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Maschine zur Temperaturbeeinflussung von Lösungen und dickflüssigen
Massen, insbesondere des Süßwarengewerbes Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen
zur Temperaturbeeinflussung von Lösungen und dickflüssigen Massen, insbesondere
Zuckerlösungen, Fondant- oder Schokoladenmassen. Gebräuchliche Typen derartiger
Maschinen besitzen einen mit Rührwerk versehenen Aufnahmebehälter für die zu behandelnde
Masse, an den sich ein enger ringfönmiger, innen und außen temperaturbeeinflußter
Förderraum anschließt, wobei die zu behandelnde Masse mittels einer z. B. als Schnecke
mit oder ohne Kern ausgeführten Fördervorrichtung durch den Ringspalt hindurchgedrückt
wrd. An das Maschineng,ehäuse derartiger Maschinen schließt sich üblicherweise eine
mit einem Temperaturfühler ausgestattete Entnahmeleitung an, von der in den meisten
Fällen noch eine Rücklaufleitung zu dem Aufnahmebehälter abzweigt, um die im überschuß
geförderte Massemenge immer wieder dem Bearbeitungskreislauf zuzuführen. Zweck der
Erfindung ist nun, die bei derartigen bekannten Maschinen durch die Reibung der
Förderelem,ente an dien Wandflächen des Förderspaltes teilweise auftretenden lokalen
Temperaturerhöhungen zu vermeiden, die sowohl bei der Fondant- als auch bei der
Schokoladenbearbeitung schädlich sind. Wird z. B. eine Zuckerlösung ,mit 32 B6 Dichte
von io8 auf 36° C zwecks Erzeugung von Fondant auf wassergekühlten Flächen hei-untergekühlt,
so setzt sich an der Kühlfläche eine zähe, den Wärmeaustausch hindernde Schicht
an, die kurz danach immer wieder durch die Schaber- bzw. Schneckenkanten entfernt
wird. Würde der Abstreifvorgang unter so hoher Reibung erfolgen, daß eine vorzeitige
AuskrIstallisation des Zuckers eintritt, so würde sich dies auf die Güte des Fondants
nachteilig auswirken. Zusätzliche Reibungswärme an bestimmten Stellen des Bearbeitungsweges
kann aber außerdem auch dazu führen, daß schon vorhandene
feinstverteilte
Kristalle in der bereits dem Verarbeitungszustand ähnlichen Fondantmasse wieder
in Lösung übergehen, wodurch ebenfalls die Homogenität beeinträchtigt wird. Ähnliche
Schwierigkeiten treten durch lokale Überhitzungen, hervorgerufen 'durch Reibung,
auch bei der Temperierung von Schokoladenmasse ein, bei der es besonders darauf
ankommt, die beständigen Kristalle einer bestimmten Kristallgruppe von zahlreichen
möglichen, sich bei der Erstarrung bildenden Gruppen zu erhalten und nicht wieder
durch lokale überhitzungen zum Schmelzen zu bringen. Da die Kristallisationsvorgänge
der Kakaobutter in der Schokoladenmasse auf einen ziemlich engen Temperaturbereich
um 32° C beschränkt sind, hat man allen Grund, der Verhinderung der Reibung bei
Temperiermaschinen von Schokoladenmassen allergrößte Aufmerksamkeit zu schenken.
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Dieser Konstruktionsgrundsatz soll gemäß der Erfindung weitgehendst
dadurch verwirklicht werden, daß der Ringspaltraum sich gleichachsig unten an den
Aufnahmebehälter anschließt und der Ringspalteinlauf am Behältergrund durch das
vorzugsweise selbst umlaufende Ringgehäuse einer einachsigen, zum Ringspalt gleichachsigen
und immer im gleichen Drehsinn umlaufenden Pumpe abgedeckt wird, deren mit den Drehkolben
zusammenarbeitende, die gegenüberliegenden Wände der Saug- und Druckkammern bildende,
vorzugsweise in Einlaufgruben des Behälters untergebrachte Schubglieder im Takte
des Vorbeilaufs der Drehkolben kurzzeitig :aus dem Ringgehäuse herausgezogen werden.
Dabei besteht naturgemäß auch die Möglichkeit, nur einen Drehkolben. und ein mit
ihm zusammenarbeitendes Schubglied zu verwenden.
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t: m die Arbeit des in dem Aufnahmebehälter umlaufenden Rührwerkes
nicht zu stören und ,auch die Reinigung des Behälters zu erleichtern, ist es eriindungsgemäß
vorteilhaft, das mit oberen Saug- und unteren Drucköffnungen versehene Ringgehäuse
in den Behälterboden bündig einzuslenken und außen durch eine Zylinderwand des Behälters
umschließen zu lassen, wodurch sich die bequeme Möglichkeit ergibt, dieses R:nggehäuse
mit dem Rührwerk auf Drehung zu verbinden und dadurch seinen Ausbau aus dem Behälter
zu erleichtern.
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Neben verschiedenen anderen Ausbildungsmöglichkeiten dieser so geschaffenen
Drehkolbie;npump,e soll gemäß der Erfindung eine Konstruktion bevorzugt werden,
bei der das Ringgehäuse einen liegenden U-förmigen Querschnitt besitzt, der an seinem
äußeren Umfang offen ist. Der oder d:e Drehkolben sind dabei als feste Zwischenwände
radial in dem U-förmigen Querschnitt angeordnet.
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Da sich das Ringgehäuse dreht und die Schubglieder absatzweise wegen
der mitumlaufenden Drehkolben ,aus dem Gehäusebereich herausgezogen werden müssen,
ist erfindungsgemäß ihre Befestigung auf von: :außen betätigten Schwenkhebeln zweckmäßig.
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Um die Förderleistung dieser D-rehkolbenpumpe dem Bedarf :anpassen
zu können, wird erfIndungsgemä.ß die Zeitdauer der Aufrechterhaltung der Einschubstelhrng
der Schubglieder regelbar gemacht. Die natürlich jauch bei einer derartigen Tempererm:aschine
nicht zu vermeidenden Schaber für die S.auberhaltung der inneren und äußeren Ringspaltflächen
werden .an dem umlaufenden Ringgehäuse befestigt.
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Der Antrieb der Schubglieder geschieht erfindungsgemäß :am einfachsten
durch einen verstellbaren Kurventrieb, der es ermöglicht, die zwischen Einschieben
und Herausziehen der Schubglieder liegenden Zeiträume zu verändern und dadurch entweder
das ganze Hubvolumen der Drehkolben oder nur Beinen Teil für die Förderung auszunutzen.
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Ein Ausführungsbeispkl einer Maschine zur Temperaturb:eeinflussung
der verschiedensten Massen ist aus der Zeichnung ersichtlich, in der Abb. z einen
senkrechten Mittelschnitt durch die gesamte Maschine darstellt, während Abb. 2 ,einem
waagerechten Schnitt durch die Dnehkolbenpumpe selbst zeigt, wobei der Einfachheit
halber nur ein einziger Drehkolben und ein einziges Schubglied eingezeichnet worden
sind und die in dem oberen Flansch des U-förmigen Gehäuses notwendige Saugöffnung
weggelassen worden ist.
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In dem Aufnahmebehälter i für die zu b.ehatndelnde Masse, z. B. Schokoladenmasse,
läuft das Rührwerk 2 um, das den gesamten Masseinhalt ständig in Bewegung hält.
An den Behälterboden schließt sich nach unten :ein Ringraum an, in dem ein U-förmiges
Ringgehäuse 3 einer Drehkolbenpumpe so untergebracht ist, daß die Oberfläche des
oberen Schenkels des U-Profils bündig mit dem Behälterboden liegt. Der Aufnahmeraum
für das Ringgehäuse 3 innerhalb des Behälterbodens ist an einigen Stellen des Umfanges
durch Taschen oder Einlaufgruben erweitert, in denen Einschubglieder 17 untergebracht
sind, die absatzweise in den nach außen offenen Ringraum. des U-förmigen Ringgehäuseseindringen
und wieder zurückgezogen werden, wenn die als Radialwände in den U-förmigen Querschnitt
des Ringgehäuses 3 eingelassenen eigentlichen Drehkolben 6 vorbeilaufen.. Diese
Schubgliieder 17 stellen also die gegenüberliegenden Wände der den Vorschub der
Masse innerhalb der auf die geschilderte Weise geschaffenen Drehpumpenkammern 5
bewirkenden Drehkolben 6 dar. Während die Austrittsöffnung .aus den Pumpenkammern
in dem einfachen Breispiel einer einzigen Pumpenkammer nach Abb. 2 ersichtlich ist,
liegt die Saugöffnung in. dem oberen aus Abb. 2 nicht ersichtlichen Flansch des
Ringgehäuses ;auf der anderen Seite dicht neben dem Drehkolben 6. Der Schnitt durch
das Ringgehäuse 3 ist :nach der Linie A-B (vgl. Abb. i ) geführt. Aus den unteren
Austrittsöffnungen des Ringgehäuses 3 gelangt die mittels dieser Drehkolbenpumpe
gleichmäßig geförderte Masse in einen unten anschließenden Ringspaltraum 7, der
außen und innen durch je einen Hohlmantel 9 bzw. S begrenzt wird. Diese Hohlmäntel
werden von dem Temperiermittel durchflossen, das eine Mischung zwischen Heiz- und
Kühlmittel je nach der Steuerung durch den in die Entnahmeleitung 12 :eingebauten
Temperaturfühler i q: darstellt. Das Heizmittel wird durch das von diesem Temperaturfühler
gesteuerte Heizmittelein
laß ,entil 15 zugeführt, während das Kühlmittel
durch das Einlaßventi.116 auch von diesem Temperaturfühler 14 gesteuert wird. Die
inneren und äußeren Spaltflächen des Ringspaltes 7 werden durch Schaber i o und
i i ständig von Ansätzen freigehalten. Diese Schaber sind an dem Rührwerk 2 bzw.
an dem dazwischenlegenden Ringgehäuse 3 befestigt, mit dem sie ständig umlaufen.
Das erste unbeheizte Stück der Entnahmeleitung 12 setzt sich hinter dem Temperaturfühler
14 in dem Rohrstrang 13 fort, der .aber zur Aufrechterhaltung der durch den Temperaturfüh'er
gesteuerten Temperatur wieder mit einem von dem Temperiermittel durchflossenen Hohlraum
ummantelt ist.
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Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Temperieranlage der Kraft-
und Kühlwasserbedarf auf nahezu ein Zehntel gegenüber den bekannten, mit Schnecken
ausgerüsteten Temperiervorrichtungen vermindert ist. Auch der Platzbedarf ist wesentlich
geringer als bei den Maschinen mit liegenden Schneckengehäusen. Die Temperierung
auf den gewünschten Endwert erfolgt außerdem in kürzerer Zeit als bei bekannten
Maschinen, wobei die stehende Anordnung des Ringspaltes der Homogenisierung der
gesamten Masse schon dadurch zugute kommt, daß die oberen abgekühlten kälteren Masseteilchen
schon durch ihre Schwerkraft nath unten sinken und an dem normalen Fortschreiten
der übrigen Mass.eteilchen, die im wesentlichen in mehrfachen Schraubengängen den
Ringspalt von oben nach unten durchlaufen, nicht teilnehmen.
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Bei der Ausbildung der Schaber io und i i ist Wert darauf gelegt,
daß sie möglichst geringe Widerstände in der Masse finden und die erwünschte laminare
Strömung des Hauptteiles der Masse wenig stören. Je nach Förderleistung kann die
Masse naturgemäß schneller oder langsamer den Ringspalt 7 .auf einem Schraubengangweg
durchströmen bzw. auch mehrere Schraubenumläufe bis zum Austritt ausführen.
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Um das Ansaugen der Masse in die beim Umlauf des Ringgehäuses 3 sich
bildenden Saugkammern zu begünstigen, ist das Rührwerk 2 oberhalb der Ansaugöffnungen
mit Schöpflippen 4 versehen.