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Die
Erfindung betrifft eine Knetmaschine mit horizontaler Mischachse
und kippbarem Mischbehälter
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung gilt insbesondere für
Knetmaschinen für
die industrielle Herstellung von Teig für die Bäckerei, die Patisserie, die
Feinbäckerei.
Derartige Knetmaschinen sind in den Unterlagen FR 2 759 863, FR
2 673 690 beschrieben. Diese Knetmaschinen umfassen typisch einen
in Bezug auf eine vertikale, durch den Rotor verlaufende Achse symmetrischen
Behälter
und einen Rotor mit Schaufeln, deren Richtung durch die Rotorachse
verläuft.
Die Knetqualität
ist jedoch nicht immer ausgezeichnet, wenn man diese Knetmaschinen
verwendet, insbesondere ist der Teig nicht immer in zufrieden stellender
Weise „ausgedehnt".
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Ferner
möchte
man in bestimmten Fällen
die Textur des Teigs je nach seinem Bestimmungszweck präzise einstellen,
indem das Kneten unter Druck und/oder Vakuum erfolgt. Bei einem
niedrigen Druck im Knetbehälter
wird der Teig beispielsweise hauptsächlich für die Herstellung von Baguette
(„offene" Struktur) verwendet,
während
der Teig bei einem hohen Druck für
Toastbrot benutzt wird.
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Knetmaschinen,
die abwechselnd Vakuum und Druck benutzen, sind bereits bekannt.
Beispielsweise beschreibt die Unterlage
EP 629 115 nacheinander einen Überdruckschritt
und einen Schritt mit verringertem Druck für eine besondere, mit Ascorbinsäure in Zusammenhang
stehende Bearbeitung. Ferner weist diese Knetmaschine zwei Fächer auf,
den Mischbehälter
und ein Druck-/Vakuum-Fach, was zu Benutzungsschwierigkeiten aufgrund
der Bewegung von pulverförmigem
Mehl zwischen den Fächern
führen
kann.
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Das
Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Stands der Technik
zu beseitigen, indem sie eine horizontale Knetmaschine vorschlägt, die
gleichzeitig die Knetqualität
verbessert und eine optimale Bearbeitung unter Vakuum/Druck ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung eine Knetmaschine
mit horizontaler Mischachse für
die Herstellung von Backteig oder dergleichen gemäß Patentanspruch
1.
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Die
Knetmaschine umfasst eine erste, etwa vertikale Seitenwand und eine
zweite Seitenwand, die in einem Winkel von etwa 10 bis 30° in Bezug
auf die Vertikale geneigt ist, wobei der Behälterboden die erste Seitenwand
mit der zweiten Seitenwand verbindet.
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Auf
der Seite der zweiten Seitenwand weist der Behälter einen sich halbmondförmig nach
oben erweiternden Freiraum auf, der sich zwischen der zweiten Seitenwand
und dem von dem freien Ende der Schaufeln beschriebenen Weg befindet,
wobei die geneigte Seitenwand von diesem Weg entfernt ist.
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Über eine
bestimmte Winkelöffnung
von etwa einer viertel Umdrehung ist die Innenwand des Behälters auf
der Seite der ersten Seitenwand mit dem von dem freien Rand der
Schaufeln beschriebenen Weg etwa tangierend.
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Der
Winkel zwischen einerseits der vertikalen, durch die Achse des Rotors
verlaufenden Ebene und andererseits der durch die Achse des Rotors
verlaufenden Ebene und der Verbindung zwischen dem geradlinigen
Abschnitt der zweiten Seitenwand und dem gekrümmten Abschnitt der zweiten
Seitenwand beträgt
zwischen 80 und 120°,
typisch 100°.
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Der
Abstand in der zum Behälterboden
parallelen Ebene zwischen der Achse des Rotors und der zweiten Seitenwand
beträgt
typisch zwischen 1,2 und 2 Mal den Radius des von dem freien Ende
der Schaufeln genommenen Kreises.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist (sind) das freie Endteil (die freien Endteile) der Schaufeln
in Bezug auf die radiale Richtung um einen Winkel zwischen 5 und
20° geneigt,
wodurch ein Ausdehnen des Teigs ermöglicht wird.
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Die
Knetmittel umfassen mindestens eine an dem Rotor montierte Schaufeleinheit,
wobei jede Einheit aus zwei, drei oder vier Schaufeln besteht, wobei das
freie Ende jeder Schaufel einen kreisförmigen Weg beschreibt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst jede Schaufel ein erstes etwa geradliniges Segment und ein
zweites Segment, die in Bezug auf die Achse des Rotors außermittig
und um 90 bis 120° zueinander gelagert
sind.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
umfasst jede Schaufel einen ersten, in radialer Richtung axialen Abschnitt
und einen zweiten distalen Abschnitt, der um 5 bis 20° in Bezug
auf den ersten axialen Abschnitt geneigt ist.
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Das
freie Endteil des zweiten distalen Abschnitts ist etwa geradlinig
oder abgerundet.
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Die
Drehzahl der Schaufeln beträgt
10 bis 250 Umdrehungen/min., und das Fassungsvermögen des
Behälters
der Knetmaschine beträgt
zwischen 200 und 600 Liter, typisch 400 Liter, wobei die Drehrichtung
der Schaufeln und die Drehzahl gemäß den Knetparametern eingestellt
werden.
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Die
Druck-/Vakuum-Vorrichtung umfasst Unterdrucksetzungsmittel, die
an den Behälter,
am oberen Endteil desselben angeschlossen sind.
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Die
Knetmaschine umfasst ferner Kippmittel mit einem Kipplager des Behälters auf
jeder Seite des Behälters,
das mit mindestens einem Zylinder ausgestattet ist, der einerseits
an dem Gestell und andererseits an dem Lager montiert ist, wobei
die Betätigung
des Zylinders die Drehung des Behälters um seine horizontale
Achse zwischen mindestens einer Ausgießposition seines Inhalts, wobei
der Deckel des Behälters
abgenommen ist, einer Mischposition und einer Reinigungs-/Wartungsposition
bewirkt.
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Das
Lager des Rotors ist koaxial und von dem Kipplager des Behälters umgeben.
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Die
Knetmaschine umfasst einen Verriegelungsdeckel des Behälters, der
in Bezug auf die Öffnung
des Behälters
entlang Führungsstützen verschiebbar
ist, wobei der Deckel sich in abgenommener Position in freier Entfernung
des Behälters
befindet, wenn der Behälter
kippt.
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Die
Knetmaschine umfasst eine Dichtungsvorrichtung, die auf jeder Seite
des Behälters
ein abnehmbares Rotorlager aufweist, mit einem zwischen der Rotorwelle
und den Dichtungen der Dichtungsvorrichtung angeordneten Steg.
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Gemäß einer
Ausführung
umfasst der Behälter
eine Umwälzvorrichtung,
die das gemischte Produkt abkühlen
oder auf Temperatur halten soll.
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Weitere
Gegenstände
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, die eine Ausführungsform
darstellen. Es zeigen:
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1 eine
Vorderansicht der Knetmaschine entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
wobei sich der Deckel des Behälters
in geschlossener Position befindet und der Behälter nicht gekippt ist;
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2 eine
Ansicht der Knetmaschine im Längsschnitt
nach der Linie I-I von 1, zwischen einer vertikalen
Betriebsstellung des Behälters
und einer gekippten Stellung des Behälters;
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3 eine
Ansicht im Querschnitt der Knetmaschine nach der Linie II-II von 1;
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4 eine
Schnittansicht des Behälters
entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
die die Schrägstellung
der Schaufeln des Rotors darstellt;
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5 eine ähnliche
Ansicht wie 4, die die asymmetrische Form
des Behälters
darstellt;
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6a, 6b, 6c Ausführungsvarianten
des Rotors mit unterschiedlicher Anzahl Schaufeln;
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7 Ausführungsvarianten
der Behälterform,
mit dem Abstand zwischen der von dem Behälter entfernten Wand und dem
Weg der Schaufeln.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Die
Knetmaschine 1 ist eine horizontale Knetmaschine. Sie umfasst
ein Gestell 3 mit Stützfüßen 4 und
einen Mischbehälter 5 mit
einem Mantel 2.
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Der
Behälter 5 ist
mit Knetmitteln 6 mit Schaufeln 7 ausgestattet,
deren Drehung in Betriebsposition, d.h. Knetposition des Teigs,
von einem Rotor 8 angetrieben wird, der sich nach einer
horizontalen Achse X erstreckt.
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Der
Behälter 5 umfasst
zwei über
den Boden 11 des Behälters
verbundene Seitenwände 9, 10, eine Öffnung 12,
die in der oberen Position von einem abnehmbaren Deckel 13 verschließbar ist,
und zwei Querwände 14, 15.
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Die
Zutaten werden durch die Öffnung 12 in den
Behälter 5 eingeführt.
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Die
beiden Wände 9, 10 verlaufen
in einer Längsrichtung
D.
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Der
Behälter 5 kann
um die horizontale Achse X in eine in 6 dargestellte
Entleerungsposition gekippt werden.
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Der
Behälter 5 wird
auf jeder Seite von Lagern 16, 17 gestützt, die
von Rahmen 18, 19 des Gestells 3 getragen
werden.
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Die
Knetmaschine 1 umfasst ferner auf das Gestell 3 montierte
elektrische Motorisierungsmittel 20, die die Drehung des
Rotors 8 mit Hilfe von Antriebsmitteln wie beispielsweise
einem auf eine mit dem Rotor 8 verbundene Scheibe 22a montierten Riemen 22 steuern
können.
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Jeder
Rahmen 18, 19 umfasst ein quaderförmiges Teil 20 für die Befestigung
am Rahmen 3 und ein zylindrisches Teil 21 für die Befestigung
am Lager 16, 17 und das aus dem Behälter 5 ragt.
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Auf
der Seite der Scheibe 22a wirkt das Lager 16 mit
dem zylindrischen Befestigungsteil 21 des Rahmens 18 zusammen.
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Auf
der von der Scheibe 22a abgewandten Seite wirkt das Lager 17 in
Montageposition des Behälters 5 mit
dem zylindrischen Befestigungsteil 21 des Rahmens 19 zusammen.
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Die
Rahmen 18, 19 sind an dem Gestell 3 befestigt.
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Das
Lager 17 ist außerdem
das Kipplager des Behälters 5.
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Dieses
Lager trägt
nämlich
ein Anschlussteil 23 der Stange 24 eines um einen
unteren horizontalen Ständer 26 des
Gestells 3 schwenkbaren Zylinders 25.
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Demnach
weist der Behälter 5 in
der ausgefahrenen Position der Stange 24 die nach oben
gerichtete Öffnung 12 in
Arbeitsposition der Zutaten auf.
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In
der eingefahrenen Position der Stange 24 wird die Drehung
des Anschlussteils 23 nach unten angetrieben, was das Kippen
des Behälters
bewirkt.
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Bei
dieser Ausführung
ist die Kippachse horizontal und entspricht der Achse des Rotors 8.
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Die
Lager 16, 17 sind jeweils mit Befestigungsmitteln 27 unter
den Querwänden 14, 15 befestigt.
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Jedes
Lager 16, 17 umfasst eine ringförmige Befestigungskrone 28 und
eine rohrförmige
Krone 29.
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Ferner
ist der Deckel 13 des Behälters 5 verschiebbar
auf Führungssäulen 31 montiert.
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In
der Arbeitsposition, insbesondere bei dem Mischen des Teigs, ist
die Öffnung
des Behälters 5 von
dem Deckel 13 verschlossen. Um den Behälter 5 zu öffnen, gleitet
der Deckel 13 auf den Säulen 31 in Richtung
ihres Endteils 32.
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In
der Öffnungsposition
des Behälters 5 kann der
Behälter 5 unabhängig von
dem Deckel 30 kippen, um in die Entleerungsposition 5' zu gelangen.
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Die
Führungssäulen 31 sind
mit Winkeleisen 33 an dem Gestell 3 befestigt.
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Nachfolgend
wird der Behälter 5,
in der dargestellten Ausführung
mit einem Fassungsvermögen von
400 Litern, sowie die Knetmittel beschrieben.
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Die
Knetmaschine verwendet drei Schaufeln 34, 35, 36.
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Die
Schaufel 34 umfasst zwei freie Enden 34a, 34b,
ein erstes geradliniges Segment 34c der Länge 11,
ein zweites geradliniges Segment 34d der Länge 12,
kleiner als 11. Auch die Schaufel 35 umfasst zwei freie
Enden 35a, 35b, ein erstes geradliniges Segment 35c,
ein zweites geradliniges Segment 35d. Und die Schaufel 36 umfasst
zwei freie Enden 36a, 36b, ein erstes geradliniges
Segment 36c, ein zweites geradliniges Segment 36d.
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Die
freien Enden 34a, 35a, 36a beschreiben einen
kreisförmigen
Weg C1 mit dem Radius R1. Die freien Enden 34b, 35b, 36b beschreiben
einen Weg C2 mit einem Radius R2, der etwas kleiner als R1 ist.
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Die
ersten Segmente 34c, 35c, 36c und die zweiten
Segmente 34d, 35d, 36d jeder Schaufel 34, 35, 36 sind
in einem Winkel γ von
etwa 120° beabstandet
und verlaufen nicht durch die Rotationsachse 8a des Rotors 8.
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Genauer
gesagt, wie in 6 dargestellt, bilden die ersten
Segmente 34c, 35c, 36c einen Winkel α von etwa
10° mit
den Radien R1, die durch die jeweiligen freien Enden 34a, 35a, 36a verlaufen.
Auch die zweiten Segmente 34d, 35d, 36d bilden
einen etwa gleichen Winkel wie α mit
den Radien R2, die durch die jeweiligen freien Enden 34b, 35b, 36b verlaufen.
Dieser Winkel α ermöglicht,
wie noch beschrieben wird, einen „geneigten" Angriffswinkel der Schaufeln an dem
Teig zu erhalten, was seine Ausdehnung verbessert.
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Der
Winkel α ist
verbunden mit dem Abstand zwischen der Achse des Rotors und den
Schaufeln. Demnach ist eine Außermittigkeit
der Schaufeln in Bezug auf die Achse des Rotors gegeben.
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Die
Innenseite 37 der ersten Seitenwand 9 umfasst
einen vertikalen geradlinigen Abschnitt 38 und einen gekrümmten Abschnitt 39,
die an der Verbindung 40 verbunden sind. Die Verbindung 40 ist Bestandteil
der etwa horizontalen Ebene P1, die durch die Achse des Rotors 8 verläuft. Somit
verläuft der
Weg C1 der Enden 34a, 35a, 3ba der Schaufeln 34, 35, 36 etwa
tangierend an der Innenseite, d.h. in einem Abstand e etwa ab der
Verbindung 40 über
ca. Umdrehung, bis zum untersten Punkt S des Wegs C1. Da der kreisförmige Weg
C1 an der Form der Innenseite 37 verläuft, tangiert der Abschnitt 38 am Gipfel 44 des
Wegs C1.
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Die
Innenseite 37 der zweiten Seitenwand 10 umfasst
einen geradlinigen Abschnitt 41 und einen gekrümmten Abschnitt 42 die
an der Verbindung 43 verbunden sind.
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Entlang
der zweiten Seitenwand definiert man mit dn den
Abstand zwischen der Tangente und dem Weg C1 am Gipfel Sn, und die Kreuzung In zwischen der zweiten
Wand 10 und dem Radius R1 des durch die Kreuzung In führenden
Wegs.
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Auf
der Seite der zweiten Seitenwand 10:
- – ist der
Abschnitt 41 um einen Winkel β von etwa 10° in Bezug auf die Vertikale
geneigt;
- – ist
die Kreuzung In von dem Gipfel Sn um den Abstand
dn entfernt.
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Demnach
schneidet die Ebene P1 die zweite Seitenwand 10 an der
Kreuzung 11, wobei der Gipfel Sn das Bezugszeichen 45 trägt und die
Kreuzung 11 und der Gipfel 45 um den Abstand d1
voneinander entfernt sind.
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Der
Winkel δ zwischen
einerseits der durch die Achse des Rotors 8 verlaufenden
vertikalen Ebene P2 und andererseits der durch die Achse des Rotors 8 verlaufenden
Ebene P3 und der Verbindung 43 zwischen dem Abschnitt 41 und
dem Abschnitt 42 beträgt δ = 100°.
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In 7 sind
verschiedene Varianten der Behälterform
dargestellt, wobei der Winkel δ zwischen
einer Position 10, 41, einer anderen Position 10', 41', einer anderen
Position 10" , 41" schwankt. Die
besten erzielten Ergebnisse entsprechen einem Wert δ von etwa
100°.
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Der
Behälter 5 weist
demnach zwischen der zweiten Seitenwand 10 und dem Weg
C1 einen halbmondförmigen
Bereich 47 auf. Dieser Bereich 47 verjüngt sich
in Richtung des Bodens des Behälters 5 bis der
Abstand dn etwa dem Freiraum e entspricht.
Der Bereich 47 nimmt zwischen der Kreuzung 11 und dem
untersten Punkt S ab.
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Bei
der dargestellten Ausführung
sind die Abstände
wie folgt: R1 = 265 mm, R2 = 255 mm, d1 = 110 mm.
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Die
Anmelderin hat festgestellt, dass die Form der beschriebenen außermittig
gelagerten Schaufeln 34, 35, 36, insbesondere
die Neigung der Schaufeln in Bezug auf den Weg, sowie die Form des beschriebenen
Behälters,
insbesondere bei Vorhandensein eines Freiraums 47, zu ausgezeichneten Knetergebnissen
führen.
Die Anmelderin erklärt
diese Verbesserung in Bezug auf den Stand der Technik durch einen
erzielten technischen Effekt, der einem Walzen des Teigs entspricht.
Das erzielte progressive Walzen leistet einen Beitrag zu einer in
der Bäckerei
erwünschten
Ausdehnungsarbeit des Teigs.
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Bei
der in 1 betrachteten Ausführung lauten die Hauptparameter
wie folgt, bei einem zu 60% hydrierten Teig (Mehl: 100 kg, Salz:
400 g, Wasser: 60 Liter):
- – Knetdauer: 8 Minuten mit:
- – Frasierung
bei 40 Umdrehungen/Minute während
2 Minuten, mit periodischer Umkehrung der Drehrichtung während der
Frasierung
- – Kneten
bei 80 Umdrehungen/Minute während
6 Minuten
- – Druck:
für Brot
des Typs Baguette, Arbeit bei 150 mbar während der Knetphase.
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Man
verwendet drei Schaufeln. Bei anderen Ausführungen ist die Anzahl der
Schaufeln unterschiedlich, wobei diese Schaufeln außermittig
gelagert sind, um eine Neigung in Bezug auf den Radius des Wegs
zu erhalten, beispielsweise zwei Schaufeln (6a), vier
Schaufeln (6c).
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Der
Walzeffekt kann ebenfalls mit dem beschriebenen asymmetrischen Behälter 5 erzielt
werden, jedoch mit nicht geneigten Schaufeln, wobei dieser Effekt
dann kleiner und die Knetqualität
nicht so gut ist wie diejenige, die durch die Kombination asymmetrischer
Behälter
und geneigter Schaufeln erzielt wird. Demgegenüber kann der Walzeffekt ebenfalls
dank der beschriebenen geneigten Schaufeln erzielt werden, jedoch
mit einem symmetrischen Behälter,
wobei dieser Effekt dann kleiner und die Knetqualität nicht
so gut ist wie diejenige, die durch die Kombination asymmetrischer
Behälter
und geneigter Schaufeln erzielt wird.
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Dem
Fachmann ist klar, dass die Einstellung dieser einzelnen Parameter
insbesondere an das verwendete Rezept und die produzierten Mengen
anzupassen ist.
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Die
Knetmaschine 1 umfasst ferner eine Dichtungsvorrichtung 48 zwischen
den Lagern 16, 17 und dem Rotor 8. Diese
Vorrichtung 48 enthält
Dichtungen 49 und einen zwischen den Dichtungen 49 und
den Lagern 16, 17 angeordneten Steg 50.
Demnach braucht die Bearbeitung des Rotors 8 nicht unbedingt
sehr präzise
zu sein, um die Dichtheit zu gewährleisten.
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Ferner
umfasst der Behälter
Temperaturregelungsmittel des Behälters wie beispielsweise einen gekühlten, eine
Wärmeübertragungsflüssigkeit
enthaltenden Doppelmantel, um insbesondere trotz der durch das Kneten
erzeugten Wärme
die Temperatur aufrecht zu erhalten, oder in bestimmten Fällen auch die
Knetqualität
durch Temperaturregelung des Teigs einzustellen.
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Was
die Regelungsvorrichtung des Drucks im Behälter anbetrifft, so können verschiedene
Vorrichtungen unabhängig
von dem zuvor beschriebenen Walzeffekt zum Einsatz gelangen.