone bis zum Erreichen der Kristallbildungstemperatur gekühlt, anschließend in einer 2. Stufe auf dieser Temperatur gehalten und danach in der Endstufe auf Verarbeitungstemperatur gebracht wird. Das erfolgt, indem die Masseteilchen durch einen kombinierten Förder- und Mischvorgang zwangsweise und kontinuierlich durch die einzelnen Temperierstufen hindurchgeführt werden. Im Temperaturbereich, wo ein Gleichgewichtszustand zwischen kristalliner und flüssiger Fettphase erreicht ist, muß die Schokoladenmasse 1 bis 3 Minuten verharren. Das wird durch die Verlangsamung des Förderstromes und/oder der Verlängerung der Förderstrecke erreicht. Die Steuerung erfolgt, indem die in die separaten Temperierstufen und geschlossenen Kühlmittelkreisläufe eingebauten Temperaturmeßfühler in Verbindung mit Reglern und Stelleinrichtungen die konstante Temperatur der jeweiligen Temperierstufe aufrechterhalten. Die Wahl dieser konstanten Temperatur erfolgt nach einem rezepturbedingten Temperatur-Zeit- Regime. Dieses Temperatur-Zeit-Regime beruht auf Erfahrungswerten.

Um die Betriebssicherheit derartiger Anlagen zu erhöhen, ist es üblich, die Anzahl der Temperierstufen zu vergrößern. So bietet die Firma Aasted eine Reihe von Temperiermaschinen an, bei der bis zu 7 Temperierstufen realisiert sind. Jede Temperierstufe besitzt ebenfalls einen separat gesteuerten Kühlmittelkreislauf. Diese Temperiermaschinen steigern die Betriebssicherheit, erfordern jedoch einen ungerechtfertigt hohen Aufwand.

Beiden genannten Lösungen haftet der Nachteil an, daß die Steuerung auf Grund der Meßwertaufnahme über Temperaturfühler träge ist. Der teilkristalline Zustand, der für die Eigenschaften der temperierten Schokoladenmasse relevant ist, wird durch die Temperaturmessung nicht erfaßt.

Eine exaktere Erfassung des teilkristallinen Zustands zeit die DE-OS 23 22 838. Hier wird eine diskontinuierliche Temperieranlage beschrieben. Der teilkristalline Zustand wird über die Messung der Viskosität erfaßt. Dabei wird auch der Strom des Antriebsmotors als eine von der Viskosität der Masse abhängige Größe erfaßt. Diese Anlage arbeitet chargenweise und kann somit den Bedarf moderner Betriebe nicht befriedigen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Betriebssicherheit der kontinuierlich arbeitenden Temperieranlage zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine komplexe Steuerung für die kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen zu entwickeln, bei der insbesondere die Kristallisationsvorgänge in der Schokoladenmasse in stärkerem Maße einbezogen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Vergleicher für die Temperaturvergleiche zwischen der Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur des Kühlmittels am Eingang und Ausgang des Doppelmantels des Wärmetauschers in jeder Kühlstufe und Haltestufe angeordnet sind und Vergleicher zwischen den durch einen elektrischen Meßwertgeber ermittelten Wert für den teilkristallinen Zustand und einen rezepturbedingten, vorgegebenen Sollwert in jeder Kühlstufe und Haltestufe angeordnet sind und koodinierende Ausgänge zwischen den Kühlstufen und Haltestufen angeordnet sind und eine an sich bekannte zentrale Anzeige der Einrichtung zugeordnet ist. Dabei ist der koordinierende Ausgang über die Ausgabe mit einem Vergleicher zwischen Motorstrom und einem rezepturbedingten Sollwert verbunden und an der zentralen Anzeige sind die Meßwerte für das Kühlmittel, die Meßwerte für den teilkristallinen Zustand, die Meßwerte für den Motorstrom, die Meßwerte für die Temperatur in der Anwärmestufe sichtbar und die Sollwerte abrufbereit. Die Überschreitung der durch die Sollwerte gegebenen Grenzwerte ist auf der zentralen Anzeige sichtbar.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich die Betriebssicherheit der Temperiermaschine wesentlich erhöht. Die Verarbeitbarkeit der Schokoladenmasse und deren Qualität verbessern sich. Die Temperiermaschine kann insgesamt wirtschaftlicher betrieben werden.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

Fig. 1: Schematischer Aufbau des Wärmetauschers der Temperiermaschine

Fig. 2: Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung

Aus dem hier nicht dargestellten Vorrats- und Mischbehälter fördert eine nicht dargestellte Pumpe die untemperierte Schokoladenmasse über den Einlauf 1 in den in Fig. 1 gezeigten Wärmetauscher. Der Wärmetauscher besteht aus einer Kühlstufe 2 (erste Stufe), einer Haltestufe 3 (zweite Stufe) und einer Anwärmestufe 4 (dritte Stufe). Innerhalb des Wärmetauschers rotiert ein Mischorgan 5, das über einen Motor 6 angetrieben wird. Dem Motor 6 ist ein Strommeßgeber 7 zugeordnet. Die Wandung des Wärmetauschers ist als Doppelmantel 8 ausgebildet. Im Doppelmantel 8 zirkuliert ein Kühlmittel. Jede Stufe besitzt einen separaten Kühlmittelkreislauf mit einem Leitungssystem 9. In das Leitungssystem 9.1 und Leitungssystem 9.2 (für Kühlstufe und Haltestufe) sind je ein Temperaturmeßgeber 10 für die Austrittstemperatur und ein Temperaturmeßgeber 11 für die Eintrittstemperatur des Kühlmittels in den Doppelmantel 8 eingebunden. Weiterhin gehören eine hier nicht dargestellte Kühlmittelpumpe und ein Stellglied 12 zum Leitungssystem 9. In der Anwärmstufe 4 ist eine Heizung 13 in Verbindung mit einer Pumpe 14 eingebaut. In das Rohrleitungssystem 9.3 ist zwischen Heizung 13 und Pumpe 14 ein Temperaturmeßgeber 15 angeordnet. Nach der Haltestufe 2 und nach der Kühlstufe 3 sind elektrische Meßwertgeber 16 angeordnet. Der Aufbau derartiger Meßwertgeber ist hier nicht näher dargestellt. Sie bestehen im wesentlichen aus zwei sich flächig gegenüberliegenden plattenförmigen Meßsonden, die in die Schokoladenmasse hineinragen. Die elektrischen Meßwertgeber nutzen den Effekt aus, daß durch die Veränderung des teilkristallinen Zustands elektrische Zustandsgrößen der Schokoladenmasse verändert werden. Als elektrische Zustandsgrößen sind insbesondere die Dieleketrizitätskonstante oder der elektrische Widerstand gut geeignet. Am Abschluß der Anwärmestufe 4 ist ein Auslauf 17 angeordnet, durch den die temperierte Schokoladenmasse den Wärmetauscher verläßt. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung soll nun an Hand von Fig. 2 näher erläutert werden: In dieser Figur ist die Verarbeitung der Meßwerte für die Steuerung der Temperiermaschine dargestellt. In der Kühlstufe 2 erfolgt die Abkühlung bis an die Grenze der Kristallisation. Der elektrische Meßwertgeber 16.1 übermittelt seinen Meßwert an einen Wandler 18.1, der mit einem Vergleicher 19.1 und einem Wahlschalter 20 in Verbindung steht. Im Vergleicher 19.1 wird der durch den elektrischen Meßwertgeber 16.1 ermittelte Meßwert mit einem rezepturbedingten Sollwert 21.1 verglichen. Bei einem L-Signal wird über eine Ausgabe 22.1 das Stellglied 12.1 betätigt und damit auf den Kühlmittelfluß eingewirkt. In der gleichen Prozeßstufe wird die durch den Temperaturmeßgeber 10.1 ermittelte Austrittstemperatur des Kühlmittels mit der durch den Temperaturmeßgeber 11.1 ermittelten Eingangstemperatur über die Wandler 18.3 bzw. 18.2 im Vergleicher 19.2 verglichen. Bei Erreichen einer Minimaldifferenz von ca. 1 K wird die Ausgabe 22.1 so gesteuert, daß zum Stellglied 12.1 ein O-Signal ausgegeben wird. In der Haltestufe 3 wird die durch den elektrischen Meßwertgeber 16.2 ermittelte Meßgröße über einen Wandler 18.4, der mit dem Wahlschalter 20 verbunden ist, zu einem Vergleicher 19.3 geführt und dort mit einem rezepturbedingten Sollwert 21.2 verglichen. Bei L-Signal wird über eine Ausgabe 22.2 das Stellglied 12.2 betätigt. In der gleichen Prozeßstufe wird die durch den Temperaturmeßgeber 10.2 ermittelte Austrittstemperatur des Kühlmediums mit der durch den Temperaturmeßgeber 11.2 ermittelten Eintrittstemperatur über einen Wandler 18.6 bzw. 18.5 in einem Vergleicher 19.4 verglichen. Bei Erreichen einer Minimaldifferenz von ca. 1 K wird die Ausgabe 22.2 so gesteuert, daß zum Stellglied 12.2 O-Signal ausgegeben wird. Gleichzeitig wird die durch den Strommeßgeber 7 ermittelte Meßgröße für den Motorstrom über einen Wandler 18.7, der mit dem Wahlschalter 20 in Verbindung steht, zu einem Vergleicher 19.5 geführt und dort mit einem Sollwert 23 verglichen. Bei Erreichen einer vorgegebenen Minimaldifferenz wird die Ausgabe 22.2 so gesteuert, daß zum Stellglied 12.2 O-Signal gegeben wird. Mit einem koordinierten Ausgang 24, der zwischen der Ausgabe 22.1, der Kühlstufe 2 und der Ausgabe 22.2 der Haltestufe 3 angeordnet ist, wird in Abhängigkeit vom vorhandenen Stellsignal des Stellgliedes 12.1 über den koordinierten Ausgang 24 das Stellsignal des Stellgliedes 12.2 in der Form beeinflußt, daß eine optimale Zuordnung der Temperaturschwankung im Sinne einer zeitlichen Verschiebung erreicht wird. Die Funktion des Ausganges 24 beruht darauf, daß die Ausgabe 22.2 von der Art des Signals der Ausgabe 22.1 beeinflußt wird. Bei der Ausgabe des L-Signals für Stellglied 12.1 muß Ausgang 24 die Ausgabe 22.2 so steuern, daß das L-Signal bzw. das O-Signal nur zeitverzögert gegenüber der vorgeschalteten Kühlstufe ausgegeben werden kann. In der Anwärmstufe 4 wird durch Anwärmen die Beendigung der Kristallbildung bzw. des Kristallwachstums erreicht. Dabei wird der durch den Temperaturmeßgeber 15 ermittelte Temperaturwert des Mediums über einen Wandler 18.8 zu einem Vergleicher 19.6 geführt und mit einem Sollwert 25 verglichen. Bei L-Signal wird über eine Ausgabe 22.3 das Stellglied 12.3 betätigt. Der Wahlschalter 20 ist mit einer zentralen Anzeige 26 verbunden. Die zentrale Anzeige 26 ist mit einer oder wahlweise mehreren Anzeigeeinheiten ausgestattet. Mit dem Wahlschalter 20 können die wichtigen, für die laufende Prozeßüberwachung interessierenden Größen ständig angezeigt werden. Das sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, der Wandler 18.1 für den Meßwert des teilkristallinen Zustands der Kühlstufe 2, der Wandler 18.2 für die Eintrittstemperatur des Kühlmittels in den Doppelmantel 8.1 der Kühlstufe 2, der Wandler 18.3 für die Austrittstemperatur des Kühlmittels aus dem Doppelmantel 8.1, der Wandlder 18.4 für den Meßwert des teilkristallinen Zustands der Haltestufe 3, der Wandler 18.5 für die Eintrittstemperatur des Kühlmittels in den Doppelmantel 8.2 der Haltestufe 2, der Wandler 18.6 für die Austrittstemperatur aus dem Doppelmantel 8.2, der Wandler 18.7 für den Motorenstrom 7 und der Wandler 18.8 für die Temperatur des Mediums im Doppelmantel 8.3 der Anwärmestufe 4. Bei Bedarf können weitere Meßgrößen über den Wahlschalter 20 abgefragt werden. Das sind der Sollwert 21.1 für den teilkristallinen Zustand in der Kühlstufe 2, der Sollwert 21.2 für den teilkristallinen Zustand in der Haltestufe 3, der Sollwert 23 für den Motorenstrom und den Sollwert 25 für die Temperatur der Anwärmestufe 4.

Die Arbeitsweise der Vergleicher 19.1, 19.2, 19.3, 19.4, 19.5, 19.6 wird durch die Abfragevorgänge nicht beeinflußt.

Claims

1. Einrichtung zum Steuern von kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen, bestehend aus einem
. Wärmetauscher mit
. . mehreren Kühlstufen und
. . einer Anwärmstufe, wobei ein
. separater Kühlmittelkreislauf
. . für jede Kühlstufe und ein
. separater Kreislauf für das wärmeübertragende Medium
. . der Anwärmstufe vorhanden ist,
. Stellglieder
. . zur Beeinflussung des Kühlmitteldurchsatzes und/oder der Kühlmitteltemperatur und eine
. Anzeige für ausgewählte Meßgrößen angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß
. Vergleicher (19.2)(19.4)
. . für die Temperaturvergleiche zwischen der Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur des Kühlmittels in den Doppelmantel (8) des Wärmetauschers
. . in jeder Kühlstufe (2) und Haltestufe (3) angeordnet sind und
. Vergleicher (19.1) (19.3)
. . zwischen den durch einen elektrischen Meßwertgeber (16.1) (16.2) ermittelten Wert für den teilkristallinen Zustand und einen rezepturbedingten, vorgegebenen Sollwert (21.1) (21.2)
. . in jeder Kühlstufe (2) und Haltestufe (3) angeordnet sind und
. koordinierende Ausgänge (24)
. . zwischen den Kühlstufen (2) und Haltestufen (3) angeordnet sind und
. eine an sich bekannte zentrale Anzeige (26) der Einrichtung zugeordnet ist.

2. Einrichtung zum Steuern von kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der koordinierende Ausgang (24) über die Ausgabe (22.2) mit einem Vergleicher (19.5) zwischen Motorstrom (7) und rezepturbedingtem Sollwert verbunden ist.

3. Einrichtung zum Steuern von kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an der
. zentralen Anzeige (26)
. . die Meßwerte für das Kühlmittel (10.1), (11.1), (10.2), (11.2),
. . die Meßwerte für den teilkristallinen Zustand (16.1), (16.2),
. . die Meßwerte für den Motorenstrom (7),
. . die Meßwerte für die Temperatur in der Anwärmstufe (4) sichtbar sind und
. . die Sollwerte (21.1), (21.2), (23), (25) abrufbereit sind.

4. Einrichtung zum Steuern von kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen nach Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Überschreitung der durch die Sollwerte (21.1), (21.2), (23) und (25) gegebenen Grenzwerte sichtbar ist.

5. Einrichtung zum Steuern von kontinuierlich arbeitenden Temperiermaschinen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgabe (22.2) hinsichtlich der Ausgabe (22.1) der Ausgang (24) zeitverzögernd zugeordnet ist.