DK171220B1 - Fremgangsmåde og apparat til kontinuerlig temperering af chokoladelignende masser - Google Patents

Description

DK 171220 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til kontinuerlig temperering af en gennemstrømmende, fedtholdig, chokoladelignende masse, i et apparat omfattende mindst to afkølingszoner med et antal køleflader, og en efterfølgende genopvarmningszone med et antal opvarmningsflader for massen, set i dennes 5 gennemstrømningsretning. Opfindelsen angår også et apparat til kontinuerlig temperering af en gennemstrømmende, fedtholdig, chokoladeligende masse, omfattende mindst to afkølingszoner med et antal køleflader og en efterfølgende genopvarmningszone med et antal opvarmningsflader for massen, set i dennes gennemstrømningsretning, hvor hver afkølingszone hhv. genopvarmningszone 10 omfatter et tilknyttet, separat kontrollérbart køle- hhv. varmemediekredsløb med følere til måling af medie- og/eller massetemperatur samt en tilknyttet reguleringsenhed til styring af temperatur og/eller gennemstrømningsmængde af køle-hhv. varmemediet under dettes passage hen over den pågældende zones køle-hhv. varmeflader, og hvor en første afkølingszone omfatter indledende og 15 afsluttende køleflader, set i massens gennemstrømningsretning.

Apparater af denne art har været kendt i en lang årrække og svarer i deres grundopbygning stadigvæk til de første apparater, som blev markedsført under beskyttelse af en række patenter, herunder CH-B-261.118. Apparaterne har alle en 2 0 opbygning med skiftevis oven på hinanden anbragte massekamre og medierum, som adskilles af mellemliggende plader med de pågældende afkølings- eller opvarmningsflader ved modstående masse- hhv. mediesider. Massen pumpes kontinuerligt igennem massekamrene og blandes og fordeles over fladerne ved hjælp af blandevinger monteret på en gennemgående drivaksel. Både 25 massekamre og medierum, især kølemedierum er som beskrevet i CH-patentskriftet forsynet med termometre, således at forløbet af massens afkøling i tempereringsmaskinen kan overvåges nøjagtigt. Et varmelegeme har samtidig muliggjort, at temperaturen af kølevandet kan indstilles nøjagtigt for det pågældende kølemedierum. Alle de separat kontrollérbare køle- hhv. varmemedie-30 kredsløb er normalt forbundet med et fælles indløb og udløb for medie. Der kan også være tale om en fælles pumpe, som sætter tryk på kredsløbene. Nutidens apparater er dog ofte forsynet med en pumpe i hvert separat kredsløb.

Under drift af tempereringsapparateme hos producenterne, som fremstiller artikler 35 af tempereret masse, har den eneste eller afsluttende kølesektion før varmesek- 2 DK 171220 B1 tionen normalt været indstillet til opretholdelse af en konstant kølevandstemperatur.

Der har i praksis været tale om, at store mængder kølevand med en temperatur svarende til den vigtige krystaldannelsestemperatur for den pågældende chokolademasse blev sendt igennem kølezonen. Herved mente man at være sikker på, 5 at massen under sin passage forbi den pågældende kølezones køleflader blev afkølet til den pågældende kølevandstemperatur, således at dannelsen af de vigtige stabile β-krystaller foregik netop i den pågældende zone.

I praksis blev kølevandstemperaturen altså indstillet alt efter krystaldannelsestem- 1 o peraturen for den pågældende masse.

Fælles for de kendte apparater med den nævnte grundopbygning svarende til ap-paratet beskrevet i CH-patentet er, at temperatur og/eller gennemstrømningsmængde af kølemediet i den afsluttende kølezone, set i massens gennem-15 strømningsretning, kontrolleres, især til opnåelse af en konstant kølemedietem-peratur uafhængig af temperatur og mængde af massen, som strømmer igennem apparatet. Den nævnte kølezone vil i praksis netop udgøre krystaldannelseszonen.

Især inden for det seneste årti har producenter af de pågældende tempereringsap- 2 0 parater fokuseret på at udvikle styringsmetoder, som sigter mod tilvejebringelsen af en højere grad af et forudbestemt antal af stabile β-krystaller i massen. I skriftet EP-B-289.849 beskrives således anvendelsen af kendt varmevekslerteknologi i forbindelse med forfinelse af konstruktionsdetaljer ved et tempereringsapparat med henblik på en påstået bedre kontrol af tempereringsprocessen. I praksis har indu-25 strien dog allerede været klar over de nævnte faktorers indflydelse på tempereringsprocessen og taget højde herfor ved opbygningen af deres apparater.

Fælles for den viden, industrien erfaringsmæssigt har opbygget omkring driften af tempereringsmaskineme, er dog, at man har valgt altid at fastlægge krystaldan-30 nelseszonen til den sidste afsluttende kølezone inden den efterfølgende genopvarmningszone. Samtidig bringes massen under sin passage igennem den/de foranliggende kølezoner i en forberedelsestilstand således, at den har en temperatur "tæt ved" krystaldannelsestemperaturen umiddelbart inden den passerer ind i den afsluttende kølezone.

35 DK 171220 B1 3 I skriftet EP-A-472.886 beskrives således et tempereringsapparat, hvor krystaldannelseszonen på veldefineret måde afsluttes ved overgangen fra den sidste kølezone til den efterfølgende genopvarmningszone. Samtidig beskrives det, at krystaldannelseszonen fra sin afslutning vil udbrede sig mere eller mindre i retning 5 imod massens gennemstrømningsretning, afhængigt af mængden af den gennem-strømmende masse og/eller indløbstemperatur heraf. I nævnte EP-skrift anføres, at gennemstrømningsmængden og/eller temperaturen af kølemediet i én eller flere af de indledende zoner kan kontrolleres ved hjælp af en styreenhed, som måler temperaturen af chokolademassen ved enden af krystaldannelsesområdet. Der er dog 10 tale om en art tilbagekoblet styring, som ud fra en fagmandsmæssig vurdering har en meget lang reaktionstid, før der igen er "ligevægt", og den ønskede temperatur af chokolademassen er opnået, før denne passerer ind i krystaldannelsesområdet. Skriftet giver ingen anvisninger til opnåelse af en separat kontrolleret styring af den for β-krystaldannelsen så vigtige varmeenergitransport i krystaldannelsesområdet.

15 I de kendte apparater, hvor krystaldannelseszonen netop altid er fastlagt til den afsluttende kølezone inden genopvarmningszonen, har det i praksis vist sig vanskeligt nøjagtigt at forudbestemme krystaldannelseszonens udbredelse og især dens afslutning.

20

Opfinderen af den foreliggende opfindelse er derimod blevet opmærksom på, at under drift vil varmeinterferens mellem genopvarmningszonen og krystaldannelseszonens "afslutning" medføre, at krystaldannelseszonen i virkeligheden er udefineret og ofte breder sig et stykke ind i genopvarmningszonen. Den svingende 25 udbredelse af krystaldannelseszonen i begge retninger medfører samtidig en usikkerhed omkring varmeenergitransporten i krystaldannelseszonen, som jo egentlig er den faktor, man stræber efter at kontrollere bedst muligt under tempereringsprocessen.

30 Opfinderen har med tilvejebringelsen af den foreliggende opfindelse brudt med traditionel fagmandsmæssig vanetænkning inden for området, idet han har sigtet mod tilvejebringelsen af en bedre kontrolleret og mere veldefineret krystaldannelseszone henlagt til et andet område end ved den afsluttende kølezone. Herved har det overraskende vist sig, at zonens ydre afgrænsninger i langt højere grad DK 171220 B1 4 bliver termisk veldefinerede end ved de kendte apparater, således at der opnås en bedre kontrol over varmeenergitransporten mellem kølemedie og masse i zonen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at massen passerer 5 hen over køleflader af en anden afkølingszone indskudt imellem indledende og afsluttende køleflader af en første afkølingszone, idet massen ved passage hen over de indledende køleflader afkøles til en temperatur nær ved krystaldannelsestemperaturen for den pågældende masse, at massen herefter passerer hen over de indskudte køleflader og herved afkøles til en temperatur, der er tilstrække-10 lig til, at der tilvejebringes stabile β-krystaller i massen, og at massen passerer hen over de afsluttende køleflader, inden den passerer hen over opvarmningsflademe. Herved opnås en for en fagmand særdeles overraskende nøjagtig kontrol af den nødvendige varmeenergitransport, som hele tiden skal finde sted for at tilvejebringe de ønskede β-krystaller i massen.

15

Ifølge opfindelsen kan på særlig hensigtsmæssig måde massens afkøling til en temperatur nær ved krystaldannelsestemperaturen under massens passage hen over indledende køleflader kontrolleres afhængigt af den målte massetemperatur ved afslutningen af de afsluttende køleflader.

20

Apparatet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at en anden afkølingszones køleflader er anbragt indskudt imellem den første zones indledende og afsluttende køleflader, set i massens gennemstrømningsretning.

25 En særlig hensigtsmæssig og effektfuld virkemåde af apparatet opnås især, når apparatets anden kølezone kontrolleres til den nødvendige temperatur og/eller gennemstrømningsmængde af kølemedie til, at der er tale om et krystaldannelsesområde i zonen.

30 Et særligt simpelt og kompakt apparat i forhold til apparatets dimensioner tilvejebringes ved den i krav 5 og/eller krav 6 angivne udførelsesform.

Ifølge opfindelsen har det vist sig særlig hensigtsmæssigt, at den første afkølingszones indledende køleflader udgør en værdi i et interval på mellem 75 og 90% DK 171220 B1 5 af hele det samlede areal af den første afkølingszones køleflader, især når der er tale om, at apparatet kun omfatter to afkølingszoner.

I forbindelse med det nye apparat ifølge opfindelsen kan der i en kombineret ud-5 førelsesform være tale om, at reguleringsenheden for den nævnte anden afkølingszone er indrettet til automatisk at fastholde en konstant kølemedietemperatur.

Ved de i krav 10 og 11 angivne udførelsesformer kan reguleringsenheden på hensigtsmæssig måde være indrettet til at kontrollere kølemedieflowet afhængigt af 10 målte værdier for kølemedietemperaturen eller massetemperaturen ved den pågældende zone.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til en særlig foretrukket udførelsesform samt tegningen, hvor 15 fig. 1 skematisk viser et chokoladetempereringsapparat set fra siden og et diagram over de tilhørende køle- hhv. varmekredsløb og tilknyttede styreenheder, fig. 2 viser et skematisk diagram af chokolademassens temperatur under dens 2 o strømning igennem tempereringsapparatet samt af intervaller for vandtemperaturen i køle- hhv. varmekredsløbene, og fig. 3 skematisk viser det i fig. 1 viste chokoladetempereringsapparats opbygning i lodret aksialsnit.

25

Det i fig. 1 og 3 viste chokoladetempereringsapparat 1 omfatter et antal separate, oven på hinanden anbragte og indbyrdes forbundne behandlingssektioner 2, hvorigennem chokolademassen strømmer i vandret retning under påvirkning af røre- og blandevinger 3. Blandevingeme 3 drejes rundt ved hjælp af en lodret gen- 3 0 nemgående aksel 4, som drives af en motor 5.

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 3 5 hosliggende behandlingssektioner 2.

DK 171220 B1 6

Chokoladetempereringsapparatets 1 behandlingssektioner 2 og mellemliggende varmetransportsektioner 6 udgør afkølingszoner Z1, Zk med et antal køleflader 8 på skillevæggene 7 og udgør en efterfølgende genopvarmningszone Z2 med et 5 antal opvarmningsflader 9 på skillevæggene 7, set i chokoladens gennemstrømningsretning M igennem apparatet 1.

Hver afkølingszone Z1, Zk hhv. opvarmningszone Z2 omfatter et tilknyttet, separat kontrollérbart køle- hhv. varmemediekredsløb 10, 11 hhv. 12 med følere T1, T2 til l o måling af chokolademassetemperaturen ved udgangen af zonerne Z1, Z2 samt en føler Tk til måling af vandtemperaturen i zonen Zk.

De separat kontrollérbare køle- hhv. varmekredsløb 10, 11 hhv. 12 omfatter hvert et varmelegeme W1, Wk hhv. W2 og en ventil V1, Vk hhv. V2 til kontrol af koldt-15 vandstilførslen udefra til det pågældende kredsløb via en tilgangsledning 13.

Hvert af kredsløbene 10, 11 hhv. 12 omfatter også en sekundær ventil D1, Dk hhv.

D2 til styring af den cirkulerende koldt- hhv. varmtvandsmængde i forhold til den mængde, som eventuelt ledes bort via en afgangsledning 14. Hvert kredsløb 10, 20 11 hhv. 12 omfatter i den viste udførelsesform en egen pumpe P1, Pk hhv. P2 til opretholdelse af vandcirkulationen i kredsløbet.

Temperaturføleme T1 hhv. T2 til måling af chokolademassetemperaturen ved udgangen af den pågældende zone er på den viste måde ledningsforbundet med en 25 elektronisk styreenhed R1 hhv. R2, som er ledningsforbundet med det pågældende kølekredsløbs 10 hhv. 12 varmelegeme W1 hhv. W2 og ventil V1 hhv. V2. De elektroniske styreenheder R1 hhv. R2 er ved den viste udførelsesform indrettet til at kontrollere temperaturerne af køle- hhv. varmtvandet i det pågældende kredsløb 10 hhv. 12 på baggrund af forudindkodede temperaturværdier for opnåelse af den 3 o ønskede chokolademassetemperatur.

Temperaturføleren Tk til måling af temperaturen af det cirkulerende kølevand i zonen Zk er ledningsforbundet med en elektronisk styreenhed Rk, som desuden er ledningsforbundet med varmelegemet Wk og ventilen Vk. Herved kan tempera-35 turen af kølevandet i zonen Zk kontrolleres til et konstant niveau. Ved en ikke vist DK 171220 B1 7 udførelsesform kan der dog også være tale om, at den elektroniske styreenhed Rk er ledningsforbundet med pumpen Pk samt med en ikke vist yderligere temperaturføler til måling af chokolademassetemperaturen i zonen Zk med henblik på at tilvejebringe et frekvensstyret pumpeflow afhængigt af den målte chokolademas-5 setemperatur i zonen.

Tempereringsapparatets 1 første afkølingszone Z1 omfatter indledende og afsluttende køleflader A1' hhv. A1". Køleflademe A1' hhv. ΑΓ udgøres hver især af et forudbestemt antal køleflader 8, som under apparatets 1 opbygning vælges ved 10 ledningsforbindelse mellem forudbestemte varmetransportsektioner 6, som kølevandet passerer hen over i det separat kontrollérbare kølekredsløb 10. Var-metransportsektioneme 6 omfattende køleflademe A1' hhv. A1" er ledningsforbundet ved 15. Ifølge opfindelsen er afkølingszonen Zk's kølefladeareal Ak, som udgøres af et forudbestemt antal køleflader 8, anbragt indskudt imellem den første 15 zones indledende og afsluttende køleflader A1' og A1", set i massens gennemstrømningsretning M.

Ved den viste udførelsesform er der tale om, at den anden afkølingszones Zk køleflader Ak udgøres af køleflader 8 på varmetransportsektionemes 6 skillevægge 20 7, men inden for selve opfindelsens idé kunne den anden afkølingszones køle flader lige så vel udgøres af andre flader f.eks. flader på akslens blandevinger, gennemstrømningsåbninger eller flader på den ydre indkapsling af apparatet, så længe den anden afkølingszones køleflader er anbragt indskudt imellem den første afkølingszones indledende og afsluttende køleflader. Under drift af apparatet har 25 det på overraskende måde vist sig, at der vil tilvejebringes en form for "blød indpakning" eller omhylning af den anden afkølingszone, som nedsætter varmeinter-ferensen mellem den ydre afgrænsning af zonens køleflader og de hosliggende køleflader i den første afkølingszone. Der tilvejebringes et i og for sig ensartet afkølingsmiljø omkring den anden afkølingszone med minimal varmeinterferens 3 0 med de tilstødende flader imellem til følge. En skarpere ydre afgrænsning af zonen under drift og en dermed bedre kontrol af varmeenergitransporten er en følge heraf. Samtidig opnås en særlig kompakt opbygning af tempereringsapparatet.

Ved den i fig. 1 og 3 viste udførelsesform kontrolleres zonen Zk til den nødvendige 35 temperatur og/eller gennemstrømningsmængde af kølemedie til, at der er tale om DK 171220 B1 8 et krystaldannelsesområde i zonen. "Omhylningen" af zonen Zk har på overraskende måde for en fagmand vist sig at nedsætte varmeinterferensen mellem køleflademe Ak og de hosliggende køleflader A1' hhv. ΑΓ i den første afkølingszone Z1, set i forhold til varmeinterferensen ved de kendte tempereringsappa-5 rater. Driften af det nye tempereringsapparat 1 har afsløret en bedre kontrol af varmeenergitransporten i krystaldannelseszonen end ved de kendte tempereringsapparater og dermed en bedre kontrol af tempereringsprocessen, især i den vigtige krystaldannelseszone. En højere grad af et forudbestemt indhold af stabile β-krystaller, uanset massens gennemstrømningstemperatur og mængde er derfor 10 en følge.

I det i fig. 2 viste diagram er optegnet temperaturintervaller for målt vandtemperatur under drift med forskellige chokoladetyper. Samtidig er optegnet den målte chokoladetemperatur under chokoladens vej igennem tempereringsapparatet 1. Forsøg 15 har vist, at den første afkølingszones Z1 indledende køleflader A1' fortrinsvis udgør en værdi i et interval på mellem 75 og 90% af hele det samlede areal af den første afkølingszones køleflader A1, især når der er tale om, at apparatet kun omfatter to afkølingszoner Z1 og Zk. Arealet af køleflademe Ak i zonen Zk udgør fortrinsvis 5-35% af arealet A1, se fig. 2. De nævnte intervaller skal dog ikke tages som et ud-2 o tryk for en begrænsning af selve opfindelsens idé, idet forsøg har vist, at arealforholdene afkølingszoneme imellem bør tilpasses den aktuelle chokoladetype, og de tilknyttede driftsvilkår for apparatet.

Det skal afslutningsvis nævnes, at en særlig fordel ved opfindelsen er, at de ek-25 sisterende tempereringsapparater på særlig simpel måde kan ombygges til den fordelagtige driftsmetode ifølge opfindelsen.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig temperering af en gennemstrømmende, 5 fedtholdig, chokoladelignende masse i et apparat omfattende mindst to afkølingszoner med et antal køleflader, og en efterfølgende genopvarmningszone med et antal opvarmningsflader for massen, set i dennes gennemstrømningsretning, kendetegnet ved, at massen passerer hen over køleflader af en anden afkølingszone indskudt imellem indledende og afsluttende køleflader af en første 10 afkølingszone, idet massen ved passage hen over de indledende køleflader afkøles til en temperatur nær ved krystaldannelsestemperaturen for den pågældende masse, at massen herefter passerer hen over de indskudte køleflader og herved afkøles til en temperatur, der er tilstrækkelig til, at der tilvejebringes stabile β-krystaller i massen, og at massen passerer hen over de afsluttende køleflader, 15 inden den passerer hen over opvarmningsflademe.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegnet ved, at massens afkøling til en temperatur nær ved krystaldannelsestemperaturen under massens passage hen over indledende køleflader kontrolleres afhængigt af den målte massetem- 2. peratur ved afslutningen af de afsluttende køleflader.

3. Apparat til kontinuerlig temperering af en gennemstrømmende, fedtholdig, chokoladelignende masse omfattende mindst to afkølingszoner (Z1, Zk) med et antal køleflader (8) og en efterfølgende genopvarmningszone (Z2) med et antal 25 opvarmningsflader (9) for massen, set i dennes gennemstrømningsretning (M), hvor hver afkølingszone (Z1, Zk) hhv. genopvarmningszone (Z2) omfatter et tilknyttet, separat kontrollérbart køle- hhv. varmemediekredsløb (10, 11 hhv. 12) med følere (T1, Tk hhv. T2) til måling af medie- og/eller massetemperatur samt en tilknyttet reguleringsenhed (R1, Rk hhv. R2) til styring af temperatur og/eller gen- 3. nemstrømningsmængde af køle- hhv. varmemediet under dettes passage hen over den pågældende zones (Z1, Zk hhv. Z2) køle- hhv. varmeflader (A1\ Ak, ΑΓ hhv. A2), og hvor en første afkølingszone (Z1) omfatter indledende og afsluttende køleflader (A1' og ΑΓ), set i massens gennemstrømningsretning (M), kendeteg net ved, at en anden afkølingszones (Zk) køleflader (Ak) er anbragt indskudt DK 171220 B1 10 imellem den første zones (Z1) indledende og afsluttende køleflader (A1' og A1"), set i massens gennemstrømningsretning (M).

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved, at reguleringsenheden for den 5 anden afkølingszone (Zk) er indrettet til at kontrollere tilvejebringelsen af en konstant kølemedietemperatur og/eller kølemediemængde, som for den pågældende masse er tilstrækkelig til at tilvejebringe stabile β-krystaller i massen under dennes passage hen over den anden afkølingszones (Zk) nævnte køleflader.

5. Apparat ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at den første afkø lingszones (Z1) afsluttende køleflader (ΑΓ) er indrettet, så de set i massens gennemstrømningsretning (M) efterfølges af genopvarmningszonen (Z2) uden andre mellemliggende afkølingszoner.

6. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-5, kendetegnet ved, at den første afkølingszones (Z1) indledende køleflader (ΑΓ) er indrettet, så de set i massens gennemstrømningsretning (M) er de først anbragte køleflader uden andre foranliggende afkølingszoner. 2 0

7. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-6, kendetegnet ved, at summen af arealerne af den første afkølingszones (Z1) indledende køleflader (A1') udgør en værdi i et interval på 75-90% af hele det samlede areal af den første afkølingszones (Z1) køleflader (Α1=Α1'+ΑΓ).

8. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-7, kendetegnet ved, at arealet af den anden afkølingszones (Zk) køleflader (Ak) udgør 5-35% af det samlede areal (A1) af den første afkølingszones (Z1) køleflader (AV og A1").

9. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-8, kendetegnet ved, at regule- 3. ringsenheden (Rk) for nævnte anden afkølingszone er indrettet til under drift auto matisk at kontrollere kølemedieflow og/eller -temperatur til fastholdelse af en i hovedsagen konstant kølemedietemperatur under mediets passage hen over den anden afkølingszones (Zk) køleflader (Ak).

10. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-9, kendetegnet ved, at regule- DK 171220 B1 11 ringsenheden (Rk) for nævnte anden afkølingszone (Zk) er indrettet til at kontrollere kølemedieflowet afhængigt af målte værdier for kølemedietemperaturen.

11. Apparat ifølge et eller flere af kravene 3-9, kendetegnet ved, at reguler-5 ingsenheden (Rk) for nævnte anden afkølingszone (Zk) er indrettet til at kontrollere kølemedieflowet afhængigt af målte værdier for massetemperaturen ved den pågældende zone.

12. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-11,kendetegnet ved, at der ved 10 nævnte anden afkølingszone (Zk) er placeret yderligere følere til måling af overfladetemperaturen af køleflademe (8) ved massesiden.