DE4221315A1 - Conche - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Conche mit einer zylindri­ schen Trogwand und einem Rotor mit an diesem befestigten, radial abstehenden Versalbungswerkzeugen, deren Vorderfläche zu einer Tangentialebene an der zylindrischen Trogwand in einer der Vorderfläche des Versalbungswerkzeuges in radialer Richtung am nächsten liegenden Erzeugenden winkelig angeordnet ist und die einen Spalt zur Trogwand bildet.

Eine derartige Conche ist beispielsweise aus der DE-A-36 03 155 bekannt geworden. Die Ausbildung der Versalbungswerkzeuge entspricht dabei, wenigstens im Querschnitt gesehen, der einer bekannten Type von Conchen. Die oben beschriebene Konstruktion hat sich seit Jahren bewährt.

Nach der DE-A-40 29 037 wird beim Conchieren wirksame Bearbei­ tungsenergie nur während der zäh-plastischen Phase der Schoko­ lade eingebracht. Daraus ergibt sich aber, daß die Conchier­ zeit nur dann verkürzt werden kann, wenn in dieser zäh-plasti­ schen Phase möglichst viel Energie eingebracht werden kann. Al­ lerdings sind der Einbringung von Energie enge Grenzen gesetzt. Vor allem läßt sich die Drehzahl der Rotoren nicht beliebig vergrößern, vielmehr wird die höchstzulässige Grenzdrehzahl im allgemeinen unter 50 u/min liegen.

Es wurden nun Untersuchungen über die Wirkung der Versalbungs­ werkzeuge geführt, wobei festgestellt werden konnte, daß ein wesentlicher, dabei auftretender Effekt ein Schereffekt zwi­ schen einzelnen, der Trogwand mehr oder weniger benachbarten Schokoladeschichten ist. Dieser Schereffekt verbraucht einen Gutteil der bei Drehung der Rotoren in die Schokolademasse ein­ gebrachten Energie. Allerdings gibt es auch hier wiederum Gren­ zen. Untersuchungen zeigten, daß - besonders zu Beginn des Conchierens - der Scherwiderstand häufig größer ist als die Haftung an der Trogwand, so daß sich beim Vorüberbewegen des jeweiligen Scherwerkzeuges gegebenenfalls blanke Trogwände an­ stelle eines versalbten dünnen Filmbelages an der Trogwand zei­ gen. Dies bedeutet aber eine Art von Schlupf - ganz ähnlich demjenigen Schlupfe, dem ein Auto unterworfen ist, wenn es auf Eis gerät. In diesem Falle muß das Auto mit geringerer Ge­ schwindigkeit gefahren werden, und ganz so ist es auch bei einer Conche.

Hier zeigt es sich also, daß das Einbringen von Energie in die Schokolademasse ab eines gewissen Grenzbereiches auf Probleme stoßen kann. Diese Probleme scheinen offensichtlich nicht lösbar zu sein.

Der Erfindung liegt aber nun die Aufgabe zugrunde, eine Conche der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die pro Zeiteinheit in die eingebrachte Energie erhöht werden kann.

In einem ersten Schritte zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß wenn tatsächlich die Versalbung der Schokolademasse auf einem Schereffekt beruht, dieser Effekt einer besonderen Untersuchung zu unterziehen ist. Der zweite Schritt zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei einer Conche der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen wird, daß die Vorderfläche des Werkzeuges zumindest zonenweise uneben und in Rotationsrichtung des Versalbungswerkzeuges sich von der Trogwand progressiv entfernend ausgebildet ist, und/oder daß der Spalt zwischen dem trognächsten Bereich des Versalbungswerkzeuges und der Trogwand einstellbar ist. Durch diese konstruktive Maßnahme öffnet sich der Winkel zwischen der Tangentialebene und dem Versalbungswerkzeug wird eine intensive Bearbeitung der Schoko­ lademasse erreicht. Während des Arbeitsprozesses wird erreicht, daß die Radialscherung der radial inneren Schicht gering und im Bereiche der radialen äußeren Schichten vorteilhaft am größten ist. Dies sichert eine innige Durchdringung der Schichten der Schokolademasse.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird vorgeschla­ gen, daß die Vorderfläche des Versalbungswerkzeuges durch eine gekrümmte, sich in Richtung der Achse des Rotors erstreckende, vorzugsweise durch eine gemäß einem Kreisbogen gekrümmte Fläche gebildet ist. Eine solche bevorzugte Ausbildung ist nicht nur insofern günstig, als damit die Tangentialebene an diese Fläche für radial einwärts gelegene Schokoladeschichten einen größeren Winkel zur Trogwand einnimmt, als radial auswärts; vielmehr ergibt sich noch der weitere günstige Effekt, daß solche Flächen leicht herstellbar sind. Der günstige Bearbeitungseffekt wird ebenso erreicht, wenn nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, daß die Vorderfläche des Versalbungswerkzeuges durch mehrere facettenartig entlang einer Krümmung angeordnete Tangential­ flächen gebildet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der Rückseite des Versalbungswerkzeuges eine vorzugsweise scharfe Kante in Richtung der Achse des Rotors vorgesehen ist, die vom trognächsten Bereich des Versalbungs­ werkzeugs entfernt angeordnet ist. Hierdurch kann bei Drehrich­ tungsumkehr des Rotors ein Trockenconchieren der noch in festem Zustand befindlichen Schokolade durchgeführt werden. Durch die Distanzierung dieser Kante wirkt sie nicht mehr als eine Art Schaber, sondern vorteilhaft als Teilungskante, die es gestattet, während des Bearbeitungsprozesses bereits frühzeitig den Versalbungsvorgang einzuleiten, was wiederum Zeit und Kosten spart.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Versalbungswerkzeug in seiner radialen Erstreckung durch Verschiebung und/oder Verdrehung bzw. Verschwenkung verstellbar ausgebildet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Einwirkung der Radialscherung auf die radial inneren Schichten gewählt bzw. eingestellt werden.

Um die Verstellung rasch und einfach durchführen zu können, wird nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgeschlagen, daß das Versalbungswerkzeug an mindestens einem Schieber befestigt ist, der kolbenartig innerhalb eines hohlen Rotorarmes durch ein Druckbeaufschlagungsmittel verschiebbar ist.

Die Einstellung kann in einfacher Weise nach weiterer Ausge­ staltung der Erfindung auch dadurch erreicht werden, daß zur radialen Verstellung des Versalbungswerkzeuges eine Hubspindel im Rotorarm gelagert ist, die über eine zur Achse des Rotors koaxiale Welle und zumindest ein Zahnradwinkelgetriebe, vor­ zugsweise ein Differentialgetriebe antreibbar ist. Durch Verwendung des Differentialgetriebes ist die Verstellung des Spaltes auch während der Rotation der Versalbungswerkzeuge möglich, was zur Optimierung des Conchierens vorteilhaft bei­ tragen kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen. Hierbei zeigt:

Fig. 1 die bekannte Werkzeugform und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugform im Axialschnitt.

In dieser Fig. 1 ist ein Teil der im wesentlichen zylindrischen Trogwand 1 und ein um eine Achse A drehbarer Arm 2 mit einem blattartigen Werkzeug 3 dargestellt. Das Werkzeug 3 nimmt zu einer Tangente T, welche durch einen Punkt P in radialer Ver­ längerung einer Werkzeugspitze 3a verläuft, einen Winkel α ein. Diese Spitze 3a besitzt von dem Punkte P einen Abstand s, der die Stärke einer an der Trogwand 1 verbleibend sollenden Schokoladeschicht L1 bestimmt.

Stellt man sich nun die vor dem Werkzeug 3 liegende Schokolade­ masse als Schichten gleicher Dicke L1 bis L5 vor, so ergibt sich die größte Scherung an der Grenzfläche zwischen den Schichten L1 und L2.

Dies bedeutet nun keineswegs, daß die übrigen Schichten L2 bis 15 von dieser Scherung unbeeinflußt bleiben, denn der Winkel α stellt einen Einzugswinkel dar, der bewirkt, daß die Schicht L5 zunehmend radial auswärts gedrückt wird, was gleichermaßen auch für die weiter außen liegenden Schichten L4 bis L2 gilt. Das bedeutet, daß bis zum Erreichen der Spitze 3a eine gegenseitige Durchdringung der Schichten L5 bis L1 stattfindet, wobei sich auch eine Scherung in Richtung radial auswärts ergibt. Das Maß dieser Scherung hängt zu einem Teil von der Größe des Spaltes s ab, zu einem anderen Teil von der Größe des Winkels α.

Überlegt man sich nun diese Gegebenheiten, so wird zunächst verständlich, daß es beim Conchieren zu einem nicht unerheb­ lichen Teil auch auf diese radiale Scherung etwa entlang der Linien R1 bis R5 ankommt. Findet diese nicht statt, so besteht die Gefahr, daß der Zusammenhang mindestens der Schichten L2 bis L5 einerseits und L1 anderseits, in vielen Fällen aber der Zusammenhang der Schichten L1 bis L5 einerseits und der Ober­ fläche der Trogwand 1 abreißt und dann das Werkzeug 3 diese Schichten nunmehr vor sich herschiebt, ohne eine wirksame Ein­ bringung der Energie in die Schokolademasse zu verursachen. Es kommt also wesentlich darauf an, die Radialscherung entlang der Linien R1 bis R5 in hohem Maße aufrechtzuerhalten.

Dabei wird es verständlich sein, daß diese Radialscherung ent­ lang der Linien R1 bis R5 bei kleinerem Winkel α größer sein wird. Wird hingegen der Spalt s vergrößert, so ergibt sich eine schwächere Durchdringung der Schicht L1 durch die radial auswärts gedrückten Schichten L2 bis L5. Dies führt zunächst einmal zur Erkenntnis, daß wenn es erwünscht ist, die Bearbeitungsenergie zu erhöhen, der Hebel hier angesetzt werden muß.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Conche ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der ebenfalls einen Axialschnitt dargestellen Fig. 2.

Gemäß Fig. 2 ist ein Arm 102 um die Achse A drehbar. Der Arm 102 trägt an seinem freien Ende ein Werkzeug 102, das an seiner - bei Drehung in Uhrzeigergegensinne - vorderen Arbeitsfläche 4 mit nach vorne gerichteter zunehmender Öffnung ausgebildet ist. Diese zunehmende Öffnung könnte auch stufenförmig durch mehre­ re, entlang einer Krümmung verlaufende und aneinander anschließende Tangenten gebildet sein, doch ist eine bogenförmi­ ge Krümmung bevorzugt. Dabei kann der Bogen im Prinzip entlang verschiedener Kurven, z. B. einer Parabel, verlaufen, doch hat sich ein Kreisbogen als besonders günstig erwiesen.

Vergleicht man die Auswirkungen einer solchen bogenförmigen Ar­ beitsfläche auf die oben besprochenen fünf Schichten L1 bis L5, so erweist es sich, daß die Projektion entlang der Linien R1 bis R5 nicht mehr (wie in Fig. 1) in gleichmäßigen Abständen verläuft, sondern die Radialscherung die radial innere Schicht L5 am wenigstens betrifft, hingegen am größten im Bereiche der äußeren Schichten L2, L1 ist.

Dies sichert eine innige Durchdringung der Schicht L1 durch die Schicht L2 und damit in diesem Bereiche eine so hohe Radial­ scherung, daß das bisher in Laborversuchen beobachtete Abreißen des Filmes praktisch gar nicht mehr auftreten kann. Dagegen nehmen die radial inneren Schichten L4, L5 zunächst in geringe­ rem Maße an der erwähnten Radialscherung teil, werden aber zu­ nehmend in den Spalt s eingezogen, wobei sie einer zunehmenden Scherung unterworfen werden. Es ist daher ersichtlich, daß auf diese Weise eine intensive Bearbeitung der Schokolademasse ge­ sichert wird, wobei sich der zusätzliche vorteilhafte Effekt ergibt, daß das Werkzeug 103 gegebenenfalls aus Stangenmate­ rial hergestellt werden kann, welches billig am Markte ist.

Um nun gegebenenfalls die Einwirkung der Radialscherung auf die radial inneren Schichten L4, L5 einstellen zu können, kann das Werkzeug 103 radial verstellbar sein, womit auch die Größe des Spaltes s verändert wird. Dies kann so erfolgen, daß das Inne­ re des Armes 102 (wie strichliert angedeutet) hohl ausgebildet ist und das Werkzeug 103 an einem Schieber 5 befestigt ist, der kolbenartig innerhalb des hohlen Armes 102 verschiebbar ist. Dabei deckt der Kolben, der zweckmäßig mit Dichtungen versehen ist, einen Führungsschlitz 6 ab. Das Werkzeug 103 ist somit entlang des Führungsschlitzes 6 verschiebbar, ohne daß deswe­ gen der Schlitz 6 geöffnet wird, da er stets durch das Kolben­ element 5 abgedeckt ist. Das Druckbeaufschlagungsmittel kann einerseits ein pneumatisches Fluid sein, doch ist wegen der Zusammendrückbarkeit eines derartigen Fluides eine Hydraulik bevorzugt. Allerdings ist dabei zu berücksichtigen, daß dieses Hydraulikfluid lebensmitteltechnisch unbedenklich sein muß. In Frage kommen flüssige, eßbare Fettsäureester, wie gegebenen­ falls auch flüssige Naturfette. Bei letzteren ist allerdings die Oxydationsgefahr zu berücksichtigen.

Die den Arm 102 tragende Welle 7 ist dann zweckmäßig hohl aus­ gebildet, um über eine stirnseitige Einführöffnung 8 Druckfluid in einen Sammelkanal 9 einzulassen. Allerdings zeigt Fig. 2 anhand der strich-punktierten Darstellung auch noch eine Aus­ führungsvariante, bei der die Verstellung des Werkzeuges 103 mechanisch erfolgt. Hierbei ist strich-strichpunktiert am Ende einer in das Element eingeschraubten Schraubspindel 10 ein Kronenrad 11 dargestellt, das mit einem nicht gezeigten an einer durch die Öffnung 8 hindurchgesteckten Welle sitzenden Sonnenrad kämmt. Die Welle dieses Sonnenrades dreht sich im Normalbetrieb der Conche mit der Welle 7 mit und ist gegenüber dieser gegen Relativdrehung gesichert. Durch relative Drehung der beiden Wellen kann aber das Werkzeug 103 radial verschoben werden, wobei eine solche Relativdrehung, z. B. bei Verwendung eines Differenzialgetriebes, auch während des Betriebes der Conche erfolgen kann, so daß gegebenenfalls auch während des Betriebes der Conche der Spalt s verändert werden kann. Es sei erwähnt, daß der Abstand der Bearbeitungskante 103a, die bei Drehung der Welle 7 im Uhrzeigersinne zur Wirkung kommt, von der Wandung des Troges 1 gegebenenfalls auch einstellbar sein kann, wenn das Werkzeug 103 an seiner Halterung um seine eigene Achse 12 verschwenkbar ist.

Wie anhand der Fig. 1 gezeigt wurde, besitzt das bekannte Werkzeug eine scharfe Kante 3a, die bei Umkehrung der Drehrichtung des Rotors um die Achse A, d. h. bei Drehung des Armes 2 im Uhrzeigersinn, als Schabekante wirkte und so ein Trockenconchieren der noch im festem Zustand befindlichen Schokolade gestattete. Es ist vorteilhaft, wenn daher auch bei der erfindungsgemäßen Lösung an der Rückseite der gekrümmten Werkzeugfläche (4) eine solche Kante (103a) des Werkzeuges (102) vorgesehen ist.

Allerdings haben Untersuchungen gezeigt, daß auch hier eine gewisse Verbesserung gegenüber dem Stande der Technik möglich ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Werkzeugkante (103a) vom trognächsten Punkt entfernt ist. Während nämlich bei der bekannten Ausbildung die Kante (3a) selbst den trognächsten Punkt bildete, sind nun diese beiden geometrischen Orte voneinander gesondert, was zu einer gewissen Funktionsverschiebung der Werkzeugkante führt. Während sie nämlich bisher als eine Art Schaber wirkte, wirkt sie nunmehr als Heilungskante, die die ihr gegenüberliegende Schokolademas­ se in einen abzuschabenden, radial innen liegenden Teil und in einen Versalbungsteil unterteilt, welch letzterer der Trogwand (1) benachbart ist. Wenn nämlich die im festen Zustand einge­ brachte Schokolade an den Trogwänden (1) zu haften beginnt, so ist mindestens nahe der zäh-plastischen Phase, in der es gün­ stig ist, mit dem Versalben zu beginnen. Durch die genannte Ausbildung der Werkzeugkante (103a) wird also ein Teil der Schokolade in herkömmlicher Weise abgeschabt, während ein ande­ rer der zäh-plastischen Phase mindestens nahe Anteil bereits einer Versalbung unterworfen wird, so daß der Versalbungsvor­ gang bereits frühzeitig eingeleitet wird, was Bearbeitungszeit einspart.

Wie oben erwähnt, kann der Abstand der Kante 103a von der Innenwandung des Troges 1 dafür bestimmend sein, welcher Teil der bei Drehrichtung im Uhrzeigersinne vor der Kante 103a liegenden Schokolademasse gegen die Trogwand 1 gedrückt und dabei versalbt wird bzw. welcher Teil abgehoben wird, um so noch im festen Zustand befindliche Schokoladepartikel der Luft auszusetzen.

Im Rahmen der Erfindung sind allerdings zahlreiche Abänderungen möglich. Falls nämlich beispielsweise nur eine einzige Dreh­ richtung (bei der Darstellung gemäß Fig. 2 im Uhrzeigergegen­ sinne) gewünscht wird, kann das Werkzeug 103 auch aus einem vollen Stangenmaterial bestehen. Gewünschtenfalls wird es aber auch kufenförmig ausgebildet sein.

Claims (7)

1. Conche mit einer zylindrischen Trogwand und einem Rotor mit an diesem befestigten, radial abstehenden Versal­ bungswerkzeugen, deren Vorderfläche zu einer Tangentialebene an der zylindrischen Trogwand in einer der Vorderfläche des Ver­ salbungswerkszeuges in radialer Richtung am nächsten liegenden Erzeugenden winkelig angeordnet ist und die einen Spalt zur Trogwand bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche (4) des Versalbungswerkzeuges (103) zumindest zonenweise uneben und in Rotationsrichtung des Versalbungswerkzeuges (103) sich von der Trogwand (1) progressiv entfernend ausgebildet ist und/oder daß der Spalt (s) zwischen dem trognächsten Bereich des Versalbungswerkzeuges (103) und der Trogwand (1) einstell­ bar ist.

2. Conche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche (4) des Versalbungswerkzeuges (103) durch eine gekrümmte, sich in Richtung der Achse (a) des Rotors erstreckende, vorzugsweise durch eine gemäß einem Kreisbogen gekrümmte Fläche gebildet ist.

3. Conche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche (4) des Versalbungswerkzeuges (103) durch mehrere facettenartig entlang einer Krümmung angeordnete Tan­ gentialflächen gebildet ist.

4. Conche nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite des Versalbungswerkzeuges (103) eine vorzugsweise scharfe Kante (103a) in Richtung der Achse (1) des Rotors vorgesehen ist, die vom trognächsten Bereich des Versalbungswerkzeuges (103) ent­ fernt angeordnet ist.

5. Conche nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Versalbungswerkzeug (103) in seiner radialen Erstreckung durch Verschiebung und/oder Verdrehung bzw. Verschwenkung verstellbar ausgebildet ist.

6. Conche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Versalbungswerkzeug (103) an mindestens einem Schieber befestigt ist, der kolbenartig innerhalb eines hohlen Rotorarmes (102) durch ein Druckbeaufschlagungsmittel verschiebbar ist.

7. Conche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur radialen Verstellung des Versalbungswerkzeuges (103) eine Hubspindel (10) im Rotorarm (102) gelagert ist, die über eine zur Achse (A) des Rotors koaxiale Welle (7) und zumindest ein Zahnradwinkelgetriebe (11), vorzugsweise ein Differential­ getriebe antreibbar ist.