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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Koextrudieren für die Herstellung eines zweifarbigen,
massiven Strangs aus eingedicktem Zucker, gegebenenfalls
mit einer inneren Füllung, wie sie aus der GB-A-41 20 86
bekannt ist, die die Merkmale des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 zeigt.
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Der eingedickte Zucker bildet das Ausgangsprodukt für die
Herstellung aller Arten von Bonbons und Süßigkeiten, wie
auch immer deren Form sein mag. Zur Herstellung von
Bonbons in Großserie mit wechselnder Farbwirkung mit
Streifen oder Rillen hat sich die
Mehrfarben-Extrusionstechnik als die einzig mögliche erwiesen.
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Das Extrudieren von eingedicktem Zucker stellt aufgrund
dessen schwierigen und anfälligen Verhaltens hohe
Anforderungen. Flüssiger, eingedickter Zucker ist ein
brüchiges Produkt. Es neigt schnell zum Auskristallisieren,
sobald die engen Temperatur- und Fluidbedingungen nicht
eingehalten werden. Da es nur in plastischem oder
pastenförmigem
Zustand verarbeitet werden kann, muß der
geschmeidige Zustand an jeder Stelle des Volumens während
der gesamten Dauer des Formgebungsprozesses
aufrechterhalten werden. Folglich ist das gesamte
Extrusionsverfahren auf die sich bewegenden Produktmengen anzupassen. So
ist es wichtig, daß die eingedickte Zuckermasse an jeder
Stelle den gleichen Zustand und die gleichen
Eigenschaften aufweist.
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Aufgrund der durch das Produkt vorgegebenen Bedingungen,
wie der langsamen Extrusionsgeschwindigkeit bei einer
eingedickten Masse, der Schwierigkeit, Innenvolumina mit
glatter Wandung und einander durchdringender
hydrodynamischer Form zu realisieren, und der Besonderheit von
eingedicktem Zucker,läßt sich die zweifarbige Koextrusion
bis heute nicht beherrschen.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, diese Probleme
mit einer Vorrichtung zum Koextrudieren zu lösen, welche
durch angepaßte Züge die schrittweise Herstellung zweier
Stränge aus eingedicktem Zucker komplementärer Form und
deren Verbindung ermöglicht, um so einen einzigen Strang
aus zwei Farben, gegebenenfalls gefüllt, in gewünschter
Form und Gestaltung zu extrudieren.
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Die Speiseleitungen, der Verdichtungskopf und die
Extrusionsdüse sind derart ausgelegt, daß sie progressive
Innenformen aufweisen, um den Vorschub und eine
gleichmäßige Verteilung der eingedickten Zuckermassen ohne das
Auskristallisieren und Blockieren der Zuckerzufuhr
verursachende Stauräume zu gewährleisten.
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Insbesondere ermöglicht die Verbindung besonderer
Innenkonturen zweier Kanäle des Verdichtungskopfes und der
Extrusionsdüse am Auslaß den Erhalt eines Strangs
zusammengesetzter Form aus eingedicktem Zucker mit einem
zylindrischen Zentralteil und einem glatten oder
gerillten ringförmigen peripheren Teil.
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Die technischen Merkmale und andere Vorteile der
Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines
nicht einschränkenden Beispiels einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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Figurl eine Gesamtansicht einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Koextrudieren;
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Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung
zum Koextrudieren;
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Figuren 3, 4 je eine transparente Ansicht eines
Verdichtungskopfs der Vorrichtung
zum Extrudieren von vorne bzw. von
oben;
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Figur 5 eine vereinfachte perspektivische
Ansichteiner Extrusionsdüse der
Vorrichtung zum Extrudieren;
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Figur 6 einen Längsschnitt der Extrusionsdüse
mit ihrer Befestigungseinrichtung.
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Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, mittels
einer Gruppe zum Koextrudieren durch eine angepaßte
komplexe und morphologe Ausbildung der Züge zum
Vorschieben und Verteilen der eingedickten Zuckermasse, die keine
Unebenheiten aufweisen und sich progressiv durchdringen,
ein permanentes und gleichmäßiges Verlagern des Zuckers
in der Verdichtungseinrichtung und bei der Extrusion und
somit die Ausbildung eines extrudierten zusammengesetzten
Stranges mit zwei Farben in gewünschter Form und Gestalt
zu erreichen, wobei dieser Strang gegebenenfalls
ummantelt ist.
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Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum
Koextrudieren. Diese weist ein parallelepidedisches
Gestell 2 auf, in welchem die Einrichtungen zum Steuern,
Regeln, Heizen sowie die mechanischen Antriebsmotoren
angeordnet sind. Diese Einrichtungen werden elektrisch
versorgt. Eine an einer Seite angeordnete Steuertafel 3
ermöglicht dem Betreiber das Steuern der
Extrusionseinrichtung mittels Bedienungselementen oder Knöpfen 4.
Mehrere Kontrollampen informieren über den Zustand und
die Betriebsbedingungen der Maschine.
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Der eingedickte Zucker in Form einer Masse mit erhöhtem
Viskositätskoeffizienten wird durch zwei Speiseeinheiten,
eine linke 6 und eine rechte 7, beispielsweise jeweils
entsprechend einer unterschiedlichen Zuckerfarbe
zugeführt. Diese Einheiten sind durch zwei horizontal
verlaufende, an der Oberseite des Gestells angeordnete
Speiseleitungen 8 bzw. 9 verwirklicht. Diese Leitungen
konvergieren V-förmig in Richtung eines Verdichtungskopfs 10
und einer Extrusionsdüse 11, wo der zweifarbige Strang
aus eingedicktem Zucker gebildet wird (Figur 1).
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Die Speiseleitungen verlaufen geradlinig und sind von
nebeneinanderliegenden, aus jeweils zwei einander
verlängernden rohrförmigen Elementen gebildet, die miteinander
verbunden sind. Es handelt sich um stromaufwärts gelegene
rohrförmige Elemente 12 bzw. 13 ovalen Querschnitts,
deren größter Durchmesser in der Horizontalen verläuft,
sowie um stromabwärts gelegene, sich verjüngende
rohrförmige Elemente 14 und 15 mit einem kegelstumpfförmigen
Übergang, dem ein zylindrisches Ende folgt, dessen
Querschnittsdurchmesser dem kleinen Durchmesser des ovalen
Querschnitts des stromaufwärts gelegenen rohrförmigen
Elementes entspricht. Eine Beobachtungs- oder
Beladeöffnung 16, 17 ist in der oberen Wandung jeder Leitung in
Höhe des stromaufwärts gelegenen Elementes ausgespart.
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Das Vorschieben und das Verdichten wird in jeder Leitung
durch zwei Längsschnecken 18, 19 bzw. 20, 21 mit
parallelen Drehachsen gewährleistet, wobei die seitliche
Schnecke etwas kürzer als die Hauptschnecke ist. Die
beiden konvergierenden Speiseleitungen münden an der
Rückseite des Verdichtungskopfes 10.
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Der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Verdichtungskopf
10 gewährleistet einerseits die Verdichtung, andererseits
die Verteilung der aus aus den beiden Speiseleitungen
kommenden Stränge aus heißgehaltener eingedickter
Zuckermasse derart, daß bei der nachfolgenden Extrusion ein
massiver Strang als Ergebnis des Zusammenführens und
Verbindens zweier Stränge jeder Farbe erhalten wird, die
die Merkmale der gewünschten Farb- oder Qualitätsmischung
aufweisen. Insbesondere werden die beiden jeweils aus den
beiden Speiseleitungen stammenden heißen Zuckermassen auf
einen zentralen Kanal 22 und einen peripheren Kanal 23
aufgeteilt, die derart ausgebildet sind, daß der
periphere Kanal um einen zentralen Auslaß des zentralen Kanals
22 einen kranzförmigen Auslaß 25 bildet. In diesem
Bereich bleiben die beiden Massenwege aus heißem Zucker
getrennt, und die Massen weisen noch keinen Kontakt
miteinander auf.
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Der Verdichtungskopf bildet in bezug auf eine zentrale
vertikale Längsebene einen im wesentlichen symmetrischen
Block aus. Seine Rückseite 26 wird durch zwei
Vertikalebenen gebildet, die winklig zueinander und zum Winkel
der beiden V-förmigen Speiseleitungen des heißen Zuckers
der Vorrichtung zum Koextrudieren stehen, um eine
Gegenfläche und rückwärtige Verbindungsfläche 27 bzw. 28 für
die Enden dieser beiden Leitungen zu bilden. Die Einlässe
29, 30 jedes zentralen Kanals 22 und des peripheren
Kanals 23 des Verdichtungskopfes sind an den rückwärtigen
Verbindungsflächen jeweils derart ausgebildet, daß die
Kontinuität der Speiseleitungen gewährleistet bleibt.
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Diese Kanäle durchsetzen den Verdichtungskopf, um an
einer einzigen Vorderfläche 31 des Verdichtungskopfs als
Doppel-Auslaß zu münden. Diese Vorderfläche wird durch
eine nach unten geneigte ebene Fläche 32 gebildet, die
der Extrusionsdüse gegenüberliegt und die Verbindung zu
dieser bildet.
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Die zentralen Längsachsen der beiden Kanäle des
Verdichtungskopfes verlaufen von den beiden Flächen an der
Rückseite bis zu ihrer Vereinigung in Höhe der
Vorderfläche symmetrisch und konvergent.
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Der zentrale Kanal 22 des Verdichtungskopfs weist im
allgemeinen eine um seine Zentralachse ausgebildete
zylindrisch-konische Form auf. Die Basis des Konus ist
breit, ihr Durchmesser entspricht dem Durchmesser des
entsprechenden stromabwärts gelegenen zylindrischen
Elementes der Speiseleitung für den heißen Zucker (links
in der Figur) und bildet den Einlaß 29. Letzterer ist an
der linken rückwärtigen Verbindungsfläche angeordnet. Die
schmale Basis bildet den zentralen Auslaß 24 des
verdickten Zuckers an der Vorderseite des Konus des
Verdichtungskopfs.
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Der periphere Kanal 23 ist um seine Zentralachse herum
zylindrisch ausgebildet. Sein Einlaß 30 befindet sich an
der anderen rückwärtigen Verbindungsfläche und sein
ringförmiger peripherer Auslaß 25 an der Vorderseite um
den zentralen Auslaß des zentralen Kanals herum. Zu
diesem Zweck durchdringen sich die entsprechenden
komplexen geometrischen Formen der beiden Kanäle, wobei der
periphere Kanal den zentralen Kanal (siehe Figur 4)
zunehmend umgibt. Selbstverständlich sind die Züge
absolut eigenständig und die Kanäle immer durch Seitenwände
getrennt. Die Verbindung der Massenstränge aus heißem
Zucker erfolgt schließlich erst in Höhe der
Extrusionsdüse.
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Um das Verteilen des Zuckers zu verbessern und eventuelle
Häufungs-, Konzentrations-, Verzögerungs- und Staustellen
zu vermeiden, welche eine frühzeitige und schnelle
Kristallisation des Zuckers verursachen würden, sind zwei
vordere und hintere Scherkörper 33, 34 in Richtung der
Bewegung des Zuckers im Innern des peripheren Kanals um
den zentralen Kanal herum angeordnet. Diese Körper
trennen und orientieren den peripher bewegten Zucker entlang
einem oberen Zug 35 und einem unteren Zug 36 oberhalb und
unterhalb des zentralen Kanals, wobei deren Querschnitt
die Form von jeweils oberen und unteren Ringabschnitten
um den zentralen Kanal aufweist. Zu diesem Zweck weist
der erste Körper die Form eines Dachkantprisma auf,
dessen Kante die Rolle einer Trenn- und Teilerschneide
zwischen den oberen und unteren peripheren Zügen spielt.
Der zweite Körper verhindert die Bildung eines Totraums
an der Rückseite des zentralen Kanals und das Ansammeln
von unbewegtem Produkt.
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In Höhe des zweifachen Auslasses an der Vorderseite des
Verdichterkopfes weisen die Körper eine konisch
zulaufende Form auf, um die seitlichen Enden der oberen und
unteren peripheren Züge zusammenzuführen, bis ein
einziger peripherer Kanal ringförmigen Querschnitts
ausgebildet ist. Durch die spezielle morphologe und geometrische
Durchdringung der Kanäle in jedem der beiden
Verdichtungskanäle des Kopfs sind der gleichmäßige Vorschub und
die Aufteilung des Zuckers gesichert.
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Der detailliert in den Figuren 5 und 6 dargestellte
Extrusionskopf bzw. die Extrusionsdüse 11 ist an der
Vorderseite des Verdichtungskopfs 10 abnehmbar
festgelegt. Sie kann folglich in Abhängigkeit von der
gewünschten Gestaltung und den speziellen Farben für den
austretenden Strang ausgetauscht werden. Die beschriebene
Extrusionsdüse ermöglicht die Bildung eines zweifarbigen
zylindrischen Strangs mit gleichmäßigen Längsstreifen
Sie weist einen durch einen vorderen zylindrischen
Abschnitt 38 verlängerten konischen hinteren Abschnitt 37
auf. Der vordere Abschnitt bildet das Auslaßende der
Vorrichtung zur Extrusion.
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Er weist einen zylindrischen zentralen Auslaßkanal 39
auf, der mit gleichmäßig über seinen Umfang verteilt
angeordneten radialen Kanälen 40 peripher kommuniziert.
Eine Vielzahl von komplementären peripheren Rinnen 41 ist
zwischen diesen Kanälen angeordnet, um so den
Austrittsquerschnitt des Extrusionsstrangs zum Erhalt einer
massiven zylindrischen Form zu vervollständigen. Auf diese
Weise ist der austretende einheitliche Strang zylindrisch
und mit Längsstreifen versehen.
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Der rückwärtige konische Abschnitt der Extrusionsdüse
dient zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Auslaß
des Verdichtungskopfs 10 und dem vorderen
Extrusionsabschnitt, einerseits durch einen den zentralen Auslaß des
Extrusionskopfes und den zentralen Auslaßkanal 39
verbindenden zentralen Verbindungskanal 42, andererseits durch
einen den peripheren Auslaß des Extrusionskopfs mit den
peripheren Auslaßkanälen verbindenden peripheren
Verbindungskanal 43. Die konische Formgebung des zentralen
Verbindungskanals 42 trägt durch Verdichten zum
Orientieren und gleichmäßigen Verteilen des heißen Zuckers des
zentralen Zuges auf den zentralen Abschnitt des zentralen
Kanals und auf die seitlichen Rinnen bei, wobei die sich
verjüngenden prismatischen Schneiden die Zuckermasse am
Umfang durch Scheren aufteilen, um sie in Richtung der
Rinnen zu leiten. Auch der periphere Verbindungskanal 43
weist prismatische Schneiden 44, 45 auf, welche die Masse
derart trennen, daß der Zucker auf die peripheren
Auslaßkanäle aufgeteilt und ausgerichtet wird.
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Die Extrusionsdüse ist an dem Verdichtungskopf
beispielsweise mittels eines Gehäuses 46 befestigt, dessen Innen
form komplementär zur Ausbildung der Düse ist und das die
eingesetzte Düse an der Vorderseite des Verdichtungskopfs
mittels Schrauben 47 hält. Bei der in Figur 6
dargestellten Ausführungsform ist ein ringförmiges Heizelement 48
um den zylindrischen Endabschnitt der Düse zum Aufheizen
des Zuckers angeordnet, um die homogene Verbindung der
peripheren Stränge mit dem zentral kanalisierten Strang
zur Bildung eines einheitlichen massiven zylindrischen
Stranges zu unterstützen. Dieses Heizelement ist in einer
Vertiefung 49 des Gehäuses angeordnet und durch eine
Schutzplatte 50 gehalten. Fakultativ kann der
zusammengesetzte extrudierte Strang auch gefüllt sein. Zu diesem
Zweck kann, wie in Figur 6 dargestellt ist, eine
zentrale, innere feine Fülldüse 51 längs der Zentralachse des
Auslasses in Höhe des zylindrischen Endabschnittes der
Düse vorgesehen sein. Sie wird mittels einer nicht
dargestellten, in Querrichtung verlaufenden Verbindungsdüse
gespeist.
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Selbstverständlich sind auch andere Formen und Varianten
des Extrusionskopfes in Abhängigkeit der gewünschten
Formgebung des zweifarbigen Stranges am Auslaß möglich.
Gleichermaßen sind über die beschriebenen Mittel hinaus
allgemein andere bedeutsame Modifikationen und einfache
Varianten in dem durch die Ansprüche festgelegten
Schutzbereich möglich.