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Maschine zum Behandeln, insbesondere zum Trockenconchieren und Versalben,
von Schokoladenmassen od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Behandeln,
insbesondere zum Trockenconchieren und Versalben, von Schokoladenmassen od. dgl.
mit einem zur Senkrechten hin ausgerichteten, aus zwei im Grundriß sich überschneidenden
Hälften gebildeten, oben offenen Zwillingstrog, in dessen Einzeltrogteilen jeweils
eine in entsprechender Weise zur Senkrechten hin ausgerichtete, umlaufende, mit
mindestens einer abstehenden Schaufel versehene Welle angeordnet ist.
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Das Trockenconchieren der Schokoladenmasse ist allgemein bekannt.
An sich hat das Conchieren teilweise die Aufgabe, die Schokoladenmasse zu trocknen,
ihr also eine gewisse Wassermenge zu entziehen. Gleichzeitig sollen dabei übelriechende
Bestandteile verdunstet werden, und es soll eine innige Berührung der einzelnen
Masseteilchen mit dem Sauerstoff der Luft stattfinden. Die zweite Aufgabe des Conchierens
ist es, die Masse nach stattgefundener Entfeuchtung zu versalben und in eine flüssige,
eintafelfähige Form überzuführen. Die Verflüssigung geht um so schneller von statten,
je intensiver der Feuchtigkeitsentzug stattgefunden hat.
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Gerade diese Erkenntnis hat dazu geführt, pulverförmige Masse zuerst
trocken und locker unter Wärmezufuhr zu bewegen und erst nach einiger Zeit, nachdem
mit Hilfe der Trockenbewegung die Schokoladenmasse genügend getrocknet worden ist,
den Versalbungsprozeß in der Weise einzuleiten, daß die Masse nunmehr verdichtet
und homogenisiert wird. Grundsätzlich wird der Schokoladenmasse später noch zusätzlich
Kakaobutter hinzugefügt. Dieses braucht aber erst gegen Ende des Conchierungsprozesses
zu erfolgen. Hierbei wirkt sich die intensive Trockenconchierung insbesondere auf
die Einsparung von Kakaobutter aus.
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Bei einer gründlich trockenconehierten Schokoladenmasse kann z. B,
der Fettgehalt 2 bis 4% weniger betragen als bei einer von Anfang an versalbten
Kakaomasse, wobei die Versalbung im Anfang dadurch erreicht wurde, indem man Kakaobutter
und Lecithin bei Beginn zusetzte. Da die Kakaobutter ein Mehrfaches des Preises
der anderen Bestandteile der Schokoladenmasse ausmacht, ist eine Senkung des Fettgehaltes
von außerordentlich wirtschaftlicher Bedeutung. Außerdem ist die Nachfrage nach
weniger fettreichen Genuß- und Nahrungsmitteln heute stärker denn je.
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Zur Durchführung eines Versalbens der Schokoladenmasse ist eine Maschine
mit einer um eine schräge Achse umlaufenden, oben offenen Trommel und einer darin
gegensinnig drehbaren, auf einer gemeinsamen Welle angeordneten, aus Abstreifer,
Aufteilmesser und Hubschnecke bestehenden Mischvorrichtung bekannt. Bei dieser bekannten
Maschine sind die parallel zur Wolle liegenden Aufteilmesser in einem Abstand von
120° versetzt dem Abstreifer nachgeordnet, wobei das dem Trommelboden zugekehrte
Ende der Hubschnecke etwa in der gleichen senkrecht zum Trommelboden stehenden Ebene
mit den Aufteihnessern liegt und bei Beginn des Misehungs- bzw. Versalbungsvorganges
sich der Abstreifer bei ausgekuppelter Welle der Mischvorrichtung im höchsten Punkt
der Schräglage der Trommel befindet.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache
und preiswerte Maschine mit großer Verdunstungsoberfläche zu schaffen, die die Troekenconchierung
auch mit dem geringmögliohsten Energiebedarf durchführt. Hierbei wird von einem
Maschinentyp der anfangs genannten Art ausgegangen, und in diesem Zusammenhange
sei vermerkt, daß z. B. eine Verfeinerungsmaschine für Schokoladenmassen bekannt
ist, die ebenfalls einen solchen Zwillingstrog und derartige mit Schaufeln versehene
umlaufende Wellen besitzt. Der Zwillingstrog, dessen Grundriß etwa die Form einer
8 besitzt, und die in ihm angeordneten Wellen sind dabei genau senkrecht angeordnet.
Die beiden Wellen in den Einzeltrogteilen laufen im gleichen Sinn um und besitzen
jeweils eine Schaufel reit in Umlaufrichtung ansteigender Schaufelfläche. Ein Durchwühlen
und Auflockern der Schokoladenmasse findet bei dieser Maschine jedoch nur bis zu
einem Ausmaß statt, das oft nicht zufriedenstellend ist, weil die Schokoladenmasse
im wesentlichen nur durchwühlt und nicht richtig aufgelockert wird.
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Die Erfindung geht nun von dem Gedanken aus, ebenfalls mit an den
umlaufenden Wellen befestigten
Schaufeln, die in für den Lockerungsprozeß
vorgesehener Umlaufrichtung ansteigende Schaufelflächen besitzen, die Schokoladenmasse
zu durchwühlen, dabei jedoch die Schaufeln immer wieder aus der Schokoladenmasse,
mindestens zum Teil, ein- und austauchen zu lassen, und zwar derart, daß beim Lockern
die Schokoladenmassen von den äußeren, einander am weitesten entfernt liegenden
Bereichen des Zwillingstroges zur gemeinsamen Mitte hin gefördert und dort aufgehoben
werden und sich von dort wiederum - entweder zum gleichen Trogteil zurück oder in
den anderen Trogteil - verteilen. Die Förderarbeit der Schaufeln soll dabei derart
sein, daß der Schokoladenmasse, die zur Mitte hin gefördert und dort aufgehoben
wurde, tatsächlich im wesentlichen selbst überlassen wird, in welche Richtung sie
sich verteilen will. Die Schaufeln sollen also in diesem Bereich nicht mehr in Umlaufrichtung
weiterfördern, da dann ja, wie bei den bisher bekannten Maschinentypen, die Schokoladenmasse
nur immer herumgeschoben werden würde.
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In baulicher Hinsicht ist die erfinderische Lösung dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwillingstrog und die beiden zueinander gegensinnig umlaufenden und in beiden
Drehrichtungen antreibbaren Wellen, deren Lager durch eine aus ineinander gesteckten
Rohrstücken bestehende Labyrinthdichtung abgedichtet sind, schräg zur Senkrechten
angeordnet sind und die Schaufeln von den Wellen jeweils etwa senkrecht abstehen
und derart in sich verdreht sind, daß zumindest die äußeren Endbereiche ihrer Breitflächen
in dem zwischen den beiden Wellen liegenden Ebenenbereich etwa in einer waagerechten
Ebene liegen.
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Durch diese Schrägänordnung des Zwillingstroges und der umlaufenden
Wellen im Zusammenhang mit der besonderen Form der Schaufeln wird erreicht, daß
in der für den Lockerungsprozeß vorgesehenen Umlaufrichtung die gerade zur Mitte
des Zwillingstroges hin gelegenen Schaufeln nach oben aus der Schokoladenmasse (die
ja in fließ- bzw. rieselfähigem Zustand den Hang hat, sich immer in eine waagerechte
Ebene zu nivellieren) herauslaufen und dann wieder eintauchen. Diese Schaufeln laufen
dann wieder in dem im unteren Teil des Troges befindlichen tiefen Masseteil ein,
heben die Schokoladenmasse an und fördern sie zur Mitte des Zwillingstroges hin.
Im Bereich dieser Mitte hat die Förderwirkung jedoch durch die eigenartige Stellung
der Schaufeln, die in diesem Bereich im wesentlichen parallel zum Oberflächen-»Spiegel«
der Schokoladenmasse verlaufen, keine Schubkomponente in Umlaufrichtung mehr, und
die Masse wird nicht mehr zwangläufig von derselben Schaufel in Umlaufrichtung weiterbefördert,
sondern kann sich beliebig zur Seite verteilen. In der Mitte des Troges findet also
ein ständiges Anheben und Zuschaufeln der Masse statt. Durch die Schrägstellung
wird ebenfalls erreicht, daß sich die Verdunstungsoberfläche wesentlich vergrößert,
da der Oberflächenspiegel dann diagonal verläuft.
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Dadurch, daß die Wellen in beiden Drehrichtungen betrieben werden
können, können bei dem an das Auflockern anschließenden Versalbungsprozeß die Schaufeln
dann von oben nach unten arbeiten und damit eine Knetdruck auf die am Boden liegende
Masse ausüben.
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Vorteilhafterweise ist der Zwillingstrog um etwa 30J schräg zur Senkrechten
angeordnet. Dies hat sich für die beiden verschiedenen Arbeitsprozesse, bei denen
die Schaufeln einmal auflockern und beim anderen Mal kneten, als am günstigsten
erwiesen. Vorteilhafterweise sind ferner der Zwillingstrog und die Schaufeln derart
bemessen, daß die Schaufeln zumindest mit ihren radialen Endbereichen ein gemeinsames,
zwischen den beiden Wellen liegendes Gebiet überstreichen, so daß die Schaufeln
sich in der Mitte des Zwillingstroges die Schokoladenmasse eindeutig einander zuschaufeln,
d. h., daß eine Schaufel der einen Welle die Masse in den kurz vorher durch eine
Schaufel der anderen Welle freigeschaufelten Hohlraum der anderen Troghälfte fördert
und umgekehrt.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles.
In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf die Maschine in Richtung des
Pfeiles C in F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt durch die Maschinen nach Linie A-B
in F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt durch eine Troghälfte der Maschine nach Linie
D-E in F i g. 1 mit Sicht zur Mitte des Zwillingstroges, wobei die an der gezeigten
Welle befindlichen Schaufeln in eine Mittelebene ausgerichtet sind.
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Auf einem Maschinenuntergestell 1 ist ein Zwillingstrog 2, der aus
zwei im Grundriß sich überschneidenden, als Einzeltrogteile 2 a und 2 b bezeichneten
Hälften gebildet und nach oben hin offen ist, um 30° geneigt zur Senkrechten angeordnet.
Im Maschinenuntergestell sind außerdem zwei zueinander parallel und in den Mittelachsen
der Einzeltrogteile 2 a und 2 b angeordnete Wellen 3 a, 3b in Lagern
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drehbar gelagert. Auf jeder Welle 3a und 3b ist innerhalb des vom Maschinenuntergestell
umfaßten Raumes ein Zahnrad 5 a bzw. 5 b aufgekeilt, das über weitere Zahnräder
unter Zwischenschaltung eines Getriebes 6, z. B. eines Kegelstirnradgetriebes, mit
einem ebenfalls vom Maschinenuntergestell getragenen Antriebsmotor 7 verbunden ist.
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Es ist vorgesehen, daß die Wellenaa, 3b in einander entgegengesetzter
Drehrichtung umlaufen. Zu diesem Zweck greift in das eine Zahnrad 5a, das auf der
einen drehbaren Welle 3 a sitzt, ein Zahnrad 8,
welches auf einer Getriebeabtriebswelle
9 befestigt ist. Zugleich greift in dieses Zahnrad 8 ein auf einer nach außen verlängerten
Zwischenwelle 10 des Getriebes 6 angeordnetes, frei laufendes Zahnrad
11,
das dann seinerseits in das Zahnrad 5 b der anderen drehbaren Welle
3 b greift. Auf diese Weise kann ohne großen technischen Aufwand, und ohne daß die
auf den Wellen sitzenden Zahnräder 5 a und S b ineinandergreifen, eine entgegengesetzte
Drehrichtung der Wellen 3 a und 3 b erreicht werden.
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Wie F i g. 2 und 3 zeigen, greifen die Wellen 3 a und 3 b in den nach
oben offenen Troginnenraum. In diesem Innenraum sind in der gleichen Arbeitsebene
parallel zum Trogboden an jeder Welle zwei sich diametral gegenüberliegende Schaufeln
12 befestigt, und zwar, wie F i g. 1 zeigt, derart, daß die Schaufeln der
beiden Wellen 3 a und 3 b untereinander nicht in derselben Richtung, sondern gegeneinander
um einen halben Schaufelzwischenraum versetzt, ausgerichtet sind. Die Breitflächen
der in F i g. 1 im rechten Trogteil 2 b und in F i g. 3 mit 12'
und
12" bezeichneten Schaufeln einer jeden Welle sind derart in sich verdreht,
daß die Breitfläche der
sich jeweils in dem Ebenenbereich zwischen
den beiden Wellen 3 a und 3 b befindlichen Schaufeln waagerecht verläuft. Dies ist
in F i g. 3 bei der Schaufel 12' sehr gut zu sehen. In diesem Bereich zwischen den
beiden Wellen befindet sich also die Schaufel 12' (und nach einer halben Umdrehung
auch die Schaufel 12") in einer Stellung, die parallel zu dem ebenfalls etwa waagerechten
»Spiegel« der Schokoladenmasse liegt. Der Spiegel der Schokoladenmasse ist in F
i g. 3 beispielsweise bei S angedeutet. Die Drehrichtung, die während des Lockerungsprozesses
eingehalten wird, ist mit L bezeichnet. Für den Versalbungsprozeß wird die Drehrichtung
umgekehrt, so daß die Welle in Richtung K umläuft (s. F i g. 3) und die Schaufeln
eine Knetwirkung ausüben. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Schaufeln, wie die
Zeichnungen zeigen, durchbrochen.
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Wie die F i g. 1 zeigt, ist der Zwillingstrog 2 und die Größe der
Schaufeln 12 derart bemessen, daß sie verhältnismäßig stark ineinandergreifen, d.
h. in der Mitte des Zwillingstroges ein verhältnismäßig großes Gebiet gemeinsam
überstreichen.
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An einer Schaufel einer jeden Welle 3 a und 3 b ist jeweils ein radialer
Abstreifer 13 befestigt, der mit den in der gleichen Richtung wie die Wellen ausgerichteten
Wandungen des betreffenden Einzeltrogteiles 2a oder 2b zusammenarbeitet.
Desgleichen wird von jeder Welle jeweils ein Bodenabstreifer 14 angetrieben, der,
wie F i g. 1 und 3 zeigen, nach oben abstehende Leitbleche 15 besitzt. Diese Leitbleche
sind zu einer zur Welle konzentrisch liegenden Kreislinie schräg angestellt, und
zwar derart, daß sie bei Drehrichtung L (Lockern) von außen nach innen und bei Drehrichtung
K (Kneten) von innen nach außen fördern. Die radialen Abstreifer 13 und Bodenabstreifer
14 sind derart ausgebildet, daß sie in beiden Drehrichtungen, also doppelseitig,
wirksam sind.
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Wie F i g. 2 zeigt, sind die Schaufeln 12 nicht unmittelbar an der
Welle 3 a bzw. 3 b befestigt, sondern an einem Rohrstück 16, das seinerseits am
Kopf der Welle bei 17 befestigt ist und bis auf einen kleinen Bewegungsspalt bis
zum Boden des feststehenden Zwillingstroges 2 reicht. Die Welle 3 a bzw. 3 b und
das jeweilige Rohrstück 16 sind dabei mit radialem Abstand angeordnet. In dem somit
geschaffenen Zwischenraum greift eine feststehende, vom Boden des Troges teeraufreichende
Hülse 18, die sich bis über den im Zwillingstrog vorgesehenen Stand von Schokoladenmasse
erstreckt. Auf diese Weise ist für die aus dem Zwillingstrog herausführenden drehbaren
Wellen 3 a und 3 b jeweils eine wirksame Labyrinthdichtung geschaffen, wobei dieses
Labyrinth höher ist als der zu erwartende Höchststand der fließfähigen Schokoladenmasse.
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Zur Entleerung des Zwillingstroges sind an der jeweils tiefsten Stelle
der Einzeltrogteile 2 a und 2 b
Entnahmeöffnungen 19 vorgesehen, von
denen eine Förderschneckeneinrichtung 20 einen Ansahluß an eine dazwischenliegende,
gemeinsame Sammelleitung 21 schafft. Für den Betrieb der Förderschneckeneinrichtung
20, die vorzugsweise eine einzige Schnecke mit zwei verschiedenartigen, von jedem
Ende zur Mitte hin fördernden Schneckenteilen besitzt, ist ein Motor 22 am Untergestell
1 angeordnet.
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Der Antriebsmotor 7 für die drehbaren Wellen 3 a und 3 b ist Vorwärts-
und Rückwärtslauf sowie für zwei Geschwindigkeiten im Verhältnis 1 : 2 eingerichtet.
Die Umkehr der Drehrichtung der beiden Wellen kann also auf einfache Weise vom Antriebsmotor
her erreicht werden.
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Wie die Zeichnung zeigt, reichen die einzelnen Schaufeln nicht bis
zur Bodenfläche des Troges, sondern sind mit ihrer Unterkante etwa zu einem Sechstel
der Troghöhe vom Trogboden entfernt.
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Durch die Schräganordnung des Zwillingstroges 2 im Zusammenhang mit
den Schaufeln 12, deren Flugkreise ineinandergreifen, wird in der einen Drehrichtung
L, bei der die innenliegenden Schaufeln 12' nach oben laufen, eine Lockerung der
insbesondere pulverförmigen, von Walzwerken her in den Zwillingstrog eingebrachten
Schokoladenmasse erreicht, indem gewissermaßen die Schokoladenmasse vorn unteren
Teil des Troges angehoben und in den kurz vorher durch die Schaufeln der gegenüberliegenden
Welle freigeschaufelten Hohlraum der gegenüberliegenden Troghälfte gefördert wird.
Die Schaufeln in der gegenüberliegenden Troghälfte führen den gleichen Vorgang durch,
so daß in der Mitte des Troges ein ständiges Anheben und gegenseitiges Zuschaufeln
der Masse stattfindet. Wie beschrieben, reichen die Schaufeln nicht bis zur Bodenfläche,
sondern nur bis zu etwa einem Sechstel der Troghöhe (hierbei wird unter Troghöhe
die niedrigste Kantenhöhe eines Troges verstanden). Dicht hinter einer der Schaufeln
einer jeden Welle läuft jedoch der Bodenabstreicher 1,j, der den unteren Teil der
Masse auflockert und durch die angebrachten Leitwände 15 in radialer Richtung verschiebt.
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Sobald die Schokoladenmasse- durch den Lockerungsprozeß genügend entfeuchtet
ist, geht ihr Zustand in eine mehr teigartige Form über. Zu diesem Zeitpunkt kann
eine intensive Versalbungsarbeit einsetzen. Zu diesem Zweck wird die Drehrichtung
der Maschine umgekehrt. Die Schaufeln arbeiten jetzt bei Drehrichtung K der Wellen
in ihrem Mittelfeld mit ihrer Breitfläche von oben nach unten und üben damit einen
Knetdruck auf die am Boden liegende Masse aus. Da die Masse jetzt an der kreisförmigen
Außenwand und am Boden des Zwillingstroges entlanggeschoben werden muß, stellt sie
den Schaufeln einen erheblichen Widerstand entgegen, so daß eine starke Druck- und
Knetwirkung eintritt. Aus diesem Grunde sind die Schaufeln, wie bereits gesagt,
in ihren Flächen durchbrochen, wie dies bei Knetschaufeln allgemein üblich ist.
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Nach weiterer Verflüssigung durch diesen Prozeß und durch Hinzugabe
der erforderlichen Kakaobutter findet eine starke Verflüssigung statt, und die erforderliche
Motorleistung sinkt stark herab. Zu diesem Zeitpunkt wird der polumschaltbare Motor
auf doppelte Geschwindigkeit geschaltet, wodurch der Flüssig-Conchier-Prozeß ebenfalls
weitgehendst intensiviert wird.
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Die Entleerung der fertigen, flüssigen Schokoladenmasse erfolgt an
den beiden tiefsten Punkten des Zwillingstroges durch die gemeinsame Förderschnekkeneinrichtung
20, welche gleichzeitig als Förderpumpe wirkt und die Masse zu entfernt aufgestellten
Vorratsbehältern fördert.