JP4990276B2 - 攪拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、特にビール製造におけるマッシュおよび／またはワート容器で使用するのに適した食品用の攪拌装置に関する。

食品産業用の容器、特にマッシュ用鍋またはマッシュ用銅製容器における攪拌装置は、極めて重要である。たとえばマッシュする場合の攪拌装置の寸法決定は、そうでなければマッシュの成分を変える恐れのある剪断力がマッシュ部分に生じるので、攪拌装置の相対的な周速度が所定量（最大で３ｍ／ｓ）を超えないように、作動中の特別な状況に慎重に適合されなければない。一方、周速度が許容可能範囲を下回るまで低減されると、攪拌効果は自然に低下しおよび／または攪拌時間は増大する。さらに熱流量は低減し、燃焼面での付着物は増加する。

本発明の根本的な目的は、改良された攪拌効果を有する攪拌装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載される特徴によって実現される。

本発明による実施形態により、凸部および凹部の形状のその凹凸によって、比較的低速の制限された速度でさえも乱流を生成し、またこれにより攪拌効果を向上させる攪拌面が提供される。さらに、たとえばマッシュ用鍋またはマッシュ用銅製容器での場合のように、攪拌作業は同時に物質の変換をもたらし、この物質の変換は基本的に向上する。

本発明の有利な別の展開は、従属請求項から得ることができる。

凹凸が基本的に均一に攪拌面全域に分布される場合、攪拌効果はより適切に予測され、再現することができる。これは、すべての凸部および／またはすべての凹部が基本的に同一である場合、特に正確である。

凸部および／または凹部の連続する経路、および隣接する凸部および凹部間の連続する移行部はさらに攪拌効果を向上させ、凸部はクッションのように湾曲するのが好ましい。

攪拌面は好ましくは、それぞれ第１および第２の板または金属シートで形成された二重壁の構成要素に設けられる。板は離間した接合部を介して結合され、その後少なくとも１つの板は、非結合部で板の間に圧力を加えることによって曲げられる。この方法で、凸部および／または凹部の実施形態、サイズおよび相互間隔を正確に管理することができる。

本発明による攪拌装置は好ましくは、攪拌物質が中を通ることができる隙間によって互いから分離される第１および第２の攪拌面を含む。攪拌面の少なくとも１つは、ここに凹凸を備える。

本発明によって設計される攪拌面の利点は、攪拌面が、シャベルのように湾曲しアームを介して回転心棒または軸に結合される攪拌羽根に配置される場合、特に有利に見える。

攪拌装置に取り込まれる流体を供給する手段によって、簡単な構造および極めて経済的な過程で、付加的な物質を攪拌容器に添加し同時にそれらを精細に分布させることが可能である。回転式攪拌装置は、いかなる別のエネルギーも使用することなしに、最初から既に添加された流体を攪拌物質に均一に分布させ、その後繰り返し攪拌することで、分布はさらに向上する。流体を供給するための攪拌装置のこの実施形態は、特に好ましくは攪拌面が凹凸を備える攪拌装置で実現することができるが、他の知られた攪拌装置も本発明による流体を供給する手段を備えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して、より詳細に図示説明する。

図１の概略斜視図において、攪拌容器２に配置される本発明による攪拌装置１の実施形態を示す。図示の実施形態において、本発明による攪拌装置１は、固体および液体成分を含む攪拌物質のための容器、特にビール製造において、すなわちマッシュおよび／またはワート容器、具体的にはマッシュ用鍋またはマッシュ用銅製容器のための攪拌装置として設計される。しかし本発明はまた、一般に食品産業における固体／液体混合物または粘性の媒介物用に使用することができる。

図示の実施形態の攪拌容器２は、攪拌容器２の中央軸２’の領域に最も深い地点を有する基本的に円筒形の側壁２ａおよび円錐形の底部２ｂを含む。

図示の実施形態では、攪拌装置１は、攪拌具１ａ、すなわち基本的に同一の設計を有し１つのアーム４と共通のハブ５を介して結合され、中央軸２’の周りを矢印Ａの方向に回転することができるようにそれぞれが回転駆動装置を備える２つの攪拌羽根３を含む。

攪拌容器２に対して半径方向で、攪拌羽根３は攪拌容器２の直径Ｄよりも短い。それぞれの攪拌羽根３を備える２つのアーム４は、中央線２’で互いに対向して配置され、好ましくは、０．５Ｄ〜０．９５Ｄ、好ましくは０．８Ｄの長さにわたって延在する。

攪拌羽根３は共に基本的に同一なので、１つの攪拌羽根３を以下に記載する。また図２〜４に関連してわかるように、攪拌羽根３は基本的に台形の設計を有する。その最小寸法は、取付け台付近で回転Ａの向きでアーム４に配置され、その最大寸法は、回転Ａの向きで壁２ａに面するその自由端に配置される。

攪拌羽根３は、ａの距離離れて積み重ねられる方式で、保持両側板８によって互いにならびにアーム４に結合される２つの基本的に板状の攪拌要素６、７を含む。各攪拌要素６、７は、その下方端すなわち底部に最も近い端部に、回転Ａの向きの前方にあって基本的に中央線２’の半径方向に延在し、基本的に底部２ｂに平行な縁部９、１０をそれぞれ含む。上方攪拌要素６の前方縁部９は、回転Ａの向きに下方攪拌要素７の前方縁部１０の後方に引っ込めて配置される。下方攪拌要素７は２つの領域７ａ、７ｂを含み、領域７ａは前方縁部１０を備え、底部２ｂに対してわずかに上昇して(１０°まで)ほぼ平行に延在し、領域７ｂは、後方すなわち、回転Ａの反対の向きに向かって急勾配に上昇して延在する。

上方攪拌要素６の自由縁部９は、基本的に下方攪拌要素７の領域７ａと領域７ｂとの間の移行部の上方にａの距離離れている。

上方攪拌要素６は、回転Ａの向きに下方攪拌要素７より長く、基本的にシャベル状の曲線を有する。攪拌要素６の自由縁部９に続く領域６ａは、少なくとも下方攪拌要素７の領域７ｂの長さにわたって、好ましくは領域７ｂの全長にわたって延在し、基本的に領域７ｂに平行である。しかしながら好ましくは、最大間隔ａは自由縁部９と領域７ｂとの間にあり、領域６ａと７ｂは約４°の角度で後方に向かって集束する。したがって、上方攪拌要素６と下方攪拌要素７の間に隙間１１が延在し、この隙間が、攪拌羽根３の回転Ａの向きの前方面を後方面と結合させ、攪拌物質が中を通ることができるような寸法に設定される。近傍で、上方攪拌要素６は上方および後方に向かって湾曲し、これは図示の実施形態でのように対応する曲線によって実現することもできるし、または所定の角度で複数の部分を互いにつなぎ合わせることで実現することもできる。

攪拌羽根３が回転Ａの向きに回転するとき、攪拌物質に対して作用する面１２（上方攪拌要素６）または１３(下方攪拌要素７)を以下、それぞれ攪拌面と呼ぶことにする。攪拌要素６、すなわち上方のより長い攪拌要素の攪拌面１２は少なくとも、全体的に１４で示される複数の凹凸を備え、下方攪拌要素７の攪拌面１３は平坦であることが好ましい。しかしながら、攪拌面１２および１３の両方に凹凸を設けることも可能であり、同様に、場合によっては攪拌要素６および７の一方または両方の後方面に凹凸を設けることも可能である。凹凸１４は、攪拌物質がこの凹凸に向かって流れるとき微少な乱流の生成を管理し、これにより攪拌物質の完全な混合を促進させるように設計される。この目的のために、好ましくは攪拌面１２は平坦で滑らかな領域を全く有さず、したがって好ましくは凹凸１４が攪拌面１２を完全に覆う程であるように、凹凸は平坦で滑らかな面を遮断する。凹凸１４は、凸部１４ａおよび凹部１４ｂをそれぞれ含むが、用語「凸部」および「凹部」は、図３および４に特により詳細に示されるように、それらの形成とは無関係に、仮想の基準面に対しての距離がより長いかより短いかを意味する。複数の凸部および凹部が設けられるが、その数は攪拌面１２のサイズおよび／または特別な攪拌物質での所望の攪拌結果に適合される。その数は２より大きく１０まで、または５０まで、または１００まで、またはこれを超えてもよい。図３および４で、凸部１４ａはクッション状に湾曲し、連続的に凹部１４ｂへと変化する。図３に示す凹凸１４のパターンで、凹部１４ｂは基本的に点状の設計を有し、水平方向および垂直方向に平行な列に均一に配置され、列ならびに列内の凹部１４ｂは離間している。その距離は、凸部１４ａのパターンが結果として均一になるように、同一であることが好ましい。図３に頂点のラインまたは反対の曲線を備えるラインの経路を示す。図３のパターンによる凹凸１４は好ましくは、図４に示すように、自由縁部９が隣接する凸部１４ａの頂点を通って延在するように攪拌面１２に配置される。

凹凸１４は好ましくは、異なる強度を有する２つの金属シートまたは板１５ａ、１５ｂを積み重ねること、およびその後凹部となる地点でそれらを結合させることによって形成されることが好ましい。図示の実施形態で、強度の差異は、板１５ｂのより大きな厚みｄ１に対して板１５ａの厚みｄ２がより小さいことによって実現される。図３および４の実施形態で、これらの接合部１６は基本的に、点、レンズまたは輪の形状を有する。さらに２つの板１５ａ、１５ｂはまた、それらの縁部領域で加圧され互いに結合される。次いで加圧手段が２つの板１５ａ、１５ｂの間に導入されると、強度がより低い板、すなわち同じ物質であり、より低い強度ｄ2である板１５ａが接合部１６の間で可塑性の変形で外側に湾曲し、空洞１７が、この過程で形成される凸部１４ａを画定する。圧力は、より大きな厚みｄ１を有する第２の板１５ｂが基本的に平坦なままであり、これにより攪拌要素６の平坦な後方面を形成するように選択される。しかしながらまた、板１５ａ、１５ｂが共に同程度または異なる程度のいずれにも湾曲するように、板１５ａ、１５ｂおよび／または加える圧力を選択することができる。

板１５ａ、１５ｂは共に、一方で攪拌物質に対して化学的耐性があり、また攪拌に対して十分な強度を有し、食品の攪拌に使用される場合に食品安全性のある物質で形成される。両板１５ａ、１５ｂの好ましい物質は、高品質のステンレス鋼、特にニッケルクロム鋼である。接合部１６は好ましくは、溶接によって形成される。

強度が十分であれば、攪拌要素６は２つの板１５ａ、１５ｂ(図４)だけで形成することができる。板１５ｂの厚さｄ１は、０．５から１０．５の間とすることができ、板１５ａのより小さい壁の厚さｄ２は０．５から１０ｍｍの間とすることができる。

凹凸１４のパターンは、凸部１４ａおよび凹部１４ｂそれぞれのサイズおよび配置ならびに分布の規則性によって変更することができる。また接合部１６の形状は変更することができる。したがって接合部１６は、図５から７に示すように、点または輪の形状の接合部１６ａおよび線状の接合部１６ｂを備えることができる。したがって、図５に示すように、凹凸１４のパターンは、斜め方向の線状接合部１６が点または輪の形状の接合部１６ａと互い違いになる接合部１６の列を備えることができ、この列は規則的にまたは不規則に互いに対してずれている。

凹凸１４はまた、一定の流量方向Ｓが維持されるように、たとえば図６に示すように意図的に配置することができる。この場合、線状接合部１６ｂは、物質がその方向へ移動する流量方向Ｓで、所定の距離で交互に螺旋形の列に配置される。

図７は、一定の流量方向を選ぶことなく、凸部１４ａの非常に均一な分布を生じさせる凹凸１４のパターンを示す。この場合、点および輪の形状の接合部１６ａはそれぞれ４つの線状接合部１６ｂによって放射状に囲まれる。

接合部１６の異なる分布および異なる形状によって、凹凸１４の極めて不規則なパターンを含めた極めて様々なパターンを生成することができることが明確である。たとえば、凸部は波または泡の形状を有することができる。さらに、攪拌面１２の異なる地点で、異なるサイズまたは異なる形状を備える凸部１４ａおよび／または凹部１４ｂを形成することが可能である。自由縁部９に対して凹部および／または凸部を適切に配向することによって、また攪拌効果を所望の通り変更することができる。

攪拌容器の底部および／または壁を形成するために凹凸を備える面が、優先権ではなく公開されたＥＰ０５００２２９８．７に既に記載されており、その開示は本明細書に参照として組み込まれる。そこで、凸部１４ａを生成するために形成される空洞１７は、同時に壁の内側での蒸気の分布に使用される。

本発明の攪拌面に関して、その中に記載される凹凸を備えた全ての面を使用することができる。

本発明は、優先権ではなく公開されたＥＰ０５００２２９８．７に特に記載されているような、内側にも凹凸を備える攪拌容器の攪拌装置の製造に特に好適であるが、攪拌面の空洞１７は、加熱に使用されないことが好ましい。この組合せにより特に効果的な攪拌および完全な混合が実現し、特にマッシュにおいてこれが所望であれば、攪拌物質と共に物質の変換の向上さえも実現する。この場合、攪拌面は、攪拌容器２の底部および／または壁と同一の凹凸、または異なる配置および／または形状を有する凹凸を備えることができる。

図１〜４からわかるように、攪拌装置１は流体を供給するための手段２０を備える。手段２０によって、攪拌の間、流体の付加物を攪拌物質へ取り込むことができる。したがって、たとえば所定の温度の水を攪拌物質を温める、または冷却するために取り込むことができる。さらに本発明の手段２０を介して、攪拌物質に微細に分布されなければならない他の添加剤または追加的な物質を取り込むことが可能である。特にビール製造において、たとえばｐＨ値を低減させるのに使用される工業的方法のまたは天然のたとえば酵素または乳酸、あるいは他の物質を取り込み微細に分布することができる。ビール製造で高温の水が添加される場合、これはたとえば排蒸気から再生処理された温水であることがある。

供給手段２０は、回転心棒または軸２’の周りを回転し、供給手段２２と少なくとも１つの出口２３を結合する少なくとも１つの分配器２１を含む。出口２３は、回転心棒または軸２’の周りを回転する。好ましくは出口２３はアーム４と結合され、アーム４の回転と共に運ばれる。図示の実施形態で、出口は分配器２１に直接設けられる。出口２３は下方に面している。供給手段２２は、ハブ５の内側に形成され、攪拌容器２の外側から供給ライン２４を介して分配される流体が供給される分配室を含む。

図示の実施形態では、好ましくは攪拌具１ａは共に、それぞれ分配器２１に設けられる。攪拌具１ａのうちの一方の手段２０のみを以下に記載するが、他の攪拌具は同一の設計を有する。分配器２１は好ましくはアーム４の底部に固定され、好ましくは攪拌羽根３の下方領域に延在する。分配器２１は好ましくは、ハブ５の分配室２２を通って延在する供給ライン２４との接続部を備える。

複数の出口２３は好ましくは、攪拌羽根３の領域内にのみ設けられる。出口２３は好ましくはノズル状の設計を有する。構造上の最も簡単な手法は、分配器２１にノズルのサイズを有する単純な開口を設けることである。出口２３は好ましくは、底部２ｂに向かって垂直に下方に向いているが、これら出口はまた任意の他の方向に面してもよく、または同一の攪拌具１ａに異なる方向に面する出口を設けてもよい。

実際のテストで酵素は、凹凸、および流体を供給する手段２０を備えた攪拌羽根を有する本発明による攪拌装置１で、計量された追加分だけマッシュに供給された。酵素は、ほんの数秒で攪拌物質に分布することができることがわかった。標準的には、最適な完全な混合には最大１５分かかる。

記載のおよび図示の実施形態の変更形態として、別のやり方で攪拌面の凸部および／または凹部を生成することもできる。それらはたとえば面で形成される、あるいは切削または非切削成形などによって形成することができる。攪拌装置の形状および構造上の実施形態は、特別な攪拌作業に適合することができる。さらに凹凸を備える下方攪拌面を設けることも可能である。最終的に、本発明は様々な設計で攪拌容器に使用することができる。流体供給手段はさらに、１つの攪拌具にのみ配置することができる。出口は、攪拌具の半径方向の拡張部全体にわたって設ける、または特定の地点、さらに攪拌羽根の外側に集結させることができる。また、注入に適したノズル状の開口の代わりに、流体がそこから流れ出るより大きな開口を設けることができる。１つの出口のみを使用することが可能だが、目的とする機能のために、好ましくはいくつかの出口を設けることが正確である。

本発明に従って設計された攪拌装置を備えた攪拌容器の概略図である。 図１のＩＩ−ＩＩの断面図である。 攪拌羽根の拡大斜視図である。 下から見た攪拌羽根の斜視図である。 本発明による攪拌装置の攪拌面の概略斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶの断面図である。 凹凸の第１のパターンの平面図である。 凹凸の第２のパターンの平面図である。 凹凸の第３のパターンの平面図である。

Claims (9)

1. マッシュおよび／またはワート容器（２）用の攪拌装置（１）であって、
   互いに離間し且つクッションの形状のように湾曲した複数の凸部（１４ａ）および／または凹部（１４ｂ）を含む凹凸（１４）を少なくとも部分的に備える攪拌面（１２）を備え、
   アーム（４）を介して回転心棒または軸(２’)に結合される攪拌羽根（３）が、凹面を前方側斜め上方に向けてシャベルのように湾曲した前記攪拌面（１２）を有して設けられている、攪拌装置。
2. 前記凹凸（１４）が、均一に攪拌面（１２）の全域に分布されることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌装置。
3. 前記すべての凸部（１４ａ）および／または凹部（１４ｂ）が同一であることを特徴とする、請求項１または２に記載の攪拌装置。
4. 前記攪拌面（１２）が、凸部(１４ａ)および／または凹部（１４ｂ）で完全に覆われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の攪拌装置。
5. 前記凸部(１４ａ)および凹部（１４ｂ）が、互いに連続的につながっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の攪拌装置。
6. 前記攪拌面（１２）が第１および第２の板（１５ａ、１５ｂ）で形成され、前記板（１５ａ、１５ｂ）が、互いに離間した複数の接合部（１６）によって互いに結合され、前記板（１５ａ）のうちの少なくとも１つが、前記凹凸（１４）を形成するために前記接合部（１６）の間で湾曲することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の攪拌装置。
7. 攪拌物質が中を通ることができる隙間（１１）によって分離される第１および第２の攪拌面(１２、１３)が設けられ、前記攪拌面(１２)のうちの少なくとも１つが前記凹凸（１４）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の攪拌装置。
8. 凹凸（１４）を備える内側底面および／または凹凸（１４）を備える内側側面を備える攪拌容器（２）での攪拌装置の使用を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の攪拌装置。
9. 流体を供給するための一体化した手段（２０）を特徴とする、特に請求項１〜８のいずれか一項に記載の攪拌装置。

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