OA19192A - Multifunctional machine for the production of chocolate, spreads, confectionery doughs, and biscuit fillings. - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION
La présente invention concerne une machine servant à la fois au broyage, au malaxage, au raffinage et au conchage des matières premières pour la production du chocolat ainsi que des pâtes à tartiner, des pâtes de confiserie et des fourrages pour biscuiterie.The present invention relates to a machine for both grinding, kneading, refining and conching raw materials for the production of chocolate as well as spreads, confectionery pastes and biscuit fillings.
Il est connu de l’état de la technique que les matières premières et plus particulièrement le sucre, les grués de cacao, et divers grains et ingrédients sont d’abord broyés séparément dans des machines adaptées pour chacun des produits.It is known from the state of the art that raw materials and more particularly sugar, cocoa nibs, and various grains and ingredients are first crushed separately in machines suitable for each of the products.
Ces matières premières pré-broyées sont ensuite introduites dans un moulin à rouleau mélangeur aussi appelé mixeur. Certains de ces mélangeurs sont constitués d’une cuve chauffée et d’un fond en granité portant deux grands rouleaux de granité tournant. D’autres 10 par contre, sont faits de bras tétra-hélicoïdaux fixés à un agitateur à l’intérieur d’une cuve.These pre-crushed raw materials are then introduced into a mixing roller mill also called a mixer. Some of these mixers consist of a heated tank and a granite bottom carrying two large rotating granita rollers. Others, on the other hand, are made of tetra-helical arms attached to a stirrer inside a tank.
Au sortir de ce mélangeur, la pâte passe dans une raffineuse qui réduit ses particules à des granulométries de 15-25 pm. Deux principaux procédés sont largement utilisés à cet effet. L’un, objet des inventions US1699641A, US2199340A, US2794603A, et EP0130278B1 est une machine constituée de 2 à 6 cylindres tournant à des vitesses 15 différentes, pressés entre elle à des valeurs de pression de plus en plus élevées. L’autre est un broyeur agitateur à billes objet des inventions US5197680A, US5630557A, et US3764079.On leaving this mixer, the pulp passes through a refiner which reduces its particles to particle sizes of 15-25 µm. Two main methods are widely used for this purpose. One, object of the inventions US1699641A, US2199340A, US2794603A, and EP0130278B1 is a machine consisting of 2 to 6 cylinders rotating at different speeds, pressed together at increasingly higher pressure values. The other is an agitator ball mill object of the inventions US5197680A, US5630557A, and US3764079.
Après cette phase de raffinage suit le conchage. Au fil des siècles, plusieurs inventions ont vu le jour, présentant différentes techniques et procédés pour conchage. La toute 20 première conche, inventée par Rodolphe Lindt en 1879, est constituée d’un bac creux dont le fond est une plateforme de granité sur laquelle des rouleaux de granité oscillent en va et' vient des milliers de fois.After this phase of refining follows conching. Over the centuries, several inventions have emerged, presenting different techniques and processes for conching. The very first conch, invented by Rodolphe Lindt in 1879, was made up of a hollow container the bottom of which was a platform of granita on which rolls of granita oscillate back and forth thousands of times.
Un autre type de conche largement utilisé a fait l’objet des inventions US2216777A, US5351609A, EP0526771A1, et EP0712283B1. Cette conche est constituée de deux ou 25 trois rotors muent en rotation et ayant des éléments de pétrissage logés dans différents compartiments de la machine, avec un axe de rotation parallèle à l’axe longitudinal.Another widely used type of conch has been the subject of the inventions US2216777A, US5351609A, EP0526771A1, and EP0712283B1. This conch consists of two or three rotors which are rotated and having kneading elements housed in different compartments of the machine, with an axis of rotation parallel to the longitudinal axis.
Un troisième type de conche objet des inventions GB2317840A et EP1576888A1 est constitué d’une cuve cylindrique dont la paroi intérieure est jonchée de multiples dentèles sous forme de baguettes et d’un rotor tournant, rotor sur lequel sont fixés des barreaux 30 réglées en pression par des ressorts. Ces barreaux fouettent continuellement la pâte contre les dentèles.A third type of conch object of the inventions GB2317840A and EP1576888A1 consists of a cylindrical tank whose inner wall is littered with multiple indentations in the form of rods and a rotating rotor, rotor on which are fixed bars 30 adjusted in pressure by springs. These bars continuously whip the paste against the indentations.
L’inconvénient de ce processus nécessitant 4 machines, voire plus, pour accomplir les quatre opérations de broyage, de malaxage, de raffinage et de conchage réside en ce qu’il impose un coût d’investissement costaud, une consommation d’énergie très élevée, la construction d’un bâtiment de production très spacieux pour pouvoir contenir toutes ces machines, et une forte main-d’œuvre.The disadvantage of this process requiring 4 or more machines to accomplish the four operations of grinding, mixing, refining and conching is that it imposes a heavy investment cost, very high energy consumption. , the construction of a very spacious production building to be able to contain all these machines, and a large workforce.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, toutes les quatre opérations de broyage, de malaxage, de raffinage et de conchage sont réalisées conjointement en une seule phase par cette machine dont le coût, l’encombrement, la consommation d’énergie électrique, et le besoin en main-d’œuvre sont considérablement 10 réduits.The present invention overcomes these drawbacks. Indeed, all the four operations of grinding, kneading, refining and conching are carried out jointly in a single phase by this machine, the cost, size, consumption of electrical energy, and the need for labor. work are considerably reduced.
Ces opérations se font simultanément et progressivement. Avant d’introduire les matières premières dans la machine, tous les ressorts (1) et (2) sont réglés à l’aide des5 butées (9) muent par filetage dans des sabots (10) de manière à avoir une pression de l’ordre de 20 bars entre les rouleaux (7, 15) et le disque (16).These operations are carried out simultaneously and gradually. Before introducing the raw materials into the machine, all the springs (1) and (2) are adjusted using the 5 stops (9) moult by threading in shoes (10) so as to have a pressure of l 'order of 20 bars between the rollers (7, 15) and the disc (16).
L’on procède ensuite au démarrage de la machine, la vitesse de rotation étant réglée à une valeur d’environ 50 trs/mn. Le motoréducteur (18) entraîne la cuve (4) et le disque (16) en rotation, son couple est à sa plus haute valeur. Le disque (16) entraîne en rotation et en sens inverse les rouleaux (7, 15).The machine is then started, the speed of rotation being set to a value of about 50 rpm. The gearmotor (18) drives the bowl (4) and the disc (16) in rotation, its torque is at its highest value. The disc (16) drives the rollers (7, 15) in rotation and in the opposite direction.
Sans plus tarder, les matières premières sont introduites dans la machine. Certaines de 20 ces matières premières y sont versées sous forme de graines. C’est le cas des grués de cacao, des arachides, des noix de cajou, des noix de muscade, des noix de macadamia ou des noisettes. D’autres matières premières y sont mises sous forme liquide, à l’exemple du beurre de cacao, de l’huile de noyaux de mangue, de l’huile de palme, de l’huile d’arachide, ou d’autres huiles selon la recette. Certaines autres matières premières sont introduites 25 dans la machine sous forme de poudre, comme le lait, le sucre en poudre, la lécithine de soja ou de tournesol, la vanille et divers autres ingrédients en poudre.Without further ado, the raw materials are fed into the machine. Some of these raw materials are added therein in the form of seeds. This is the case with cocoa nibs, peanuts, cashews, nutmeg, macadamia nuts or hazelnuts. Other raw materials are put there in liquid form, such as cocoa butter, mango kernel oil, palm oil, peanut oil, or other oils. according to the recipe. Certain other raw materials are fed into the machine in powder form, such as milk, powdered sugar, soybean or sunflower lecithin, vanilla and various other powdered ingredients.
Dès lors, deux opérations, le broyage et le raffinage, sont amorcées. Les rouleaux (7) au nombre de 3, 4 ou 6, sont de petite portée et de grand diamètre. Compte-tenu de leur configuration dimensionnelles, les points Ar et Br (Figure 2) qui leurs sont attachés ont une 30 vitesse linéaire proche de celle des points Ad et Bd (Figure 2) attachés au disque (16). Ceci, jumelé à la présente d’une pression de 20 bars, permet d’obtenir des efforts de compression sur les matières premières broyées au passage entre ces rouleaux (7) et le disque.Therefore, two operations, grinding and refining, are initiated. The rollers (7), 3, 4 or 6 in number, have a small reach and a large diameter. Due to their dimensional configuration, the points A r and B r (Figure 2) attached to them have a linear velocity close to that of the points Ad and Bd (Figure 2) attached to the disc (16). This, combined with the present of a pressure of 20 bars, makes it possible to obtain compressive forces on the raw materials crushed as they pass between these rollers (7) and the disc.
Les rouleaux (15) quant à eux, sont de grande portée et de petit diamètre. Suivant la figure 3, les points Cr qui leurs sont attachés ont une vitesse linéaire largement au-dessus de celle des points correspondants Cd attachés au disque (16), créant ainsi un effet de cisaillement de Sens Ej. Par contre, suivant la même figure, les points Dr des rouleaux (15) ' ont une vitesse linéaire largement inférieure à celle des points correspondants Da sur le disque (16), créant eux aussi un effet de cisaillement de sens E2 contraire à Ej. Compte tenu de ce que les particules présentes entre Cr et Cd sont différentes de celles présentes entre Dr et Dd, chacune de ces particules est déchirée et raffinée sous des effets de cisaillements indépendants et non additionnels.As for the rollers (15), they have a large reach and small diameter. According to FIG. 3, the points C r which are attached to them have a linear velocity well above that of the corresponding points Cd attached to the disc (16), thus creating a Shear effect of Direction Ej. On the other hand, according to the same figure, the points D r of the rollers (15) 'have a linear speed much lower than that of the corresponding points Da on the disc (16), also creating a shearing effect in the direction E 2 opposite to Ej. Taking into account that the particles present between C r and Cd are different from those present between D r and Dd, each of these particles is torn and refined under independent and not additional shear effects.
L’on augmente progressivement la vitesse jusqu’à environ 110 trs/mn. Au fur et à mesure que les grains et les poudres sont broyés, le malaxage a lieu entre les produits 10 écrasés et les matières liquides en présence, jusqu’à l’homogénéisation de la pâte. Par ailleurs, plus la pâte subit le raffinage, plus il y a libération des huiles jadis emprisonnées dans les granules, et les particules constituant la pâte ainsi raffinée diminuent progressivement de granulométrie jusqu’à descendre à des valeurs de l’ordre de 15-25 μιη. Graduellement, la pâte atteind un bon équilibre rhéologique, les huiles et beurres lubrifiant 15 et enrobant convenablement toutes les surfaces des particules présentes. De même, la viscosité de la pâte diminue considérablement, boostant l’effet conche. Dès lors, l’on diminue progressivement la pression entre les rouleaux (7, 15) et le disque (16) en desserrant les butées (9) de la batterie de ressorts. Le contre effort des ressorts (2) met la pression à zéro et entraîne la rupture des opérations de broyage et de raffinage, donnant 20 suite au conchage amorcé pendant les phases antérieures.The speed is gradually increased to about 110 rpm. As the grains and powders are crushed, mixing takes place between the crushed products and the liquid materials present, until the dough is homogenized. Moreover, the more the pulp undergoes refining, the more there is release of the oils formerly trapped in the granules, and the particles constituting the pulp thus refined gradually decrease in particle size until they drop to values of the order of 15-25 μιη. Gradually the dough reaches a good rheological balance, the oils and butters lubricating and suitably coating all the surfaces of the particles present. Likewise, the viscosity of the dough decreases considerably, boosting the conche effect. Therefore, the pressure between the rollers (7, 15) and the disc (16) is gradually reduced by loosening the stops (9) of the coil of springs. The counter-force of the springs (2) brings the pressure to zero and causes the breaking of the grinding and refining operations, resulting in the conching initiated during the previous phases.
La pression est pratiquement nulle entre les 5-12 rouleaux et le disque. L’on règle la vitesse de la cuve (4) à 140 trs/mn. Le conchage est à son optimum sous les effets conjugués du brassage de la pâte par la rotation des rouleaux (7, 15) et de la cuve (4), du décrottage par les racloirs (0), ainsi que du turbinage par les pâles à aubes (13). Les 25 particules de la pâte sont donc constamment agitées et exposées à l’air libre, ce qui favorise le développement des arômes délicieux et l’élimination des acides volatils indésirables. A ce niveau, la masse de chocolat, pâte à tartiner, pâte de confiserie ou fourrage pour biscuiterie est prête.The pressure is practically zero between the 5-12 rollers and the disc. The speed of the tank (4) is adjusted to 140 rpm. Conching is at its optimum under the combined effects of the mixing of the dough by the rotation of the rollers (7, 15) and of the tank (4), of the stripping by the scrapers (0), as well as of the turbining by the blades to vanes (13). The particles of the dough are therefore constantly agitated and exposed to the open air, which promotes the development of delicious aromas and the elimination of unwanted volatile acids. At this level, the mass of chocolate, spread, confectionery dough or biscuit filling is ready.
Les dessins en annexe décrivent l’invention. La figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention. La figure 2 présente une coupe N-N de 30 l’intérieur de la cuve sur deux plans horizontaux passant par les axes des rouleaux (7) pour le premier plan et (15) pour le deuxième plan. La figure 3 montre une variante de la machine ayant 8 rouleaux, et la figure 4 une variante pour 10 rouleaux avec dimensions identiques. La figure 5 représente le mandrin (20) pour machine à 6 rouleaux.The accompanying drawings describe the invention. FIG. 1 represents a schematic view of the device according to the invention. Figure 2 shows an N-N section of the interior of the tank on two horizontal planes passing through the axes of the rollers (7) for the first plane and (15) for the second plane. Figure 3 shows a variant of the machine having 8 rollers, and Figure 4 a variant for 10 rollers with identical dimensions. Figure 5 shows the mandrel (20) for a 6-roll machine.
En référence à ces dessins, et à titre d’exemple d’exécution, la machine est constituée d’une cuve cylindrique (4) de 750 litres de volume (des simulations sur des variantes deWith reference to these drawings, and as an example of execution, the machine consists of a cylindrical tank (4) with a volume of 750 liters (simulations on variants of
100 à 2000 litres ont donné des résultats satisfaisants), en acier inoxydable au fond de laquelle se trouve scellé un disque (16) circulaire en granité. Cette cuve (4) est fixée à un motoréducteur (18) porté par un chambranle basculant (17). Un mandrin (20) solidaire à ce chambranle (17) supporte en partie supérieure une batterie constituée de 6 ressorts (1), 6 ressorts (2), 6 butées (9), 6 sabots (10) et 6 cales (11).100 to 2000 liters have given satisfactory results), made of stainless steel at the bottom of which is sealed a circular disc (16) in granite. This tank (4) is fixed to a geared motor (18) carried by a tilting frame (17). A mandrel (20) integral with this frame (17) supports in the upper part a battery consisting of 6 springs (1), 6 springs (2), 6 stops (9), 6 shoes (10) and 6 wedges (11).
Afin d’obtenir les pressions requises pour le bon fonctionnement de la machine, les ressorts (1) doivent avoir une limite d’élasticité voisine à 1170 MPa et les ressorts (2) une 10 limite d’élasticité voisine à 1210 MPa. Les modules de Young de ces ressorts doivent être tous de 220000 MPa, et les modules de Coulomb de 81000 N/mm2. Par ailleurs, le coefficient de poisson adimensionnel convenable ici pour le dimensionnement est de 0.33. Les ressorts (1) devront être d’une constante de raideur supérieur à 1.75 fois celle des ressorts (2). En plus, pour tenir compte des efforts alternés en phase de production, ces 15 ressorts devront avoir une endurance appropriée et une bonne résilience attestée par contrôles faits au mouton de Charpy.In order to obtain the pressures required for the correct operation of the machine, the springs (1) must have a yield strength in the region of 1170 MPa and the springs (2) a yield strength in the region of 1210 MPa. The Young's moduli of these springs must all be 220,000 MPa, and the Coulomb moduli of 81,000 N / mm 2 . In addition, the dimensionless Poisson's ratio suitable here for the design is 0.33. The springs (1) must have a constant stiffness greater than 1.75 times that of the springs (2). In addition, to take into account the alternating forces in the production phase, these 15 springs must have an appropriate endurance and good resilience as attested by checks carried out on the Charpy sheep.
Le mandrin (20) reçoit 6 tiges (12) en acier inoxydable glissant dans 6 coulisseaux (3) scellés au-dessous du mandrin. Chacune de ces tiges (12) est soit de section rectangulaire sur toute sa hauteur, soit de section circulaire hors coulisseau ; des rouleaux en granité (7) 20 de diamètre 300 mm et de longueur 150 mm, et (15) de diamètre 200 mm et de longueur 300 mm sont fixées de manière alternée aux tiges (12) par des pièces mécaniques (5, 6 et 14) en acier inoxydable. Ces 6 rouleaux sont positionnés par intermittence (7)-(15)-(7)(15)-(7)-(15), leurs axes formant des angles réguliers de 60°. Des variantes ont des angles de 72° pour machine à 5 rouleaux, 45° pour 8 rouleaux, 36° pour 10, et 30° pour 12 ; Dans 25 tous les cas, chaque rouleau est disposé de manière à ce que son axe cylindrique soit parallèle au diamètre du disque (16) sur le plan vertical.The mandrel (20) receives 6 stainless steel rods (12) sliding in 6 slides (3) sealed below the mandrel. Each of these rods (12) is either of rectangular section over its entire height, or of circular section outside the slide; granite rolls (7) 20 with a diameter of 300 mm and a length of 150 mm, and (15) with a diameter of 200 mm and a length of 300 mm are fixed alternately to the rods (12) by mechanical parts (5, 6 and 14) made of stainless steel. These 6 rollers are positioned intermittently (7) - (15) - (7) (15) - (7) - (15), their axes forming regular angles of 60 °. Variants have angles of 72 ° for 5-roll machine, 45 ° for 8 rollers, 36 ° for 10, and 30 ° for 12; In any case, each roll is arranged so that its cylindrical axis is parallel to the diameter of the disc (16) in the vertical plane.
Chacune des 3 tiges (12) portant les rouleaux (15) est munie d’une pâle à aubes (13)' en acier inoxydable et de forme cuillérée. Trois racloirs (0) en forme de L, en téflon PTFE ou en acier inoxydable, sont boulonnés sous le mandrin (20) faisant un angle de 120° entre 30 eux. Chaque racloir (0) est disposé de manière à ce que sa partie verticale soit distante d’environ 5 mm de la circonférence de la cuve (4).Each of the 3 rods (12) carrying the rollers (15) is provided with a stainless steel paddle blade (13) 'in the shape of a spoon. Three L-shaped scrapers (0), made of PTFE Teflon or stainless steel, are bolted under the mandrel (20) making an angle of 120 ° between them. Each scraper (0) is arranged so that its vertical part is about 5 mm away from the circumference of the tank (4).
Un motoréducteur (8) est relié au chambranle (17) qu’il bascule jusqu’à former un angle maximal de 135° par rapport à la verticale. Toute la machine est portée par un châssis (19).A geared motor (8) is connected to the doorframe (17) which it tilts until it forms a maximum angle of 135 ° from the vertical. The whole machine is carried by a frame (19).
Claims (9)
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Publication Number | Publication Date |
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OA19192A true OA19192A (en) | 2020-03-09 |
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