МЕСИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕСА И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ТЕСТА
KNEADING DEVICE FOR DOUGH KNEADING AND STIRRING

Изобретение относится к месильному устройству для замешивания и перемешивания теста с по меньшей мере местами ограниченной со всех сторон посредством стенки месильной камерой, которая имеет разгрузочное отверстие для разгрузки замешенного теста и расположенную на обращенной от разгрузочного отверстия стороне загрузочную зону для заполнения месильной камеры подлежащим замешиванию тестом. Месильное устройство содержит также в себе по меньшей мере два вала, на которых закреплены расположенные в месильной камере инструменты, причем по меньшей мере один из инструментов выполнен подающим тесто из загрузочной зоны по направлению подачи к разгрузочному отверстию.
Подобные месильные устройства известны как так называемые мешалки непрерывного действия для приготовления теста в технологии производства пищевых продуктов. Месильная камера образована дежей, в которой вращаются два укомплектованных рабочими органами тестомесильной машины вала. Рабочие органы тестомесильной машины месят тесто и одновременно транспортируют его в направлении подачи. Общую частоту вращения обоих валов при этом можно повышать или понижать, вследствие чего изменяются месильный процесс, а также транспортировка теста в направлении подачи. Однако недостатком подобных месильных устройств является то, что месильное действие устройства, с одной стороны, и действие подачи в форме объемного потока теста в направлении подачи, с другой стороны, можно изменить по отдельности только за счет того, что одни рабочие органы тестомесильной машины заменяют другими рабочими органами тестомесильной машины, которые, например, быстрее транспортируют тесто в направлении подачи к выходному отверстию. Однако переналадка подобного устройства весьма трудоемка.
В основе изобретения лежит задача предложить устройство указанного ранее типа, в котором месильное действие, с одной стороны, и действие подачи, с другой стороны, соответственно могут быть изменены простым образом.
Изобретение решено посредством месильного устройства указанного ранее типа, в котором частоты вращения обоих приводимых в действие при помощи моторов валов могут быть установлены и изменены отдельно друг от друга с помощью управляющего устройства. Кроме того, оба вала укомплектованы инструментами отлично друг от друга таким образом, что действие подачи комплекта инструментов первого вала в форме объемного потока находящегося в месильной камере теста в направлении подачи и/или месильное действие комплекта инструментов первого вала в форме объемного потока находящегося в месильной камере теста по направлению к инструментам другого вала отличается от действия подачи и/или месильного действия комплекта инструментов второго вала при соответственно одинаковой частоте вращения валов. Таким образом, действие инструментов мысленно делится на две составляющие. Первая, названная действием подачи составляющая, заключается в том, в какой мере инструменты одного вала пригодны для транспортировки находящегося в месильной камере теста в направлении подачи. Вторая, названная месильным действием, составляющая заключается в том, в какой мере инструменты первого вала пригодны для перемещения находящегося в месильной камере теста перпендикулярно направлению подачи по направлению к инструментам соответственно другого вала.
Только вследствие этого движения получается взаимодействие с инструментами другого вала - обминка, слоение и резка теста и, тем самым, месильное действие. Отличающиеся между собой действие подачи и месильное действие комплекта инструментов соответствующих валов могут быть реализованы различными способами. Валы предпочтительно комплектуются различными инструментами, причем действие подачи и/или месильное действие различных инструментов отличаются между собой. Однако в качестве альтернативы валы могут также комплектоваться одинаковыми инструментами, причем на каждом валу расположены по меньшей мере два разных инструмента с отличающимися между собой действием подачи и/или месильным действием, и количество соответствующих инструментов или их распределение на валах отличаются между собой.
Благодаря такой комбинации из раздельно регулируемых частот вращения валов и различных действий подачи и/или месильного действия инструментов валов достигается то, что месильное действие и действие подачи как важные факторы для производительности на выходе месильного устройства могут быть заданы раздельно одно от другого. Если, например, нужно усилить месильное действие при неизменном действии подачи, то повышают частоту вращения вала, оснащенного инструментами, которые в совокупности имеют более сильное месильное действие, чем инструменты другого вала. Чтобы иметь возможность поддерживать постоянным действие подачи и, тем самым, косвенно также производительность устройства на выходе в общем на прежнем уровне, одновременно при необходимости уменьшают скорость вращения другого вала, пока не будет снова установлено первоначальное действие подачи, которое получается из суммы действия подачи всех находящихся в месильной камере инструментов при соответствующих скоростях вращения валов.
С помощью управляющего устройства частоты вращения обоих валов можно, предпочтительно, задавать таким образом, чтобы действие подачи оставалось ниже максимально возможной производительности на выходе месильного устройства, определенной размерами разгрузочного отверстия и дистанцией уже проходящего через разгрузочное отверстие теста. Замес в месильной камере и разгрузка происходят при этом почти без давления. Таким образом получаются особо преимущественные реологические свойства выходящего из месильного устройства теста.
Первый вал и закрепленные на нем инструменты расположены к тому же внутри воображаемого цилиндрического кожуха, по которому движутся обращенные к первому валу внутренние кромки закрепленных на втором валу инструментов во время вращения вокруг оси второго вала. Во время вращательного движения второго вала и расположенных на нем инструментов по находящейся вокруг оси вращения второго вала цилиндрической области не проходят инструменты второго вала. В этом воображаемом цилиндре расположен первый вал, а также закрепленные на нем инструменты. Во время вращательных движений обоих валов инструменты первого вала движутся внутри свободного от инструментов второго вала пространства. Инструменты второго вала, наоборот, вращаются во время вращения инструментов первого вала. В предпочтительном варианте осуществления изобретение ось вращения первого вала совпадает с осью вращения второго вала.
Если же за пределами месильной камеры к разгрузочному отверстию присоединен эксцентриковый шнековый насос для лучшей разгрузки выходящего из разгрузочного отверстия теста, который дополнительно приводится в действие не от собственного вала, а от первого вала, то ось вращения первого вала обращается по повторяющейся траектории оси вращения второго вала.
Дальнейшие преимущественные варианты осуществления следуют из признаков зависимых пунктов формулы изобретения.
Является преимуществом, что отличие действия подачи комплекта инструментов второго вала, предпочтительно, является более чем двукратным, прежде всего более чем девятикратным, чем действие подачи комплекта инструментов первого вала соответственно при равной частоте вращения. Особо предпочтительно, чтобы действие подачи давал в сумме только весь комплект инструментов второго вала. За счет этого варианта осуществления соответственно достигается, что вследствие усиленного вращения второго вала может быть увеличено действие подачи в форме объемного потока находящегося в месильной камере теста в направлении подачи. Наоборот, месильное действие устройства в целом можно увеличить повышением частоты вращения первого вала. Для этого больше не требуется трудоемкая замена находящихся на валах инструментов.
Предпочтительно, второй вал имеет расположенные параллельно направлению подачи, находящейся с равномерными промежутками распорки, на которых закреплены инструменты второго вала. К тому же второй вал имеет первый круглый фиксирующий элемент и другой круглый фиксирующий элемент, на которых закреплены распорки второго вала. При этом первый вал проходит через центр круга первого круглого фиксирующего элемента и не закреплен относительно него. К тому же оба вала предпочтительно имеют противоположные направления вращения. Благодаря вышеупомянутым вариантам осуществления соответственно независимо одно от другого достигается, что месильное действие и действие подачи простым образом могут варьироваться путем изменения частоты вращения обоих валов.
В особо предпочтительном варианте осуществления изобретения инструменты первого вала образованы несколькими лопастями с лопастной поверхностью, перемещающей во время вращения первого вала находящееся в месильной камере тесто. При этом лопасти расположены вдоль первого вала с взаимным смещением и траектории движения лопастных поверхностей двух соседних лопастей во время вращения вокруг оси первого вала частично накладываются друг на друга. Благодаря такому варианту осуществления предотвращается застойная зона, в которой могло бы скапливаться тесто. Каждая лопастная поверхность при этом выполнена лежащей предпочтительно по меньшей мере на 90% в плоскости лопастной поверхности. Таким образом можно особо просто и добротно изготовлять лопасти.
В особо предпочтительном варианте осуществления изобретения лопастные поверхности по меньшей мере на 90% расположены параллельно оси вращения первого вала. За счет этого достигается, что действие подачи лопастей выражено слабо. Особо предпочтительно лопастные поверхности расположены полностью параллельно оси вращения первого вала. Лопасти в этом случае более не имеют действия подачи и оказывают только сугубо месильное действие, подавая тесто к инструментам второго вала.
Предпочтительно, лопастная поверхность имеет обращенную к инструментам второго вала внешнюю окантовку и расположенную напротив нее внутреннюю замыкающую линию. Исходящий радиально от оси первого вала, касательный к внутренней замыкающей линии первый луч образует при этом с плоскостью лопастной поверхности угол от 90° до 60°, касательный к внешней окантовке другой радиальный луч образует с плоскостью лопастной поверхности угол от 0° до 35°. За счет этого варианта осуществления лопасти особо пригодны в качестве рабочих органов тестомесильной машины, подающих тесто к инструментам второго вала. Если отдельные лопасти при этом выполняются как обособленные детали, то образуется внутренняя замыкающая линия внутренней окантовки.
Предпочтительно, инструменты второго вала образованы несколькими подающими и месящими сегментами, которые соответственно имеют рабочую поверхность, перемещающую во время вращения второго вала находящееся в месильной камере тесто, и расположены на валу с взаимным смещением. При этом траектории движения рабочих поверхностей двух соседних подающих и месящих сегментов, по меньшей мере, частично накладываются друг на друга во время вращения вокруг оси второго вала. Благодаря такому варианту осуществления достигается, что между отдельными подающими и месящими сегментами не может образоваться застойная зона, в которой самопроизвольно скапливается тесто.
Предпочтительно, рабочая поверхность каждого подающего и месящего сегмента по меньшей мере на 90% лежит в плоскости подающего и месящего сегмента. Особо предпочтительно, рабочая поверхность каждого подающего и месящего сегмента даже полностью лежит в плоскости подающего и месящего сегмента. Это имеет место в предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором подающие и месящие сегменты состоят из полосовой стали. За счет этого варианта осуществления соответственно независимо одно от другого достигается, что тесто, с одной стороны, можно особенно эффективно перемещать в направлении подачи и, с другой стороны, можно пододвигать к инструментам первого вала для достижения месильного действия. При этом тесто перемещается туда и обратно между подающими и месящими сегментами и инструментами первого вала и, кроме того, подвергается резке и смешиванию.
В особо предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый подающий и месящий сегмент имеет обращенную к инструментам первого вала внутреннюю окантовку и расположенную напротив нее обращенную к стенке месильной камеры внешнюю окантовку. При этом обе окантовки выполнены дугообразными таким образом, что подающие и месящие сегменты в проекции на проходящую перпендикулярно оси вращения второго вала плоскость поперечного сечения имеют форму сектора окружности с центром окружности и выполненными в форме дуги окружности внутренней и внешней окантовкой. Особо предпочтительно, окантовки имеют форму сектора эллипса. За счет этого можно также независимо одно от другого предотвратить, что в области инструментов второго вала возникает застойная зона, в которой самопроизвольно скапливается тесто.
Предпочтительно, рабочие поверхности подающих и месящих сегментов относительно оси вращения второго вала установлены с таким наклоном, что первый угол наклона между осью вращения второго вала и первым лучом, исходящим в проекции на проходящую перпендикулярно к оси вращения второго вала плоскость поперечного сечения от этой оси вращения и лежащим в плоскости соотнесенного подающего и месящего сегмента на обращенном от разгрузочного отверстия конце рабочей поверхности, составляет от 90° до 60°. Кроме того, другой угол наклона между осью вращения второго вала и другим лучом, исходящим в проекции на проходящую перпендикулярно к оси вращения второго вала плоскость поперечного сечения от этой оси вращения и лежащим в плоскости соотнесенного подающего и месящего, составляет от 30° до 75°. При этом центральный угол лучей между первым лучом и вторым лучом в проекции лучей на плоскость поперечного сечения составляет от 45° до 90°. Благодаря такому уменьшению угла наклона достигается, что тесто, захватываемое подающим и месящим сегментом, прежде всего усиленно перемещается в направлении подачи и лишь ограниченно перемещается в направлении первого вала. При продолжающемся вращении подающего и месящего сегмента угол наклона еще сильнее уменьшается, так что действие подачи подающего и месящего сегмента также уменьшается и движение теста в направлении инструментов первой оси вращения усиливается. Непрерывное изменение угла наклона вызывает при этом своего рода загибание теста в направлении инструментов первого вала, которое в отношении реологии дает особенно хорошо вымешенное тесто.
Предпочтительно, подающие и месящие сегменты выполнены и расположены таким образом, что отношение действия подачи комплекта подающих и месящих сегментов к их месильному действию составляет от 1 до 5 и, прежде всего, от 2,5 до 3,5. Оказалось, что такие отношения особенно пригодны для того, чтобы задавать независимо одно от другого действие подачи и через него опосредствованно производительность на выходе месильного устройства, с одной стороны, и месильное действие, с другой стороны.
Предпочтительно, отношение суммы рабочих поверхностей подающих и месящих сегментов в проекции на плоскость поперечного сечения, перпендикулярную к направлению подачи, к сумме лопастных поверхностей лопастей составляет от 0,2 до 1,1 и, прежде всего, от 0,7 до 0,9. Оказалось, что именно благодаря предусмотренным подобным отношениям действие подачи и месильное действие устройства в целом особенно хорошо пригодны для изменения и регулировки.
Предпочтительно, проекция лопастных поверхностей на плоскость перпендикулярно направлению подачи во время полного вращательного движения вокруг оси вращения первого вала дает форму окружности. Отношение суммы рабочих поверхностей подающих и месящих сегментов в проекции на эту плоскость перпендикулярно направлению подачи к площади окружности составляет при этом от 0,2 до 1,1 и, прежде всего, от 0,7 до 0,9. Здесь также оказалось, что именно благодаря предусмотренным подобным отношениям действие подачи и месильное действие устройства в целом особенно хорошо пригодны для изменения и регулировки.
Предпочтительно, минимальное расстояние между лопастями и подающими и месящими сегментами составляет от 1,5 мм до 15,0 мм и, предпочтительно, от 5,0 мм до 10,0 мм. Благодаря такому варианту осуществления устройство может месить большое количество разных видов теста, причем инструменты или же валы устройства заменять не нужно.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения второй вал имеет расположенные параллельно оси вращения второго вала распорки, на которых закреплены инструменты второго вала. По меньшей мере одна из распорок имеет к тому же в направлении вращения второго вала обращенную к тесту захватывающую поверхность, которая в поперечном сечении распорки выполнена плоской или имеет изгиб в виде лопатки. Благодаря такому варианту осуществления распорок достигается, что находящееся на дне месильной камеры тесто захватывается распоркой, вовлекается во вращение и на стороне, противоположной дну месильной камеры, подается снова, падая, на инструменты первого вала. За счет этого, в общем, улучшаются месильное действие и действие подачи.
Другие подробности и преимущества изобретения следуют из дополнительных пунктов формулы изобретения, а также из описанного далее схематического примера осуществления.
На фиг.1 приведено трехмерное изображение месильного устройства согласно изобретению,
на фиг.2 - устройство согласно фиг.1 в другом трехмерном изображении,
на фиг.3 - устройство согласно фиг.1 в другом трехмерном изображении,
на фиг.4 - вид в деталях устройства согласно фиг.1, показаны только одни валы устройства,
на фиг.5 - вид в деталях месильного устройства согласно фиг.1 в поперечном сечении,
на фиг.6А-фиг.6Ж - различные виды в деталях подающего и месящего сегмента из месильного устройства согласно фиг.1,
на фиг.7 - вид валов в деталях согласно фиг.1, и
на фиг.8 - вид в деталях месильного устройства согласно изобретению в поперечном сечении.
Далее имеющие одинаковую функцию элементы месильного устройства, в меру целесообразности, обозначены одинаковыми ссылочными обозначениями. Описанные далее признаки примера осуществления месильного устройства согласно изобретению, само собой разумеется, могут быть предметом изобретения и в других комбинациях.
На фиг.1-3 показано месильное устройство 2 согласно изобретению в различных трехмерных изображениях. Месильное устройство 2 содержит частично ограниченную со всех сторон стенкой 4 месильную камеру 6, имеющую изображенное на фиг.2 разгрузочное отверстие 8 для разгрузки замешенного теста из месильной камеры 6, и загрузочную зону 10 для загрузки в месильную камеру 6 подлежащего замешиванию теста, причем загрузочная зона 10 расположена на обращенной от разгрузочного отверстия 8 стороне месильной камеры 6. Месильное устройство 2 содержит также первый вал 12 и второй вал 14, которые в деталях изображены на фиг.4 и 5. Частоты вращения обоих приводимых в действие при помощи мотора валов 12, 14 можно раздельно регулировать и изменять с помощью управляющего устройства 16.
Второй вал 14 оснащен подающими и месящими сегментами 18, которые показаны подающими тесто от загрузочной зоны 10 на обращенной от разгрузочного отверстия 8 стороне месильной камеры 6 в направлении подачи, обозначенном стрелкой 20, к разгрузочному отверстию 8. Под противоположной стороной при этом понимается сторона месильной камеры 6, на которой вал 14 начинает транспортировку подающими и месящими сегментами 18. Загрузочная зона 10 и разгрузочное отверстие 8 расположены, таким образом, с максимальным удалением друг от друга, чтобы иметь возможность обрабатывать тесто на максимальном длинном участке пути в направлении 20 подачи в месильной камере 6.
Как, прежде всего, видно на фиг.4 и фиг.5, первый вал 12 оснащен в качестве инструментов исключительно лопастями 22, а второй вал 14 оснащен исключительно подающими и месящими сегментами 18. Первый вал 12 и закрепленные на нем лопасти 22 расположены внутри воображаемого цилиндрического кожуха 24, по которому движутся обращенные к первому валу 12 внутренние кромки 26 подающих и месящих сегментов 18 во время вращения вокруг оси 28 второго вала 14. В настоящем примере осуществления ось 28 вращения второго вала 14 идентична оси 30 вращения первого вала 12. Лопасти 22 имеют соответственно лопастную поверхность 32, во время вращения первого вала 12 приводящую в движение находящееся в месильной камере 6 тесто. Как видно, прежде всего, на фиг.3, лопасти 22 расположены вдоль первого вала 12 с взаимным смещением, и траектории движения лопастных поверхностей 32 двух соседних лопастей 22 во время вращения вокруг оси 30 первого вала 12 частично накладываются друг на друга. Каждая лопастная поверхность 32 по меньшей мере на 90%, а в примере осуществления даже полностью, выполнена лежащей в плоскости 34 лопастной поверхности. Кроме того, лопастные поверхности 32 расположены по меньшей мере на 90%, в примере осуществления даже полностью, параллельны оси 30 вращения первого вала 12.
Каждая лопастная поверхность 22 имеет обращенную к подающим и месящим сегментам 18 внешнюю окантовку 36 и расположенную напротив нее внутреннюю замыкающую линию 38. Как показано на фиг.5, исходящий радиально от оси 30 первого вала 12, касательный к внутренней замыкающей линии 38 луч 40 образует с плоскостью 34 лопастной поверхности угол α от 90° до 60°. Касательный к внешней окантовке 36 другой исходящий от оси 30 первого вала 12 луч 42, кроме того, образует с плоскостью 34 лопастной поверхности угол β между 0° и 35°.
На фиг.4 и фиг.5 показано, что подающие и месящие сегменты 18 соответственно имеют рабочую поверхность 44. Подающие и месящие сегменты 18 расположены вдоль первого вала 14 с взаимным смещением, причем траектории движения рабочих поверхностей 44 двух соседних подающих и месящих сегментов 18 во время вращения вокруг оси 28 второго вала 14 по меньшей мере частично накладываются друг на друга. Рабочая поверхность 44 каждого подающего и месящего сегмента 18 по меньшей мере на 90%, в примере осуществления даже полностью, лежит в плоскости 46 подающего и месящего сегмента. Плоскость 46 подающих и месящих сегментов видна на фиг.6А-фиг.6Ж.
На фиг.5 показан вид в деталях поперечного сечения месильного устройства 2 согласно изобретению. На этом изображении видно, что каждый подающий и месящий сегмент 18 ограничен обращенной к лопастям 22 внутренней окантовкой 48 и противоположной ей, обращенной к стенке 4 месильной камеры 6 внешней окантовкой 50. Обе окантовки 48, 50 выполнены дугообразными таким образом, что подающий и месящий сегмент 18 в проекции на проходящую перпендикулярно оси 28 вращения второго вала 14 плоскость поперечного сечения, которая в примере выполнения соответствует плоскости бумаги, имеет форму сектора окружности с центром окружности и выполненными в форме дуги окружности внутренней и внешней окантовкой 48, 50. Центр окружности при этом идентичен оси 28 вращения второго вала 14. На фиг.6Б вновь показан изолированный подающий и месящий сегмент 18 таким образом, каким он виден в проекции на указанную плоскость поперечного сечения.
Как видно на фиг.7, рабочие поверхности подающих и месящих сегментов 18 относительно оси 28 вращения второго вала 14 установлены с таким наклоном, что первый угол γ наклона между осью 28 вращения второго вала 14 и первым лучом 52, исходящим в проекции на проходящую перпендикулярно к оси 28 вращения второго вала 14 плоскость поперечного сечения от этой оси 28 вращения и лежащим в плоскости 46 подающего и месящего сегмента на обращенном от разгрузочного отверстия 8 конце подающего и месящего сегмента 18, составляет от 90° до 60°. Другой угол δ наклона между осью 28 вращения второго вала 14 и другим лучом 54, исходящим в проекции на проходящую перпендикулярно к оси 28 вращения второго вала 14 плоскость поперечного сечения от этой оси вращения и лежащим в плоскости 46 подающего и месящего сегмента, составляет от 30° до 75°. При этом первый луч 52 и второй луч 54 в проекции лучей 52, 54 на плоскость поперечного сечения образуют центральный угол ε лучей от 45° до 90°.
Минимальное расстояние А между лопастями 22 и подающими и месящими сегментами 18 составляет от 1,5 мм до 15,0 мм и, предпочтительно, от 5,0 мм до 10,0 мм, как видно на фиг.5.
На фиг.4 и фиг.5 видно, что второй вал 14 имеет три расположенных параллельно направлению 20 подачи, находящиеся на равных расстояниях между собой распорки 56, на которых закреплены подающие и месящие сегменты 18. К тому же второй вал 14 имеет первый круглый фиксирующий элемент 58, на котором закреплены распорки 56 второго вала 14. При этом первый вал 12 проходит через выемку 57 первого круглого фиксирующего элемента 58 и не закреплен относительно него. Кроме того, оба вала 12, 14 имеют противоположные направления вращения, показанные на фиг.5 для первого вала 12 круговой стрелкой 62, а для второго вала 14 - другой круговой стрелкой 64. При этом распорки 56 могут быть выполнены круглыми в поперечном сечении для облегчения их очистки. Они могут также иметь обращенную в направлении 64 вращения второго вала 14 к тесту захватывающую поверхность 66, которая в поперечном сечении распорок 56 выполнена плоской, как показано на фиг.8, или имеет изгиб в виде лопатки.
ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
2 месильное устройство
4 стенка
6 месильная камера
8 разгрузочное отверстие
10 загрузочная зона
12 первый вал
14 второй вал
16 управляющее устройство
18 подающий и месящий сегмент
20 направление подачи
22 лопасть
24 цилиндрический кожух
26 внутренние кромки инструментов второго вала
28 ось вращения второго вала
30 ось вращения первого вала
32 лопастная поверхность
34 плоскость лопастной поверхности
36 внешняя окантовка лопастной поверхности
38 внутренняя замыкающая линия
40 первый радиальный луч угол α
42 второй радиальный луч угол β
44 рабочая поверхность
46 плоскость подающего и месящего сегмента
48 внутренняя окантовка рабочей поверхности
50 внешняя окантовка рабочей поверхности первый угол γ наклона
52 первый луч второй угол δ наклона
54 второй луч центральный угол ε лучей
56 распорки
57 выемка в первом фиксирующем элементе
58 первый фиксирующий элемент
62 направление вращения первого вала
64 направление вращения второго вала
66 захватывающую поверхность
А расстояние между лопастью и подающим и месящим сегментом