DE3934047A1 - Conche sowie verfahren zur steuerung des antriebsmotors derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Conche nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie auf ein Verfahren zur Steuerung des An­ triebsmotors einer Conche.

Bei Conchen unterscheidet man häufig zwei verschiedene Betriebs­ arten, nämlich die Trockenconchierung und die Flüssigconchierung. Im ersteren Falle wird die im wesentlichen trocken eingebrachte Schokolademasse durch die Abstreifer von den Trogwänden abgestri­ chen und dabei einer intensiven Belüftung ausgesetzt. Beim Flüs­ sigconchieren hingegen wird die Drehrichtung umgekehrt, sodaß die Abstreifer nun als Versalbungswerkzeuge wirken und die in den Keilspalt zwischen Werkzeug und Trogwand gelangende Masse pla­ stifizieren. Während das Trockenconchieren - schon wegen des hierfür nötigen größeren Energieaufwandes - im allgemeinen mit relativ geringer Geschwindigkeit erfolgt, wird dann für das Flüs­ sigconchieren die Drehzahl des Antriebes im Sinne einer höheren Geschwindigkeit umgestellt. Dies erfordert selbstverständlich eine entsprechende Verstellbarkeit des Drehzahlbereiches und der Drehrichtung. Einer derartige Vorrichtung ist z. B. in der DE-OS 36 03 155 beschrieben.

Bei allen Conchen tritt das Problem auf, daß die Behandlung der Schokolademasse relativ viel Zeit in Anspruch nimmt und sich da­ her verteuernd auf das Endprodukt auswirkt. Man hat daher viel­ fach versucht, das Conchieren zu umgehen und andere Lösungen zu schaffen, was aber bisher stets mit einer Qualitätseinbusse ver­ bunden gewesen ist.

Beim Conchieren wird durch die mechanische Einwirkung der Rotoren die Schokolademasse einerseits erwärmt und andererseits belüftet. Durch diesen zweifachen Vorgang tritt beispielsweise eine Verdam­ pfung von organischen Säuren, wie Essigsäure, und auch eine erwünschte Oxydation von Geschmacksstoffen ein. Würde nun das Conchieren bei zu hoher Drehzahl durchgeführt, so käme es zu unerwünschter Umsetzung der kinetischen Energie des Motors in Wärme, wodurch geschmackliche Veränderungen, beispielsweise durch örtliche Überhitzung, der Schokolademasse eintreten könnten. Man war daher bisher gezwungen, die Drehzahl der Rotoren in der Conche relativ niedrig zu halten, um eine Überhitzung mit Sicher­ heit auszuschließen, doch ist dadurch die Verweilzeit der Scho­ kolademasse in derselben sehr hoch, wodurch entweder größere Conchen oder mehr Vorrichtungen für dieselbe Durchsatzmenge benötigt werden. Das Problem ist bei sog. Trockenconchen beson­ ders schwerwiegend, da zunächst trockene, meist pulverförmige Schokolade eingebracht wird, die eine hohe Stromleitung und das Entstehen großer Reibungswärme verursacht. Die letztere muß mit einer beträchtlichen Kühlwassermenge wieder abgeführt werden. Im Laufe der Behandlung wird aber die Schokolade zunehmend pastös und die Reibungswärme immer geringer, obwohl ja an sich eine kon­ stante Temperatur der Schokolade erwünscht ist. Gegebenenfalls muß zu diesem Zeitpunkt sogar geheizt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Conche bzw. ein Verfahren zur Steuerung des Antriebsmotors einer Conche zu schaffen, bei dem eine Überhitzung der zu behandelnden Schokolademasse sicher vermeidbar ist, wobei gleichzeitig optima­ le Durchsatzzeiten ermöglicht werden, ohne eine Qualitätsvermin­ derung hinnehmen zu müssen. Diese Aufgabe kann bei einer erfin­ dungsgemäßen Conche durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst werden. Mit einer derartigen Vorrichtung ist die Drehzahl des Antriebsmotors über den aktuellen Reibungswiderstand der Schoko­ lademasse steuerbar. Ist der Reibungswiderstand der Schokolade­ masse groß, so wird dadurch auch eine höhere Stromaufnahme des Antriebsmotors bewirkt, wobei diese höhere kinetische Energie in Wärme, u.a. in der Schokolademasse umgesetzt wird, sodaß eine unerwünschte lokale Überhitzung der Schokolademasse eintreten könnte. Mit anderen Vorrichtungen zur Überwachung des Motors, wie beispielsweise einem Tachogenerator, könnte lediglich die aktuel­ le Drehzahl, nicht jedoch die reale Energieaufnahme und damit eine Optimierung des Zeitablaufes im Conchierverfahren erreicht werden, weil sich der Widerstand der Schokolademasse mit zuneh­ mender Verflüssigung ändert und damit auch die Geschwindigkeit anzupassen ist. Auch wird der Bedarf an Heiz- und Kühlenergie vermindert. Insgesamt kann also auf diese Weise die Conchierzeit (bei gleicher Qualität) verkürzt werden, wobei sich überdies eine Energieeinsparung ergibt.

Ist zur Drehzahlregelung im Stromkreis zum Antriebsmotor ein Thermoschalter vorgesehen, welcher regelbar auf unterschiedliche Schalttemperaturwerte und damit Energieaufnahme des Antriebsmo­ tors einstellbar ist, so wird dadurch ein besonders einfaches Integrierglied der Stromaufnahme über die Zeit gebildet, wobei mit höherer Schalttemperatur eine höhere Drehzahl möglich ist. In Elektromotoren sind zwar Überlastungsschutz-Thermoschalter bekannt, jedoch werden diese auf eine bestimmte Temperatur ein­ gestellt und sodann auf diesen Wert belassen, um eine Schädigung des Motors durch Überbelastung zu verhindern. Diese Thermoschal­ ter sind so angebracht, daß keine Regelung der Drehzahl erfol­ gen kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be­ steht darin, daß zur Drehzahlregelung ein Thyristor vorgesehen ist. Der Vorteil eines Thyristors liegt in seinem besonders ge­ ringen Energieaufwand bei der Steuerung, wobei gleichzeitig auch hohe Steuerleistungen erreichbar sind.

Eine besonders feinfühlige Regelung läßt sich durch die Merk­ male des Anspruches 8 erzielen.

Ist zur Drehzahlregelung eine Vergleichsschaltung vorgesehen, in welcher die Ist-Stromstärke mit einer regelbaren Soll-Stromstär­ ke vergleichbar ist und bei einer Abweichung die Stärke des Stromes zum Antriebsmotor einstellbar ist, so ist eine Einrich­ tung geschaffen, die dem Sachverhalt Rechnung trägt, daß die Spannung des Stromnetzes nur in relativ engen Grenzen schwankt und damit eine Vergleichsschaltung für die Stromstärke für be­ stimmte Fälle zur Überwachung der Leistung als ausreichend zu betrachten ist. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, daß bei Abweichung des Ist-Stromes vom Sollwert, sowohl Spannung wie auch Stärke des Stromes zum Antriebsmotor zu regeln, soferne ein Sollwert für die Leistung vorgebbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Conche be­ steht im wesentlichen darin, daß ein Prozeßrechner vorgesehen ist, in welchem die Stromstärke und/oder die Spannung des Stro­ mes zum Antriebsmotor in einem Integrator über die Zeit inte­ griert wird und mit einem Sollwert verglichen und ein Signal ge­ bildet wird, das einer Steuerung zur Stromstärke und/oder Span­ nungsregulierung zuführbar ist. Bei einem derartigen Verfahren kann eine besonders genaue Steuerung erfolgen, wobei auch gering­ fügigeren Schwankungen in der Stromstärke bzw. in der Spannung des Stromes zum Antriebsmotor besonders genau Rechnung getragen werden kann, daß die optimale Drehzahlen eingehalten werden kön­ nen.

Eine besonders einfache Steuerung ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 7. Durch den Produktbildner kann ein einfacherer Vergleich über die erwünschte Energieaufnahme durchgeführt werden, wobei aktuelle Schwankungen von Stromstärke und Spannung einfach berücksichtigt werden können.

Wird über das Steuersignal der Vergleichsschaltung ein Thyristor gesteuert, so kann besonders energieverlustarm und auf besonders einfache Weise die Umdrehungszahl des Antriebmotors für die Conche gesteuert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Conche mit Thermo­ überwachung,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Conche mit Prozeß­ rechner, und

Fig. 3 eine besonders bevorzugte Ausführung der Regelung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Conche 1 weist einen Dop­ pelmantel 2 auf, in welchem eine Temperierflüssigkeit im Umlauf gehalten wird. Die Temperierflüssigkeit kann je nach Erfordernis eine Kühlflüssigkeit sein, oder eine solche zum Erwärmen des Doppelmantels 2, weshalb allgemein von einer Temperierflüssigkeit die Rede sein soll. Zur Regelung der Temperatur dieser Flüssig­ keit kann ein Regelkreis mit einem Sensor 14′, einem schematisch angedeuteten Regelkreis P′′ und einem Sollwertgeber 13′ (es ist ein Justierwiderstand angedeutet, doch kann der Geber an sich be­ liebiger Art sein) vorhanden sein, der ein nicht dargestelltes Stellglied zur Aufrechterhaltung der eingestellten Soll-Tempe­ ratur aufweist.

Die Conche weist zwei Trogabteile auf, in welchen jeweils ein Rotor 3, 4 angeordnet ist. Die Rotoren 3, 4 weisen über ihren Umfang und axial verteilt, wie an sich bekannt, Versalbungswerk­ zeuge auf. Auf den Rotorwellen 5 und 6 sind Zahnräder 7 bzw. 8 befestigt, die zur Drehung im gleichen Drehsinne über zwei Zahnräder 9 miteinander verbunden sind. Die Welle 6 trägt weiters eine Riemenscheibe 10, die über einen Keilriemen 11 und eine Riemenscheibe 12 mit dem Antriebsmotor M kinetisch verbunden ist. Obwohl in der Zeichnung lediglich ein elektrischer Antriebsmotor dargestellt ist, über welchen beide Rotoren angetrieben werden, kann auch für jede Welle ein eigener Antriebsmotor vorgesehen sein. Als Antriebsmotor, welcher je nach Erfordernis als Gleich­ strom- oder Wechselstrommotor ausgebildet sein kann und herkömm­ licher Bauart, kann beispielsweise ein Widerstands- und Drossel­ spulenmotor, Wechselstrom-Reihenschlußmotor, Drehstrommotor od.dgl., aber auch ein Hydromotor, Verwendung finden. Die Umkehr der Drehrichtung der Rotoren kann entweder durch an sich bekannte elektrische Schaltungen zur Umkehr der Drehrichtung des Elektro­ motors bedingt werden oder durch ein mechanisches Getriebe erfolgen, wie auch eine Geschwindigkeitsänderung mit Hilfe eines Getriebes durchgeführt werden könnte.

In der Stromzuleitung zum Antriebsmotor M ist in Serie ein Ther­ moschalter S mit einem Widerstand R 1 geschalten. Der Thermo­ schalter S weist eine Bimetallfeder mit einer Stellschraube 13 auf, über welche die Energieaufnahme des Motors indirekt bestimmt werden kann. Je nachdem, wieviel Strom zum Motor fließt, wird auch entsprechend dem Kirchhof′schen Gesetz Strom zum Thermo­ schalter zugeführt, wodurch es zur Erwärmung des Thermoschalters kommt. Ist die Stromaufnahme des Motors zu hoch, so erwärmt sich der Thermoschalter derart, daß der Kontakt geschlossen wird, worauf ein Steuerstrom über die Steuerleitungen L die Steuerein­ heit P steuert, die ihrerseits den Thyristor T 1 derart betätigt, daß der Motor M mit höherer oder geringer Geschwindigkeit läuft. Durch die Regelung über den so gegebenen Wärmefühler S wird ohne besonderen baulichen Aufwand ein Regelverhalten mit einem Inte­ gralanteil erhalten. Die Steuereinheit P kann auch mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Stromstärke bzw. der Spannung oder auch für die Steuerung beider Werte verbunden sein. Über die Stellschraube 13 (die hier als Sollwertgeber dient) kann eine bestimmte Energieaufnahme des Motors, da die Offen- und Zu­ stellung des Thermokontaktes dadurch bedingt ist, geregelt wer­ den, womit die Drehzahl des oder der Elektromotoren durch Ein­ stellung dieser Schraube ermöglicht ist. Es besteht auch die Mög­ lichkeit, daß beispielsweise über Getriebe und Zeiger der Stell­ schraube 13 eine direkte Anzeige der erwünschten Drehzahl des Motors ermöglicht ist. Die Solldrehzahlen für die Conche sind durch einfache Vergleichsversuche zu ermitteln und hängen von den Reibverhältnissen der Conche und auch von der jeweils zum Einsatz gelangenden Schokolademasse ab.

Zwischen der Messeinrichtung R 1, S und dem Regelkreis P kann ein Umschalter ss vorgesehen sein, über den der Regelkreis P auch in der strichliert gezeigten Stellung eines Einstellers 15 an einen Ausgang des Regelkreises P′′ angeschlossen werden kann. Reicht etwa der Regelbereich des Temperierkreises P′′ nicht aus, weil über die Rotoren 3, 4 auf mechanischem Wege zu viel Energie in die Conche 1 eingebracht wird (und sich dort als Wärme aus­ wirkt), so kann diese Energie über den Regelkreis P vermindert werden. Umgekehrt ist auch der Fall denkbar, dass dem Regelkreis P die Temperierregelung über den Kreis P′′ überlagert ist, so daß sich in jedem Falle eine Art Kaskadenregelung ergibt.

Über einen Temperatursensor 14, der unmittelbar die Temperatur der Schokolademasse mißt, läßt sich ebenfalls die Leistungsab­ gabe des Motors M feststellen, weshalb der Einsteller 15 in die durch einen oberen Positionskreis angedeutete Stellung bringbar ist, in der der Regelkreis P mit einem Signalumformer P′ ver­ bunden ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild ist ein Prozeß­ rechner vorgesehen, der einen Stromstärke-Ist/Soll-Vergleicher I, einen Spannungs-Ist/Soll-Vergleicher U, einen Multiplikator MU und einen Integrator über die Zeit Z aufweist, dessen Ausgangs­ signal die Steuereinheit P beaufschlagt. Der Stromstärke-Ist/ Soll-Vergleicher vergleicht die aktuelle Stromstärke des Antriebs­ motors mit einer vorgegebenen Stromstärke und der Spannungs-Ist/ Soll-Vergleicher vergleicht die aktuelle Spannung des Stromes, der zum Antriebsmotor M geführt wird, mit einem Soll-Wert. Ob­ wohl in der Fig. 2 dargestellt, ist es nicht unbedingt erforder­ lich, daß entsprechende Steuersignale aus diesen beiden Ein­ heiten in einem Multiplikator multipliziert werden, sondern sie können getrennt zur Steuerung der Stromstärke bzw. der Spannung über die Steuereinheit P Verwendung finden. Es besteht auch die Möglichkeit, daß jeweils aus der aktuellen Stromstärke und der aktuellen Spannung im Stromstärke- bzw. Spannungsvergleicher ein Signal gebildet wird, das jeweils zum Multiplikator weitergelei­ tet wird, und dort das Produkt beider mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen wird. Bei Abweichung vom Soll-Wert wird über die Steuereinheit P, beispielsweise ein Thyristor T 2, die Stromstärke bzw. die Spannung des zum Motor zugeführten Stromes geändert. Die Schaltung gemäß Fig. 2 hat den Vorteil, daß besonders hohe Genauigkeiten eingehalten werden können, wobei durch die elektronischen Bausteine eine hohe Schaltgeschwin­ digkeit erreicht werden kann. In Fällen, bei welchen die Schalt­ geschwindigkeit verzögert werden soll, kann beispielsweise eine Integrierung über einen längeren Zeitraum erfolgen oder auch nur als Zeitverzögerungsglied vorgesehen werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 besitzen Teile gleicher Funktion prinzipiell dieselben Bezugszeichen, wie bei den vorherigen Aus­ führungsbeispielen, allenfalls durch ein Zusatzzeichen ergänzt. Hier sind nur die Sensoren 14, 14′ dargestellt, die über einen Umschalter S 1 wahlweise mit dem Regelkreis P′′′ verbunden werden können. An sich wäre es aber ebenso möglich, ein Mischsignal aus den Ausgangssignalen beider Sensoren 14, 14′ für die Rege­ lung zu verwenden. Dabei kann der Mischanteil aus beiden Signa­ len gegebenenfalls auch unterschiedlich sein.

In jedem Falle mag es zweckmäßig sein, den Sensoren 14, 14′ jeweils Messignal-Umformer 15 bzw. 15′ nachzuschalten. Ferner kann es von Interesse sein, mit den Ausgängen der Sensoren 14, 14′ bzw. der Stufen 15, 15′ ein Anzeigegerät 16 a, z.B. einen Tem­ peraturschreiber, zu verbinden.

Im vorliegenden Falle ist der Sollwertgeber 13′′ mit einem vor­ bestimmten Sollwertverlauf i versehen, der beispielsweise über einen Taktgenerator t abgefragt und an den Regler P′′′ abgege­ ben wird. Dieser Regler P′′′ sendet ein Regelsignal an ein Stell­ glied in Form eines Frequenzwandlers, der beispielsweise das Stromsignal des Reglers P′′′ in eine entsprechende Frequenz um­ wandelt, die dem Motor M zur Beeinflussung seiner Geschwindig­ keit zugeführt wird. Selbstverständlich muß der Motor als ein solcher mit frequenzabhängiger Geschwindigkeit ausgebildet sein. Es mag erwünscht sein, die Stromstärke an einem Instrument 16, die Motorgeschwindigkeit an einem Instrument 17 abzulesen.

Wie bereits ausgeführt, besteht die Möglichkeit, daß derartige Schaltungen lediglich für einen Motor vorgesehen werden oder auch für mehrere Motoren einer Conche. Selbstverständlich können an Stelle der gezeigten Meßschaltungen für die Strom- bzw. Lei­ stungsaufnahme des jeweiligen Motors auch jede andere an sich be­ kannter Art eingesetzt werden.

Claims (13)

1. Conche zum Verreiben und Verspachteln von Schokola­ demassen mit einem Trog, in welchem zumindest zwei mit unter­ schiedlicher Drehzahl, gegebenenfalls in der Drehrichtung umkehr­ bar, elektrisch antreibbare Rotoren (3, 4) mit Wellen jeweils in einem Trogabteil angeordnet sind und die Rotoren (3, 4) über ihren Umfang und axial verteilt Versalbungswerkzeuge, welche mit den Versalbungsflächen des Troges kooperieren, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Antriebsmotor (M) mit einer Drehzahlregeleinrichtung (S 1, T 1 und I, U, Z, 12) versehen ist, deren Regelsignaleingang mit dem Ausgang einer Meßeinrich­ tung (R 1, S, 14, 14′) für einen Leistungsparameter des Antriebs­ motors (M) verbunden ist.

2. Conche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregeleinrichtung (S 1, T 1 und I, U, Z, 12) einen Inte­ gralanteil aufweist, z.B. eine PI- oder eine PID-Regelung ist.

3. Conche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als Meßeinrichtung für einen Leistungsparameter des Antriebsmotors (M) eine solche (R 1, S) für die Stromaufnahme vor­ gesehen ist.

4. Conche nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß als Meßeinrichtung für einen Leistungsparameter des Antriebsmotors (M) eine solche (S, 14, 14′) für die abgegebene Wärme vorgesehen ist.

5. Conche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung im Stromkreis zum Antriebsmotor (M) ein Thermoschalter (S), welcher regelbar auf unterschiedliche Schalttemperaturwerte und damit Energieaufnahme des Antriebsmotors einstellbar ist, vorgesehen ist.

6. Conche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung im Stromkreis zum Antriebsmotor (M) ein regelbarer Thyristor (T 1, T 1) vorgesehen ist.

7. Conche nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Drehzahlregelung im Stromkreis zum Antriebs­ motor (M) ein Thermoschalter (S) vorgesehen ist, welcher zweck­ mäßig auf unterschiedliche Schalttemperaturwerte einstellbar ist.

8. Conche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung ein Motor mit frequenz­ abhängiger Geschwindigkeit vorgesehen ist, dem als Stellglied ein Frequenzwandler vorgeschaltet ist.

9. Conche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung eine Vergleichsschal­ tung vorgesehen ist, in welcher die Ist-Stromstärke mit einer regulierbaren Soll-Stromstärke vergleichbar ist und bei einer Ab­ weichung die Stärke des Stromes zum Antriebsmotor (M) einstellbar ist.

10. Conche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlregelung eine regelbare Ver­ gleichsschaltung vorgesehen ist, in welcher die Ist-Stromstärke mit einer Soll-Stromstärke vergleichbar ist und bei einer Ab­ weichung die Spannung des Stromes zum Antriebsmotor (M) einstell­ bar ist.

11. Verfahren zur Steuerung des Antriebsmotors einer Conche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leistungsparameter, wie die Stromstärke und/oder die Spannung des Stromes zum Antriebsmotor (M) , z.B. in einem Pro­ zeßrechner bzw. in einem Integrator, über die Zeit integriert wird und mit einem Sollwert verglichen und ein Signal gebildet wird, das einer Steuerung für die Stromstärke- und/oder Span­ nungsregulierung zuführbar ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß, z.B. in einem Prozeßrechner, das Produkt von Stromstärke und Spannung des Stromes zum Antriebsmotor (M), gegebenenfalls in einem Multiplikator, gebildet wird, das über die Zeit integriert und mit einem Soll-Wert verglichen und ein Steuersignal gebildet wird, das zur Steuerung der Stromstärke und/oder Spannung einge­ setzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß über das Steuersignal ein Thyristor gesteuert wird.