РАЗЛИВОЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА ИЗ ТЕКУЧЕГО ВЕЩЕСТВА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА ИЗ ТЕКУЧЕГО ВЕЩЕСТВА
FILLING MACHINE TO PRODUCE FOOD PRODUCT FROM FLUID PRODUCT (VERSIONS) AND METHOD OF PRODUCING FOOD PRODUCT FROM FLUID PRODUCT

Изобретение относится к разливочной машине для изготовления пищевого продукта из текучей массы, в частности; из жиросодержащей массы, к примеру, шоколада, а также к способу изготовления пищевого продукта из текучего вещества. Такого рода разливочные машины имеют термостатированный приемный резервуар для приема текучего вещества, по меньшей мере, одну насадку, находящуюся в гидравлическом соединении с внутренним пространством приемного резервуара, а также источник давления для создания избыточного давления во внутреннем пространстве приемного резервуара.
На практике составные части такой разливочной машины состоят из жестких металлических деталей. Термостатированный приемный резервуар служит для приема текучего вещества. От его днища отходят трубопроводы, выходящие, соответственно, в одну из множества камер, в которых, соответственно, может перемещаться поршень. Каждая из камер соединена, с другой стороны, соответственно с одной насадкой. Клапанная функция предусмотрена для каждого блока «камера/поршень/насадка».
Во время такта всасывания соответствующий клапан открывает соответствующий соединительный трубопровод между приемным резервуаром и соответствующей камерой, в то время как соответствующий соединительный трубопровод между соответствующей камерой и соответствующей насадкой блокируется. Соответствующий поршень перемещается тогда в камере таким образом, что свободный объем камеры увеличивается и вещество всасывается в соответствующую камеру.
Во время такта выпуска соответствующий клапан закрывает соответствующий соединительный трубопровод между приемным резервуаром и соответствующей камерой, в то время как соответствующий соединительный трубопровод между соответствующей камерой и соответствующей насадкой открывается. Соответствующий поршень перемещается тогда в камере таким образом, что свободный объем камеры уменьшается, и вещество выкачивается из соответствующей камеры и к соответствующей насадке.
Выходящее из насадки вещество формуется или заливается затем на подложку или в полую форму.
В некоторых особых конструктивных формах таких разливочных машин клапанная функция соединена с поршневой функцией. Для этого поршень выполнен, к примеру, как подъемно-вращательный поршень в основном цилиндрической формы, который может осуществлять в цилиндрической камере, с одной стороны, возвратно-поступательное движение вдоль оси камеры или поршня, а, с другой стороны, вращательное движение вокруг оси камеры или поршня. За счет специального расположения входов соединительных трубопроводов в соответствующей стенке камеры и за счет соответствующих пазов и/или проходов в соответствующем поршне, посредством чередования возвратно-поступательных и вращательных движений соответствующего поршня в первом направлении и в противоположном втором направлении может производиться полный разливочный цикл (всасывание + выталкивание).
Если в упомянутых последними, более компактных конструкциях таких разливочных машин количество подвижных деталей за счет объединения поршневой функции и вентильной функции могло бы быть немного снижено, то такие традиционные разливочные машины все еще имеют большое количество подвижных деталей.
Кроме того, во многих случаях, при разливке текучих веществ в конце такта выпуска невозможно предотвратить остаточное вытекание из насадки. Во многих случаях применения, когда разливается шоколадная масса, разливка происходит при таких высоких температурах, что, по меньшей мере, расплавляющиеся при более низких температурах кристаллические модификации триглицерида оказываются расплавленными, так что шоколадная масса, в общем и целом, оказывается именно в текучем состоянии, и имеет место остаточное вытекание в насадках.
Так как за цикл разливаются, как правило, небольшие количества, почти весь процесс разливки происходит в переменном (не стационарном) режиме. Наряду с вышеуказанным остаточным подтеканием и, по меньшей мере, связанными с этими отклонениями от дозировки, происходящая преимущественно в переменной зоне разливка приводит также и к структурным изменения в веществе. Это может приводить к ухудшению качества отлитой шоколадной массы.
Кроме того, практически невозможно, при заданной выработке (частота рабочего такта и дозируемое количество на такт) оказывать воздействие на временную характеристику сопротивления потока, обусловленную реологическими свойствами (вязкостью) разливаемой шоколадной массы и геометрическими условиями на кромках.
Действующее против течения со стороны насадки абсолютное давление должно быть достаточно большим, чтобы преодолеть предел текучести разливаемой шоколадной массы к началу разливки. Это ведет к тому, что это давление сначала сильно повышается. Как только разливка начинается, необходимо значительно меньшее давление для сохранения последующего постоянного потока вертикальным. К тому же, по причине текучего ламинарного потока со сдвигом с подобным параболе профилем потока, изменение реологических свойств (вязкости) шоколадной массы регулируется таким образом, что вязкость уменьшается. То есть сдвиг действует в данном случае утончающим образом. Поэтому, изначальное давление, необходимое для преодоления предела текучести шоколадной массы, намного больше, чем давление после начала разливки, необходимое для поддержания потока. Конструктивное исполнение источников давления и стабильность многих деталей машины должны быть ориентированы, однако, на эту максимальную потребность в давлении.
В основе изобретения поставлена, поэтому, задача подготовки разливочной машины для изготовления пищевого продукта из текучего вещества, в частности, из жиросодержащей массы, к примеру, шоколада, при использовании которой описанные недостатки при разливке могут быть устранены или, по меньшей мере, уменьшены.
Эта задача решается посредством разливочной машины в соответствии с пунктом 1 или п.2 формулы изобретения, с помощью термостатированного приемного резервуара для приема текучего вещества; по меньшей мере, одной насадки, находящейся в гидравлическом соединении с внутренним пространством приемного резервуара; и имеющей отверстие или сужение, проходное сечение которого или сечение потока изменяемо; источника давления для создания избыточного давления во внутреннем пространстве приемного резервуара, отличающийся тем, что либо проходное сечение отверстия насадки может регулироваться посредством абсолютного давления во внутреннем пространстве приемного резервуара, либо что насадка, по меньшей мере, в зоне отверстия имеет гибкий эластичный материал, закрывающий отверстие насадки в состоянии покоя, причем эластичный элемент является кольцеобразным элементом, расположенным вокруг отверстия насадки.
Это делает возможным, во-первых, согласование геометрических условий по кромке насадки, а, во-вторых, целенаправленное воздействие на обусловленные структурой материала реологические свойства текучего вещества. За счет увеличения сечения потока и/или проходного сечения насадки к началу процесса разливки и, в предпочтительном варианте, уменьшения сечения потока и/или проходного сечения насадки во время процесса разливки может быть достигнуто, таким образом, выравнивание кривой изменения давления во время всего цикла разливки.
В качестве альтернативы или в дополнение к варианту а) в соответствии с изобретением регулирующее отверстие насадки давление может передаваться через содержащееся во внутреннем пространстве приемного резервуара и контактирующее с внутренней стенкой отверстия насадки текучее вещество.
Наряду с этим активным, в соответствии с изобретением, воздействием сечения насадки, насадка может вести себя в отношении потоков также и абсолютно пассивно. Для этого насадка обладает клапанной функцией. Такой вариант осуществления позволяет отказаться от ранее описанной клапанной функции дополнительно к поршню или в комбинации с поршнем (подъемно-вращательный поршень).
Вариант b) в соответствии с изобретением способствует тому, что, по меньшей мере, часть насадки автоматически приводится в соответствие с режимами давления и гидравлическими условиями во время цикла разливки (пассивное выравнивание). За счет того, что эластомерный материал к началу цикла разливки растягивается, пик давления к началу цикла разливки может заметно уменьшаться, в то время как при преодолении предела текучести эластомерный материал сжимается и, таким образом, скорость потока и, тем самым, доли сдвигов в потоке остаются, что, к примеру, приводит к низкой вязкости шоколадной массы.
В соответствии с изобретением насадка имеет эластичный элемент, закрывающий отверстие насадки в положении покоя. Вследствие этого предотвращается любое остаточное вытекание в конце цикла разливки.
В предпочтительном варианте насадка имеет эластичный элемент с полостью, которая находится в гидравлическом соединении с источником давления с изменяющимся давлением текучей среды. В предпочтительном варианте насадка имеет эластичный элемент с полостью, которая находится в гидравлическом соединении с источником давления с изменяющимся давлением текучей среды. Посредством этого эластичный элемент может наполняться текучей средой и посредством давления текучей среды в большей или меньшей степени раздуваться.
В предпочтительном варианте насадка имеет эластичный элемент с полостью, которая находится в гидравлическом соединении с источником давления с изменяющимся давлением текучей среды. Посредством этого эластичный элемент может наполняться текучей средой и посредством давления текучей среды в большей или меньшей степени раздуваться. Во время цикла разливки может, таким образом, производиться целенаправленное активное приведение в соответствие сечения насадки и/или геометрии канала насадки (активное выравнивание). За счет давления текучей среды в полости эластичного элемента может целенаправленно регулироваться его эластичность и, тем самым, упругость, или же приводиться в соответствие с реологическими свойствам текучего вещества.
В качестве источника давления разливочной машины может использоваться вытеснитель, выполненный с возможностью передвижения во внутреннее пространство приемного резервуара, в частности, штемпель или мембрана. Альтернативно в качестве источника давления разливочной машины может использоваться наполненный сжатым газом, в частности, сжатым воздухом, резервуар, выполненный с возможностью переключения посредством клапана в гидравлическое соединение с внутренним пространством приемного резервуара. Посредством этого против течения во всех насадках может быть создано необходимое давление в приемном резервуаре для того, чтобы продавить вещество через соответствующие насадки.
Целесообразным образом приемный резервуар разливочной машины имеет дегазирующее отверстие для выхода сжатого газа, в частности, сжатого воздуха, из внутреннего пространства приемного резервуара, причем дегазирующим отверстием приемного резервуара является дегазирующий клапан. Посредством этого против течения во всех насадках давление в приемном резервуаре может быть понижено для того, чтобы замедлить и, в конце концов, завершить формование вещества через соответствующие насадки.
Предпочтительным является также, если стенка приемного резервуара, по меньшей мере, частично состоит из гибкого эластичного материала, в частности, из эластомерного материала. Это способствует тому, что давление во внутреннем пространстве приемного резервуара может регулироваться посредством объема внутреннего пространства приемного резервуара. В предпочтительном варианте, по меньшей мере, часть стенки приемного резервуара выполнена для этого как гибкая мембрана, которая может быть на большой площади вдавлена вовнутрь или растянута наружу для увеличения или уменьшения давления внутри приемного резервуара.
Вся насадка целиком может быть также выполнена из гибкого эластичного материала, в частности, из эластомерного материала. Как уже упоминалось выше, посредством этого можно добиться выравнивания кривой изменения давления во время цикла разливки (пассивное выравнивание). Предпочтительно насадка помещена непосредственно на стенку приемного резервуара, то есть нет необходимости в соединительном трубопроводе между приемным резервуаром и насадкой. Это упрощает конструкцию разливочной машины в соответствии с изобретением. В частности, экономится требующий значительных затрат обогрев таких соединительных трубопроводов. Кроме того, выявляется преимущество в том плане, что разливаемая масса (к примеру, шоколадная масса) между временем ее пребывания в приемном резервуаре, где она целесообразным образом термически и/или механически (сдвиг и/или вибрация) кондиционируется, имеет в насадке ясно определяемую данным кондиционированием структуру, так как не должно производиться никакой транспортировки по соединительному трубопроводу.
Гибкая насадка может иметь шлицованную зону; зону, складчатую по типу сильфона; растяжимую зону; зону, выворачиваемую наизнанку по типу пальца перчатки, или комбинации вышеперечисленного.
В «шлицованной насадке», к примеру, на конце насадки имеется, по меньшей мере, один шлиц. В предпочтительном варианте речь идет при этом о крестообразном шлице из двух перекрещивающихся под прямым углом шлицов или о «шлице-звездочке» из трех перекрещивающихся по типу звездочки шлицов.
Насадка, «складчатая по типу сильфона», имеет расположение сильфона со складками, перпендикулярными продольному направлению насадки. Вследствие этого можно изменять длину насадки посредством давления текучего вещества внутри насадки.
Аналогичная ситуация имеет место и в «растяжимой насадке». Насадка из эластомерного материала отлита таким образом, что в недеформированном, ненагруженном состоянии она образует относительно короткую насадку. Лишь при растяжении материала насадки посредством воздействия давления внутри насадки, насадка становится длиннее и может, к примеру, удлиняться на желаемую заданную длину.
«Выворачиваемая» насадка из эластомерного материала отлита таким образом, что насадка в недеформированном, ненагруженном состоянии входит во внутреннее пространство приемного резервуара. Лишь при растяжении материла насадки посредством воздействия давления внутри насадки, насадка затем выворачивается и может также удлиняться на желаемую заданную длину.
Целесообразным образом к насадке прикомандирована приемная зона для разливаемого через насадку вещества. Это может быть просто прилегающая поверхность, транспортерная лента или нечто подобное. В частности, приемной зоной может являться полость, в которую через насадку разливается вещество. В предпочтительном варианте данная приемная зона термостатирована для достижения оптимального затвердевания разлитого вещества.
Приемной зоной может быть также наполненный приемной средой резервуар. Особо подходящим является, к примеру, наполненный жидкостью бак и/или газовый вихревой слой. Наполненный жидкостью бак может служить для охлаждения отлитых элементов вещества, к примеру, посредством воды, или же для покрытия отлитых элементов вещества, к примеру, специально окрашенным веществом с особым запахом.
В предпочтительном варианте каждая из насадок имеет, по меньшей мере, один датчик давления для учета давления внутри нее. В предпочтительном варианте и приемный резервуар имеет, по меньшей мере, один датчик давления для учета давления внутри него.
Изменение сечения потока и/или проходного сечения насадки происходит при этом либо посредством пассивного выравнивания, либо посредством активного выравнивания, либо посредством комбинации пассивного и активного выравнивания.
Пассивное выравнивание происходит за счет того, что, по меньшей мере, в отдельных зонах гибкая насадка автоматически приводится в соответствие с гидравлическими условиями и режимами давления при разливке.
Активное выравнивание происходит за счет того, что осуществляется регулировка насадки, по меньшей мере, в отдельных зонах, для приведения ее в соответствие с гидравлическими условиями и режимами давления при разливке. Предпочтительно гибкая часть насадки регулируется таким образом, что изменяются ее эластичность и/или форма и, таким образом, ее гибкость.
Дальнейшие преимущества, признаки и возможности применения изобретения выявляются на основании последующего, развернутого описания предпочтительных вариантов осуществления разливочной машины в соответствии с изобретением, а также насадки, причем:
фиг.1 схематично демонстрирует конструкцию традиционной разливочной машины, в частичном разрезе;
фиг.2 схематично демонстрирует принципиальную конструкцию разливочной машины в соответствии с изобретением, в частичном разрезе;
фиг.3 схематично демонстрирует конструкцию первого примера осуществления разливочной машины в соответствии с изобретением, в частичном разрезе;
фиг.4 схематично демонстрирует конструкцию второго примера осуществления разливочной машины в соответствии с изобретением, в частичном разрезе;
фиг.5 схематично демонстрирует конструкцию первого варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе, в первом рабочем состоянии;
фиг.6 схематично демонстрирует конструкцию первого варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе, во втором рабочем состоянии;
фиг.7 схематично демонстрирует конструкцию второго варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе, в первом рабочем состоянии (пунктирные линии) и во втором рабочем состоянии (вытянутые линии);
фиг.8 схематично демонстрирует конструкцию третьего варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе;
фиг.9 демонстрирует кривую изменения давления во времени в процессе разливки в традиционной разливочной машине (с жесткой насадкой) и в разливочной машине в соответствии с изобретением (с гибкой насадкой);
фиг.10 демонстрирует кривую изменения потока вещества во времени в процессе разливки в традиционной разливочной машине (с жесткой насадкой) и в разливочной машины в соответствии с изобретением (с гибкой насадкой).
Фиг.1 схематично представляет конструкцию традиционной разливочной машины в частичном разрезе. Разливочная машина состоит из приемного резервуара 2 для приема текучего вещества М, к примеру, шоколадной массы, из насадки 4 с отверстием 4а на нижнем конце насадки и из источника давления, который образуется посредством приводного механизма 7а, поршневого штока 7b и поршня 7с. Поршень 7с расположен в верхней зоне 4b насадки 4 с возможностью скольжения. Ниже насадки 4 расположена форма 16 с множеством альвеол или углублений 16а. Все вступающие в соприкосновение с разливаемым веществом М составные части 2, 4, 7b, 7с данной разливочной машины закреплены неподвижно.
В процессе работы приводной механизм 7а перемещает блок, состоящий из поршневого штока 7b и поршня 7с, вниз для продавливания находящегося в насадке 4 вещества М через отверстие 4а насадки 4. При этом соответствующее высоте хода поршня в насадке 4 количество вещества М попадает в каждую из альвеол 16а, находящихся под насадкой 4.
Когда с помощью такой традиционной разливочной машины разливается расплавленная шоколадная масса, нельзя исключить подтекания или остаточного вытекания шоколадной массы из насадки 4 по окончании собственно процесса разливки. Это может негативным образом сказаться на точности дозировки и на внешнем виде отлитой шоколадной формы.
Фиг.2 схематично демонстрирует принципиальную конструкцию разливочной машины 1 в соответствии с изобретением, в частичном разрезе. Разливочная машина 1 состоит из приемного резервуара 2 для приема текучего вещества М, к примеру, шоколадной массы, из насадки 4 с отверстием 4а на нижнем конце насадки и из нагнетательного клапана 6, соединенного с (не изображенным) источником давления. Предпочтительно в качестве среды нагнетания используется сжатый воздух, который создается в (не изображенном) компрессоре и накапливается в (также не изображенном) резервуаре для сжатого воздуха, находящемся в гидравлическом соединении с нагнетательным клапаном 6. Ниже насадки 4 также расположена форма 16 с множеством альвеол или углублений 16а.
В противовес схематично представленной на фиг.1 традиционной разливочной машине, у представленной на фиг.2 разливочной машины 1 в соответствии с изобретением не все, вступающие в соприкосновение с разливаемым веществом М, составные части закреплены неподвижно. Напротив, на нижнем конце насадки 4 находится расположенная в отверстии 4а насадки мембрана 4с из эластомерного материала. Эта мембрана имеет один или несколько шлицов 4d. Текучее вещество М при закрытой мембране, то есть при нераскрытом шлице, удерживается внутри насадки 4. Этому способствуют также поверхностное натяжение вещества М, его предел текучести и его адгезия на внутренней стенке насадки 4.
В процессе работы во внутреннее пространство 3 приемного резервуара 2 через нагнетательный клапан 6 подводится сжатый воздух или же другой газ или газовая смесь, вследствие чего давление во внутреннем пространстве 3 приемного резервуара 2 повышается. За счет данного повышения давления вещество М из приемного резервуара 2 и из внутреннего пространства насадки 4 выдавливается вниз, вследствие чего мембрана 4с эластично растягивается, и один шлиц или несколько шлицов 4d мембраны 4с раздвигаются. При этом вещество М в насадке 4 продавливается через открытую шлицованную мембрану 4с, причем соответствующее избыточному давлению в приемном резервуаре 2 количество вещества М выдавливается в каждую из альвеол 16а, находящихся под насадкой 4.
В противовес отверстию 4а в насадке с неизменным поперечным сечением Q у традиционной разливочной машины с фиг.1, разливочная машина 1 в соответствии с изобретением имеет насадку 4 с изменяющимся проходным сечением Q, которое образовано посредством гибкой шлицованной мембраны 4с из эластично растяжимого материала.
Вместо шлицованной мембраны 4с из эластомерного материала может использоваться также и мембрана, снабженная одним отверстием или несколькими отверстиями. Такая «сетчатая мембрана» способствует унификации гидравлических условий по всему поперечному сечению насадки.
Необходимая для дозирующего хода поршня 7с (фиг.1) у традиционной разливочной машины верхняя зона 4b насадки 4 может быть исключена у разливочной машины 1 (фиг.2) в соответствии с изобретением. Вследствие этого получают очень короткую насадку 4 в днище приемного резервуара 2. В экстремальном случае эта самая насадка 4 может быть выполнена и без вертикальной длины, то есть отверстие 4а насадки является отверстием в стенке днища приемного резервуара 2, а гибкая шлицованная мембрана 4с находится в этом отверстии. Таким образом, может быть предложена очень компактная разливочная машина 1 в соответствии с изобретением. В предпочтительном варианте в днище приемного резервуара предусмотрено множество насадок 4, то есть множество отверстий 4а насадок с соответствующей шлицованной мембраной 4с. Благодаря этому экономятся не только прикомандированные к каждой насадке поршни и тяговые механизмы, но и получают разливочную машину очень компактной конструкции.
Фиг.3 схематично представляет конструкцию первого примера осуществления разливочной машины 1 в соответствии с изобретением, в частичном разрезе. Приемный резервуар 2 имеет относительно большую поверхность днища и крыши, и в то же время относительно небольшую высоту. В стенке 2а днища приемного резервуара 2 установлено большое количество насадок 4 укороченной конструкции, которые соответственно имеют отверстие 4а в насадке со шлицованной, к примеру, мембраной 4с или с иным способом перфорированной мембраной, к примеру, с сетчатой мембраной. В стенке 2b крыши приемного резервуара 2 расположены нагнетательный клапан 6, а также дегазирующий клапан 9 с вентиляционным отверстием. Нагнетательный клапан 6 находится в гидравлическом соединении с резервуаром 5 со сжатым воздухом. Дегазирующий клапан 9 может быть сконструирован аналогично насадке 4, то есть он может иметь гибкую мембрану со шлицами или же с прорезями в вентиляционном отверстии. Ниже приемного резервуара 2 и насадок 4 расположена форма 16 с множеством альвеол 16а, причем каждая насадка 4 прикомандирована к одной альвеоле 16а или выполнена с возможностью прикомандирования посредством относительного движения между приемным резервуаром 2 и формой 16. В предпочтительном варианте форма 16 перемещается, в то время как приемный резервуар 2 остается в положении покоя.
Кроме того, разливочная машина 1 в соответствии с изобретением имеет питающий клапан 8 подающего отверстия 8а в стенке 2b крыши. Через это подающее отверстие 8а жидкий шоколад по питающему трубопроводу 8d заливается в приемный резервуар 2. Это отверстие 8а также снабжено клапанной функцией для предотвращения попадания сжатого воздуха или другого газа или газовой смеси из внутреннего пространства 3 приемного резервуара 2 в питающий трубопровод 8d. Используемый для этого клапан также может быть сконструирован аналогично насадке 4, то есть он может иметь гибкую мембрану 8с со шлицами или же с прорезями в подающем отверстии 8а.
Приемный резервуар 2 имеет боковые стенки 2с, 2d относительно небольшой высоты. Важным является то, что по всей поверхности днища приемного резервуара 2 имеют место равномерный режим давления и однородное состояние вещества М. Это достигается посредством того, что разливаемое вещество М находится практически в квазистационарном состоянии, и возникают лишь незначительные, обусловленные процессом литья, скорости потока в веществе М в приемном резервуаре 2. С другой стороны, квазистационарное вещество М однородно кондиционировано в приемном резервуаре 2 по всей поверхности днища резервуара 2. Для этого предусмотрен сетчатый или решетчатый инструмент 21 вытянутой формы, который располагается в основном параллельно стенке 2а днища приемного резервуара 2 и внутри разливаемого вещества М. Инструмент 21 может быть решеткой, перфорированной пластиной, проволочной сеткой или нечто подобным. При помощи вертикальных соединительных тяг 20, которые по герметизированным проходам 2е, 2f распространяются насквозь через стенку 2b крыши приемного резервуара 2, инструмент 21 соединен с колебательным блоком, включающим в себя основную станину 17, источник 18 колебаний, а также несколько пружин 19. Посредством данного колебательного блока инструмент 21 может приводиться в возвратно-поступательное движение в веществе М. Вследствие этого в разливаемое вещество М могут целенаправленно подаваться напряжения сдвига и растягивающие напряжения. У шоколада, к примеру, можно таким образом добиться уменьшения вязкости.
Наряду с таким механическим кондиционированием (сдвиг, растяжение вещества) может производиться также и термическое кондиционирование (термостатирование) вещества М. Для этого в стенках или на стенках, предпочтительно в стенке или под стенкой 2а днища приемного резервуара 2 предусмотрены устройства подогрева (не показаны), с помощью которых можно обогревать стенки резервуара. В качестве альтернативы или дополнительно инструмент 21 нагрет, так что термическое кондиционирование происходит равномерно по всей горизонтальной поверхности приемного резервуара 2.
Фиг.4 схематично представляет конструкцию второго примера осуществления разливочной машины 1 в соответствии с изобретением, в частичном разрезе. Эта разливочная машина 1 состоит из двух расположенных рядом разливочных машин 1а и 1b в соответствии с изобретением, которые сконструированы, соответственно, идентично или аналогично представленной на фиг.3 разливочной машине в соответствии с изобретением. Для сохранения наглядности на фиг.4 не изображены инструмент 21 и колебательный блок 17, 18, 19, 20, 21 (см. фиг.3) соответствующих разливочных машин 1а и 1b. За счет такого расположения двух или нескольких разливочных машин 1а, 1b и т.д. в соответствии с изобретением различные вещества М могут перерабатываться совместно в отлитые артикулы. К примеру, различные сорта шоколада, различающиеся по своему составу (рецептуре) и/или по своей кондиционной обработке (добавление сдвигов, термостатирование), могут перерабатываться в один артикул кондитерских товаров.
Посредством изображенной на фиг.2-4 разливочной машины 1 в соответствии с изобретением можно осуществлять способ в соответствии с изобретением.
При этом текучее вещество, к примеру, шоколадная масса, заготавливается в приемном резервуаре 2. В приемном резервуаре 2 вещество термически и механически кондиционируется, для чего инструмент 21 (см. фиг.3) осуществляет возвратно-поступательные движения в приемном резервуаре 2. По мере необходимости движение инструмента 21 может регулироваться, причем, с одной стороны, можно регулировать амплитуду, а с другой стороны, частоту перемещений инструмента. Для переработки шоколадной массы температуру вещества в резервуаре 2 выставляют примерно на 30-32°С, в то время как для вибрации инструмента 21 выбирают амплитуду от 1 мм до 20 мм и частоту от 1 Гц до 200 Гц. Посредством этого можно регулировать определенную текучесть разливаемого вещества или шоколада.
Для осуществления процесса разливки во внутреннем пространстве 3 приемного резервуара создается затем избыточное давление. Для этого открывается нагнетательный клапан 6, так что сжатый воздух или другой сжатый газ или газовая смесь перетекает от источника 5 давления во внутреннее пространство 3 приемного резервуара 2. За счет этого избыточного давления вещество М через гибкие насадки 4 равномерно формуется в альвеолы 16а.
Вместо выборочно установленного на стенке 2b крыши приемного резервуара 2 нагнетательного клапана 6 могут быть предусмотрены также равномерно распределенные по всей стенке 2b крыши, выходящие во внутреннее пространство 3 приемного резервуара 2 напорные трубопроводы (не показаны). Они имеет либо, соответственно, собственный нагнетательный клапан на выходе, либо они разветвляются от общего напорного трубопровода, в котором устанавливается затем лишь один единственный нагнетательный клапан.
Вместо одного или нескольких нагнетательных клапанов 6 в одной или нескольких стенках приемного резервуара 2 может быть предусмотрена также занимающая большую площадь, газонепроницаемая мембрана (не показана). В предпочтительном варианте эта мембрана расположена в стенке 2b крыши приемного резервуара 2. За счет вдавливания данной мембраны в приемном резервуаре 2 может создаваться избыточное давление, благодаря чему вещество М формуется через насадку 4. Мембрана должна затем снова вернуться в исходное положение. При этом возникает разряжение в приемном резервуаре 2, которое выравнивается посредством подходящих впускных клапанов (не показаны).
В предпочтительном варианте под мембраной понимается эластичная мембрана. Когда такая эластичная мембрана освобождается, она автоматически перемещается в исходное положение, и за счет возникающего разряжения воздух, или другой газ, или смесь газов через вышеупомянутые впускные клапана всасывается в приемный резервуар 2.
Особо предпочтительно, если эластичная мембрана в стенке 2b крыши приемного резервуара 2 имеет пористую структуру, так что при имеющемся перепаде давлений между внутренней стороной и наружной стороной мембраны за счет перетекания газовых молекул происходит лишь относительно медленное выравнивание давления. За счет вдавливания такой эластичной и пористой мембраны внутри приемного резервуара 2 образуется сначала давление напора в силу сопротивления протеканию со стороны пористой мембраны. Это избыточное давление сохраняется, однако, достаточно долго для того, чтобы через каждую из идентичных гибких насадок 4 продавить определенное идентичное количество вещества М. Обычно вдавливание пористой эластичной мембраны происходит менее чем за одну секунду, в то время как выравнивание давления посредством продавливания и обратного хода мембраны происходит за интервал времени от двух до нескольких секунд.
Во время обратного хода мембраны в приемном резервуаре 2 возникает небольшое разряжение, которое совместно с гибкой насадкой 4 приводит к тому, что предотвращается остаточное вытекание или подтекание вещества М после разливки через насадки 4.
Вибрация инструмента 21 (см. фиг.3) приводит не только к кондиционированию, то есть к регулировке технологических свойств вещества М, но и помогает также дегазации вещества М, то есть удалению воздушных пузырьков или другого газового дутья из вещества М.
В соответствии с изобретением во время продавливания вещества М через находящуюся в гидравлическом соединении с приемным резервуаром 2 насадку 4 сечение потока или проходное сечение Q насадок 4 изменяется. Это изменение проходного сечения Q может происходить активно или пассивно. При активном изменении проходного сечения Q используется насадка 4 с активно деформируемым гибким элементом, в то время как при пассивном изменении проходного сечения Q используется насадка 4 с пассивно деформируемым гибким элементом.
В предпочтительном варианте, по меньшей мере, во время продавливания вещества М через насадку 4 давление продавливаемого через насадку вещества регистрируется. Зарегистрированное значение давления вещества используется затем, к примеру, как основание для регулировки сечения потока или проходного сечения Q насадки 4. В качестве альтернативы или дополнительно зарегистрированное в насадке 4 давление может использоваться также и для управления давлением в приемном резервуаре 2. В частности, при этом на основании данного зарегистрированного значения давления осуществляется регулировка открывания нагнетательного клапана 6 или вдавливания пористой эластичной мембраны.
Фиг.5 схематично демонстрирует конструкцию первого варианта осуществления насадки 4 разливочной машины 1 в соответствии с изобретением, в разрезе, в первом рабочем положении (состояние покоя без подачи текучего вещества, закрытая насадка). Представленная здесь насадка 4 имеет гибкую зону 10 из похожего на резину эластомерного материала. Эта гибкая зона 10 имеет полость 10а и расположена на нижнем конце насадки. В представленном на рассмотрение случае гибкая зона 10 образуется посредством элемента, имеющего в недеформированном состоянии покоя форму тора, из эластомерного материала. Посредством выбора эластомерного материала (твердость резины) и посредством образования геометрической формы (большой радиус тора, малый радиус тора, толщина стенки тора) можно регулировать сопротивление потоку со стороны насадки 4. Сверх того, полость 10а может быть заполнена текучей средой. Посредством этого может также регулироваться гибкость данного гибкого участка или его сопротивление потоку. В качестве текучей среды могут использоваться сжимаемая текучая среда, к примеру, воздух или другой газ, или газовая смесь, или несжимаемая текучая среда, к примеру, вода или масло. Посредством давления сжимаемой текучей среды можно регулировать твердость тора или трубки, в то время как посредством заполнения несжимаемой текучей средой может быть отрегулировано также сопротивление деформации на основании внутреннего трения заполнения текучей среды.
Особо «разумную», адаптированную к потоку насадку 4 получают тогда, когда в эластичной зоне насадки 4 предусмотрена не только первая полость для несжимаемой текучей среды, но и вторая полость для сжимаемой текучей среды. Благодаря этому, деформирующие свойства (твердость, сопротивление деформации и т.д.) гибкой зоны могут регулироваться в широких пределах. В предпочтительном варианте первая полость находится в гидравлическом соединении с источником изменения давления для несжимаемой текучей среды и/или вторая полость находится в гидравлическом соединении с источником изменения давления для сжимаемой текучей среды. Это делает возможным регулировку гибкости насадки или сопротивления потоку со стороны насадки. Для такой регулировки могут привлекаться измеренные значения потока вещества через насадки 4, к примеру, давление вещества в насадке 4 или скорость потока вещества или расход вещества через насадки 4. Таким образом, можно регулировать насадки 4, а процесс разливки может быть реологически оптимизирован. Кроме того, предотвращается остаточное вытекание или подтекание вещества М в конце процесса разливки.
Фиг.6 схематично демонстрирует конструкцию первого варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе, во втором рабочем состоянии (состояние разливки текучего вещества, открытая насадка). Посредством переданного через приемный резервуар 2 (см. фиг.2-4) давления вещество М деформировало гибкую зону 10 и открыло изначально закрытую насадку 4. Проходное сечение Q и связанная с ним пропускная способность через насадку 4 выявляется посредством давления вещества М и посредством при необходимости предварительно выставленной насадки (пассивная насадка) или посредством отрегулированной в процессе разливки насадки (активная насадка). Таким образом, в альвеолы 16а может разливаться дозированное и определенное по своей структуре количество вещества М.
Фиг.7 схематично демонстрирует конструкцию второго варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе, в первом рабочем состоянии (пунктирные линии) и во втором рабочем состоянии (вытянутые линии). В первом рабочем состоянии (состояние покоя без протекания вещества) эта телескопически выдвигаемая под действием давления вещества насадка 12 на своем нижнем конце закрыта. Во втором рабочем состоянии (состояние разливки текучего вещества) эта насадка 12 находится в растянутом вниз под действием давления вещества состоянии, нижняя зона 12а насадки 12 немного уже, чем верхняя зона 12b. Эта телескопическая насадка является пассивной насадкой. Существенное преимущество состоит в том, что наряду с подавлением остаточного вытекания или подтекания, предотвращаются также повреждения (откалывание, надлом) кончика 12а насадки или повреждение (царапанье) альвеолы 16а, в случае, если насадка 12 слишком близко подводится к альвеоле 16а.
Фиг.8 схематично демонстрирует конструкцию третьего варианта осуществления насадки разливочной машины в соответствии с изобретением, в разрезе. Показано лишь расширенное состояние насадки при протекании массы через насадку 14. Аналогично телескопической насадке, представленной на Фиг.7, данная специальная телескопическая насада 14 состоит из верхней зоны 14b и нижней зоны 14а. В то время как верхняя зона 14b растягивается преимущественно в своем продольном направлении, то есть вертикально, нижняя зона 14а, чтобы попасть в представленное положение, растягивается баллонообразно в фигуру, напоминающую собой шар. Между верхней зоной 14b и нижней зоной 14а находится шейка 14с, которая мало растяжима или вообще не растяжима. Для этого выполненная из эластомерного материала насадка 14 в зоне шейки 14с может быть выполнена более толстой, или же она может иметь там жесткое кольцо (не изображено). В предпочтительном варианте насадка 14 посредством продольного растяжения верхней зоны 14b и посредством разбухания нижней зоны 14а достаточно близко подводится к альвеоле 16а, так что между поверхностью насадки в нижней зоне 14а и поверхностью альвеолы 16а образуется полость, в которой равномерно распределяется просачивающаяся из отверстия 14d на нижнем конце насадки вещество М.
Так можно изготавливать, к примеру, шоколадные трубочки. Радиус кривизны баллонообразно разбухшей нижней зоны 14а насадки 14 и радиус кривизны альвеолы 16а могут быть согласованы друг с другом таким образом, что полость между баллонообразной зоной 14а и альвеолой 16а сверху закрыта. Таким образом, можно производить шоколадные трубочки определенного объема. В предпочтительном варианте радиус кривизны наружной поверхности баллонообразной зоны 14а больше, чем радиус кривизны вогнутой внутренней поверхности альвеолы 16а. В качестве альтернативы примерно на половине высоты, на наружной поверхности баллонообразной зоны 14а могут быть предусмотрены лопастеобразные или валикообразные выступы, чтобы при комбинированном литье со штамповкой закрыть наружу объем полости между «штемпелем» 14а и альвеолой 16а. Посредством этого можно добиться образования определенного края у шоколадных трубочек. Кроме того, могут быть компенсированы допуски на изготовление объема полости между альвеолой 16а и штемпелем или баллоном 14а. Таким образом изготовленные шоколадные трубочки в таком случае лишь в середине своей внутренней поверхности имеют литейный буртик. Край трубочки имеет, тем не менее, определенную форму.
Эта насадка 14 по типу телескопической стойки позволяет применять способ изготовления шоколадных трубочек, аналогичный способу холодной штамповки или холодного прессования. Вместо охлаждения штемпеля используют при этом охлаждение содержащей в себе альвеолы 16а формы 16 (см. фиг.2-4). Посредством этого классическая холодная штамповка может быть адаптирована к данному случаю.
Фиг.9 показывает кривую изменения давления во времени в процессе разливки в традиционной разливочной машине (с жесткой насадкой) и в разливочной машине 1 в соответствии с изобретением с эластичной насадкой 4. В то время как у традиционной жесткой насадки во время разливки или продавливания вещества через насадку образуется сильно выраженный пик давления в насадке (тонкая линия), во время разливки или продавливания вещества М через гибкую насадку 4 в соответствии с изобретением не возникает практически никакого пика давления (линия вдоль жирных точек). Более того, выявляется практически горизонтальная кривая изменения давления на относительно низком уровне. Вследствие этого разливочная машина 1 в соответствии с изобретением может быть исполнена, соответственно, более легкой и компактной. Источники давления для разливочной машины 1 в соответствии с изобретением также не должны быть рассчитаны такими мощными. Таким образом, гибкая разливочная машина 1 в соответствии с изобретением может быть сконструирована не только с очень большим количеством менее подвижных деталей, чем традиционная разливочная машина с жесткими деталями, но и, в общем и целом, она может быть рассчитана намного компактнее и требует меньше механической энергии, чем традиционная разливочная машина.
Фиг.10 показывает кривую изменения потока вещества во времени в процессе литья в традиционной разливочной машине (с жесткой насадкой) и в разливочной машине 1 в соответствии с изобретением с гибкой насадкой 4. Очевидно, что у традиционной разливочной машины с жесткой насадкой после разливки возникает сильное остаточное вытекание или подтекание (тонкая линия, примерно по истечении 5 сек), в то время как в разливочной машине 1 в соответствии с изобретением с гибкой насадкой 4 практически не возникает остаточного вытекания или подтекания (линия вдоль жирных точек, примерно по истечении 5 сек).
Предложенное на рассмотрение изобретение не ограничено представленными здесь примерами. Так, могли бы использоваться, к примеру, также гибкие насадки с двумя или несколькими концентрическими каналами. Посредством этого к данному случаю может быть адаптирован пошаговый способ.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
1
разливочная машина
1a
разливочная машина
1b
разливочная машина
2
приемный резервуар
2а
стенка днища
2b
стенка крыши
2с
боковая стенка
2d
боковая стенка
2е
проход
2f
проход
3
внутреннее пространство
4
насадка
4а
отверстие в насадке
4b
верхняя зона
4с
мембрана
4d
шлиц
5
резервуар со сжатым воздухом
6
нагнетательный клапан
7а
приводной механизм
7b
поршневой шток
7с
поршень
8
питающий клапан
8а
подающее отверстие
8с
мембрана
8d
питающий трубопровод
9
дегазирующий клапан
10
гибкая зона
10а
полость
12
насадка
12а
нижняя зона
12b
верхняя зона
14
насадка
14а
нижняя зона
14b
верхняя зона
14с
шейка
14d
отверстие
16
форма
16а
альвеола
17
основная станина
18
источник колебаний
19
пружина
20
соединительная тяга
21
инструмент
М
вещество
Q
поперечное сечение