EA027983B1

EA027983B1 - Устройство для изготовления замороженных кондитерских изделий

Info

Publication number: EA027983B1
Application number: EA201590234A
Authority: EA
Inventors: Рене Йоахим Бютер; Ашвиникумар Вишнукумар Мудалиар; Георгиос Тетрадис-Маирис
Original assignee: Юнилевер Н.В.
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2017-09-29
Also published as: US9526265B2; AU2013323063B2; BR112015006098A2; CA2884725C; AU2013323063A1; IL237319A; CN104661533A; US20150245630A1; EP2900076A1; MX2015003688A; CN104661533B; WO2014048658A1; MX355130B; EA201590234A1; IL237319A0; EP2900076B1; ES2564404T3; BR112015006098B1; CA2884725A1

Abstract

Ролик устройства для изготовления замороженных кондитерских изделий, имеющий множество открытых формующих углублений на своей поверхности и выполненный полым с внутренней полостью, частично заполненной жидким азотом, характеризующийся тем, что вакуумно-изоляционная боковая камера расположена на каждой стороне ролика, причем указанная вакуумно-изоляционная камера в радиальном сечении представляет собой наружную в целом плоскую и круглую стенку в форме кольцеобразного диска, присоединена к боковой стенке ролика двумя участками, имеющими в целом сигмоидальное сечение для участка в периферийной части вакуумной панели и в целом сигмоидальное сечение для участка в центральной части вакуумной панели.

Description

Настоящее изобретение относится к производству замороженных кондитерских изделий. В частности, оно относится к производству таких замороженных кондитерских изделий с использованием устройств с формующими элементами и формами.

Уровень техники

Производство шоколадных шариков было известно в течение десятилетий, и были предложены разные технологии, основанные на цилиндрических роликах, такие как описаны в ЕР 923875, где раскрыта пара параллельных роликов, имеющих углубления, образованные на их внешних цилиндрических поверхностях, отсадочное устройство для отсадки способной затвердевать жидкости, такой как шоколад, на указанные цилиндрические поверхности, таким образом обеспечивая получение двух отдельных частей пищевых изделий. Путем вращения роликов в противоположных направлениях указанные две поверхности перемещаются по направлению друг к другу и соединяют две отдельные части в один пищевой продукт. Способ полностью основан на том факте, что каждый отдельный пищевой продукт связывают с другими с помощью пленки или переплетенной структуры, выполненной из того же пищевого материала. Он также опирается на тот факт, что при охлаждении шоколад уменьшается в размерах и легко извлекается из углублений.

Хотя этот способ подходит для производства шоколадных шариков из жидкой основы, он полностью непригоден для производства мороженого, в котором углубления будут заполнены замороженным аэрированным продуктом. Основными препятствиями для использования этой технологии в производстве мороженого является то, что углубления должны иметь достаточно низкую температуру, иначе поданное в эти углубления мороженое будет таять (по меньшей мере, на поверхности), а если углубления будут иметь температуру ниже 0°С, температуру начала формирования льда, то мороженное будет прилипать к поверхности и не будет легко извлекаться из формы.

Такие проблемы упомянуты, например, ίΡ62-91148, в котором предложен способ производства шариков замороженного льда, позволяющий решить проблему прилипания льда к стенкам углублений, и который может быть описан следующим образом. Когда соответствующие углубления пары роликов проходят точку, где они наиболее близки друг к другу, замороженный продукт в каждом углублении не прижимают достаточно сильно к соседнему продукту, расположенному в соответствующем углублении на другом ролике, когда углубления снова перемещаются по направлению друг от друга при повороте роликов, сила, связывающая две половины продукта, является слишком слабой по сравнению с прилипанием каждой половины продукта к углублению, в котором он находится, и, таким образом, продукт остается в углублении и не извлекается из формы. ΙΡ62-91148 решает эту проблему посредством ί) нагрева одного из роликов внутренней циркуляцией горячей жидкости, и) обеспечения выталкивающих механизмов в каждом углублении другого ролика и ίίί) обеспечения избыточности материала, выступающего над поверхностью ролика. Эти выталкивающие механизмы обеспечивают возможность сжатия двух половин продуктов друг с другом, в то время как нагрев одного ролика обеспечивает возможность извлечения продукта из формочки.

Эта технология не обеспечивает практического решения проблемы, возникшей при попытке изготовления замороженных аэрированных продуктов с использованием парных роликов, поскольку необходимость в эффективном подтаивании поверхности каждого продукта для обеспечения возможности его извлечения из формы приводит к неприемлемому санитарному состоянию. В другом аспекте выталкивающие механизмы, расположенные в каждом углублении ролика, являются крайне сложными, трудны в обслуживании и также представляют опасность для санитарного состояния.

Относительно недавно был предложен способ производства замороженных аэрированных продуктов, включающий обеспечение двух отдельных формующих элементов;

обеспечение по меньшей мере одного открытого углубления на поверхности каждого формующего элемента;

обеспечение наполняющих устройств для наполнения указанных углублений замороженным аэрированным материалом;

заполнение двух углублений, по одному на каждом формующем элементе, замороженным аэрированным материалом, в котором:

a) по меньшей мере одно из углублений заполняют замороженным аэрированным продуктом с избытком между 30 и 130%;

b) обеспечивают возможность расширения этого продукта за пределы своего углубления;

c) два углубления затем перемещают в противоположных направлениях и замороженный аэрированный продукт в каждом углублении прижимают к замороженному аэрированному продукту в другом углублении;

б) формующие элементы охлаждают жидким азотом, обеспечивая их температуру ниже -80°С, более предпочтительно ниже -100°С.

В предпочтительном варианте реализации два отдельных формующих элемента представляют собой пару параллельных роликов, в которой каждый ролик имеет на своей поверхности множество откры- 1 027983 тых углублений, ролики вращаются в противоположных направлениях, так что соответствующие углубления в двух формующих элементах лежат напротив друг друга, и замороженный аэрированный продукт в углублении первого ролика прижимается к замороженному аэрированному продукту в противоположном углублении второго ролика.

Каждый ролик является полым с полостью, частично заполненной жидким азотом, так чтобы обеспечить охлаждение роликов.

Хотя такое устройство является полностью подходящим в отношении качества процесса формования, оно потребляет, с учетом полного испарения жидкого азота, большое количество жидкого азота, которое фактически не используется в процессе охлаждения. Обычно во время работы менее 5% жидкого азота эффективно используется для охлаждения форм.

Таким образом, существует необходимость в создании устройства, которое существенно понизит потребление жидкого азота, и, хотя теплоизоляция может рассматриваться как очевидное решение, исследование, которое привело к настоящему изобретению, показало, что такое потенциальное решение имеет много недостатков вследствие напряжения, создаваемого термической деформацией. В этом отношении напряжения по фон Мизесу составляют предпочтительно менее 200 МПа (для коэффициента запаса прочности, равного 2), более предпочтительно менее 100 МПа (для коэффициента запаса прочности, равного 3) во всех точках ролика.

Испытания и определения

Под замороженным аэрированным продуктом следует понимать замороженное кондитерское изделие, как описано в книге Мороженое (1СЕ СКЕАМ), 4-е изд., А.8. ЛгЬисЫе - СНартаи & На11, р. 297312.

Температура роликов.

Температуру роликов измеряют с помощью резистивного датчика температуры, расположенного на 5 мм ниже поверхности.

Напряжение по фон Мизесу.

Напряжение фон Мизеса является геометрической совокупностью всех напряжений (нормальных напряжений в трех измерениях и всех трех сдвиговых напряжений), действующих в определенном месте. Указанное напряжение зависит от температуры и измеряется в паскалях.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание ролика устройства для изготовления замороженных кондитерских изделий, имеющего множество открытых формующих углублений на своей поверхности и выполненного полым с внутренней полостью, частично заполненной жидким азотом, характеризующегося тем, что вакуумно-изоляционная боковая камера расположена на каждой стороне ролика, причем указанная вакуумно-изоляционная камера в радиальном сечении представляет собой наружную, в целом плоскую и круглую стенку в форме кольцеобразного диска, присоединена к боковой стенке ролика посредством двух участков, имеющих в целом сигмоидальное сечение для участка в периферийной части вакуумной панели; в целом сигмоидальное сечение для участка в центральной части вакуумной панели.

В предпочтительном варианте реализации каждое сигмоидальное сечение характеризуется первым изгибом, связанным со стороной ролика и имеющим радиус К1; прямым участком;

вторым изгибом, имеющим радиус К2, связывающим указанное сигмоидальное сечение с наружной круглой стенкой.

В предпочтительном варианте реализации первый изгиб связан со стороной ролика с помощью противоположного изгиба, имеющего радиус К4.

Подробное описание изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых: фиг. 1 показывает схематичный вид устройства для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 показывает продольное сечение ролика вместе с его охлаждающим контуром для осуществления способа в соответствии с изобретением;

фиг. 3-8 показывают сечение ролика с различными вакуумными боковыми панелями, которые не являются приемлемыми;

фиг. 9 показывает сечение ролика с вакуумной боковой панелью в соответствии с изобретением.

Как показано на сопроводительных чертежах, устройство содержит пару параллельно расположенных роликов 1 и 2, имеющих формующие углубления 3, образованные на их внешних цилиндрических поверхностях. Первое заполняющее устройство 4 выполнено для подачи замороженного аэрированного продукта в формующие углубления 3 первого ролика 1. Второе заполняющее устройство 5 выполнено для подачи замороженного аэрированного продукта в формующие углубления 3 второго ролика 2. Как показано на фиг. 1, первое и второе заполняющие устройства могут быть независимыми друг от друга, в качестве альтернативы может быть выполнено одно заполняющее устройство с двумя выводами, по одному для каждого ролика. Приводные средства (не показаны) выполнены с возможностью вращения

- 2 027983 двух роликов в противоположных направлениях, с возможностью перемещения двух поверхностей по направлению друг к другу и прижатия замороженного аэрированного продукта в углублении первого ролика к замороженному аэрированному продукту, расположенному в углублении второго ролика.

Два ролика, которые выполнены с возможностью вращения в противоположных направлениях, расположены таким образом, что они касаются друг друга. Под касанием друг друга следует понимать наличие зазора менее 0,1 мм. Ролики охлаждаются посредством циркулирования подходящей охлаждающей текучей среды, такой как жидкий азот, для того, чтобы обеспечить в процессе эксплуатации температуру ниже -100°С, которая измеряется с помощью внутреннего датчика, расположенного на 14 мм ниже поверхности.

Как показано на фиг. 2, ролик имеет цилиндрическую полость 10 и установлен с возможностью вращения на неподвижном валу 11 посредством подшипников 12. На ролике неподвижно установлена звездочка 13, посредством которой осуществляется вращение ролика. От одного конца вала через вал 11 проходит аксиальная трубка 14, открывающаяся в полость 10. Трубка 16 соединена с открытым концом трубки 14 напротив полости 10. Отдельная трубка 17 проходит через трубку 14. Трубка 17 заканчивается в полости 10 форсункой 18.

Во время работы охлаждающую среду, предпочтительно жидкий азот, подают через трубку 17 и распыляют через форсунку 18 в полость 10, в результате чего происходит охлаждение внешних стенок полости и, следовательно, охлаждение формующих углублений 3. Охлаждающая среда затем превращается в газ и выводится наружу через трубку 14 и через трубку 16.

Вначале оба ролика вращаются независимо до достижения температуры около -160°С. Как только эта температура достигнута, два ролика сводят друг к другу. Вследствие уменьшения размеров, обусловленного очень низкой температурой, соответствующие положения двух роликов необходимо постоянно контролировать.

Мороженое дозируют в формующие углубления холодных роликов. Две половины форм, заполненные мороженым, приводят в соприкосновение, в этот момент вставляют палочку (не показана) и извлекают полностью сформованное мороженое.

Каждое из двух заполняющих устройств преимущественно содержит распределитель, установленный в непосредственной близости к цилиндрической поверхности ролика с зазором во время работы менее 1 мм.

Два ролика могут быть выполнены, например, из алюминия или стали, а на поверхность может быть нанесено покрытие для повышения твердости (например, хромированное покрытие) или для улучшения высвобождения из формы (например, политетрафторэтилен). Формы формующих углублений выбирают согласно общим правилам для обеспечения возможности извлечения из форм. В предпочтительном варианте реализации на уровне отверстия формующего углубления стенка формующего углубления не является, по существу, вертикальной. Таким образом, это обеспечивает лучшее распределение замороженного аэрированного продукта и его лучшую извлекаемость из формы.

Пример 1 (сравнительный пример)/

Были испытаны различные вакуумные панели с прямым присоединением к сторонам ролика, как показано на фиг. 3-5. Промежуток между стороной ролика и вакуумной панелью имел разрежение менее чем 0,1 мбар.

Напряжение по фон Мизесу на кромке ролика составляло между 1000 и 3000 при смещении более 10 мм.

Очевидно, что это было неприемлемо.

Пример 2 (сравнительный пример).

Была испытана вакуумная панель с угловыми соединениями к сторонам ролика, как показано на фиг. 6. Промежуток между стороной ролика и вакуумной панелью имел разрежение менее чем 0,1 мбар.

Напряжение по фон Мизесу составило 2500 и смещение составило 2,6 мм.

Очевидно, что это было неприемлемо.

Пример 3 (сравнительный пример).

Была испытана вакуумная панель с профилированными соединениями к сторонам ролика, как показано на фиг. 7. Промежуток между стороной ролика и вакуумной панелью имел разрежение менее чем 0,1 мбар.

Напряжение по фон Мизесу было снижено до 700. Это по-прежнему оказалось неприемлемым.

Пример 4 (сравнительный пример).

Была испытана вакуумная панель с угловыми профилированными соединениями к сторонам ролика, как показано на фиг. 8. Промежуток между стороной ролика и панелью разрежения имел разрежение менее чем 0,1 мбар.

Напряжение по фон Мизесу было снижено до 388. Это по-прежнему было неприемлемо.

Пример 5 (согласно настоящему изобретению).

Вакуумные панели, как показано на фиг. 9, были прикреплены к стороне ролика. Вакуумная панель в радиальном сечении представляет собой наружную, в целом плоскую и круглую стенку в форме кольцеобразного диска, присоединенную к боковой стенке ролика двумя участками, имеющими

- 3 027983 в целом сигмоидальное сечение для участка на периферийной части вакуумной панели; в целом сигмоидальное сечение для участка в центральной части вакуумной панели.

Каждое сигмоидальное сечение характеризуется первым изгибом, связанным со стороной ролика и имеющим радиус К1; прямым участком;

вторым изгибом, имеющим радиус К2, связывающий сигмоидальное сечение с наружной круглой стенкой.

Предпочтительно также прямой участок выполнен, по существу, под прямым углом к наружной круглой стенке.

Промежуток между стороной ролика и вакуумной панелью имел давление разрежения менее чем 0,1 мбар.

Были испытаны разные геометрические формы, которые обобщены в следующей таблице.

Были испытаны следующие варианты для этой конструкции с целью получения оптимального решения:

Ролики и вакуумные панели были изготовлены из пищевой нержавеющей стали.

Использование такой геометрической формы позволяет снизить потребление жидкого азота на 5060%.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Ролик устройства для изготовления замороженных кондитерских изделий, имеющий множество открытых формующих углублений на своей поверхности и выполненный полым с внутренней полостью, частично заполненной жидким азотом, характеризующийся тем, что вакуумно-изоляционная боковая камера расположена на каждой стороне ролика, причем указанная вакуумно-изоляционная камера в радиальном сечении представляет собой наружную, в целом плоскую и круглую стенку в форме кольцеобразного диска и присоединена к боковой стенке ролика посредством двух участков, имеющих в целом сигмоидальное сечение для участка на периферийной части вакуумной панели; в целом сигмоидальное сечение для участка в центральной части вакуумной панели.
2. Ролик по п.1, в котором каждое сигмоидальное сечение характеризуется первым изгибом, связанным со стороной ролика и имеющим радиус К1; прямым участком;

вторым изгибом, имеющим радиус К2, связывающим сигмоидальное сечение с наружной круглой стенкой.
3. Ролик по п.1 или 2, в котором первый изгиб связан со стороной ролика с помощью противоположного изгиба, имеющего радиус К4.