УСТАНОВКА ДЛЯ КОНШИРОВАНИЯ И СПОСОБ КОНШИРОВАНИЯ МАССЫ ПРОДУКТА
CONCHING APPARATUS AND METHOD FOR CONCHING A PRODUCT MASS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к установке для конширования и способу конширования массы продукта. Уровень техники
Установка для конширования (называемая также коншем или конш-машиной) представляет собой устройство, предназначенное для обработки массы пищевого продукта, в частности при изготовлении шоколада. С помощью такого устройства может выполняться смешивание исходного материала, такого как, например, какао-масса, сахар, какао-масло и/или сухое молоко, и его обработка известным специалистам способом путем приложения усилий сжатия и/или сдвига. Этот процесс, в целом также называемый коншированием, служит, среди прочего, для удаления влаги и вместе с ней веществ с нежелательными свойствами, например, таких как уксусная кислота или альдегиды.
Конширование представляет собой важную технологическую операцию, которая может в значительной степени определять качество и вкус конечного продукта. Кроме того, эта технологическая операция требует сравнительно больших затрат времени и отличается соответственно высоким энергопотреблением.
Из публикации DE 19835347 A1 известна установка для конширования шоколадной массы, имеющая резервуар с примыкающей к нему сбоку месильной камерой, причем резервуар и месильная камера выполнены круглоцилиндрическими.
Практика показала, что известные устройства и способы не всегда обеспечивают требуемое качество продукта, особенно в случаях, когда важное значение имеют коэффициент полезного действия процесса и энергосбережение.
Поэтому в основе настоящего изобретения лежит задача создания установки и способа для конширования массы продукта, обеспечивающих высокое качество продукции и повышенный коэффициент полезного действия.
Сущность изобретения
Для решения этой задачи в изобретении предлагаются установка для конширования, соответствующая признакам, указанным в пункте 1 формулы изобретения, и способ, соответствующий признакам, указанным в пункте 15 формулы изобретения.
Установка для конширования, предлагаемая в изобретении, содержит резервуар, образующий приемную камеру для массы продукта. Резервуар может быть выполнен закрытым или по меньшей мере частично открытым. Другими словами, приемная камера может по существу полностью окружать массу продукта. Однако при этом приемная камера и/или резервуар может также по меньшей мере локально прерываться и открываться посредством отверстий или подводящих каналов.
Приемная камера может ограничиваться внутренней стенкой и/или внутренним поперечным сечением резервуара. Кроме того, можно предусмотреть нагрев или охлаждение стенки резервуара и, следовательно, приемной камеры, например с помощью расположенных в стенке резервуара каналов и/или труб, в которые поступает нагретая жидкость. Резервуар может иметь по существу такую же форму, как приемная камера. Другими словами, конфигурация наружного поперечного сечения резервуара по меньшей мере вдоль большей части его осевой длины может по существу соответствовать конфигурации его внутреннего поперечного сечения, причем последнее может образовывать приемную камеру.
Масса продукта может включать по меньшей мере один из следующих ингредиентов: какао-массу, сахар, какао-масло, сухое молоко и жир. В общем случае речь может идти о массе продукта на жировой основе, предназначенного для изготовления изделий пищевкусовой промышленности, в частности для изготовления шоколада.
Согласно изобретению, установка для конширования также содержит вал, по меньшей мере частично расположенный в резервуаре и выполненный с возможностью вращения вокруг своей продольной оси. Вал может также по меньшей мере частично простираться через приемную камеру. В одном варианте осуществления изобретения вал простирается через резервуар и/или приемную камеру по существу по центру и, в частности, таким образом, что резервуар и/или приемная камера расположены вокруг вала по существу с вращательной симметрией. Отклонения от вращательной симметрии могут быть обусловлены наличием локальных отверстий или подводящих каналов в резервуаре и/или приемной камере.
Если не указано или с очевидностью не подразумевается иное, то в контексте настоящего описания термины "осевой" и "радиальный" относятся к продольной оси вала. Кроме того, в контексте настоящего описания в общем случае может быть предусмотрено, что продольная ось вала соответствует горизонтали в пространстве, так что радиальное простирание может быть отнесено к вертикали в пространстве. Термины "выше" и "ниже" могут относиться к положению вертикально выше или вертикально ниже продольной оси вала или горизонтальной плоскости, содержащей продольную ось вала. Например, положение ниже продольной оси вала может означать положение между продольной осью вала и участком опорной поверхности в месте размещения установки для конширования.
Вал может иметь по существу цилиндрическую и/или продолговатую форму. Кроме того, вал может простираться от одного конца до противоположного конца резервуара или приемной камеры, а также монтироваться, по выбору, в подшипниках, расположенных с обеих сторон внутри установки.
Установка для конширования также содержит по меньшей мере один конширующий рабочий орган, связанный с валом для совместного с ним вращения, так что конширующий рабочий орган движется в режиме конширования в первом окружном направлении вдоль окружной траектории. Другими словами, предусмотрено, что работа установки в режиме конширования отличается заданным направлением вращения вала и, следовательно, заданным окружным направлением движения рабочего органа. Окружное направление движения конширующего рабочего органа может, в частности, относиться к окружному направлению движения его рабочей поверхности, описанной ниже. Кроме того, как упоминается ниже, может быть также предусмотрена работа установки в режиме выгрузки с целью выгрузки массы продукта из приемной камеры. В режиме выгрузки вал может вращаться в направлении, противоположном направлению вращения в режиме конширования, так что конширующий рабочий орган движется вдоль окружной траектории во втором окружном направлении, противоположном первому окружному направлению.
Движение конширующего рабочего органа вдоль окружной траектории может происходить вокруг продольной оси вала концентрическим образом, в частности по окружности. Конширующий рабочий орган может, далее, содержать позиционирующую часть и рабочую поверхность. Позиционирующая часть может простираться от вала в по существу радиальном направлении и обеспечивать требуемую ориентацию и/или требуемый зазор рабочей поверхности относительно внутренней стенки резервуара. Рабочая поверхность может также простираться под углом к позиционирующей части. В изобретении конкретно предусмотрено, что рабочая поверхность конширующего рабочего органа обращена к внутренней стенке резервуара. Кроме того, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, рабочая поверхность простирается относительно продольной оси вала под сравнительно небольшим углом, например от 0 до 40°, или параллельно этой оси.
В случае рабочей поверхности речь может идти о той части конширующего рабочего органа, которая в режиме конширования производит требуемую обработку массы продукта, взаимодействуя для этого с последней. Например, рабочая поверхность может быть выполнена с возможностью приложения в процессе конширования к массе продукта усилий сжатия и/или сдвига. В соответствии с этим окружную траекторию движения конширующего рабочего органа можно определить как окружную траекторию движения его рабочей поверхности при вращении вала.
В общем случае установка для конширования может также содержать несколько конширующих рабочих органов, каждый из которых связан с валом и может вращаться заданным образом вместе с последним. Например, может быть предусмотрено более трех конширующих рабочих органов, в частности по меньшей мере четыре, по меньшей пять или по меньшей мере шесть конширующих рабочих органов. В этом случае конширующие рабочие органы могут быть установлены друг относительно друга таким образом, что их рабочие поверхности располагаются друг относительно друга вдоль вала без существенного осевого зазора с примыканием и/или с незначительным осевым перекрытием. Благодаря этому можно обеспечить по существу сплошное покрытие внутренней стенки резервуара в осевом направлении или, другими словами, фактически сплошную обработку массы продукта в осевом направлении вдоль вала.
Рабочая поверхность, далее, выполнена таким образом, чтобы обеспечивалось уменьшение, по меньшей мере частичное, радиального зазора между внутренней стенкой резервуара и рабочей поверхностью в направлении, противоположном первому окружному направлению. Такое исполнение рабочей поверхности обеспечивает возможность по меньшей мере частичного сжатия и/или сдвига массы продукта, поскольку при движении происходит все большее сужение пространства между рабочей поверхностью и внутренней стенкой резервуара. Точнее говоря, сравнительно большой радиальный зазор между рабочей поверхностью и внутренней стенкой резервуара, в котором вначале оказывается масса продукта, сужается при дальнейшем вращении вала в первом окружном направлении. Это приводит к тому, что на массу продукта могут воздействовать усилия сжатия и/или сдвига. В целом пространство между рабочей поверхностью и внутренней стенкой резервуара может, таким образом, иметь, по меньшей мере частично и по существу, клино- или воронкообразную форму.
Другими словами, в режиме конширования рабочая поверхность может охватывать область со стороны впуска, через которую масса продукта поступает в пространство между этой поверхностью и внутренней стенкой резервуара. Рабочая поверхность может также охватывать область со стороны выпуска, расположенную относительно области со стороны впуска дальше по потоку, если смотреть в направлении, противоположном первому окружному направлению. Радиальное расстояние (или, иначе, радиальный зазор) между рабочей поверхностью и внутренней стенкой резервуара может по меньшей мере частично уменьшаться в промежутке между областями со стороны впуска и со стороны выпуска.
Еще раз перефразируя сказанное, можно заметить в отношении возможного исполнения рабочей поверхности, что радиальный зазор между внутренней стенкой резервуара и рабочей поверхностью по меньшей мере временно уменьшается при перекрытии заданного участка или, в частности, точки неподвижной внутренней стенки резервуара.
Понятно, что радиальный зазор между рабочей поверхностью и внутренней стенкой резервуара может опять увеличиваться, в том числе и частично. Это, в частности, может иметь место в области, расположенной относительно участка рабочей поверхности с сужающимся радиальным зазором дальше по потоку, если смотреть в направлении, противоположном первому окружному направлению. Другими словами, рабочая поверхность может быть выполнена таким образом, что после произведенного сжатия и/или сдвига массы продукта опять происходит по меньшей мере частичное увеличение радиального зазора.
Это может относиться, в частности, к области рабочей поверхности, находящейся в режиме конширования со стороны выпуска.
В общем случае рабочая поверхность может включать криволинейный участок, в частности выпуклый криволинейный участок, расположенный напротив внутренней стенки резервуара. Следовательно, рабочая поверхность может иметь такую форму, что она является сводчатой, или выпуклой, в направлении внутренней стенки резервуара. В общем случае рабочая поверхность может содержать углубления, наклонные или направляющие участки, позволяющие получить требуемый поток продукта через пространство между рабочей поверхностью и внутренней стенкой резервуара. Может быть, однако, также предусмотрена по существу гладкая и сплошная рабочая поверхность.
В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что рабочая поверхность содержит углубление, простирающееся вдоль окружной траектории. Углубление может быть ограничено краевыми областями рабочей поверхности, лежащими друг напротив друга и выполненными, например, с наклоном относительно этого углубления. Другими словами, краевые области могут представлять собой наклонные боковые стенки углубления. Углубление может определять направляющий участок, или направляющий канал, простирающийся вдоль окружной траектории. Этим обеспечивается прохождение потока массы продукта вдоль рабочей поверхности и окружной траектории.
В этой связи может быть также предусмотрено, что ширина углубления в направлении, проходящем по существу поперек окружной траектории, возрастает в первом окружном направлении. Возрастание ширины может происходить ступенчатым образом или непрерывно и носить переменный или постоянный характер. В соответствии с этим углубление может быть выполнено в общем случае воронко- или клинообразным и может при этом сужаться в направлении, противоположном первому окружному направлению. Соответственно в этом же направлении может сужаться определяемый углублением направляющий участок, или направляющий канал, что требуется для получения необходимых усилий сжатия и/или сдвига.
Конширующий рабочий орган может также содержать скребок, по меньшей мере частично отстоящий от рабочей поверхности вдоль окружной траектории. В частности, скребок и рабочая поверхность могут примыкать друг к другу в направлении, противоположном первому окружному направлению, и/или располагаться с незначительным перекрытием вдоль окружной траектории. Например, в режиме конширования рабочая поверхность может занимать относительно скребка переднее положение, если смотреть в первом окружном направлении. Другими словами, в режиме конширования скребок может находиться к области рабочей поверхности со стороны выпуска ближе, чем к области со стороны впуска. Следовательно, скребок может быть выполнен с возможностью взаимодействия в режиме конширования по существу с массой продукта, которая уже была обработана рабочей поверхностью в ходе текущего цикла движения, или обращения, конширующего рабочего органа.
В общем случае скребок может быть предназначен для удаления массы продукта, прилипшей к внутренней стенке резервуара, и/или для подачи ее в требуемом направлении. Скребок может располагаться относительно внутренней стенки резервуара на расстоянии менее 3 мм, менее 2 мм, на расстоянии приблизительно 1 мм или менее. Скребок может иметь поверхность со значительно меньшей площадью по сравнению с рабочей поверхностью конширующего рабочего органа, вместе с которой он располагается напротив внутренней стенки резервуара. Эта поверхность может быть, в частности, линейчатой, а ее площадь может быть, например, меньше на 25%, 10% или 5% площади рабочей поверхности конширующего рабочего органа.
В этой связи может быть также предусмотрено, что скребок устанавливается около рабочей поверхности посредством дистанцирующего держателя, выполненного, в частности, таким образом, что он обеспечивает возможность сквозного прохождения массы продукта в радиальном направлении. Дистанцирующий держатель может простираться по существу параллельно или вдоль окружной траектории и обеспечивать расположение скребка вдоль этой траектории на заданном расстоянии от рабочей поверхности. Дистанцирующий держатель может содержать по меньшей мере одну штангу, по меньшей мере одну профилированную деталь или другие подходящие конструктивные элементы.
Прохождение массы продукта может, в частности, относиться к той части этой массы, которая находится между скребком и рабочей поверхностью вдоль окружной траектории. Скребок может обеспечивать возможность прохождения этой части массы продукта в направлении вала. Для этого в дистанцирующем держателе может быть предусмотрено отверстие либо, в общем случае, предусмотрено неполное перекрытие области между скребком и рабочей поверхностью.
Без ограничений в отношении признаков, приведенных выше применительно к скребку, может быть также предусмотрено предварительное упругое напряжение скребка относительно внутренней стенки резервуара. Предварительное напряжение в общем случае может выполняться упругим образом, в частности так, что скребок прилегает к внутренней стенке резервуара с некоторым прижимным усилием. Для этого скребок может быть соединен шарниром с рабочей поверхностью и/или конширующим рабочим органом и подпружинен в направлении внутренней стенки резервуара. Таким путем можно обеспечить малый зазор или контакт между скребком и внутренней стенкой резервуара, причем благодаря предварительному напряжению скребка компенсируются технологические допуски изготовления резервуара.
Скребок и рабочая поверхность могут также простираться вдоль общего отрезка продольной оси вала. Другими словами, скребок и рабочая поверхность могут по меньшей мере частично или по существу полностью перекрываться в осевом направлении, например будучи выполненными с совпадающей осевой длиной. В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что скребок выступает относительно рабочей поверхности по длине в осевом направлении не более чем на 50%, не более чем на 25% либо не более чем на 10%.
Кроме того, скребок может быть ориентирован таким образом, что по меньшей мере при вращении конширующего рабочего органа во втором окружном направлении, противоположном первому окружному направлению, скребок создает поток массы продукта в направлении выпускного элемента для продукта. В случае второго окружного направления речь может идти об окружном направлении при работе установки для конширования в уже упоминавшемся выше режиме выгрузки. В этом случае скребок может быть установлен, предпочтительным способом, под углом, например относительно продольной оси вала, и создавать тем самым требуемый поток массы продукта. Выпускной элемент для продукта может быть, в частности, предусмотрен посередине и в осевом направлении резервуара, а также в нижней части последнего.
Если установка для конширования содержит несколько конширующих рабочих органов, то каждый скребок может иметь индивидуальную ориентацию, соответствующую положению конширующих рабочих органов вдоль продольной оси вала. В частности, эти скребки могут быть ориентированы таким образом, что обеспечивается возможность образования вышеупомянутого потока массы продукта в направлении середины резервуара. Например, скребки, расположенные по разные стороны от выпускного элемента для продукта или середины резервуара, могут иметь противоположную и/или зеркальную ориентацию, обеспечивающую подачу массы продукта в направлении выпускного элемента. Термин "середина резервуара" в общем случае может относиться к среднеосевой области резервуара и/или приемной камеры.
Таким образом, в зависимости от направления вращения вала скребки могут выполнять разные функции. В режиме выгрузки они могут способствовать быстрой и эффективной выгрузке массы продукта, а в режиме конширования - удалять остатки массы продукта с внутренней стенки резервуара.
Установка может также содержать по меньшей мере один отклоняющий рабочий орган, связанный с валом для совместного с ним вращения и предназначенный для создания потока массы продукта в направлении середины резервуара, в частности за счет опционального взаимодействия с близлежащей внутренней стенкой резервуара. Образование потока массы продукта в направлении середины резервуара может происходить по меньшей мере во время нахождения установки в режиме конширования. Отклоняющий рабочий орган может иметь поверхность со значительно меньшей площадью по сравнению с рабочей поверхностью конширующего рабочего органа, вместе с которой он располагается напротив внутренней стенки резервуара (например, меньше на 25%, 10% или 5% площади рабочей поверхности). Кроме того, эта поверхность может иметь линейчатую или вытянутую форму.
Отклоняющий рабочий орган может быть установлен на валу на некотором расстоянии от конширующего рабочего органа. Рабочая поверхность отклоняющего рабочего органа, взаимодействующая с массой продукта для отклонения, может, в свою очередь, располагаться на некотором расстоянии от вала, что обеспечивается позиционирующей частью отклоняющего рабочего органа.
В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено по меньшей мере два отклоняющих рабочих органа, расположенных на противолежащих в осевом направлении концах приемной камеры и/или вала. В этом случае все конширующие рабочие органы могут располагаться в осевом направлении между по меньшей мере двумя отклоняющими рабочими органами. Поэтому отклоняющие рабочие органы могут быть предназначены для повторной подачи массы продукта из концевых областей по оси приемной камеры в направлении середины резервуара с целью создания предпочтительного потока массы продукта внутри приемной камеры.
Отклоняющий рабочий орган может по существу самостоятельно создать поток массы продукта посредством специально ориентированной для этого рабочей поверхности. Тем не менее, в одном варианте осуществления изобретения поток массы продукта образуется по существу в результате взаимодействия с близлежащими внутренними стенками резервуара и, в частности, с близлежащей концевой областью по оси приемной камеры. При этом отклоняющий рабочий орган может быть ориентирован таким образом, что в режиме конширования масса продукта сначала проталкивается дальше наружу от оси и, следовательно, в сторону от середины резервуара, после чего возвращается обратно от внутренних стенок резервуара в направлении его середины. Обратное движение потока массы продукта может, в частности, происходить вблизи или выше продольной оси вала.
Авторами изобретения установлено, что с помощью отклоняющего рабочего органа можно благоприятным образом создать внутри приемной камеры поток массы продукта, обеспечив, среди прочего, интенсивную вентиляцию последней.
В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что длина приемной камеры вдоль продольной оси вала превышает радиальную протяженность этой камеры. Поэтому приемная камера, рассматриваемая в сечении вдоль продольной оси вала (называемом также в дальнейшем "продольным сечением"), может иметь по существу вытянутую форму, например форму вытянутого эллипса.
В качестве дополнения или альтернативы может быть предусмотрено, что радиальная протяженность приемной камеры возрастает от каждого из ее концов в осевом направлении до области с наибольшим поперечным сечением, причем, в частности, в этой области или вблизи нее расположен выпускной элемент для продукта и/или выпускной элемент для воздуха. Рост радиальной протяженности может быть по существу равномерным, переменным или ступенчатым. В случае наибольшего поперечного сечения речь может идти об области резервуара с наибольшей радиальной протяженностью, например с наибольшим диаметром. Другими словами, речь может идти об области с наибольшей внутренней окружностью приемной камеры вокруг продольной оси вала. Наибольшее поперечное сечение может также выступать в роли плоскости симметрии приемной камеры, которая может быть выполнена зеркально-симметричным образом относительно этой плоскости симметрии.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, приемная камера в вышеупомянутом продольном сечении имеет по существу эллиптическую или ромбовидную форму либо выполнена в виде двойного конуса с наложенными друг на друга основаниями. При этом большая ось эллипса или двойного конуса либо большая диагональ ромба может совпадать с продольной осью вала. В качестве дополнения или альтернативы малая ось эллипса или двойного конуса либо малая диагональ ромба может совпадать с направлением радиального простирания относительно продольной оси вала и, в частности, определять наибольшее поперечное сечение приемной камеры.
В рамках настоящего изобретения резервуар в общем случае может быть выполнен неподвижным, а расположенный внутри него вал с установленными на нем конширующими рабочими органами - подвижным относительно резервуара. Поэтому выпускные элементы для воздуха и/или продукта могут в общем случае также неподвижно располагаться внутри установки для конширования. Например, выпускной элемент для продукта может в общем случае располагаться на нижней стороне резервуара, которая может быть обращена к участку опорной поверхности в месте размещения установки для конширования. Аналогичным образом, выпускной элемент для воздуха может располагаться на верхней стороне резервуара, обращенной от участка опорной поверхности. Другими словами, выпускной элемент для продукта может быть расположен под продольной осью вала и/или выпускной элемент для воздуха может быть расположен над продольной осью вала.
В одном варианте осуществления изобретения выпускной элемент для воздуха и выпускной элемент для продукта могут быть расположены по существу напротив друг друга или, выражаясь иначе, на противолежащих участках внутренней стенки резервуара. Каждый из выпускных элементов для продукта и для воздуха может представлять собой отверстие, связанное с окружающим пространством и выполненное с возможностью открывания и закрывания, например посредством клапанного устройства. Под альтернативными вариантами близкого расположения относительно области с наибольшим поперечным сечением может подразумеваться осевой зазор, не превышающий 2 м, 1 м, 50 см или 20 см. В частности, может быть предусмотрено, что по меньшей мере выпускной элемент для продукта расположен непосредственно в области с наибольшим поперечным сечением, а выпускной элемент для воздуха отделен от него лишь небольшим осевым зазором.
Внутренние стенки резервуара могут определять ориентирующие, или направляющие, скосы, обеспечивающие прохождение массы продукта в направлении выпускного элемента. Кроме того, размещение выпускного элемента для воздуха в области с наибольшим поперечным сечением позволяет обеспечить заведомо больший зазор до уровня массы продукта, заполняющей приемную камеру. Это может, например, ограничить выход пыли в окружающее пространство во время конширования.
Резервуар может, далее, содержать впускной элемент для воздуха, расположенный таким образом, что в режиме конширования он находится ниже уровня заполнения резервуара массой продукта, и/или расположенный ниже продольной оси вала.
В соответствии с этим может быть предусмотрено, что в режиме конширования заполнение массой продукта осуществляется до некоторого заданного максимального уровня. Впускной элемент для воздуха может находиться ниже этого заданного уровня заполнения. Как и в случае выпускного элемента, это может относиться к расположению на нижней стороне резервуара или вблизи этой стороны, которая может быть обращена к участку опорной поверхности в месте размещения установки для конширования.
Таким образом, в целом существует возможность подвода воздуха к массе продукта ниже уровня заполнения, причем через впускной элемент для воздуха могут также подаваться жиросодержащие добавки. Авторами изобретения установлено, что таким путем может быть обеспечено лучшее перемешивание и, следовательно, более всеобъемлющее удаление горьких веществ из массы продукта.
В общем случае впускной элемент для воздуха может быть выполнен таким образом, что подвод через него воздуха или каких-либо добавок к массе продукта может производиться по существу в первом окружном направлении. Для этого впускной элемент для воздуха может содержать или представлять собой подводящий канал. Выражаясь иначе, через впускной элемент для воздуха может быть выполнен по существу тангенциальный - относительно первого окружного направления и/или окружной траектории конширующего рабочего органа и/или прилегающей внутренней стенки резервуара, - подвод воздуха или добавок к массе продукта. Выражение "по существу тангенциальный" может означать, что векторная компонента направления подвода, ориентированная тангенциально к первому окружному направлению, окружной траектории или внутренней стенке резервуара, явно превосходит, в частности по меньшей мере в два, три или четыре раза, векторную компоненту, ориентированную поперек нее.
Без ограничений в отношении признаков, описанных выше применительно к впускному элементу для воздуха, может быть также предусмотрено, что впускной элемент для воздуха содержит по меньшей мере частично суженную область и/или дроссельное устройство. Эта область или это дроссельное устройство может располагаться вблизи переходной зоны между впускным элементом для воздуха и приемной камерой либо непосредственно в этой переходной зоне. Примером подходящего дроссельного устройства является лист, локально сужающий поперечное сечение впускного элемента для воздуха в зоне перехода к приемной камере. В общем случае в этих вариантах осуществления изобретения обеспечивается целенаправленное повышение скорости потока поступающего воздуха благодаря сужению поперечного сечения впускного элемента для воздуха. Тем самым может быть, например, реализовано эффективное высушивание массы продукта. Кроме того, таким путем могут быть эффективно удалены загрязнения в области впускного элемента для воздуха, в частности в упомянутой выше переходной зоне.
Установка для конширования может также содержать узел подачи сжатого воздуха, выполненный с возможностью подачи сжатого воздуха в резервуар через впускной элемент для воздуха, в частности таким образом, что сжатый воздух подается по существу в первом окружном направлении. Узел подачи сжатого воздуха может содержать форсунку для селективного нагнетания через нее сжатого воздуха во впускной элемент для воздуха. Местоположение и/или размеры форсунки могут быть выбраны таким образом, что обеспечивается также возможность подачи через впускной элемент для воздуха других добавок, например жиров или очистителей.
Под термином "сжатый воздух" могут также подразумеваться различные газы или газовые смеси, входящие в состав обычного окружающего воздуха и находящиеся под давлением. Подача в первом окружном направлении может относиться к описанному выше тагенциальному подводу. Давление подаваемого сжатого воздуха может превышать давление окружающего воздуха, например, на величину в диапазоне от 0,1 до 0,3 бар.
Кроме того, в этой связи может быть предусмотрено, что установка для конширования содержит нагревательный блок, выполненный с возможностью нагрева воздуха, подаваемого через впускной элемент для воздуха. Это может, в частности, включать нагрев воздуха до подачи или нагнетания в приемную камеру, например, нагрев внутри сосуда для сжатого воздуха.
Установка может также содержать блок контроля веса, выполненный с возможностью регистрации в процессе работы установки веса резервуара включая вес находящегося в последнем продукта. При этом определяется вес продукта во время работы установки для конширования, что позволяет контролировать потерю влаги и, следовательно, уменьшение веса продукта. Для этого блок контроля веса может содержать так называемую весовую ячейку.
Установка для конширования может также содержать управляющее устройство, выполненное с возможностью управления работой и/или регулирования этой установки в соответствии с сигналами блока контроля веса, полученными при регистрации последнего. Например, управляющее устройство может быть выполнено с возможностью управления, по меньшей мере, скоростью вращения вала, общей продолжительностью работы установки для конширования, моментом или количеством подачи воздуха, а также температурой нагрева, исходя из полученных данных по весу и, в частности, по уменьшению последнего.
Изобретение, далее, относится к способу конширования массы продукта, реализуемому, в частности, посредством установки, описанной выше, и включающего следующие шаги:
- загрузку массы продукта в приемную камеру, образованную резервуаром,
- вращение по меньшей мере частично расположенного в резервуаре вала вокруг своей продольной оси,
- движение конширующего рабочего органа, связанного с валом для совместного с ним вращения, в первом окружном направлении вдоль окружной траектории, причем конширующий рабочий орган имеет рабочую поверхность, обращенную к внутренней стенке резервуара и выполненную таким образом, что радиальный зазор между внутренней стенкой сосуда и рабочей поверхностью по меньшей мере частично уменьшается в направлении, противоположном первому окружному направлению.
Таким образом, способ может обеспечить воздействие на массу продукта описанных выше усилий сжатия и/или сдвига в результате вращения специально сконструированной рабочей поверхности конширующего рабочего органа в первом окружном направлении.
Способ может в целом включать любые дополнительные шаги и признаки, обеспечивающие получение описанных выше преимуществ и взаимодействий. Например, способ может также включать шаг обработки массы продукта рабочими поверхностями конширующего рабочего органа в режиме конширования и/или шаг выгрузки массы продукта посредством описанного выше скребка конширующего рабочего органа в режиме выгрузки.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, способ включает шаг подвода воздуха и/или жиросодержащей добавки к массе продукта ниже уровня заполнения. Это может относиться к описанной выше подаче через впускной элемент для воздуха и происходить тангенциально к первому окружному направлению.
Способ может также включать шаг регистрации веса продукта, находящегося в резервуаре, в частности для определения степени удаления влаги из продукта. Для этого может быть определен общий вес резервуара с находящимся в нем продуктом, после чего путем вычитания известного веса пустого резервуара можно вычислить вес находящегося в нем продукта и, в частности, уменьшение веса последнего в режиме конширования. Способ может также включать шаг управления работой установки для конширования в соответствии с определенным весом, причем управление может относиться к параметрам, упоминавшимся выше применительно к управляющему устройству.
Способ может также включать шаг изменения окружного направления движения конширующего рабочего органа на противоположное с целью выгрузки массы продукта из резервуара. Это может осуществляться в рамках режима выгрузки, описанного выше. Изменение окружного направления на противоположное может относиться к движению конширующего рабочего органа во втором окружном направлении, противоположном первому окружному направлению. В этой связи может быть также предусмотрен шаг открывания выпускного элемента для продукта, так что масса продукта может выпускаться через этот элемент. Это может подразумевать открывание клапанного устройства в выпускном элементе для продукта.
Наконец, способ может также включать шаг подвода жиросодержащей добавки, составляющей заданную долю всей подводимой субстанции, лишь во время выгрузки массы продукта из резервуара. Тем самым жиросодержащей добавке может быть придана функция очистки, обеспечивающая эффективное удаление остатков массы продукта из приемной камеры резервуара.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения более подробно поясняются ниже с помощью приложенных чертежей. На чертежах показано:
на фиг. 1 - вид в продольном разрезе установки для конширования согласно первому варианту осуществления изобретения,
на фиг. 2 - отдельное перспективное изображение вала установки для конширования, показанной на фиг. 1,
на фиг. 3 - отдельное перспективное изображение конширующего рабочего органа установки для конширования, показанной на фиг. 1,
на фиг. 4 - изображение в поперечном разрезе установки, показанной на фиг. 1, иллюстрирующее работу этой установки в режиме конширования,
на фиг. 5 - отдельное перспективное изображение конширующего рабочего органа в другом варианте осуществления изобретения,
на фиг. 6 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая реализацию способа согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 показана установка для конширования, соответствующая первому варианту осуществления изобретения и в целом обозначенная через 10. Установка 10 для конширования расположена в месте ее размещения на горизонтальной поверхности пола на опорах 12. Установка 10 для конширования также содержит две боковые рамы 14, расположенные на некотором расстоянии друг от друга и поддерживаемые опорами 12. Между рамами 14 простирается цилиндрический вал 16, опирающийся на рамы 14 с возможностью вращения. Вал 16 простирается вдоль своей продольной оси L, вдоль которой на некотором расстоянии друг от друга расположены рамы 14.
Левая рама 14 на фиг. 1 связана с валом 16 посредством приводного узла 18. Приводной узел 18 предназначен для приведения вала 16 во вращение вокруг его продольной оси L. В правой раме 14 на фиг. 1 предусмотрен подшипниковый узел 20, в котором вал 16 установлен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси L.
Установка 10 для конширования также содержит резервуар 22, простирающийся между рамами 14 вдоль продольной оси L вала. Резервуар 22 связан неподвижным образом с рамами 14 и в целом выполнен полым. Выражаясь точнее, резервуар 22 образует приемную камеру 24, ограниченную соответствующими внутренними стенками резервуара 22. Резервуар 22 и приемная камера 24 имеют закрытое исполнение за исключением отверстий, описанных ниже.
Как показано на фиг. 1, резервуар 22 вмещает в себя часть вала 16, простирающуюся между рамами 14, то есть между приводным узлом 18 и подшипниковым узлом 20. Форма резервуара 22 соответствует форме приемной камеры 24 или, выражаясь иначе, наружное поперечное сечение резервуара 22 по существу соответствует внутреннему поперечному сечению приемной камеры 24. В представленном варианте осуществления изобретения резервуар 22 и, следовательно, приемная камера 24 имеет по существу вращательно-симметричное исполнение относительно продольной оси L вала, причем продольная ось L вала простирается сквозь резервуар 22 концентрическим образом. Осевая длина А приемной камеры 24, образованной резервуаром 22, превышает максимальную радиальную протяженность Е приемной камеры 24.
В данном конкретном случае радиальная протяженность Е приемной камеры 24 возрастает от первой по оси концевой области 26, расположенной вблизи приводного узла 18, до области 28 с наибольшим поперечным сечением или, говоря иначе, с наибольшей радиальной протяженностью Е. Аналогичным образом радиальная протяженность Е возрастает от второй по оси концевой области 30 приемной камеры 24, расположенной вблизи подшипникового узла 20, в направлении области 28 с наибольшим поперечным сечением. Другими словами, радиальная протяженность Е приемной камеры 24 непрерывно возрастает от каждого из ее осевых концов 26, 30 вплоть до области 28 с наибольшим поперечным сечением. Таким образом, приемная камера 24 выполнена в форме эллипса, у которого малая ось соответствует радиальной протяженности Е, показанной на фиг. 1. Приемную камеру 24 можно также описать как имеющую форму двойного конуса с наложенными друг на друга основаниями и со скругленными вершинами в концевых областях 26, 30. Вершины могут иметь, например, сферическое скругление или, в альтернативном варианте, выполняться в виде плоских концов. Наконец, следует отметить, что область 28 с наибольшим поперечным сечением образует плоскость симметрии, простирающуюся ортогонально относительно продольной оси L вала. Приемная камера 24 выполнена по существу зеркально-симметричным образом относительно этой плоскости симметрии.
Следует отметить, что резервуар 22 на фиг. 1 состоит из двух половин 23, 25, которые, однако, собраны воедино не в области 28 с наибольшим поперечным сечением. Вместо этого правая половина 25 резервуара на фиг. 1 имеет большую осевую длину и простирается от правой по оси концевой области 30 в осевом направлении, переходя через область 28 с наибольшим поперечным сечением. Левая половина 23 резервуара на фиг. 1, напротив, простирается от левой по оси концевой области 26 в направлении другой половины 25 резервуара. Половины 23, 25 собраны воедино и соединены друг с другом вдоль фланца 27, охватывающего по окружности продольную ось L вала.
Такое конструктивное исполнение резервуара, содержащего две части, или половины, 23, 25 разной осевой длины, собранные воедино за пределами области 28 с наибольшим по оси поперечным сечением, представляет собой объект изобретения согласно независимому пункту формулы изобретения и не ограничивается комбинацией с другими признаками представленного примера осуществления изобретения.
В области 28 с наибольшим поперечным сечением расположена верхняя сторона выпускного элемента 32 для воздуха, обращенная от опорной поверхности в месте установки и опор 12. На противоположной стороне, то есть стороне, обращенной к опорной поверхности в месте установки и опорам 12, расположен выпускной элемент 34 для продукта, содержащий клапанное устройство, выполненное с возможностью селективного открывания и закрывания. Кроме того, на фиг. 1 показана загрузочная воронка 36, через которую может осуществляться загрузка обрабатываемой массы продукта или исходного материала в приемную камеру 24.
Вал 16, продольная ось L которого в представленном случае образует горизонталь в пространстве, выполнен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси L относительно неподвижного резервуара 22 посредством приводного узла 18. На части вала, находящейся внутри резервуара 22, предусмотрено несколько конширующих и отклоняющих рабочих органов 38, 40. Точное расположение и количество этих рабочих органов 38, 40 поясняется отдельным перспективным изображением, представленным на фиг. 2, на котором также указано местоположение приводного и подшипникового узлов 18, 20 установки 10 для конширования.
На фиг. 2 показано, что на осевых концах вала 16 вблизи концевых областей 26, 30 приемной камеры 24, а также вблизи приводного и подшипникового узлов 18, 20 предусмотрено по одному отклоняющему рабочему органу 40. Отклоняющий рабочий орган 40 содержит криволинейную отклоняющую часть 42, расположенную, благодаря позиционирующей части 44, на некотором заданном радиальном расстоянии от вала 16. Отклоняющая часть 42 содержит обращенную к внутренней стенке резервуара и по существу линейчатую поверхность 47. Как показано на фиг. 1, эта поверхность расположена под заданным углом относительно продольной оси L вала, так что она может создавать требуемый поток массы продукта внутри приемной камеры 24. Кроме того, вдоль продольной оси L вала и в осевом направлении между отклоняющими рабочими органами 40 предусмотрено в общей сложности шесть конширующих рабочих органов 38, расположенных на равных осевых расстояниях друг относительно друга. За исключением их местоположения вдоль продольной оси L вала, а также в направлении вращения вала 16, конширующие рабочие органы 38 выполнены в максимальной степени идентичными друг другу. Другое исключение заключается, например, в описанной ниже ориентации скребков 62 каждого из конширующих рабочих органов 38. По соображениям наглядности не для всех элементов конширующих рабочих органов 38, показанных на фиг. 1 и 2 и описанных ниже, предусмотрены отдельные ссылочные обозначения.
Каждый из конширующих рабочих органов 38 содержит позиционирующую часть 46, простирающуюся радиально от продольной оси L вала в направлении противолежащей внутренней стенки резервуара. Позиционирующая часть 46 имеет вблизи вала 16 участок с по существу круглым поперечным сечением, переходящий в уплощенный участок 48. С целью уменьшения сопротивления потоку ориентацию уплощенного участка 48 выбирают индивидуально в зависимости от положения конширующего рабочего органа 38 вдоль продольной оси L вала (см. фиг. 2).
Радиально наружный конец уплощенного участка 48 связан с нижней стороной рабочего участка 50 соответствующего конширующего рабочего органа 38. Рабочий участок 50 простирается под углом к позиционирующей части 46 и вдоль противолежащей внутренней стенки резервуара. Кроме того, рабочий участок 50 имеет рабочую поверхность 52, обращенную к внутренней стенке резервуара (см. также фиг. 1).
Структура и функция этой рабочей поверхности 52 поясняются ниже вначале с помощью фиг. 4. На фиг. 4 представлено изображение в поперечном разрезе установки 10 для конширования, показанной на фиг. 1, причем на фиг. 1 плоскость разреза обозначена линией А-А. Резервуар 22 показан на фиг. 4 лишь схематически с поперечным сечением, открытым вверх.
На фиг. 4 показан вал 16, продольная ось L которого простирается перпендикулярно плоскости чертежа. Также показаны отклоняющий рабочий орган 40 и конширующий рабочий орган 38. Кроме того, на фиг. 4 показаны простирающаяся радиально от вала 16 позиционирующая часть 46 и расположенный на ней рабочий участок 50 конширующего рабочего органа 38. Наконец, показано, что рабочая поверхность 52 обращена к внутренней стенке резервуара, определяющей приемную камеру 24.
Рабочая поверхность 52 включает первую область 54 и вторую область 56, расположенные на некотором расстоянии друг от друга вдоль внутренней окружности резервуара 22. Говоря точнее, в установке 10 для конширования предусмотрено, что в режиме конширования вал 16 вращается в первом направлении R1 вращения и тем самым приводит в движение в этом направлении связанные с ним отклоняющие и конширующие рабочие органы 38, 40. При этом рабочая поверхность 52 каждого конширующего рабочего органа 38 движется относительно внутренней стенки резервуара в первом окружном направлении U1.
Рабочий участок 50 и, в частности, рабочая поверхность 52 каждого конширующего рабочего органа 38 движется при этом по круговой окружной траектории 58 вокруг продольной оси L вала вдоль внутренней стенки резервуара. Окружная траектория 58 схематически показана на фиг. 2, где она относится к третьему слева конширующему рабочему органу 38. Для полноты описания следует упомянуть, что при движении в первом направлении R1 вращения и в первом окружном направлении U1 перемещение обоих нижних конширующих рабочих органов 38 на фиг. 1 происходит в направлении наблюдателя.
Возвращаясь к фиг. 4, можно заметить, что первая область 54 рабочей поверхности 52 расположена относительно первого окружного направления U1 впереди второй области 56. Другими словами, при работе установки 10 в режиме конширования первая область 54 рабочей поверхности 52 представляет собой зону со стороны впуска, а вторая область 56 - со стороны выпуска.
Таким образом, как показано на фиг. 4, радиальный зазор, или радиальное расстояние, SI, S2 между рабочей поверхностью 52 и внутренней стенкой резервуара изменяется в первом окружном направлении U1. Говоря точнее, величина этого радиального зазора SI, S2 уменьшается от первой области 54 ко второй области 56, так что имеет место все большее сужение пространства между рабочей поверхностью 52 и внутренней стенкой 22 резервуара (см. фиг. 4: S1>S2). Можно, однако, также заметить, что на фиг. 4 этот зазор S3 снова увеличивается в области 60 рабочей поверхности, расположенной после второй области 56 в направлении, противоположном первому окружному направлению U1.
Подводя итог, можно отметить, что рабочая поверхность 52 выполнена таким образом, что по меньшей мере в режиме конширования и при движении в первом окружном направлении U1 происходит по меньшей мере частичное уменьшение радиального зазора S1, S2 между рабочей поверхностью 52 и внутренней стенкой резервуара. Таким образом, на фиг. 4 показано, что промежуточное пространство, ограниченное рабочей поверхностью 52 и внутренней стенкой резервуара, имеет по существу клино- или воронкообразную форму и сужается и заостряется в направлении, противоположном первому окружному направлению U1. При продолжающемся вращении вала 16 в направлении R1 происходит перекрывание рабочей поверхностью 52 следующих друг за другом участков внутренней окружности резервуара 22. При этом можно отметить, глядя из какой-либо неподвижной точки на внутреннюю стенку резервуара, по меньшей мере временное уменьшение радиальных зазоров SI, S2.
Фиг. 3 иллюстрирует другие структурные и функциональные особенности рабочей поверхности 52 каждого из конширующих рабочих органов 38. Там показано, что рабочая поверхность 52 содержит расположенное по оси в середине углубление 53, простирающееся вдоль окружной траектории 58 и, следовательно, в окружном направлении U1 движения рабочей поверхности 52. Положение продольной оси вала относительно рабочей поверхности 52 в данном случае соответствует показанному на фиг. 1. Кроме того, на фиг. 3 показано, что осевая ширина В углубления 53 уменьшается в направлении, противоположном окружному направлению U1. Другими словами, имеет место последовательное сужение углубления 53, что благоприятным образом способствует возникновению усилий сжатия и/или сдвига, воздействующих на обрабатываемую массу продукта. Углубление 53 также окружено краевыми областями 55 рабочей поверхности 52, которые тоже простираются вдоль окружной траектории 58 и охватывают и ограничивают углубление 53. Краевые области 55 выполнены с наклоном относительно плоскости углубления 53.
Возвращаясь к фиг. 2, можно отметить, что каждый из конширующих рабочих органов 38 содержит скребок 62. Скребок связан с рабочим участком 50 соответствующего конширующего рабочего органа 38 посредством дистанцирующего держателя 64. Говоря точнее, скребок 62 содержит линейчатую поверхность 65, обращенную к внутренней стенке резервуара, и плоскую область 66, простирающуюся по существу радиально относительно этой стенки. Дистанцирующий держатель 64 связан с рабочей поверхностью 52 вблизи расширяющейся области 60 последней (см. также фиг. 4).
В данном случае дистанцирующий держатель 64 содержит первую часть 66, простирающуюся в осевом направлении вдоль рабочей поверхности 52, а также две отстоящие от нее в окружном направлении части 68 (см. фиг. 2, правая сторона). В целом дистанцирующий держатель 64 расположен на по существу неизменном расстоянии от внутренней стенки резервуара. Части 68, простирающиеся в окружном направлении, имеют разные размеры, так что скребок 62 и, в частности, его поверхность 65, обращенная к внутренней стенке резервуара, ориентированы заданным образом. Например, как показано на фиг. 1, оба нижних скребка 62 ориентированы противоположно друг другу и расположены с наклоном относительно продольной оси L вала.
Как следует из вышесказанного, дистанцирующий держатель 64 служит для реализации связи скребка 62 с рабочей поверхностью 52 соответствующего конширующего рабочего органа 38. Кроме того, благодаря наличию у дистанцирующего держателя 64 показанных на фиг. 2 частей 68 он обеспечивает размещение скребка 62 с заданной ориентацией и на заданном расстоянии относительно рабочей поверхности 52 и внутренней стенки резервуара. В качестве альтернативы или дополнения может быть также предусмотрено предварительное упругое напряжение скребка 62 относительно внутренней стенки резервуара, что можно осуществить, например, с помощью подходящего пружинящего элемента, расположенного между скребком 62 и рабочей поверхностью 52.
Как показано, далее, на фиг. 4, скребок 62 расположен после рабочей поверхности 52, если смотреть в направлении, противоположном первому окружному направлению U1. Кроме того, дистанцирующий держатель 64 и скребок 62 определяют границы отверстия 70, обеспечивающего возможность прохождения массы продукта в радиальном направлении. Наконец, на фиг. 1 показано, что скребок 62 и рабочая поверхность 52 соответствуют в проекции по существу одному и тому же отрезку А1 продольной оси L вала или, выражаясь иначе, расположены с осевым перекрытием вдоль отрезка А1.
Ниже на основе представленных выше чертежей описывается работа установки 10 для конширования в режиме конширования. Сначала в резервуар 22 подают через загрузочную воронку 36 исходный материал в виде массы продукта, подлежащей обработке. Это может осуществляться вручную или, в случае больших установок, механизированным способом, например через отдельный подводящий трубопровод. В рассматриваемом случае исходный материал включает какао-массу, сахар, какао-масло и сухое молоко, образующие массу продукта, требуемую для получения шоколада. На фиг. 4 схематически указан уровень Р, до которого поднимается масса продукта в резервуаре 22.
Затем посредством приводного узла 18 вал 16 приводится в движение в первом направлении R1 вращения, в результате чего конширующие рабочие органы 38 и, в частности, их рабочие поверхности 52 совершают движение в первом окружном направлении U1 вдоль своей соответствующей окружной траектории 58. При движении рабочих поверхностей 52 под продольной осью L вала некоторая часть массы продукта попадает в пространство между рабочей поверхностью 52 и противолежащей областью внутренней стенки резервуара. Вследствие наличия описанных выше и показанных на фиг. 4 сужающихся зазоров SI, S2 между этими элементами данная часть массы продукта подвергается воздействию возрастающих усилий сжатия и/или сдвига (так называемому коншированию). Это приводит к требуемому перемешиванию массы продукта и, в частности, к постепенному удалению горьких веществ.
Возможный путь Z соответствующей части массы продукта схематически показан на фиг. 4. Видно, что путь Z проходит вдоль рабочей поверхности 52, доходя до области скребка 62. Скребок 62 выполнен с возможностью отделения от внутренней стенки резервуара части массы продукта, уже обработанной рабочей поверхностью 52. Уже обработанная часть массы продукта может быть также выдавлена в радиальном направлении сквозь отверстие 70 между дистанцирующим держателем 64 и скребком 62.
На фиг. 1 также показано, что конширующие рабочие органы 38 расположены вдоль продольной оси вала таким образом, что перекрывают непосредственно примыкающие друг к другу осевые отрезки А1 вала 16. При этом на фиг. 1 показаны не все соответствующие осевые отрезки А1. Другими словами, обработка массы продукта конширующими рабочими органами 38 в осевом направлении может протекать практически непрерывно. Ясно, что в случае уровня Р продукта, показанного на фиг. 4, обработка массы продукта будет происходить только тогда, когда рабочие поверхности 52 находятся ниже продольной оси L вала. Это относится к конширующим рабочим органам 38, расположенным на фиг. 1 ниже продольной оси L вала 38, тогда как конширующие рабочие органы 38, расположенные выше этой оси, находятся выше уровня Р продукта и, следовательно, вне массы продукта.
Далее, из фиг. 1 следует, что отклоняющие рабочие органы 40, из которых на фиг. 1 показан только один, создают при вращении в режиме конширования поток U массы продукта, уносящий массу продукта в соседние концевые области 26, 30 по оси приемной камеры 24. Это приводит к тому, что в режиме конширования масса продукта непрерывно отклоняется из осевых концевых областей 26, 30 по стрелке U в направлении середины резервуара. При этом под серединой резервуара понимается осевая середина, включающая область 28 с наибольшим поперечным сечением. Говоря конкретно, масса продукта выносится вдоль внутренней стенки резервуара из области, расположенной ниже продольной оси вала, приблизительно на высоту продольной оси L вала или даже выше, откуда поступает в середину резервуара.
Резервуар 22 также содержит два очищающих валка 33, каждый из которых расположен вблизи одной из осевых концевых областей 26, 30. Очищающие валки 33 выполнены с возможностью взаимодействия с расположенными радиально снаружи конширующими рабочими органами 38 и съема с последних прилипшей к ним массы продукта.
Продолжающееся в течение нескольких минут или часов вращение вала 16 приводит в результате к коншированию массы продукта.
Ниже также описывается подвод воздуха в режиме конширования. На фиг. 1 показано, что резервуар 22 содержит по меньшей мере по одному впускному элементу 72 для воздуха с каждой из двух сторон от своей осевой середины. В других вариантах осуществления изобретения может быть, однако, предусмотрено по меньшей мере два, по меньшей мере четыре или по меньшей мере шесть впускных элементов 72 для воздуха с каждой из двух сторон от осевой середины. Впускной элемент 72 для воздуха расположен ниже продольной оси L вала. Это ясно показано также на фиг. 4, откуда становится понятно, что впускной элемент 72 для воздуха расположен и ниже уровня Р продукта. Впускной элемент 72 для воздуха определяет подводящий канал, ориентированный таким образом, что воздух может поступать в приемную камеру 24 и в находящуюся в последней массу продукта по существу тангенциально к прилегающей внутренней стенке резервуара, первому окружному направлению U1 и рабочей поверхности 52, движущейся вдоль впускного элемента 72 для воздуха.
Подвод воздуха может осуществляться с помощью схематически показанного на фиг. 4 узла 74 подачи сжатого воздуха, в котором воздух может нагреваться перед подачей до заданной температуры посредством нагревательного блока 75. Через впускной элемент 72 для воздуха может также осуществляться подвод жиросодержащих добавок ниже уровня Р продукта.
Кроме того, на фиг. 1 показано воздуходувное устройство 76 узла 74 подачи сжатого воздуха, расположенное внутри одной из боковых рам 14 установки 10 для конширования. Соединительный канал между воздуходувным устройством 76 и впускными элементами 72 для воздуха не показан, но может быть выполнен обычным образом посредством труб, рукавов или каналов для текучей среды.
На фиг. 4 также показано штрихами дроссельное устройство 73, используемое по выбору и выполненное в представленном варианте в виде листового конструктивного элемента. Дроссельное устройство 73 расположено в переходной зоне между впускным элементом 72 для воздуха и приемной камерой 24 и сужает там поперечное сечение потока во впускном элементе 72 для воздуха. Вследствие этого скорость подводимого потока сжатого воздуха возрастает, благодаря чему облегчается удаление загрязнений из переходной зоны и обеспечивается более эффективное высушивание массы продукта.
Наконец, следует отметить, что установка 10 для конширования может содержать блок контроля веса в виде схематически показанной на фиг. 1 весовой ячейки 78. Последняя выполнена с возможностью регистрации, известным образом, веса резервуара 22 вместе с находящейся в нем массой продукта и, следовательно, регистрации изменения веса массы продукта внутри резервуара 22 в режиме конширования и/или выгрузки. Это позволяет контролировать процесс конширования или выгрузки и вносить требуемые коррективы в работу установки 10 с помощью не показанного на чертежах управляющего устройства.
Между фиг. 1, 2 и 4 имеется, далее, незначительное расхождение в том смысле, что в случае фиг. 1 и 2 переходная зона между конширующими рабочими органами 38 и валом 16 выполнена в форме цоколя. Соответствующий переходный цоколь 67 на фиг. 2 показан, например, для одного из конширующих рабочих органов 38 и снабжен отдельным ссылочным обозначением. В случае фиг. 4 такой переходный цоколь 67 тоже предусмотрен, но не показан по соображениям упрощения чертежа. Следует, однако, в принципе понимать, что установка 10 для конширования может быть по выбору выполнена и без такого переходного цоколя 67.
Ниже с помощью фиг. 1 и 4 описана работа установки 10 для конширования в режиме выгрузки. В режиме выгрузки приводной вал 16 вращается в направлении R2, противоположном первому направлению R1 вращения (см. фиг. 4). Поэтому конширующий рабочий орган 38 на фиг. 4 и, в частности, его рабочая поверхность 52 тоже вращаются в окружном направлении U2, противоположном первому окружному направлению U1. Это означает, что масса продукта взаимодействует в основном со скребком 62 и в максимально возможной степени удаляется последним от рабочей поверхности 52.
На фиг. 1 конкретно показано, что скребки 62 конширующего рабочего органа 38 в каждом случае ориентированы таким образом, что при соответствующем вращении вала 16 в направлении R2 они создают поток Р2 массы продукта в направлении середины резервуара, то есть в направлении наибольшего поперечного сечения 28. Это приводит к тому, что масса продукта может быть быстро выгружена из резервуара 22 через расположенный посередине по оси выпускной элемент 34 для продукта. Этому, кроме того, способствует упоминавшаяся выше эллипсовидная форма продольного сечения приемной камеры 24. Благодаря такой форме внутренние стенки резервуара образуют вблизи выпускного элемента 34 для продукта направляющие скосы, по которым масса продукта стекает в направлении выпускного элемента 34 для продукта под действием силы тяжести.
На фиг. 5 показан конширующий рабочий орган 38 в альтернативном варианте осуществления установки 10 для конширования, предлагаемой в изобретении. Элементы, имеющие сравнительно с первым вариантом осуществления изобретения те же функции или схожую структуру, снабжены такими же ссылочными обозначениями. Конширующий рабочий орган 38 содержит и в данном случае позиционирующую часть 46, на радиально наружном конце которой расположен рабочий участок 50 конширующего рабочего органа 38. Данный вариант осуществления изобретения отличается от первого варианта тем, что рабочая поверхность 52 здесь является плоской и криволинейной с выпуклостью в направлении противолежащей внутренней стенки резервуара. Радиус кривизны рабочей поверхности 52 и/или ориентацию рабочего участка 50 относительно внутренней стенки выбирают здесь таким образом, чтобы в режиме конширования снова имело место радиальное сужение зазора, описанное выше с помощью фиг. 4.
На фиг. 5 также показан скребок 62, расположенный после рабочей поверхности 52, если смотреть в направлении, противоположном первому окружному направлению U1. Такое расположение обеспечивается и в этом случае дистанцирующим держателем 64, содержащим два ребра 68, простирающихся по существу параллельно внутренней стенке резервуара. Скребок 62 и в этом случае ориентируется посредством дистанцирующего держателя 64 таким образом, что в режиме выгрузки обеспечивается получение описанного выше потока в направлении выпускного элемента 34 для продукта.
Наконец, на фиг. 6 представлен пример последовательности реализации способа согласно изобретению. На первом шаге S1 заполняют резервуар 22 через загрузочную воронку 36 исходным материалом, образующим массу продукта и включающим, в основном, какао-массу, сахар, какао-масло и сухое молоко. Это может осуществляться вручную или, в случае больших установок, механизированным способом, например через соответствующий подводящий трубопровод.
Затем на втором шаге S2 приводят вал 16 в движение в первом направлении R1 вращения для перемешивания отдельных составных частей с целью получения максимально гомогенной смеси и разрыхления последней. Этот шаг S2, называемый также предварительным перемешиванием, может включать приведение вала 16 в движение в интервале от трех до десяти минут.
После этого на шаге S3 выполняется, при продолжающемся вращении вала, так называемое сухое конширование. При этом осуществляется дополнительный подвод через впускные элементы 72 для воздуха (фиг. 4) горячего воздуха, поступающего в массу продукта ниже уровня Р последнего. Это способствует перемешиванию и удалению горьких веществ. Благодаря по существу тангенциальному подводу воздуха, к тому же предварительно нагретого до определенной температуры, улучшается распределение воздуха внутри массы продукта. В зависимости от требуемого качества продукта и характеристик его массы данный шаг может продолжаться значительно дольше, чем предварительное перемешивание на шаге S2.
Подвод воздуха на шаге S3 осуществляется в пределах заданных интервалов времени. Параллельно этому осуществляется выпуск воздуха и содержащейся в нем влаги через выпускной элемент 32 для воздуха в резервуаре 22 (см. фиг. 1). Это приводит к возрастающей потере веса продукта, которая может быть зарегистрирована весовой ячейкой 78 (фиг. 1). Регистрация этого уменьшения веса (или соответствующей степени высушивания) представлена на фиг. 6 в виде отдельного шага S4. Этот шаг может, однако, также перекрываться по времени с шагом S3 или протекать полностью параллельно последнему. Кроме того, режим конширования на шаге S3 может быть скорректирован по ходу процесса в соответствии с зарегистрированным уменьшением веса. Типичная потеря веса, возникающая при комплексном сухом коншировании, может составлять, например, около 1% веса первоначального продукта.
В процессе сухого конширования на шаге S3 доля жира в массе продукта может составлять максимально 23%, а в частности - от 12 до 15%. Эта доля может, однако, варьироваться в зависимости от исходного материала и получаемого из него конечного продукта. Например, при изготовлении горького шоколада может быть исключено добавление сухого молока, что приводит к возрастанию доли жира.
Вплоть до завершения шагов S3 и S4 не выполняется добавление каких-либо жидких или жиросодержащих веществ, так что обработка массы продукта осуществляется лишь путем описанного выше подвода горячего воздуха. На шаге S5, напротив, осуществляют подачу жиросодержащих добавок, что в условиях продолжающегося вращения вала 16 в первом направлении R1 вращения приводит к разжижению массы продукта. Как упоминалось выше, эта подача жиросодержащих добавок может осуществляться ниже уровня Р продукта через тангенциально ориентированные впускные элементы 72 для воздуха. Кроме того, при подаче через впускные элементы 72 для воздуха происходит удаление налипшего там продукта и, следовательно, очистка впускных элементов 72.
По завершении конширования установка 10 для конширования может начать работать в режиме выгрузки (шаг S6). Как упоминалось выше, при этом вал 16 приводится во вращение во втором - противоположном - направлении R2, вследствие чего скребки 62 направляют массу продукта в сторону расположенных посередине по оси выпускных элементов 34 для продукта. При этом открывается клапанное устройство выпускного элемента 34 для продукта. Кроме того, подача заданной доли всей подаваемой жиросодержащей добавки может выполняться лишь на этом шаге или незадолго до него, чтобы избежать налипания остатков массы продукта на внутренние стенки резервуара 22 и обеспечить максимально возможное опорожнение последнего. Таким способом можно, например, обеспечить, чтобы количество остатка в резервуаре 22 составляло менее 0,5%, в частности менее 0,2% или менее 0,1% от общей массы.
После этого на шаге S7 может начаться процесс очистки. Этот процесс может запускаться автоматически после завершения описанной выше выгрузки продукта, что может быть установлено путем регистрации уменьшения веса продукта в резервуаре 22. Очистку резервуара 22 можно осуществлять посредством воды, жира или других подходящих очищающих средств. При этом можно также создать на шаге S8 пониженное давление внутри резервуара 22. Это понизит точку кипения воды и будет способствовать выносу из резервуара 22 остатков массы продукта и/или очищающего средства. Подача очищающего средства может осуществляться опять же через тангенциально ориентированные впускные элементы 72 для воздуха и/или через очищающие головки, расположенные рядом с валками 33 (фиг. 1).
После этого на шаге S8 осуществляется высушивание приемной камеры 24 резервуара 22. Это можно осуществить путем создания пониженного давления, вращения вала 16, подачи горячего воздуха и/или нагрева стенок резервуара. В заключение следует уточнить, что, в частности, шаги S2 и S4 являются чисто опциональными.