DE4008472A1 - Structure modifier for continuous treatment of dispersions - has specific dia. of rotor in cylindrical homogeniser and specific casing dia. to improve flow characteristics of material e.g. chocolate - Google Patents
Structure modifier for continuous treatment of dispersions - has specific dia. of rotor in cylindrical homogeniser and specific casing dia. to improve flow characteristics of material e.g. chocolateInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Strukturwandler zur kontinuierlichen Bearbeitung von Dispersionen, wie z. B. Schokolade (vgl. hierzu den Oberbegriff des 1. Patentanspruchs.The invention relates to a structural converter for continuous Processing of dispersions such. B. chocolate (see Preamble of the 1st claim.
Aus der DD-PS 1 48 491 wurde ein senkrecht stehender, zylindrischer Strukturwandler bekannt. Zentrisch im Innern des Behälters ist ein Rotor angeordnet, der in regelmäßigen Abständen mit Flügeln bestückt ist. Im Verhältnis zum Innendurchmesser des Behälters ist der Durchmesser des Rotors relativ gering. Die Flügel sind mit feststehenden Anstellwinkeln ausgeführt. Diesen zugeordnet sind an der Innenwand des Behälters befestigte Stäbe.DD-PS 1 48 491 became a vertical, cylindrical one Structural converter known. Is centered inside the container a rotor arranged with blades at regular intervals is equipped. In relation to the inside diameter of the container the diameter of the rotor is relatively small. The wings are with fixed angles of attack. Assigned to them are rods attached to the inner wall of the container.
Die Rotation des Rotors und die damit entstehende Turbulenz zwischen den Flügeln und den Stäben führt zu einer hohen Scher wirkung, die dem Verarbeitungsgut die in dieser Prozeßstufe ge wünschten Fließeigenschaften verleihen soll.The rotation of the rotor and the resulting turbulence between the wings and the bars leads to high shear effect that the processed material in this process stage should impart desired flow properties.
Nachteilig ist, daß trotz des hierbei nachgewiesenen großen Schergefälles bei kurzer Verweilzeit nicht immer die optimalen Fließeigenschaften erreichbar sind. Insbesondere bei der Verar beitung von fettarmen Massen wird die Weiterverarbeitbarkeit, das heißt, die Prozeßführung in den nachfolgenden Verarbeitungsstufen, durch die unzureichende Fließfähigkeit erschwert.The disadvantage is that despite the large proven here Shear conditions with short dwell times are not always the optimal ones Flow properties are achievable. Especially when processing The processing of low-fat masses becomes further processability means the process control in the subsequent processing stages, difficult due to insufficient fluidity.
Der Grund dafür ist in der nicht einheitlichen Intensität der Scherbeanspruchung zu suchen. Untersuchungen zeigten Abweichungen im Strömungsprofil des Gutstromes innerhalb des Strukturwandlers. Es traten undefinierbare Bewegungen der Masseteilchen auf. Die Kontrollen am Ausgang des Strukturierbehälters legen die Ver mutung nahe, daß die Masseteilchen keine einheitliche Behand lungsgeschichte aufweisen. The reason for this is the non-uniform intensity of the Seek shear stress. Investigations showed deviations in the flow profile of the crop flow within the structural converter. Undefinable movements of the mass particles occurred. The Checks at the exit of the structuring container lay the ver suggests that the mass particles are not a uniform treatment exhibit history.
In der EP 2 79 255 wird eine Lösung gezeigt, bei der der Rotor einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Eine deutliche Ver besserung der hierbei erzielten Fließeigenschaften konnte dadurch jedoch nicht nachgewiesen werden.EP 2 79 255 shows a solution in which the rotor has an enlarged diameter. A clear ver This could improve the flow properties achieved however, cannot be proven.
Die Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Strukturwandlers, durch den die für die Weiterverarbeitung der Dispersionen optima len strukturellen Voraussetzungen zur Erzielung günstiger Fließ eigenschaften erreichbar sind.The invention aims to develop a structural converter, through which the optima for the further processing of the dispersions structural requirements for achieving a favorable flow properties are achievable.
Der Erfindung liegt als Aufgabe die Entwicklung eines Struktur wandlers zugrunde, durch den die Intensität und Dauer der Scher behandlung jeder Volumeneinheit in einem höheren Grade verein heitlicht und in einem notwendigen Maße realisiert wird.The object of the invention is to develop a structure based on the intensity and duration of the shear treatment of each volume unit in a higher degree united light and is implemented to a necessary extent.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. An spruchs gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 sind Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung.The object of the invention is characterized by the features of 1. An solved. Claims 2 to 4 are configurations of the device according to the invention.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß die Fließeigen schaften der Schokoladenmasse am Ausgang des Strukturierbehälters die für die Weiterverarbeitung der Schokoladenmasse optimalen Eigenschaften aufweist.The solution according to the invention has the advantage that the flow self of the chocolate mass at the exit of the structuring container the optimal ones for the further processing of the chocolate mass Has properties.
Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel beschreibt einen Struk turierbehälter für Schokoladenmassen. Die Zeich nungen haben folgende Bedeutung.The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment are explained. The exemplary embodiment describes a structure Turier container for chocolate masses. The drawing The meanings are as follows.
Fig. 1 schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungs gemäßen Einrichtung mit einem teilweise konischen Rotor, bevorzugte Variante. Fig. 1 shows a schematic representation of the structure of the device according to the Invention with a partially conical rotor, preferred variant.
Fig. 2 Ausführungsvariante mit einem mehrstufigen konischen Rotor. Fig. 2 embodiment with a multi-stage conical rotor.
Fig. 3 Ausführungsvariante mit einen konischen Rotor. Fig. 3 variant with a conical rotor.
Fig. 4 Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ein richtung mit einem Rotor, dessen Durchmesserver änderung durch einen stetig ansteigenden Kurvenver lauf gekennzeichnet ist. Fig. 4 Schematic representation of the device according to the invention with a rotor, the change in diameter is characterized by a steadily increasing curve run.
Wie aus der Fig. 1 erkennbar, besteht der Strukturwandler aus einem doppelwandigen, senkrecht stehenden Zylinder 1. Innerhalb der Wandung des Zylinders 1 zirkuliert ein Kühlmittel 2. Der Zy linder 1 ist am unteren Ende mit einer Zuführschnecke 3 und einem Aufgabestutzen 4 für die zu bearbeitende Schokoladenmasse ver sehen. Ebenfalls am unteren Ende befindet sich ein Luftzufuhr stutzen 5 für die benötigte Luft. Am oberen Ende ist ein Aus trittsstutzen 6 angeordnet. Zwischen dem Aufgabestutzen 4 und dem Austrittsstutzen 6 sind Zuführstutzen 10 für Zusätze vorgesehen.As can be seen from FIG. 1, the structural converter consists of a double-walled, vertical cylinder 1 . A coolant 2 circulates within the wall of the cylinder 1 . The Zy cylinder 1 is seen at the lower end with a feed screw 3 and a feed nozzle 4 for the chocolate mass to be processed ver. Also at the lower end is an air supply nozzle 5 for the air required. At the upper end of an outlet nozzle 6 is arranged. Between the feed nozzle 4 and the outlet nozzle 6 , feed nozzles 10 are provided for additives.
Zentrisch im Innern des Zylinders 1 befindet sich ein drehbar gelagerter Rotor 7, der über einen nicht dargestellten Motor ange trieben wird. Auf dem Rotor 7 sind in definierten Abständen Flü gel 8 angeordnet. Diese Flügel 8 sind im Ausführungsbeispiel paarweise gegenüberliegend in gleichgroßen Abständen übereinander und um 90° versetzt angebracht. Der Winkel α, d. h. der Winkel der Flügel 8 bezüglich der Rotationsachse, ist verstellbar.Centrally inside the cylinder 1 is a rotatably mounted rotor 7 which is driven by a motor, not shown. On the rotor 7 wings 8 are arranged at defined intervals. In the exemplary embodiment, these wings 8 are arranged in pairs opposite one another at equal intervals one above the other and offset by 90 °. The angle α , ie the angle of the vanes 8 with respect to the axis of rotation, is adjustable.
Den Flügeln 8 zugeordnet und mit diesen in Wirkverbindung stehend sind Stäbe 9 oder andere Schikanen an der Innenwand des Zylinders 1 in gleicher Weise wie die Flügel 8 angeordnet.Associated with the wings 8 and in operative connection with them, rods 9 or other baffles are arranged on the inner wall of the cylinder 1 in the same way as the wings 8 .
Der Durchmesser des Rotors 7 ist an dem Ende, das dem Aufgabe stutzen 4 zugeordnet ist, kleiner als an dem Ende, das dem Aus trittsstutzen 6 zugeordnet ist. Der größte Durchmesser des Rotors 7 liegt in einem Bereich, der einem Verhältnis des Außendurch messers des Rotors 7 zum Innendurchmesser des Zylinders 1 von 7 : 10 bis 9,5 : 10 entspricht. Beim kleinsten Durchmesser des Rotors beträgt dieses Verhältnis 3 : 10 bis 7 : 10.The diameter of the rotor 7 is at the end which is assigned to the task 4 , smaller than at the end which is assigned to the outlet nozzle 6 . The largest diameter of the rotor 7 is in a range which corresponds to a ratio of the outer diameter of the rotor 7 to the inner diameter of the cylinder 1 from 7: 10 to 9.5: 10. With the smallest diameter of the rotor, this ratio is 3:10 to 7:10.
Bei der in Fig. 1 dargestellten und auch bevorzugten Variante besteht der Rotor 7 aus einem unteren konischen Teil und einem sich anschließenden zylindrischen Teil. Die Länge des konischen Teiles beträgt mindestens 1/6 der Gesamtlänge des Rotors 7.In the variant shown in FIG. 1 and also preferred, the rotor 7 consists of a lower conical part and an adjoining cylindrical part. The length of the conical portion is at least 1/6 of the total length of the rotor. 7
Der Rotor 7 kann auch, wie in Fig. 2 gezeigt, mehrstufig aufge baut sein, wobei der obere Teil sowohl zylindrisch als auch ko nisch ausgeführt werden kann.The rotor 7 can also, as shown in Fig. 2, be built up in several stages, wherein the upper part can be designed both cylindrically and ko African.
Eine durchweg konische Variante (Fig. 3) ist möglich, ebenso wie eine Variante, bei der die Änderung des Durchmessers des Rotors 7 zwischen größtem und kleinstem Durchmesser eine stetig steigende Kurve ist (Fig. 4). Derartige Kurvenverläufe sind auch innerhalb der einzelnen Stufen möglich.A completely conical variant ( FIG. 3) is possible, as is a variant in which the change in the diameter of the rotor 7 between the largest and smallest diameter is a continuously increasing curve ( FIG. 4). Such curves are also possible within the individual stages.
Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung:The mode of operation of the device according to the invention:
Durch den Aufgabestutzen 4 gelangt die auf Endfeinheit zerklei nerte, gewalzte Schokoladenmasse in das Innere des Zylinders 1. Infolge der Rotation des Rotors 7 entsteht im Scherspalt zwischen dem Rotor 7 und der inneren Wandung des Zylinders 1 bzw. zwischen den Flügeln 8 und den Stäben 9 ein hohes Schergefälle. Die Scho koladenmasse wird damit sehr intensiven Scherspannungen ausge setzt und es erfolgt eine Strukturwandlung bei gleichzeitiger Entfeuchtung und Austreibung unerwünschter Aromastoffe. Die über die Luftzuführstutzen 5 zugeführte Luft dient dem Transport der Feuchtigkeit und der unerwünschten Aromastoffe. Die vorgesehene Kühlmöglichkeit des Strukturwandlers gestattet die Einstellung der erforderlichen Prozeßtemperatur.Through the feed nozzle 4 , the crushed, ground chocolate mass is passed into the interior of the cylinder 1 . As a result of the rotation of the rotor 7 , a high shear rate arises in the shear gap between the rotor 7 and the inner wall of the cylinder 1 or between the vanes 8 and the bars 9 . The chocolate mass is thus exposed to very intense shear stresses and there is a structural change with simultaneous dehumidification and expulsion of undesirable aroma substances. The air supplied via the air supply connection 5 is used to transport the moisture and the undesirable aroma substances. The proposed cooling option of the structural converter allows the required process temperature to be set.
Durch die Ausbildung des Rotors 7, durch die Verstellbarkeit des Winkels α und durch das definierte Radienverhältnis zwischen der Innenwand des Zylinders 1 und des Rotors 7 und bei entsprechender Drehzahl des Rotors 7 entsteht ein Strömungsprofil innerhalb des Zylinders 1, durch das eine nahezu gleichmäßige Scherbehandlung jedes Volumenteilchens erzielt wird. Dazu kann durch die Ver stellbarkeit der Flügel 8 und durch die Wahl der jeweils opti malen Drehzahl die Transportwirkung und damit der Füllungsgrad im Behälter wie auch das Schergefälle beeinflußt werden.The design of the rotor 7 , the adjustability of the angle α and the defined radius ratio between the inner wall of the cylinder 1 and the rotor 7 and at a corresponding speed of the rotor 7 creates a flow profile within the cylinder 1 , through which an almost uniform shear treatment each Volume particle is achieved. This can be influenced by the adjustability of the wing 8 and by the choice of the respective optimal speed, the transport effect and thus the degree of filling in the container as well as the shear rate.
Die Voraussetzung für die Erreichung optimaler Fließeigenschaften ist damit gegeben.The prerequisite for achieving optimal flow properties is given.
Claims (4)
zylindrischer Behälter bei dem der Aufgabestutzen für das Verarbeitungsgut und der Luftzuführstutzen am Eintritt und
der Austrittsstutzen für das bearbeitete Verarbeitungsgut am Austritt des Systems angeordnet sind,
Zuführstutzen für Zusätze zwischen dem Aufgabestutzen des Verarbeitungsgutes und dem Austrittstutzen,
Stäbe, die an der Innenwand des zylindrischen Behälters angeordnet sind und
ein Rotor, der zentrisch im Innern des Behälters angeordnet ist und Flügel aufweist, die mit den Stäben in Wirkverbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchmesser des Rotors (7) an dem Ende, das dem Aufgabestutzen (4) zugeordnet ist, kleiner ist als an dem Ende, das dem Austrittsstutzen (6) zugeordnet ist, wobei
der größte Durchmesser des Rotors (7) in einem Bereich liegt, der einem Verhältnis des Außendurchmessers des Rotors (7) zum Innendurchmesser des Behälters von 7 : 10 bis 9,5 : 10 ent spricht, und
beim kleinsten Durchmesser des Rotors (7) das Verhältnis 3 : 10 bis 7 : 10 beträgt und die Flügel (8) mit variierbaren Anstellwinkeln α auf dem Rotor (7) angeordnet sind.1. Structure converter for the continuous processing of dispersions, such as. B. chocolate, consisting of a fatty phase and disperse solids, wherein the structural converter has the following features:
cylindrical container in which the feed nozzle for the material to be processed and the air supply nozzle at the inlet and
the outlet connection for the processed material to be processed are arranged at the outlet of the system,
Feed nozzle for additives between the feed nozzle of the material to be processed and the outlet nozzle,
Rods which are arranged on the inner wall of the cylindrical container and
a rotor which is arranged centrally in the interior of the container and has vanes which are operatively connected to the rods,
characterized in that
the diameter of the rotor ( 7 ) at the end that is assigned to the feed nozzle ( 4 ) is smaller than at the end that is assigned to the outlet nozzle ( 6 ), wherein
the largest diameter of the rotor ( 7 ) is in a range that speaks to a ratio of the outer diameter of the rotor ( 7 ) to the inner diameter of the container from 7: 10 to 9.5: ent, and
for the smallest diameter of the rotor ( 7 ) the ratio is 3: 10 to 7: 10 and the blades ( 8 ) are arranged on the rotor ( 7 ) with variable angles of attack α .
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Legal Events
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