DK176325B1 - Fremgangsmåde samt apparat til fremstilling af en luftindeholdende mix - Google Patents

Description

i DK 176325 B1

Opfindelsens baggrund

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af en luftinde-holdende mix, hvor luft indføres i en viskøs masse af råmix for dannelse af den luftin-5 deholdende mix, og hvor luftindføringen udføres i tilknytning til mixens indføring i en behandlingsenhed, hvor råmixen under tryk pumpes gennem en dyse. Opfindelsen angår endvidere et apparat til fremstilling af en luftindeholdende mix, hvor luft indføres i en viskøs masse af råmix for dannelse af den luftindeholdende mix, og hvor luft-indføringen udføres i tilknytning til mixens indføring i en behandlingsenhed, hvor der 10 mellem et rør for mixindføring og behandlingsenheden er tilvejebragt en blandebehol-der.

Den foreliggende opfindelse er fremkommet i forbindelse med arbejde med mix i form af ismix til behandling i en behandlingsenhed i form af iskremfiyser. Imidlertid 15 vil det generelle princip ved opfindelsen kunne anvendes i forbindelse med andre mix-former, hvor der er behov for luftindblanding i en viskøs enhed forud for indføring i en behandlingsenhed.

En kontinuert iskremfiyser er i princippet en skrabevarmeveksler, hvori en flydende 20 masse (kaldet ismix) afkøles og delvis nedfryses, samtidigt med at der foregår en omrøring og en indblanding af luft, ofte i næsten lige så store mængder som den flydende masse, således at det færdige produkt (iskrem) er et højviskost skum.

Skrabevarmeveksleren er oftest udformet som et rør (kaldet et fiyserør), der køles 25 udenpå, med en roterende aksel (kaldet en skraberaksel) indeni. På den roterende aksel er monteret et antal knive, der dels skraber den frosne is af røret og dels bevirker en vis opblanding på grund af deres bevægelse gennem produktet. Selve akslen kan være udformet på forskellig vis; nogle gange blot som en fast aksel, andre gange med en indbygget excentrisk aksel, evt. med påmonterede rotorer, der assisterer opblan-30 dingsprocessen.

Normalt tilføres luften gennem en kontraventil i umiddelbar nærhed af det rør, hvor den flydende masse føres ind i fiyserøret.

DK 176325 B1 2

Opblandingen af luften foregår derefter udelukkende ved hjælp af skraberakslens bevægelse gennem massen (og derved knivenes og excentrikkens rotorers bevægelse).

5 Hele fremstillingsprocessen for iskremen foregår normalt under tryk (typisk 3-6 bar), idet ismixen pumpes ind i fryserøret ved hjælp af en mixpumpe, og iskremen forlader fryserøret på kontrolleret vis, enten ved hjælp af en pumpe eller en passende drøvling, der sikrer et korrekt tryk i selve fryserøret.

10 Afhængigt af hvilken type færdig iskrem man skal have ud af fryseren, kan det være fordelagtigt at køre med forskellige omdrejningshastigheder på skraberakslen. Til et meget flydende produkt med høj lufttilsætning er en høj hastighed nødvendig for at få ’’pisket” luften ind i produktet. Ved et meget stift, ekstruderbart produkt er en lavere hastighed bedre for ikke at tilføre varme i form af mekanisk energi til produktet.

15

Ved en meget lav omdrejningshastighed, sådan som det ville være nødvendigt ved en meget stiv iskrem, kan det være vanskeligt at opnå en tilstrækkelig opblanding af ismix og luft, hvorved man kan risikere variationer i produktmassefylden, store luftbobler og lignende. Dette løses i dag ofte ved at montere en motordrevet forpisker ved 20 indgangen til fryserøret. Forpiskeren består normalt af et antal statorer og et antal rotorer med lille indbyrdes afstand, hvor rotorerne drives af en elmotor.

Luft og ismix tilsættes sammen ved indgangen til forpiskeren, og ved passage gennem forpiskeren slås luftboblerne i stykker på grund af den intensive bevægelse, så fryse-25 ren modtager derfor et færdigpisket skum til afkøling/nedfrysning.

De største ulemper ved en forpisker er prisen og det forøgede vedligehold på lejer og tætninger i den.

30 En fremgangsmåde og et apparat af den indledningsvis nævnte type kendes for eksempel fra WO 92/02146 samt WO 2004/089102. Den proces som beskrives heri anvender ikke en skraberaksel. Blanding af luft og mix sker ved indpumpning af mix DK 176325 B1 3 gennem en dyse. Der opnås ikke herved en luftindeholdende mix med ensartet luftindføring og dermed ensartet densitet.

Opfindelsens formål 5 Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise et system omfattende en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af en luftindeholdende mix, hvorved ulemperne ved kendt teknik er undgået, og således at det især undgås at tilvejebringe en motordrevet forpisker ved indgangen til en behandlingsenhed. Det er et yderligere formål at anvise et sådant system, hvor det tillige er muligt at tilvejebringe en luftin-10 deholdende mix med ensartet densitet.

Beskrivelse af opfindelsen

Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse med en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte type, som er særpræget ved, at der ved at pumpe råmixen gennem dyses dannes mindst en mixstråle, der gennem et luftrum sprøjtes mod overfladen af 15 den luftindeholdende mix i et blandetrin, således at luft medrives ind i mixen, og at den derved dannede luftindeholdende mix derefter indføres i behandlingsenheden.

Apparatet ifølge opfindelsen er særpræget ved, at blandebeholderen er delvis fyldt med luftindeholdende mix, at der i denne blandebeholder er tilvejebragt et luftindtag 20 for lufttilførsel til blandebeholderen, en dyse for indpumpning af råmixen under tryk for dannelse af mindst en mixstråle, der gennem et luftrum sprøjtes mod overfladen af den luftindeholdende mix i blandebeholderen og et udtag for luftindeholdende mix til forbindelse med behandlingsenheden.

25 Traditionelt vil en pumpe anvendes for at pumpe mixen ind i behandlingsenheden.

Denne pumpe benyttes samtidigt til at pumpe mixen gennem dysen, før den kommer ind i behandling senheden.

Ved passage gennem dysen oplever mixen et trykfald og far derved en høj hastighed 30 og kommer ud af dysen som en stråle med en vis gennemslagskraft. Lader man strålen ramme ned i mixoverfladen, over hvilken der er et luftrum, vil strålen dels trække noget luft i form af bobler med ned i mixen, dels vil disse bobler blive revet i stykker på DK 176325 B1 4 grund af den store hastighedsforskel mellem strålen og den relativt stillestående mix.

Med andre ord vil strålen være i stand til at skabe et fint skum af mix og luft i mixens overflade i anslagsområdet.

5 Som følge af strålens gennemslagskraft tilvejebringes der en forpiskning, hvori der etableres luftindblanding i mixen, uden at der er behov for ekstra motorer til at piske luft ind i mixen. Således undgås vedligehold på lejer, tætninger mv., som vil være nødvendige i forbindelse med en forpiskningsenhed.

10 Når opfindelsens ide anvendes i forbindelse med iskremfremstilling vil mixen være en råmix af iskrem, og behandlingsenheden vil være et fryserør.

Generelt vil et system ifølge opfindelsen derfor bestå af en selvstændig unit, der kan indskydes i et kendt apparat imellem en mixpumpe og det sted, hvor mixen føres ind i 15 behandlingsenheden.

Generelt kan man sige, at systemet ifølge opfindelsen vil omfatte: en dyse, muligvis med variabel geometri for at kunne fungere optimalt med varierende flow, 20 - en tank, hvori der opretholdes et passende niveau af mix med et luftrum over mixen, en lufttilførsel, typisk ved hjælp af en kontraventil, et indløb, hvor mixen tilføres; evt. som en del af tanken, et udløb, hvor det færdigpiskede skum føres videre til fiyserøret; evt. udført 25 som en del af tanken, eventuelt et bypass, der muliggør et højt flow med lavt trykfald under såkaldt ClP-rengøring (Cleaning In Place). Dette bypass kan evt. også åbne dysen for gennemskylning.

30 Tegningsbeskrivelse

Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til den medfølgende tegning, hvor a 5 DK 176325 B1 fig. 1 viser et skematisk billede af et kendt system til fremstilling af en luftindeholdende iskrem til indføring i en iskremfryser, fig. 2 viser et skematisk billede af en første udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, 5 fig. 3 viser et skematisk billede af en yderligere udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, og fig. 4 viser et skematisk billede svarende til fig. 2 med et indbygget bypass for rengøring.

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen 10 I fig. 1 vises et fryserør 1, hvori der er tilvejebragt en kniv 2, som skraber frossen is af røret og dels tilvej ebringer en opblanding af luft på grund af deres bevægelse gennem produktet. Knivene er således tilvejebragt på en skrabeaksel 3, som drives af en motor 4 for etablering af den roterende bevægelse.

15 En råmix 5 indføres ved hjælp af en pumpe 6 via et rør 7 til fryserøret. I røret 7 tilføres luft 8 via en kontraventil 9 ind i den indpumpede råmix.

Fryserøret har et udtag 10, der er forbundet med en pumpe 11 for at udpumpe luftop-blandet iskrem 12 fra fry serøret.

20 I fig. 2 vises et apparat ifølge opfindelsen. Også i dette tilfælde vil råmix 5 fremføres ved hjælp af en pumpe 6. Luft 8 tilføres via kontraventilen 9. Luftblandet råmix 7 føres ind i en behandlingsenhed 13, der for eksempel kan være et fryserør svarende til det i fig. 1 viste fryserør. Den færdige mix 12 udtages fra behandlingsenheden 13 ved 25 hjælp af en pumpe (ikke vist). I denne simation vil den luftopblandede råmix fremkomme som et mixskum, som føres til behandlingsenheden 13.

I apparatet er der tilvejebragt et mixindløb 14 til en blandebeholder 15, hvor luftop-blandet mix 7 er tilvejebragt i en nedre del af beholderen, således at det strækker sig 30 til et niveau 16. Ovenover niveauet 16 er der tilvejebragt et rum 17, der føres ind via ledningen 8 til blandebeholderen 15. I den viste simation er lufttilførslen vist i den øvre del af beholderen i rummet 17, hvor der er tilvejebragt luft. Alternativt kan til- 6 DK 176325 B1 førslen ske ved en position under niveauet 16, det vil sige ind i den luftopblandede mix.

I indløbet 14 er der tilvejebragt en dyse 18. Under virkning fra pumpen 6 pumpes 5 ismixen således gennem dysen, således at der opstår et trykfald, hvorved mixen får en høj hastighed, når den kommer ud af dysen som en stråle 19. Denne stråle har en gennemslagskraft, der bevirker, at den rammer mixoverfladen i et anslagsområde 20 i mixoverfladen 21. Herved vil strålen 19 medrive luft i form af bobler 22 ind i mixen, således at der dannes en luftopblandet mix. Strålen 19 vil således være i stand til at 10 danne et fint skum bestående af en blanding af mix og luft. Dette mixskum udtages via forbindelsesledningen 7 til behandlingsenheden 13.

På grund af strålens hastighed skabes desuden en omrøring i tanken, der sikrer, at skummet ikke lægger sig i den øverste del af mixen, men er godt opblandet i hele 15 mixvolumenet.

Som eksempel kan det nævnes, at der ved en kapacitet på ca. 1000 I/time kan etableres en omrøring i hele blandebeholderen, når denne er stort set cylindrisk og har en diameter på ca. 100 mm og en længde på 250 -300mm ved trykfald mellem 1½ og 2 Bar 20 over dysen og med strålehastigheder på ca. 15 -20m/s.

Dysen 18 kan være tilvejebragt som en dyse, der tilvejebringer en enkelt stråle eller med en spalteformet åbning for dannelse af en vifteformet stråle. Alternativt kan der være tilvejebragt en dyse, som danner flere stråler, der rettes mod forskellige områder 25 af overfladen 21 for derved bedst muligt at udnytte blandebeholderens 15 volumen.

Dysen 14 kan være fremstillet regulerbar, således at den har en variabel geometri, hvorved der kan opretholdes tilnærmelsesvis konstant hastighed for strålen 19 over et bredt flowspektrum. Dyseåbningens areal ændres således at der kommer et større flow 30 gennem dysen med det samme trykfald over dysen. Dysen 14 kan for eksempel ændres ved at en spalteformet dyseåbning reguleres ved hjælp af et roterbart stempel indeni dysen eler ved at der afspærres færres eller flere af et antal dyseåbninger i en multidyse.

DK 176325 B1 7 I fig. 3 er der illustreret en alternativ udførelsesform, hvor der er tilvejebragt et kar 23 inde i blande beholderen 15. Mixstrålen 19 slår ned i overfladen 2Γ på den ismix, som er tilvejebragt i karret 23. Herved medrives luft i form af bobler 22 ned i mixen i kar-5 ret 23. Når karret 23 er fyldt, vil der dannes et overløb 24 af skum/luftopblandet ismix og vil løbe ned i bunden af blande beholderen 15. I bunden af blandebeholderen 15 vil der således være tilvejebragt en luftopblandet ismix op til niveauet 16.

Ved denne udførelsesform bliver det muligt at koncentrere strålens 19 virkning i et 10 begrænset volumen af ismix. Dette kan give en bedre oppiskning og dermed bedre luftopblanding. Desuden undgås turbulens ved udløbet fra blandebeholderen 15. Således bliver det muligt at undgå, at store bobler kan trækkes med ud via udløbet 7. De store bobler vil kunne stige til vejrs i den luftopblandede ismix 7, som befinder sig i blandebeholderens 15 bund.

15

De dyser, som anvendes i et apparat ifølge opfindelsen, vil kunne tilvejebringe en stråle eller være tilvejebragt som multidyser, som danner et strålebundt for at påvirke en større del af mixoverfladen 21. Alternativt kan dysen være tilvejebragt som filmdyse med en spalteformet åbning, således at der tilvejebringes en vifteformet stråle.

20 Denne vifteformede stråle kan enten være retlinet eller kurveformet. Dysen 18 kan være fastmonteret eller være monteret for en drejning, således at strålen rettes mod forskellige områder 20 af mixoverfladen 21.

I et apparat ifølge opfindelsen kan der således som illustreret i fig. 2 være indbygget et 25 bypass 25, som aktiveres under rengøring. Herved kan rengøringsvæske 26 via bypasset 25 indføres i blandebeholderen 15 uden om den normale væskestrøm som er illustreret i fig. 2 for tydelighed. Der vil dog ikke samtidig indføres råmix 5 og rensevæske 25 til blandebeholderen 15. Et bypass kan også indbygges i andre udførelsesfor-mer for apparatet ifølge opfindelsen.

30

Ovenfor er opfindelsen forklaret under henvisning til specifikke udførelsesformer i forbindelse med fremstilling af ismix i et fryserør. Imidlertid vil opfindelsen også kunne anvendes i forbindelse med andre former for mix, der skal luftopblandes inden DK 176325 B1 8 det træder ind i en behandlingsenhed. Dette gælder andre former for konfektureprodukter, men vil i princippet kunne anvendes i forbindelse med ethvert viskøst produkt, hvori der skal opblandes luft, inden der skal foretages en behandling.

a

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en luftindeholdende mix, hvor luft indføres i en viskøs masse af råmix for dannelse af den luftindeholdende mix, og hvor luftindføringen udføres i tilknytning til mixens indføring i en behandlingsenhed, hvor råmixen 5 under tryk pumpes gennem en dyse, kendetegnet ved, at der ved at pumpe råmixen gennem dysen dannes mindst en mixstråle, der gennem et luftrum sprøjtes mod overfladen af den luftindeholdende mix i et blandetrin, således at luft medrives ind i mixen, og at den derved dannede luftindeholdende mix derefter indføres i behandling senheden.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den viskøse masse vælges som en ismix, og at behandlingsenheden vælges som en fryser.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den dannede stråle ΜΙ 5 bringes en sådan hastighed, at der dannes et skum af råmix og luft i mixens overflade i anslagsområdet.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at der opretholdes en stort set konstant strålehastighed over et flowspektrum, idet dysen bibringes en varia- 20 bel geometri.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at der dannes et strålebundt, som sprøjtes mod forskellige punkter af overfladen, idet en væsentlig del af overfladen udnyttes til luftindføringen. 25

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at strålen er vifteformet for dannelse af et langstrakt nedslagsområde i overfladen.

7. Apparat til fremstilling af en luftindeholdende mix, hvor luft indføres i en viskøs 30 masse af råmix for dannelse af den luftindeholdende mix, og hvor luftindføringen udføres i tilknytning til mixens indføring i en behandlingsenhed, hvor der mellem et rør for mixindføring og behandlingsenheden er tilvejebragt en blandebeholder, kendeteg- DK 176325 B1 10 net ved, at blande beholderen er delvis fyldt med luftindeholdende mix, at der i denne blandebeholder er tilvejebragt et luftindtag for lufttilførsel til blandebeholderen, en dyse for indpumpning af råmixen under tryk for dannelse af mindst en mixstråle, der gennem et luftrum sprøjtes mod overfladen af den luftindeholdende mix i blandebe-5 holderen og et udtag for luftindeholdende mix til forbindelse med behandlingsenheden.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at behandlingsenheden er dannet af en iskremfryser. 10

9. Apparat ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at dysen har en variabel geometri for opretholdelse af en tilnærmelsesvis konstant strålehastighed over et bredt flow spektrum.

10. Apparat ifølge krav 7, 8 eller 9, kendetegnet ved, at dysen er en multidyse, der danner et strålebundt, som sprøjtes mod forskellige punkter af overfladen eller en filmdyse, der danner en vifteformet stråle med et langstrakt nedslagsområde i overfladen

11. Apparat ifølge krav 7, 8, 9, eller 10, kendetegnet ved, at der i blandebeholderen er indbygget et kar eller reservoir, som mixstrålen slår ned i.

12. Apparat ifølge et hvert af de foregående krav 7 - 11,kendetegnet ved, at der parallelt med dysen for indpumpning af råmixen under tryk er monteret et bypass for 25 ClP-rengøring ved et højt flow med et lavt trykfald.