MX2015003688A - Aparato para la produccion de confiteria congelada. - Google Patents

Abstract

Un rodillo que tiene una multiplicidad de cavidades de molde abiertas sobre su superficie, el rodillo que es hueco con su cavidad que es parcialmente llenada con nitrógeno líquido, caracterizado porque: un compartimiento aislado al vacío está ubicado sobre cada lado del rodillo; el compartimiento de aislamiento al vacío, en sección transversal radial, presenta una pared exterior generalmente plana y circular en la forma de un disco anular, unido a una pared lateral del rodillo por medio de dos porciones que tienen: una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte periférica del panel al vacío; una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte central del panel al vacío.

Description

APARATO PARA LA PRODUCCIÓN DE CONFITERÍA CONGELADA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la manufactura de confitería congelada. En particular, se refiere a la manufactura de ésta confitería congelada por medio de usar un aparato con elementos de formado y moldes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Manufacturar bolas de chocolate ha sido conocido desde hace décadas, y varias teenologías con base en rodillos cilindricos han sido propuestas tales como las descritas en EP 923875 el cual incluye un par de rodillos paralelos que tienen cavidades definidas en las superficies cilindricas exteriores, un dispositivo de depósito que deposita un líquido solidificable tal como chocolate sobre las superficies cilindricas, proporcionando así dos partes separadas de artículos de alimento. Por medio de contra rotar los rodillos, las dos superficies se mueven la una hacia la otra y unen las dos partes separadas en un producto alimenticio. Todo el proceso está basado en el hecho de que cada artículo alimenticio individual está enlazado a otros por medio de una película, o una red, hecha del mismo material alimenticio. También se basa en el hecho de que, en el enfriamiento, el chocolate se contrae y fácilmente se desmolda de las cavidades.

Ref.254737 Mientras que este proceso es adecuado para fabricar bolas de chocolate a partir de una base líquida, es totalmente inapropiado para la fabricación de productos de helado, en donde las cavidades serían llenadas por un producto aireado congelado. Los principales obstáculos en contra de transferir esta teenología a productos de helado son que las cavidades deben estar a una temperatura lo suficientemente baja, de otra manera el helado alimentado hacia el interior de estas cavidades se derretirá (por lo menos en la superficie), pero si las cavidades están por debajo de los 0°C, a una temperatura en donde el hielo empieza a formarse, entonces el helado se pegará a la superficie y no será fácilmente "desmoldadle".

Tales problemas, son ilustrados por ejemplo en JP 62-91148, el cual trata de proponer un proceso para la manufactura de bolas de hielo mientras se dirige al problema del hielo pegándose a las paredes de las cavidades y el cual puede ser descrito como sigue. Cuando las cavidades correspondientes del par de rodillos pasan el punto en donde están más cercanas la una de la otra, el producto congelado en cada cavidad no es presionado lo suficientemente fuerte contra el producto contiguo situado dentro de la cavidad correspondiente sobre el otro rodillo, cuando las cavidades se separan de nuevo la una de la otra a través de la rotación de los rodillos, la fuerza que une las dos mitades de productos, es demasiado débil en comparación con la adhesión entre cada mitad de producto y la cavidad en la cual está y así ésta permanece en la cavidad y no se "desmolda". El documento JP 62-91148 se dirige a este problema por medio de i) calentar uno de los rodillos con una circulación interna de líquido caliente, ii) por medio de proporcionar mecanismos de expulsión en cada cavidad del otro rodillo, y iii) proporcionar exceso de material saliente de la superficie del rodillo. Estos mecanismos de expulsión permiten que las dos mitades del producto sean presionadas juntas mientras que el calentamiento de un rodillo permite el desmolde del producto.

Esta teenología no constituye una solución práctica para el problema levantado por tratar de producir productos aireados congelados utilizando un par de rodillos debido a que la necesidad de fundir efectivamente la superficie de cada producto para permitir su desmolde trae consigo problemas de higiene inaceptables. En otro aspecto, los mecanismos de expulsión situados en todas y cada una de las cavidades de un rodillo son extremadamente complejos, difíciles de mantener, y de nuevo constituyen un riesgo de higiene .

Más recientemente, se ha propuesto un proceso para la fabricación de productos aireados congelados que comprende: • proporcionar dos elementos de formación separados, • proporcionar por lo menos una cavidad abierta sobre una superficie de cada elemento de formación, • proporcionar dispositivos de llenado para llenar dichas cavidades con un material aireado congelado, • llenar dos cavidades, una sobre cada elemento de formación, con un material aireado congelado, en donde: a. por lo menos una de las cavidades es llenada con un producto aireado congelado que tiene un esponjamiento de entre 30% y 130%, b. a este producto se le permite después expandirse fuera de su cavidad, c. las dos cavidades son después movidas opuestas la una a la otra y el producto aireado congelado en cada cavidad es presionado contra el producto aireado congelado en la otra cavidad. d. Los elementos de formación son enfriados con nitrógeno líquido y están a una temperatura por debajo de los -80 °C, más preferiblemente por debajo de los -100 °C.

Preferiblemente, los dos elementos de formación separados son un par de rodillos paralelos en donde cada rodillo tiene una multiplicidad de cavidades abiertas sobre su superficie, los rodillos contra rotan de tal manera que las cavidades respectivas en los dos elementos de formación yacen opuestos el uno con el otro y el producto aireado congelado en una cavidad de un primer rodillo es presionado contra el producto aireado congelado en una cavidad opuesta de un segundo rodillo.

Cada rodillo es hueco con su cavidad que es parcialmente llenada con nitrógeno líquido para así asegurar el enfriamiento de los rodillos.

Mientras tal aparato es perfectamente satisfactorio con respecto a la calidad del proceso de moldeado, éste consume, a través de la pura evaporación del nitrógeno líquido, una enorme cantidad de nitrógeno líquido el cual de hecho no es utilizado en el proceso de enfriamiento. Típicamente, en operación, menos del 5% del nitrógeno líquido es efectivamente utilizado para enfriar los moldes.

Existe, por lo tanto, una necesidad de un aparato el cual disminuya dramáticamente el consumo de nitrógeno líquido y visto que el aislamiento térmico puede ser visto como una solución obvia, el estudio que condujo a la presente invención ha mostrado que tal solución potencial está llena de problemas debido a la tensión creada por la deformación térmica. Respecto a eso, la tensión de Von Mises está preferiblemente por debajo de los 200 MPa (para un factor de seguridad 2), más preferiblemente por debajo de los 100 MPa (para factor de seguridad 3) en todos los puntos del rodillo.

Pruebas y definiciones El producto aireado congelado se deberá entender como una confitería congelada como es descrito en ICE CREAM - 4ta edición - W S Arbuckle - Chapman & Hall - páginas 297 a 312.

Temperatura de los rodillos: La temperatura del rodillo es medida por medio de una sonda de temperatura de resistencia situada 5mm por debajo de la superficie.

Tensión de Von Mises La tensión de Von Mises es una combinación geométrica de todas las tensiones (tensiones normales en tensiones de tres dimensiones y todas las tres cizalladuras) que actúan en una ubicación particular. Esto es dependiendo de la temperatura y medida en pascales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proporcionar un rodillo que tenga una multiplicidad de cavidades de molde abiertas sobre su superficie, el rodillo que es hueco con una cavidad interna, la cavidad que es parcialmente llenada con nitrógeno líquido, caracterizada porque un compartimiento aislado al vacío está ubicado en cada lado del rodillo, el compartimiento aislado al vacío, en corte transversal radial, presenta una pared exterior circular y generalmente plana en la forma de un disco anular, unida a una pared lateral del rodillo por medio de dos porciones que tienen: • una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte periférica del panel al vacío. • una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte central del panel al vacío.

Preferiblemente cada sección transversal sigmoidea está caracterizada porque: • una primera curvatura enlazada al lado del rodillo y que tiene un radio R1 • una porción recta • una segunda curvatura que tiene un radio R2, que enlaza la sección transversal sigmoidea a la pared circular exterior.

Preferiblemente, la primera curvatura es enlazada al lado del rodillo por medio de una curvatura opuesta que tiene un radio R4.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención será descrita más a fondo con referencia a las figuras acompañantes, en donde • La figura 1 representa una vista esquemática de un aparato para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la presente invención.

• La figura 2 representa una sección transversal longitudinal de un rodillo junto con su circuito de enfriamiento para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la invención.

• Las figuras 3 a 8 representan una sección transversal de un rodillo con varios paneles laterales al vacío los cuales no son satisfactorios.

• La figura 9 representa una sección transversal de un rodillo con un panel lateral al vacío de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como es descrito en las figuras acompañantes, el aparato comprende un par de rodillos paralelos 1 y 2 que tienen cavidades de molde 3 definidas en sus superficies cilindricas exteriores. Un primer dispositivo de llenado 4 es proporcionado para suministrar producto aireado congelado hacia el interior de las cavidades de molde 3 del primer rodillo 1. Un segundo dispositivo de llenado 5 es proporcionado para suministrar producto aireado congelado hacia el interior de las cavidades de molde 3 del segundo rodillo 2. Como es descrito en la figura 1, el primero y el segundo dispositivos de llenado pueden ser independientes el uno del otro, alternativamente, pueden ser un solo dispositivo de llenado con dos salidas, una para cada rodillo. Los medios de motor, no mostrados, son dispuestos para contra rotar los dos rodillos, para mover las dos superficies la una hacia la otra y para presionar el producto aireado congelado en una cavidad del primer rodillo contra el producto aireado congelado situado en una cavidad del segundo rodillo.

Los dos rodillos los cuales está adaptados para contra rotar, son posicionados para tocarse el uno al otro. Por "tocarse el uno al otro" se debe entender un libramiento de menos de 0.1 mm. Los rodillos deben ser refrigerados por medio de circular un fluido de refrigeración apropiado, tal como nitrógeno líquido, para así tener, en operación, una temperatura por debajo de los -100 °C, como es medido por una sonda interna 14 mm por debajo de la superficie.

Como es mostrado en la figura 2, un rodillo tiene una cavidad cilindrica 10 y es montado de forma rotable sobre un eje fijo 11 por medio de los cojinetes 12. Sobre el rodillo hay un diente de rueda de cadenas 13 montado fijamente, por medio del cual el rodillo es rotado. Desde un extremo del eje se extiende un tubo axial 14 a través del eje 11 que se abre en la cavidad 10. Un tubo 16 es conectado al extremo abierto del tubo 14 opuesto a la cavidad 10. Un tubo separado 17 se extiende a través del tubo 14. El tubo 17 es terminado en la cavidad 10 con una boquilla 18.

Durante la operación un medio de refrigeración, preferiblemente nitrógeno líquido, es suministrado a través del tubo 17 y atomizado a través de la boquilla 18 en la cavidad 10 en donde éste así enfriará la pared exterior de la cavidad y por lo tanto enfriará cavidades de molde 3. El medio de refrigeración es después gasificado y guiado a través del tubo 14 hacia afuera a través del tubo 16.

Inicialmente ambos rodillos corren independientemente para alcanzar una temperatura de alrededor de -160 °C. Una vez que esta temperatura es alcanzada, los dos rodillos son traídos cerca el uno del otro. Debido al encogimiento causado por la muy baja temperatura, las posiciones respectivas de los dos rodillos tienen que ser revisadas todo el tiempo.

El helado es dosificado hacia el interior de las cavidades de molde de los rodillos fríos. Las dos mitades de molde llenadas con helado entran en contacto, en este punto una barra (no representada) es insertada y el helado totalmente formado es expulsado.

Cada uno de los dos dispositivos de llenado comprende ventajosamente un colector montado en la proximidad cercana a la superficie cilindrica del rodillo, con un libramiento, en operación de por debajo de 1 mm.

Los dos rodillos pueden estar hechos por ejemplo de aluminio o acero y la superficie puede ser tratada con un recubrimiento para mejorar la dureza (por ejemplo, recubrimiento de cromo) o para mejorar la liberación de molde (por ejemplo, PTFE). Las formas de las cavidades de molde siguen las reglas normales para desmoldabilidad. Preferiblemente al nivel de abertura de cavidad de molde, la pared de cavidad de molde no es sustancialmente vertical. Esto así permite una mejor expansión del producto aireado congelado y una mejor desmoldabilidad.

Ejemplo 1 (Ejemplo comparativo) Varios paneles al vacío con uniones cuadradas a los lados del rodillo como es descrito en las figuras 3, 4 y 5 fueron probados. El espacio entre el lado de rodillo y el panel de vacío estaba en una presión de vacío de menos de 0.1 mbar.

La tensión Von Mises en el borde del rodillo fue de entre 1000 y 3000, el desplazamiento fue de más de 10 mm.

Esto fue claramente no aceptable.

Ejemplo 2 (Ejemplo comparativo) Un panel al vacío con uniones en ángulo a los lados del vacío, como es descrito en la figura 6 fue probado. El espacio entre el lado del rodillo y el panel al vacío estuvo a una presión de vacío de menos de 0.1 mbar.

La tensión de Von Mises fue 2,500 y el desplazamiento fue 2.6 mm.

Esto fue claramente no aceptable.

Ejemplo 3 (Ejemplo comparativo) Un panel al vacío con juntas corrugadas a los lados del rodillo, como es descrito en la figura 7 fue probado. El espacio entre el lado del rodillo y el panel al vacío estuvo en una presión de vacío de menos de 0.1 mbar.

La tensión de Von Mises fue reducida a 700. Esto aún fue no aceptable.

Ejemplo 4 (Ejemplo comparativo) Un panel al vacío con juntas corrugadas en ángulo a los lados del rodillo, como es descrito en la figura 8 fue probado. El espacio entre el lado del rodillo y el panel al vacío estuvo a una presión de vacío de menos de 0.1 mbar.

La tensión de Von Mises fue reducida a 388, esto fue aún no aceptable.

Ejemplo 5 (Invención) Los paneles al vacío como fueron descritos en la figura 9, fueron ajustados al lado del rodillo. El panel al vacío, en sección transversal radial, presenta una pared exterior generalmente circular y plana, en la forma de un disco anular, unido a una pared lateral del rodillo por medio de dos porciones que tienen: • una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte periférica del panel al vacío. • una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte central del panel al vacío.

Cada sección transversal sigmoidea está caracterizada por: • una primera curvatura unida al lado del rodillo y que tiene un radio R1. • una porción recta. • una segunda curvatura que tiene un radio R2 que une la sección transversal sigmoidea a la pared circular exterior.

Preferiblemente, la primera curvatura esta unida al lado del rodillo por una curvatura opuesta que tiene un radio R4.

Preferiblemente también la porción recta está sustancialmente en un ángulo recto con la pared circular exterior.

El espacio entre el lado del rodillo y el panel al vacío estuvo a una presión de vacío de menos de 0.1 mbar.

Varias geometrías fueron probadas las cuales son resumidas en la siguiente tabla.

Las siguientes variaciones para este diseño fueron probadas para obtener la solución optimizada: Los rodillos y los paneles al vacío fueron hechos de acero inoxidable de grado alimenticio.

Con tal geometría, el consumo de nitrógeno líquido puede ser reducido por un 50% a 60%.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (3)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un rodillo que tiene una multiplicidad de cavidades de molde abiertas sobre su superficie, el rodillo que es hueco con una cavidad interna, la cavidad que es parcialmente llenada con nitrógeno líquido, caracterizado porque un compartimiento aislado al vacío está ubicado sobre cada lado del rodillo, el compartimiento de aislamiento al vacío, en sección transversal radial, presenta una pared exterior generalmente plana y circular en la forma de un disco anular, unido a una pared lateral del rodillo por medio de dos porciones que tienen: • una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte periférica del panel al vacío. • una sección transversal sigmoidea general para la porción en la parte central del panel al vacío.

2. El rodillo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada sección transversal sigmoidea comprende : • una primera curvatura enlazada al lado del rodillo y que tiene un radio R1 • una porción recta • una segunda curvatura que tiene un radio R2, que enlaza la sección transversal sigmoidea a la pared circular exterior.

3. El rodillo de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera curvatura está unida al lado del rodillo por una curvatura opuesta que tiene un radio R4.