ES2564404T3 - Aparato para la producción de dulces congelados - Google Patents

Abstract

Rodillo que tiene una multiplicidad de cavidades de moldeo abiertas sobre su superficie, siendo el rodillo hueco con una cavidad interna, estando dicha cavidad parcialmente llena de nitrógeno líquido, caracterizado porque, un compartimento de aislamiento al vacío está situado sobre cada lado del rodillo. El compartimento de aislamiento al vacío, en sección transversal radial, presenta una pared genéricamente plana y circular en el exterior bajo la forma de un disco anular, unida a una pared lateral del rodillo por dos partes que presentan: . una sección transversal genéricamente sigmoidea para la porción de la parte periférica del panel de vacío; . una sección transversal genéricamente sigmoidea para la porción en la parte central del panel de vacío.

Description

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DESCRIPCION

Aparato para la produccion de dulces congelados Campo tecnico

La presente invencion se refiere a la fabricacion de dulces congelados. En particular, se refiere a la fabricacion de estos dulces congelados utilizando un aparato con elementos de formacion y moldes.

Antecedentes de la invencion

La fabricacion de bolas de chocolate ha sido conocida durante decadas y diversas tecnicas basadas en rodillos cilmdricos han sido propuestas, como por ejemplo la descrita en el documento EP923875 que describe un par de rodillos paralelos que presentan unas cavidades definidas sobre las superficies cilindricas superiores, un dispositivo de deposito que deposita un lfquido solidificable como por ejemplo chocolate sobre dichas superficies cilmdricas, proporcionando asf dos partes separadas de artfculos alimenticios. Mediante la contrarrotacion de los rodillos, las dos superficies se desplazan una en direccion a la otra y unen las dos partes separadas en un producto alimenticio. El proceso global se basa en el hecho de que cada artfculo alimenticio individual quede unido con los demas por una pelfcula, o una banda fabricada en el mismo material alimenticio. Asf mismo, se basa en el hecho de que, tras su enfriamiento, el chocolate se contrae y facilmente se moldea en las cavidades.

Aunque este proceso es satisfactorio para la fabricacion de bolas de chocolate a partir de una base lfquida, es totalmente inadecuado para la fabricacion de productos de helados, en los que las cavidades deben llenarse mediante un producto congelado aireado. Los principales obstaculos para la aplicacion de esta tecnica respecto de los productos de helados son que las cavidades deben estar a una temperatura suficientemente baja, en caso contrario el helado introducid en estas cavidades se fundira (al menos en la superficie) pero si las cavidades estan por debajo de 0°C, a una temperatura en la que el helado comienza a formarse, entonces el helado se pegara a la superficie y no sera facilmente “desmoldeable”.

Dichos problemas, por ejemplo, se ilustran en el documento JP62-91148 que intenta proponer un procedimiento para la fabricacion de bolas de helado mientras trata el problema de la adherencia del helado a las paredes de las cavidades y que se puede escribir como sigue. Cuando las correspondientes cavidades del par de rodillos pasan al punto en el que estan mas cerca una respecto de otra, el producto congelado de cada cavidad no es presionado con la suficiente dureza contra el producto contiguo situado dentro de la cavidad correspondiente sobre el otro rodillo, cuando las cavidades se desplazan de nuevo alejandose una de otra por medio de la rotacion de los rodillos, la fuerza de conexion de los dos medios productos es demasiado debil en comparacion con la adherencia de cada medio producto y la cavidad en la que se encuentra y de esta manera permanece dentro de la cavidad y no se “desmoldea”. El documento JP62-91148 trata este problema mediante i) el calentamiento de uno de los rodillos con una circulacion interna de lfquido caliente, ii) mediante la provision de unos mecanismos de eyeccion en cada cavidad del otro rodillo, y iii) la provision de un material sobrante que sale de la superficie del rodillo. Estos mecanismos de eyeccion hacen posible que los dos medios productos sean presionados conjuntamente mientras que el calentamiento de un rodillo hace posible que el desmoldeo del producto.

Esta tecnica no constituye una solucion practica al problema planteado por el intento de producir productos congelados aireados, utilizando un par de rodillos dado que la necesidad de fundir de manera eficaz la superficie de cada producto permite que el desmoldeo origine problemas de higiene inaceptables. En otro sentido, los mecanismos de eyeccion situados en todos y cada una de las cavidades de un rodillo son extremadamente complejos diffciles de mantener y de nuevo constituyen un peligro en materia de higiene.

Mas recientemente, se ha propuesto un procedimiento para la fabricacion de productos congelados aireados que comprende:

• la provision de dos elementos de formacion separados,

• la provision de al menos una cavidad abierta sobre una superficie de cada elemento de formacion,

• la provision de unos dispositivos de llenado para llenar dichas cavidades de un material congelado aireado,

• el llenado de dos cavidades, una sobre cada elemento de formacion, con un material congelado aireado

en el que:

a. al menos una de las cavidades es llenada con un producto congelado aireado que presenta un esponjamiento de entre un 30% y un 130%,

b. este producto se deja a continuacion expandir por fuera de su cavidad,

c. las dos cavidades son a continuacion desplazadas oponiendolas una a otra y el producto congelado aireado de cada cavidad es presionado contra el producto congelado aireado de la otra cavidad.

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d. siendo los elementos de formacion enfriados con nitrogeno l^quido y a una temperatura por debajo de los -80°C, de modo mas preferente por debajo de los -100°C.

De modo preferente, los dos elementos de formacion separados son un par de rodillos paralelos, en los que cada rodillo presenta una multiplicidad de cavidades abiertas sobre su superficie, contrarrotando los rodillos para que sus respectivas cavidades dispuestas en los dos elementos de formacion se situen opuestas una a otra y el producto congelado aireado dentro de la cavidad de un primer rodillo sea presionado contra el producto congelado aireado de la cavidad opuesta de un segundo rodillo.

Cada rodillo es hueco y su cavidad es parcialmente llenada con nitrogeno lfquido para asegurar el enfriamiento de los rodillos.

Aunque dicho aparato es totalmente satisfactorio con respecto a la calidad del proceso de moldeo, consume por medio de la pura evaporacion del nitrogeno lfquido, una enorme cantidad de nitrogeno lfquido que de hecho no se utiliza en el proceso de enfriamiento. Tfpicamente, en operacion, menos de un 5% de nitrogeno lfquido se usa continuamente para enfriar los moldes.

Por tanto, se necesita un aparato que reduzca drasticamente el consumo de nitrogeno lfquido y aunque el aislamiento termico podna considerarse como una solucion obvia, el estudio conducente a la presente invencion ha mostrado que dicha solucion eventual estaba plagada de problemas debido al esfuerzo creado por la deformacion termica. En este sentido, el esfuerzo de Von Mises se situa por debajo de los 200 MPa (para un factor de seguridad 2), de modo mas preferente por debajo de 100 MPa (para un factor de seguridad 3) en todos los puntos del rodillo.

Pruebas y definiciones

El producto congelado aireado significara un helado segun se describe en ICE CREAM - Cuarta Edicion - W S Arbuckle - Chapman & Hall - paginas 297 a 312. Temperatura de los rodillos:

La temperatura de los rodillos se mide por una sonda termometrica de resistencia situada 5 mm por debajo de la superficie.

El esfuerzo Von Mises es una combinacion geometrica de todos los esfuerzos (esfuerzos normales en tres dimensiones y los 3 esfuerzos cortantes) que actuan en un emplazamiento concreto. Depende de la temperatura y se mide en Pascales.

Breve descripcion de la invencion

Es un objetivo de la presente invencion proporcionar un rodillo con una multiplicidad de cavidades de moldeo abiertas en su superficie, siendo el rodillo hueco con una cavidad interna, estando dicha cavidad parcialmente llena de nitrogeno lfquido, caracterizado porque un compartimento de aislamiento de vacfo esta situado a cada lado del rodillo,

el compartimento de aislamiento de vacfo, en seccion transversal radial que presenta un plano genericamente exterior y una pared circular bajo la forma de un disco anular, unida a una pared lateral del rodillo por dos porciones que presentan:

• una seccion transversal genericamente sigmoidea para la porcion de la parte periferica del panel de vacfo

• una seccion transversal genericamente sigmoidea para la porcion de la parte central del panel de vacfo.

De modo preferente, cada seccion transversal sigmoidea se caracteriza por:

• una primera curvatura conectada al lado del rodillo y con un radio R1

• una porcion recta

• una segunda curvatura con un radio R2, que une la seccion transversal sigmoidea con la pared circular exterior.

De modo preferente, la curvatura esta unida al lado del rodillo por una curvatura opuesta con un radio R4. Descripcion detallada de la invencion

La presente invencion se describira de manera mas acabada con referencia a los dibujos que se acompanan en los que:

• La Figura 1 representa una vista esquematica de un aparato para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la presente invencion.

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• La Figura 2 representa una seccion transversal longitudinal de un rodillo junto con su circuito de enfriamiento para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la reivindicacion 1.

• Las Figuras 3 a 8 representan una seccion transversal del rodillo con diversos paneles laterales de vado que no son satisfactorios.

• La Figura 9 representa una seccion transversal del rodillo con un panel lateral de vado de acuerdo con la invencion.

Como se divulga en el dibujo que se acompana, el aparato comprende un par de rodillos 1 y 2 paralelos que presentan unas cavidades 3 de molde definidas en sus superficies cilmdricas exteriores. Un primer dispositivo 4 de llenado esta dispuesto para suministrar un producto congelado aireado dentro de las cavidades 3 del molde del primer rodillo 1. Un segundo dispositivo 5 de llenado esta dispuesto para suministrar un producto congelado aireado dentro de las cavidades 3 del molde del segundo rodillo 2. Como se divulga en la Figura 1, los primero y segundo dispositivos de llenado pueden ser independientes entre sf, como alternativa, puede haber un unico dispositivo de llenado con dos salidas uno para cada rodillo. Unos medios motorizados, no mostrados, estan dispuestos para contrarrotar los dos rodillos, para desplazar las dos superficies una con direccion a la otra y para presionar el producto congelado aireado dentro de una cavidad del primer rodillo contra el producto congelado aireado situado dentro de la cavidad del segundo rodillo.

Los dos rodillos que estan adaptados para contrarrotar, estan situados para contactar uno con otro. Mediante “contactar uno con otro” pretende significarse un huelgo de menos de 0,1 mm. Los rodillos deben ser refrigerados haciendo circular un fluido refrigerante apropiado, como por ejemplo nitrogeno lfquido con el fin de alcanzar, en operacion, una temperatura por debajo de -100°C, medida por una sonda de 14 mm interna por debajo de la superficie.

Como se muestra en la Figura 2, un rodillo presenta una cavidad 10 cilindrica y puede estar montada en rotacion sobre un eje 11 fijo por medio de unos soportes 12. Sobre ello esta montado de manera fija una rueda dentada 13 por medio de la cual el rodillo es rotado. Desde un extremo del eje se extiende un tubo 14 axial a traves del eje 11, una abertura de la cavidad 10. Un tubo 16 esta conectado al extremo abierto del tubo 14 opuesto a la cavidad 10. Un tubo 17 separado se extiende a traves del tubo 14. El tubo 17 se extiende a traves del tubo 14. El tubo 17 se termina en la cavidad 10 con una tobera 18.

Durante la operacion un medio de refrigeracion, de modo preferente nitrogeno lfquido, es suministrado a traves del tubo 17 y pulverizado a traves de la tobera 18 de la cavidad 10 donde enfriara la pared exterior de la cavidad y, por tanto, enfriara las cavidades 3 del molde. El medio de refrigeracion es, a continuacion, gasificado y conducido a traves del tubo 14 por fuera del tubo 16.

Inicialmente ambos rodillos discurren de forma independiente para alcanzar una temperatura de alrededor de 160°C. Una vez que esta temperatura se ha alcanzado, los dos rodillos se colocan en mtima proximidad uno respecto de otro. Debido al encogimiento provocado por la muy baja temperatura las respectivas posiciones de los dos rodillos tienen que ser verificadas en todo momento.

El helado es sumergido sobre las cavidades de molde de los rodillos fnos. Los dos medios moldes llenos de helado se situan en contacto, en este punto una varilla (no representada) es insertada y se expulsa el helado completamente formado.

Cada uno de los dos dispositivos de llenado comprende, de modo ventajoso, un colector montado en estrecha proximidad con respecto a la superficie cilindrica del rodillo, con un huelgo, en una operacion de por debajo de 1 mm.

Los dos rodillos pueden ser fabricados, por ejemplo, en aluminio o acero y la superficie puede ser tratada con un revestimiento para mejorar la dureza (por ejemplo revestimiento de cromo) o para mejorar la salida del molde (por ejemplo PTFE). Las formas de las cavidades de molde siguen las reglas normales de desmoldeabilidad. De modo preferente, al nivel de la abertura de la cavidad de molde, la pared de la cavidad de molde no es sustancialmente vertical, lo que permite una mejor expansion del producto congelado aireado y una mejor desmoldeabilidad.

Ejemplo 1 (ejemplo comparativo):

Fueron sometidos a prueba diversos paneles de vado en juntas cuadradas sobre los lados de los rodillos, como se describe en las Figuras 3, 4 y 5, El espacio entre el lado de rodillo y el panel de vado fue una presion de vado de menos de 0,1 mbar.

El Esfuerzo Von Mises en el reborde del rodillo se situo entre 1000 y 3000 situandose el desplazamiento por encima de 10 mm.

Esto resulto claramente inaceptable.

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Ejemplo 2 (ejemplo comparativo)

Se sometio a prueba un panel de vado con unas juntas en angulo con los lados de los rodillos, segun se describe en la Fig. 6. El espacio entre el lado del rodillo se situo en una presion de vado inferior a 0,1 mbar.

El Esfuerzo Von Mises fue de 2500 y el desplazamiento fue de 2,6 mm.

Esto resulto claramente inaceptable.

Ejemplo 3 (ejemplo comparativo:

Se puso a prueba un panel de rodillo con unas juntas corrugadas con respecto a los lados del rodillo, segun se describe en la Figura 7. El espacio entre el lado del rodillo y el panel de vado fue de una presion de vado inferior a 0,1 mbar.

El Esfuerzo Von Mises se redujo a 700. Esto segrna siendo inaceptable.

Ejemplo 4 (ejemplo comparativo)

Se puso a prueba un panel de vado con unas juntas de angulos corrugados con los lados del rodillo, segun se describe en la Figura 8. El espacio entre el lado del rodillo y el panel de vado fue una presion de vacio inferior a 0,1 mbar.

El Esfuerzo Von Mises se redujo a 388. Esto segrna siendo inaceptable.

Ejemplo5 (invencion)

Se ajustaron sobre el lado de rodillo diversos paneles, segun se describe en la Figura 9. El panel de vado, en seccion transversal radial presenta un plano genericamente exterior y una pared circular bajo la forma de un disco anular, unido a un lado de rodillo por dos porciones que presentan:

• una seccion transversal genericamente sigmoidea para la porcion de la parte periferica del panel de vado

• una seccion transversal genericamente sigmoidea para la porcion de la parte central del panel de vado. Cada seccion transversal sigmoidea se caracteriza por:

• una primera curvatura unida al lado del rodillo y con un radio R1

• una porcion recta

• una segunda curvatura con un radio R2 que une la seccion transversal sigmoidea de la pared circular exterior.

De modo preferente, la primera curvatura esta unida al lado del rodillo por una curvatura opuesta con un radio R4.

De modo preferente, tambien la porcion central esta sustancialmente en angulo recto con la pared circular exterior.

El espacio entre el lado del rodillo y el panel de vado se situo a una presion de vado inferior a 0,1 mbar.

Fueron puestas a prueba diversas geometnas que se resumen en la siguiente tabla.

Las variaciones siguientes para este diseno fueron sometidas a prueba con el fin de obtener una solucion optima:

T1 (mm) T2 (mm) R1 (mm) R2 (mm) Angulo Von Mises (MPa) Desplazamiento (mm)

10 5 30 30 90 276,7 2,5099

20 3 30 30 60 276,95 0,9964

20 5 30 10 90 262,3 1,0163

20 5 30 30 90 204,35 0,9925

Los rodillos y los paneles de vado fueron fabricados en acero inoxidable de calidad alimenticia. Con dicha geometna el consumo de nitrogeno lfquido puede reducirse de un 50% a un 60%.

Claims (3)

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   REIVINDICACIONES

   1. - Rodillo que tiene una multiplicidad de cavidades de moldeo abiertas sobre su superficie, siendo el rodillo hueco con una cavidad interna, estando dicha cavidad parcialmente llena de nitrogeno lfquido, caracterizado porque,

   un compartimento de aislamiento al vado esta situado sobre cada lado del rodillo. El compartimento de aislamiento al vado, en seccion transversal radial, presenta una pared genericamente plana y circular en el exterior bajo la forma de un disco anular, unida a una pared lateral del rodillo por dos partes que presentan:

   . una seccion transversal genericamente sigmoidea para la porcion de la parte periferica del panel de vado;

   . una seccion transversal genericamente sigmoidea para la porcion en la parte central del panel de vado.
2. 2. - Rodillo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que cada seccion transversal sigmoidea esta caracterizada por:

   . una primera curvatura unida al lado del rodillo y que presenta un radio R1 . una porcion recta

   . una segunda curvatura que tiene un radio R2, que une la seccion transversal sigmoidea y la pared circular exterior.
3. 3. - Rodillo de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que la primera curvatura esta unida al lado del rodillo por una curvatura opuesta que tiene un radio R4.