DK170963B1 - Apparat til temperering af chokoladelignende masser - Google Patents

Description

i DK 170963 B1

Opfindelsen angår et apparat til kontinuerlig temperering af en gennemstrømmende kakao-smørholdig eller anden fedtholdig, chokoladelignende masse, og som omfatter en afkølingszone med et antal afkølingsflader og en efterfølgende genopvarmningszone med et antal op-varmningsflader for chokolademassen, set i dennes gennemstrømningsretning, hvilke afkø-5 lingsflader overstrømmes af kølemedium, som strømmer i hvert sit af mindst to separat cirkulerende kølekredsløb, hvor kølemediet i det ene kølekredsløb, som omfatter separate pumpemidler, udelukkende overstrømmer afkølingsflader i et afsluttende krystaldannelsesområde for chokolademassen i afkølingszonen, og hvilke opvarmningsflader overstrømmes af varmemedium, som strømmer i mindst ét separat cirkulerende varmekredsløb, hvilke se- 10 parat cirkulerende køle- og varmekredsløb hver omfatter et varmelegeme og en ventil til styring af koldt medie tilført udefra til kredsløbet med henblik på kontrolleret styring af det pågældende kredsløbs køle- hhv. varmemediumtemperatur, og hvilket apparat endvidere omfatter mindst én temperaturføler, som er anbragt i chokolademassen ved krystal dannelsesområdet og er forbundet til en elektronisk styreenhed.

15

De kendte tempereringsapparater af den indledningsvis nævnte art er bygget og dimensioneret til opnåelse af en "optimal" temperering af den chokoladelignende masse ved en nominel kapacitet, altså ved et forudbestemt chokoladegennemstrømningsflow.

20 I apparaternes separate køle- hhv. varmekredsløb cirkulerer store mængder køle- hhv. varmemedium med fast flow under stabile driftsbetingelser. Den cirkulerende køle- hhv. var-memediummængde er således tilpasset til at borttransportere hhv. tilføre den nødvendige varmeenergimængde fra hhv. til chokolademassen til opnåelse af den ønskede temperatur og dermed formodede optimale tilstand af chokolademassen ved nominel kapacitet.

25

Ved den nominelle kapacitet af tempereringsapparatet er reguleringen med andre ord optimal på grund af, at arealet af køle- hhv. varmeflademe passer til det gennemstrømmende nominelle chokoladeflow. Varmeenergitransporten hhv. tilførslen til chokolademassen er med andre ord optimal.

30

Man har derfor altid fokuseret på en styret regulering af temperaturen af køle- hhv. varme-mediet for det pågældende cirkulationskredsløb på basis af den målte massetemperatur ved udgangen af den zone, som hører til det pågældende cirkulationskredsløb.

2 DK 170963 B1 Når de kendte chokoladetempereringsapparater skal arbejde med andet end nominel kapacitet, som f.eks. 50% af denne, er det vanskeligt at opnå en optimal styring af apparatet og dermed den ønskede tilstand af den tempererede chokolademasse, uden at der skal udføres 5 manuelle styreoperationer på apparatet under driften. Dette skyldes, at køle- hhv. opvarm-ningsflademe har en altfor stor udstrækning i forhold til chokolademassens gennemstrøm-ningsflow, og transporten af varmeenergi til hhv. fra chokolademassen er derfor vanskelig at styre til det ønskede niveau.

10 Det har især vist sig vanskeligt at styre varmeenergitransporten i apparatets krystaldannelsesområde, hvilket er særlig kritisk på grund af, at lige netop styringen af dette område er af afgørende betydning for tilstanden af den færdigttempererede chokolademasse.

Den færdigttempererede chokolademasses tilstand bestemmes i overvejende grad af dens 15 sluitemperatur og indhold af stabile betakrystaller. Den ønskede sluttemperatur fastlægges ud fra forudgående forsøg og erfaringsværdier for den pågældende chokolademasses sammensætning af de indgående bestanddele, såsom fedtindholdet. Indholdet af stabile betakrystaller bør altid ligge omkring 5%, når der skal opnås efterfølgende høje kvalitetsegenskaber af den udstøbte chokoladeartikel, såsom høj lagerholdbarhed, ensartet udseende uden mat-20 hed, gode smagsegenskaber, osv., som det er kendt inden for chokoladefremstillingsindustrien. Det ønskede indhold af de stabile betakrystaller i den tempererede chokolademasse kan svinge en lille smule til begge sider af de 5%, alt afhængig af, om chokolademassen efterfølgende skal udstøbes eller anvendes til overtrækning af artikler.

2 5 Når de kendte tempereringsapparater arbejder med lavere kapacitet end den nominelle, som de er konstrueret til at fungere optimalt ved, vil der være et alt for stort kølefladeareal (for stor kold plet) til stede i krystaldannelsesområdet, når kølemiddeltemperaturen alt andet lige er den samme som ved den nominelle kapacitet. Herved vil der foregå en alt for stor varmeenergitransport fra chokolademassen, og der vil på uønsket måde dannes for mange krystal-30 ler i denne. Den eneste mulighed for at opnå en bedre styring er at hæve kølevandstemperaturen, således at varmeenergitransporten fra chokolademassen formindskes. Når kølevandstemperaturen reguleres afhængigt af den målte chokoladetemperatur ved krystaldannelses- 3 DK 170963 B1 området, vil kølevandstemperaturen for øvrigt hæves automatisk, når chokoladetemperaturen falder, hvilket jo vil være en følge af en for stor varmeenergitransport bort fra denne.

Dannelsen af de stabile betakrystaller vil dog først påbegyndes, når chokolademassen er af-5 kølet til et forudbestemt temperatumiveau, som ved de kendte tempereringsapparater har vist sig at svare til en temperatur af kølemediet (kølevand) på omkring 16 °C . Hvis temperaturen af kølemediet derfor bliver for høj, hvilket ofte er tilfældet ved den regulerede styring ved de kendte chokoladetempereringsapparater, vil krystaldannelsen slet ikke påbegyn des. Det har derfor vist sig, at de kendte chokoladetempereringsapparater vanskeligt kan 10 virke pålidelige under drift til opnåelse af det ønskede indhold af stabile betakrystaller i den tempererede chokolademasse, når der arbejdes med væsentlig lavere kapacitet end den nominelle kapacitet, f.eks. på omkring 50% af nominel kapacitet.

Fra skriftet EP-0 472 886 Al kendes en fremgangsmåde og et tempereringsapparat, hvor 15 gennemstrømningsmængden og/eller temperaturen afkølemediet i en eller flere af de indledende zoner kontrolleres ved hjælp af en styreenhed, som måler temperaturen af chokolademassen ved enden af krystaldannelsesområdet. Der er dog tale om en art tilbagekoblet styring, som ud fra en fagmandsmæssig vurdering har en meget lang reaktionstid, før der igen er "ligevægt", dvs. at den ønskede temperatur af chokolademassen er opnået, før denne 20 passerer ind i krystaldannelsesområdet. Der gives kun anvisninger til opretholdelse af en konstant kølemediumtemperatur ved krystaldannelsesområdet. Skriftet giver ingen anvisninger til opnåelse af en separat kontrolleret styring af den for betakrystaldannelsen så vigtige varmeenergitransport i krystaldannelsesområdet.

25 Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe et apparat til kontinuerlig temperering af chokoladelignende masser, hvor den færdigttempererede masses indhold af stabile betakrystaller udgør en forudbestemt andel af den tempererede masses samlede mængde.

3 0 Apparatet ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommeligt ved, at den elektroniske styreenhed er forbundet med pumpemidleme i kølekredsløbet, hvis kølemedium overstrømmer krystaldannelsesområdet, og at styreenheden er indrettet til at kontrollere flow'et afhængigt 4 DK 170963 B1 af de modtagne, målte værdier for chokolademassetemperaturen ved krystaldannelsesområdet.

Herved opnås, at der tilvejebringes et apparat til kontinuerlig temperering af chokoladelig-5 nende masser, hvormed det er muligt at kontrollere den indeholdte mængde af de ønskede stabile betakrystaller til en forudbestemt konstant andel af den tempererede masses samlede mængde, uafhængigt at den gennemstrømmende tempererede massemængde pr. tidsenhed og dennes indløbstemperatur Man er derved sikker på, at der tilvejebringes en tempereret chokoladelignende masse, som altid medfører, at der efterfølgende kan fremstilles f.eks. 10 chokoladeartikler med de ønskede kvalitetsegenskaber. Den tempererede masse med dens forudbestemte, konstante indhold af stabile betakrystaller gør den især særlig velegnet til dén efterfølgende anvendelse, som den er forudbestemt til.

Flowstyringen kan i praksis tilvejebringes ved anvendelse af en pumpe med direkte reguler-15 bart pumpeflow eller ved en kombination af en pumpe og en efterfølgende elektronisk regulerbar trevej s-ventil med omløb, som er indrettet til at kontrollere flow'et.

Under tempereringsapparatets drift tilpasses størrelsen af krystallisationsfladens udbredelse i krystaldannelseszonen og dermed varmeenergitransporten fra massen kontinuerligt til det 20 øjeblikkelige behov, uanset massens indløbstemperatur og gennemstrømmende massemængde pr. tidsenhed ved reguleret styring af kølemedieflow'et i krystaldannelsesområdet. Temperaturen af den krystalholdige masse måles kontinuerligt og anvendes som styreparameter for den kontinuerlige regulering af kølevandsflow'et og dermed tilpasningen af varmeenergitransporten til det øjeblikkelige behov.

25

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til en særligt foretrukken udførelsesform samt tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et chokoladetempereringsapparat i lodret aksialsnit og et diagram over 30 de tilhørende køle- hhv. varmekredsløb og tilknyttede elektroniske styreenheder, fig. 2 viser et diagram over chokolademassens temperatur under dens strømning igennem tempereringsapparatet, og 5 DK 170963 B1 fig. 3 viser et tværsnit gennem krystaldannelsesområdets kølevandskanaler, set fra oven, samt et diagram over det tilknyttede kølekredsløb.

5 Det i fig. 1 viste chokoladetempereringsapparat 1 omfatter et antal separate, ovenpå hinanden anbragte og indbyrdes forbundne behandlingssektioner 2, hvorigennem chokolademassen strømmer i vandret retning under påvirkning af røre- og blandevinger 3. Rørevingeme 3 drejes rundt ved hjælp af en lodret gennemgående aksel 4, som drives af en motor 5 10 Behandlingssektioneme 2 er adskilt af mellemliggende varmetransportsektioner 6, som gennemstrømmes af vand med henblik på at tilføre eller fjerne varme fra chokolademassen gennem skillevægge 7 mellem varmetransportsektioner 6 og hosliggende behandlingssektioner 2.

15 Chokoladetempereringsapparatets 1 behandlingssektioner 2 og mellemliggende varmetransportsektioner 6 udgør en afkølingszone A med et antal afkølingsflader 8 og en efterfølgende genopvarmningszone G med et antal opvarmningsflader 9 for chokolademassen set i dennes gennemstrømningsretning. Afkølingsflademe 8 og opvarmningsflademe 9 er omfattet af de nævnte skillevægge 7.

20

Afkølingsflademe 8 overstrømmes af kølevand, som strømmer i to separat cirkulerende kølekredsløb Kl og K2. Kølevandet i kølekredsløb'et K2 overstrømmer udelukkende afkølingsflader 8 i et afsluttende krystaldannelsesområde K for chokolademassen i afkølingszonen A.

25

Opvarmningsflademe 9 overstrømmes af varmt vand, som strømmer i et separat cirkulerende varmekredsløb K3. De separat cirkulerende køle- og varmekredsløb Kl, K2 hhv. K3 omfatter et varmelegeme VI, V2 hhv. V3 og en ventil LI, L2 hhv. L3 til styring af koldt-vandstilførslen udefra til det pågældende kredsløb via en tilgangsledning 10 med henblik på 3 0 kontrolleret styring af det pågældende kredsløbs køle- hhv. varmtvandstemperatur.

6 DK 170963 B1

Hvert af kredsløbene Kl, K2 hhv. K3 omfatter også en sekundær ventil Dl, D2 hhv. D3 til styring af den cirkulerende køle- hhv. varmtvandsmængde i forhold til den mængde, som eventuelt ledes bort via en afgangsledning 11.

5 Den forenklede opbygning afkølekredsløbet K2 er vist mere detaljeret i fig. 3. Heraf fremgår det, at tilgangsledningen 10 er forbundet med ventilen L2, som med en ledning 12 er forbundet med varmelegemet V2. Varmelegemet V2 er via en ledning 13 forbundet med pumpen P2, som via en ledning 14 er forbundet med de to på hinanden følgende varme-transportsektioner 6, som ved den viste udførelsesform udgør krystaldannelsesområdet K, 10 for tilførsel afkølevand til disse. Til bortledning af det cirkulerende kølevand strækker en ledning 15 sig bort fra varmetransportsektioneme og er via en afgrening 16 med en ventil D2 forbundet til varmelegemet V2, inden ledningen 15 overgår i afgangsledningen 11.

Som vist i fig. 1 er der anbragt temperaturfølere TI, T2 og T3 i chokolademassen til måling 15 af chokolademassetemperaturen ti, t2 og t3 ved den afsluttende del af afkølingszonen A, krystaldannelsesområdet K og genopvarmningszonen G. Temperaturføleme TI, T2 og T3 kan som vist i fig. 3 fortrinsvis være anbragt i forbindelsesåbninger 17, som chokolademassen strømmer igennem fra den ene behandlingssektion til den næste. Temperaturføleme er fortrinsvis anbragt i nærheden af den pågældende zones afslutning.

20

Temperaturføleme TI hhv. T3 er på kendt måde ledningsforbundet med en elektronisk styreenhed RI hhv. R3, som er ledningsforbundet med det pågældende kølekredsløb Kl hhv. K3's varmelegeme VI hhv. V3 og ventil LI hhv. L3. De elektroniske styreenheder RI og R3 er indrettet til at kontrollere temperaturerne af køle- hhv. varmtvandet i det pågældende 25 kredsløb Kl hhv. K3 på baggrund af forudindkodede temperaturværdier for opnåelse af den ønskede chokoladetemperatur ti hhv. t3.

Temperaturføleren T2 er som vist i fig. 3 via en ledning 18 forbundet med en elektronisk styreenhed R2B, som via en ledning 19 er forbundet med kølekredsløbet K2's pumpe P2. 3 0 Styreenheden R2 B er indrettet til at kontrollere pumpeflow'et afhængigt af de modtagne, målte værdier for chokolademassetemperaturen t2 ved krystaldannelsesområdet K.

7 DK 170963 B1

Pumpeflow'et kan f.eks. kontrolleres frekvensstyret afhængigt af den målte chololademasse-temperatur.

Som alternativ til det elektronisk styrede pumpeflow, kan styringen også foretages ved 5 montering af en tilsvarende elektronisk styret trevej s-ventil 25 med omløb, som vist med stiplet i fig. 3. Herved kan pumpen arbejde med konstant flow, medens det kontrollerede flow afkølemediet ved krystaldannelsesområdet reguleres ved styringen af trevejs-ventilen.

En yderligere elektronisk styreenhed R2 A, som dog kan være inkorporeret i styreenheden 10 R.2 B, er via en ledning 20 forbundet med en temperaturføler T2V, som er anbragt i kølevan det i kølekredsløbet K2. Den elektroniske styreenhed R2 A er via en ledning 21 forbundet med ventilen L2 og via en ledning 22 forbundet med varmelegemet V2. Den elektroniske styreenhed R2 A er indrettet til at kontrollere varmelegemet V2's varmeafgivelse og ventilen L2's åbne/lukketilstand afhængigt af de modtagne, målte værdier for kølevandstemperatu-15 ren. Kølevandstemperaturen kontrolleres til et konstant niveau på baggrund af forudbestem-te indgående temperaturværdier.

Under drift af chokoladetempereringsapparatet har det på særdeles overraskende måde vist sig, at størrelsen af krystallisationsfladens udbredelse i krystaldannelseszonen K kontinuer- 2 0 ligt tilpasses det øjeblikkelige behov, uanset chokolademassens indløbstemperatur og gen- nemstrømmende massemængde pr. tidsenhed ved den styrede regulering af kølemedieflow'et i krystaldannelseszonen K.

Herved sikres, at kølevandstemperaturen kan holdes tilstrækkelig lav, omkring 15-17 °C , 25 således at man altid er sikker på, at dannelsen af de vigtige betakrystaller påbegyndes, uanset den gennemstrømmende chokolademassemængde pr. tidsenhed. Temperaturerne ti og t2 af chokolademassen afhænger af den pågældende chokoladetype, som tempereres. Oftest vil t2 dog ligge omkring 1-3 °C lavere end ti, dog stadigvæk forudsat at t2 sættes tilstrækkeligt lavt til, at krystaldannelsen påbegyndes i massen. Man sikrer den korrekte varme- 3 0 energitransport fra chokolademassen i krystaldannelseszonen K på baggrund af den konti nuerlige regulering af kølevandsflow'et, hvor temperaturen t2 af den krystalholdige masse måles kontinuerligt og anvendes som styreparameter. Herved sikres at chokolademassen DK 170963 B1 s kan tempereres til et kontrolleret indhold af de stabile betakrystaller, som ofte vil ligge på omkring 5%.

Under den krystalholdige chokolademasses vej gennem behandlingssektionerne i genop-5 varmningszonen G, vil massen som vist i fig. 2 opvarmes til en temperatur t3, som fortrinsvis sættes til at være 1,5 °C højere end krystaldannelsestemperaturen t2. Herefter vil den færdigttempererede chokolademasse forlade apparatet for en efterfølgende anvendelse f.eks. til udstøbning som chokoladeartikler.

Claims (10)

1. Apparat til kontinuerlig temperering af en gennemstrømmende kakaosmørholdig eller an den fedtholdig, chokoladelignende masse, og omfattende en aikølingszone (A) med et antal afkølingsflader (8) og en efterfølgende genopvarmningszone (G) med et antal opvarmnings-flader (9) for chokolademassen, set i dennes gennemstrømningsretning (M), hvilke afkølingsflader overstrømmes afkølemedium, som strømmer i hvert sit af mindst to separat cir-10 kulerende kølekredsløb (Kl, K2), hvor kølemediet i det ene kølekredsløb (K2), som omfatter separate pumpemidler (P2), udelukkende overstrømmer afkølingsflader (8) i et afsluttende krystaldannelsesområde (K) for chokolademassen i afkølingszonen (A), og hvilke opvarmningsflader (9) overstrømmes af varmemedium, som strømmer i mindst ét separat cirkulerende varmekredsløb (K3), hvilke separat cirkulerende køle- og varmekredsløb (Kl, K2 15 og K3) hver omfatter et varmelegeme (VI, V2 og V3) og en ventil (LI, L2 og L3) til styring af koldtmediumtilførsel udefra til kredsløbet med henblik på kontrolleret styring af det pågældende kredsløbs køle- hhv. varmemediumtemperatur, og hvilket apparat (1) endvidere omfatter mindst én temperaturføler (T2), som er anbragt i chokolademassen ved krystaldannelsesområdet (K) og er forbundet til en elektronisk styreenhed (R2 B), kendetegnet 20 ved, at den elektroniske styreenhed (R2 B) er forbundet med pumpemidlerne (P2) i kølekredsløbet (K2), hvis kølemedium overstrømmer krystaldannelsesområdet (K), og at styreenheden (R2 B) er indrettet til at kontrollere flow'et afhængigt af de modtagne, målte værdier for chokolademassetemperaturen (t2) ved krystaldannelsesområdet (K).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pumpemidlerne omfatter et elektronisk styret ventilorgan, såsom en elektronisk styret trevej s-ventil (25) med omløb, og som er indrettet til at kontrollere flow'et.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at apparatet (1) omfatter en anden tempe raturføler (T2V), som er anbragt i det kølekredsløb (K2)'s kølemedium, som overstrømmer krystaldannelsesområdet (K). 10 DK 170963 B1

4. Apparat ifølge krav 3,kendetegnet ved, at nævnte anden temperaturføler (T2v)'s varmelegeme (V2) og ventil (L2) til kontrol af koldtmediumtilførsel udefra, og som alle er omfattet af kølekredsløbet (K2), hvis kølemedium overstrømmer krystaldannelsesområdet (K), er forbundet med en anden elektronisk styreenhed (R2 A), som er indrettet til at kon- 5 trollere varmelegemet (V2)'s varmeafgivelse og ventilen (L2)'s åbne/lukketilstand afhængigt af de modtagne, målte værdier for kølemediumtemperaturen.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den anden elektroniske styreenhed (R2 A) er indrettet til at kontrollere kølemediets temperatur til et konstant niveau på baggrund 10 af forudbestemte, indkodede temperaturværdier.

6. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den anden styreenhed (R2 A) er omfattet af den førstnævnte elektroniske styreenhed (R2 B), som er indrettet til at kontrollere pumpeflow'et. 15

7. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at apparatet (1) omfatter yderligere temperaturfølere (TI), (T3), som er anbragt i chokolademassen ved andre afkølings- hhv. opvarmningsflader (8, 9) og er forbundet med yderligere elektroniske styreenheder (Ri, R3), som er forbundet med det tilhørende køle- hhv. varmekredsløbs (Kl, K3)'s 2. varmelegeme (VI, V3) og ventil (LI, L3) til styring af koldtmediumtilførsel, og som er indrettet til at kontrollere varmelegemets (VI, V3) varmeafgivelse og ventilen (LI, L3)'s åbne/lukketilstand afhængigt af de modtagne, målte værdier for chokoladetemperaturen (ti, t3)

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at de nævnte yderligere styreenheder (Ri, R3) er indrettet til at kontrollere køle- hhv. varmemediets temperatur i overensstemmelse med forudbestemte, indkodede temperaturværdier (ti, t3) for chokolademassen.

9. Chokoladetempereringsapparat ifølge et eller flere af kravene 1-8, og omfattende et antal 30 separate, oven på hinanden anbragte og indbyrdes forbundne behandlingssektioner (2), hvorigennem chokolademassen i hovedsagen strømmer i vandret retning under påvirkning af rørevinger (3), som drejer omkring en central akse (O) igennem apparatet (1), og hvilke behandlingssektioner (2) er adskilt af mellemliggende varmetransportsektioner (6), som gen- 11 DK 170963 B1 nemstrømmes af en væske med henblik på at tilføre eller fjerne varme ffa chokolademassen gennem skillevægge (7) mellem varmetransportsektioner (6) og hosliggende behandlingssektioner (2), og hvor afkølings- hhv. opvarmningsflademe er omfattet at nævnte skillevægge (7), kendetegnet ved, at krystaldannelsesområdet (K) omfatter afkølingsflademe 5 (8) i mindst én behandlingssektion (2).

9 DK 170963 B1

10. Chokoladetempereringsapparat ifølge krav 9, kendetegnet ved, at krystaldannelsesområdet (K) omfatter afkølingsflademe (8) i to på hinanden følgende behandlingssektioner (2), og at krystaldannelsesområdet (K)'s temperaturføler (T2) er anbragt i en forbindel-10 sesåbning (17) mellem de to på hinanden følgende behandlingssektioner (2).