DE69901982T2

DE69901982T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Raffinierung von Konfektmaterial

Info

Publication number: DE69901982T2
Application number: DE69901982T
Authority: DE
Inventors: Giovanni Marco Carle
Original assignee: Carle and Montanari SpA
Current assignee: Carle and Montanari SpA
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: EP0953291A1; US6213749B1; ITMI980939A1; DE69901982D1; ES2178317T3; JP2000023623A; DK0953291T3; EP0953291B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Raffinieren eines Konfektmaterials, wie z. B. Schokolade.
Wie bekannt ist, wird Konfektmaterial üblicherweise durch granulometrisches Reduzieren der Masse raffiniert. Solch eine granulometrische Reduktion wird durchgeführt, indem das Konfektmaterial durch eine Reihe von Zylindern oder Walzen geführt wird, die die Partikel des Materials zusammendrücken, indem Druck auf die endseitigen Lager der laminierenden (Englisch: "laminating") Walzen ausgeübt wird, und indem die Partikel in der Berührungslinie (Englisch: "nip") der Zylinder auseinandergezogen werden, wobei die die laminierende Berührungslinie bildenden Zylinder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden.
Die Vorrichtungen zum Raffinieren des Konfektmaterials werden grundsätzlich in durchgehenden Produktionslinien angeordnet, z. B. in den Linien eines Anordnungssystems (Englisch: "patterning System").
Zum einfachen Handhaben einer solchen Herstelllinie muss das Konfektmaterial, wie dies bekannt ist, die Maschine zum Raffinieren bei konstanter Menge und bei konstanter oder gleichmäßiger granulomerischer Qualität verlassen.
Ebenfalls ist die Tatsache bekannt, dass eine manuelle Einstellung der Prozessparameter des Raffinierens keine Bereitstellung einer konstanten Qualität des raffinierten Produkts und dessen Rate erlaubt, da sich diese manuelle Einstellung nicht mit ausreichender Geschwindigkeit auf das Verfahren zum Raffinieren auswirkt.
Um den zuvor genannten Nachteil zu überwinden, weisen verfügbare Maschinen zum Raffinieren von Konfektmaterial Einstelleinrichtungen zum Einstellen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Raffinierwalzen oder der laminierenden Walzen auf, wobei die Einstelleinrichtungen die Laminiergeschwindigkeiten basierend auf der Dicke des die Reihe von Zylindern verlassenden raffinierten Produkts einstellen.
Das Dokument DE 37 07 745, welches die Merkmale des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 6 offenbart, zeigt eine Raffiniermaschine mit dem Messen der Dicke des Films des Konfektprodukts, welches die Reihe von Walzen verlässt, genauso wie die Auseinanderdriftkraft zwischen den beiden Zuführwalzen (abruptes Ende des englischen Textes).
Die oberhalb beschriebene Maschine zum Raffinieren von Konfektmaterial ist jedoch von Zuverlässigkeits- und Exaktheitsproblemen betroffen.
Insbesondere erfordert die Einstellung des Raffinierverfahrens basierend auf der Messung der Dicke oder des Films des Konfektprodukts, welches die Zylinder verlässt, die Anordnung mechanischer Elemente, die das Konfektmaterial kontaktieren. Darauf ergibt sich das Problem der Verschmutzung des Systems, wodurch komplexe Wartungsarbeiten erforderlich sind.
Es kommt hinzu, dass das raffinierte Konfektprodukt eine Dicke in einem Bereich von 15-20 um besitzt, die nur unter Verwendung sehr exakter Vorrichtungen zum Messen der Dicke festgestellt werden kann.
Andererseits sind verfügbare Vorrichtungen zum Erfassen der Dicke ungeeignet, um eine kontinuierliche Betriebsweise bereitzustellen, wie sie bei den genannten Systemen erforderlich ist. Zusätzlich sind sie durch harte Bedingungen negativ beeinflusst, wie z. B. das Vorhandensein von Pulver und Fett, genauso wie durch die hohen Gleitgeschwindigkeiten der Konfektmasse an dem Ausgang der Zylinder, von denen der letzte mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit in einer Größenordnung von 400 Umdrehungen pro Minute rotieren kann.
Weiterhin sind die zuvor beschriebenen Maschinen wegen ihrer großen Betriebsgeschwindigkeiten von Vibrationen und Schwingungen beeinflusst, welche das Messsystem instabil machen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, indem ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Raffinieren von Konfektmaterial bereitgestellt werden, um ein raffiniertes Produkt mit ausreichender Gleichmäßigkeit bereitzustellen, wodurch die Vorrichtung in kontinuierlich arbeitenden Anordnungssystemen für Konfektmaterial verwendet werden kann.
Um das raffinierte Produkt in einer gleichmäßigen Anzahl herzustellen, ist es notwendig einen Produktfilm mit gleichmäßiger Dicke am Ende zu formen, wobei die Produktabgaberate und eine peripherale Rate des letzten Zylinders so gleichmäßig wie möglich sein sollten.
Das Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Raffinieren eines Konfektmaterials erreicht, in welchem die Partikel des Materials zwischen einer Reihe von Walzen zusammengedrückt und auseinandergezogen werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritt aufweist: Messen des Abstands zwischen den Zuführwalzen, Vergleichen des gemessenen Abstands mit einem Referenzabstand, indem ein Variationswert der Distanz zwischen den Zuführzylindern gesetzt wird, Messen der Auseinanderdriftkraft, die von dem durch die Zuführwalzen hindurchtretenden Material bereitgestellt wird, Definieren einer rechnerischen Drehgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze, basierend auf dem Abstandsvariationswert und der Auseinanderdriftkraft der Zuführwalzen, um die Drehgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze durch Verwendung der Messung der Drehgeschwindigkeit derselben als Rückkopplungsparameter einzustellen.
Somit wird die Umdrehungsgeschwindigkeit oder Rate der ersten Walze plötzlich geändert, während die Konsistenz des Konfektmaterials, das der Maschine zum Raffinieren zugeführt wird, variiert. Eine derartige geregelte Variation der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Walze stellt eine unveränderte Auseinanderdriftkraft zwischen den Zuführwalzen bereit, wodurch eine gewünschte Größengleichmäßigkeit der Größe der Walzenberührungslinie und ein gleichmäßiger laminierender Spalt oder eine Berührungslinie entstehen. Diese Einstellung wird ohne Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Walzen nach der ersten (Walze) durchgeführt, wodurch ein raffiniertes Produkt in konstanter Menge bereitgestellt wird.
Zum Wiederherstellen der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze auf optimale Werte für die Antriebsvorrichtung basierend auf einer voreingestellten optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze wird eine gewünschte Temperatur der Zuführwalze gesetzt, wodurch die Temperatur des Konfektmaterials, welches durch den Zuführzylinder hindurchtritt, eingestellt wird, indem die Temperatur als ein Einstell- Rückkopplungsparameter verwendet wird.
Durch Veränderung der Temperatur ist es möglich, die Konsistenz oder Viskosität der Konfektmaterialmasse zu modifizieren, wodurch die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze ihre optimalen Werte wieder erreichen kann. Solch eine Einstellung, basierend auf der Variation der Temperatur der Konfektmasse, ist durch eine Antwortzeit charakterisiert, die sehr viel länger als die Antwort des Raffinierverfahrens auf Variationen der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten laminierenden Walze ist. Sie kann aufgrund der großen thermischen Trägheit der Raffiniervorrichtung und des verarbeiteten Konfektmaterials zu einem späteren Zeitpunkt ausgeführt werden.
Zum Definieren des gewünschten Temperaturwerts, der das Wiederherstellen der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten laminierenden Walze auf ihren voreingestellten optimalen Wert ermöglicht, wird dieser gewünschte Temperaturwert definiert oder gesetzt, indem die in der laminierenden Walze gemessene Temperatur um aufeinanderfolgende Inkremente oder Dekremente geändert wird. Dies geschieht mit einer voreingestellten Menge, wodurch eine Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten laminierenden Walze bereitgestellt wird, die gleich dem voreingestellten optimalen Umdrehungsgeschwindigkeitswert ist.
Durch Verändern des Werts der Temperatur der laminierenden Walze in vorbestimmten zeitlichen Intervallen ist es möglich, die Konsistenz des zu verarbeitenden oder zu laminierenden Konfektmaterials zu modifizieren.
Entsprechend ist es möglich, die Auseinanderdriftkraft zwischen den Walzen zu modifizieren. Die Veränderungen der Auseinanderdriftkraft betreffen wiederum das Einstellsystem für die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Walze, wodurch die Umdrehungsgeschwindigkeitswerte auf die voreingestellten optimalen Werte zurückgeführt werden.
Durch das Zurückführen der Umdrehungsgeschwindigkeitswerte der ersten Walze auf optimale Werte wird das Einstellsystem befähigt wieder zu arbeiten, um weitere Veränderungen der Qualität der Konfektmasse einzustellen, die der Raffiniermaschine zugeführt wird.
Somit kann das Einstellsystem für die Umdrehungsgeschwindigkeit des ersten Zylinders ausgebildet sein, um die Umdrehungsgeschwindigkeit innerhalb eines kleinen Wertebereichs zu ändern, wobei die Werte des Wertebereichs angepasst sind, um ein sehr effizientes Antriebssystem und geringen Energieverbrauch bereitzustellen.
Zum Bereitstellen einer exakteren Messung des Abstands oder der Lücke der Zuführwalzen wird der Abstand Vorteilhafterweise an einer Mehrzahl von Aufnahmepunkten entlang der Drehachsen der Zuführwalzen aufgenommen, wie z. B. an den beiden Endbereichen der Zuführwalzen in der Nähe deren Lager.
Die Vorrichtung zum Erreichen des Ziels gemäß des offenbarten Verfahrens besitzt eine Reihe von laminierenden Walzen, Rückkopplungs-geregelte Antriebseinrichtungen für die Walzen, wobei die erste Walze relativ zu der ersten Walze schwingbar gelagert ist und gegen die zweite Walze gedrückt wird, wobei die Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen den Zuführwalzen ein Wandler zum Erfassen des Abstands der Zuführwalzen und ein Wandler zum Erfassen der Auseinanderdriftkraft angeordnet sind, dass der Positions- und der Auseinanderdriftkraftwandler zu einer Regeleinrichtung wirkend miteinander verbunden sind und dass die Regeleinheit wirkend mit der rückkopplungs- geregelten Antriebseinrichtung verbunden ist, um die ersten Zuführwalze rotatorisch anzutreiben.
Um zusätzlich zu einer Einstellung der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze gleichzeitig eine Einstellung der Temperatur des zwischen den Zuführwalzen zu raffinierenden Konfektmaterials bereitzustellen ist die Regeleinrichtung wirkend mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Temperatur verbunden, um die Temperatur der Walzen einzustellen, wobei die Vorrichtung zum Einstellen der Temperatur durch einen Temperaturwandler oder Sensor Rückkopplungs-geregelt ist, wie dieser in den Zuführwalzen bereitgestellt ist.
Mit dem offenbarten Ansatz ist es möglich, die Temperatur der Zuführwalze zu modifizieren, um die Konsistenz der zu verarbeitenden Konfektmasse zu verändern. Eine solche Variation bewirkt eine entsprechende Variation der Auseinanderdriftkraft der Walze und daher des Abstands der Zuführwalzen. Die Variation der Konsistenz wird durch eine geeignete und plötzliche Variation der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Walze eingestellt, wodurch die durchschnittliche Zuführgeschwindigkeit oder Bereitstellungsgeschwindigkeit des Konfektmaterials betroffen ist, um einen gleichmäßigen Durchsatz der raffinierten Masse bereitzustellen.
Eine solche Einstellung wird so plötzlich ausgeführt, dass der auf die Zuführwalze ausgeübte Druck nicht wesentliche dadurch geändert wird, und die Walzen in einem im wesentlichen optimalen parallelen Zustand gehalten werden.
Vorteilhafterweise ist zwischen den ersten zwei Walzen ein hydrostatisches oder hydrodynamisches Lastaufbringungssystem vorgesehen, welches es der ersten Walze, die schwingbar relativ zu der zweiten feststehenden Walze gelagert ist, erlaubt die abrupten Laständerungen auszugleichen.
Das offenbarte Verfahren und die Vorrichtung stellen im Vergleich zum Stand der Technik den Vorteil bereit, dass die Dicke des hergestellten Films definiert oder festgelegt wird, indem der Abstand zwischen den Achsen der ersten Zuführwalzen gemessen wird.
Zunächst wird diese Messung außerhalb der Arbeitszone durchgeführt, ohne dass die Vorrichtung verschmutzt wird und entsprechend mit geringeren Wartungsanforderungen.
Weiterhin ist es durch vorteilhaftes Ausführen der Messungen in der Nähe der Endbereiche der Achsen der zwei ersten Walzen möglich, einen Mittelwert von mindestens zwei Messpunkten bereitzustellen, und damit die Veränderungen der Zuführlücke oder -linie zwischen den ersten zwei Walzen zu definieren.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Erfassen des Abstands zwischen den ersten beiden Walzen eine größere Verlässlichkeit und Genauigkeit bereitstellt. In der Tat ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Walze (etwa 80 Umdrehungen pro Minute) sehr viel kleiner als die der letzten raffinierenden oder laminierenden Walze.
Dementsprechend sind die Vibrationen und Schwingungen, welche die Abstandsmessung betreffen, sehr klein.
Weiterhin ist der zwischen den ersten beiden Walzen zu messende Abstandswert (d. h. die Dicke des produzierten Films) etwa 100 um, anstelle von einer Dicke von 20 um des bereits raffinierten Produkts, welches die Raffiniereinrichtung verlässt.
Diese unterschiedlichen Abstandswerte gestatten die Durchführung einer einfacheren und exakteren Messung.
Dementsprechend gestattet der größere Wert des zu messenden Abstands größere Messtoleranzen, während ein fertig raffiniertes Produkt hoher Qualität bereitgestellt wird.
In der Tat wird das Endprodukt durch Messen des Abstands oder der Lücke zwischen den beiden ersten Walzen minimal beeinflusst, da ein möglicher Messfehler bezogen auf das austretende Produkt um einen Faktor reduziert wird, der gleich dem Umdrehungsverhältnis der zweiten und letzten Walzen ist, deren Verhältnis z. B. zwischen 1/4 bis 1/10 variiert.
Entsprechend ist es vorteilhaft möglich, anstelle von optischen Linien- oder Streifenwandlern lineare Potentiometer oder andere Typen von Wandlern oder Sensoren zu verwenden, die auf dem gleichen Prinzip basieren und die bei CNC-Maschinenwerkzeugen üblich sind.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit des Änderns der Temperatur der Zuführwalzen und entsprechend des zwischen den ersten zwei Walzen zu verarbeitenden Materials. Somit ist es möglich, die Konsistenz des Konfektmaterials zu ändern und entsprechend die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Walze innerhalb von Wertebereichen zu halten, die durch die Antriebseinrichtung gestattet werden.
Entsprechend beeinflusst das Kontrollsystem beim Ändern der Arbeitsbedingungen die Temperatur der zwei Zuführwalzen im Sinne eines Anstiegs oder eine Absenkung um, wenn auch langsam, die Konsistenz des Konfektmaterials und somit die Haftkraft der laminierenden Walzen auf dem Produkt zu verändern.
Dementsprechend ist es möglich, den Wert der peripheralen Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Walze graduell auf die Ausgangsbedingungen zurückzuführen, wodurch ein gleichmäßig breiter Arbeitsbereich bereitgestellt wird, um selbst in einem Fall einer großen Veränderung der Arbeitsbedingungen der stromauf-Linie effizient zu arbeiten und die Eigenschaften der raffinierten Masse einfach zu beeinflussen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Der Inhalt der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detaillierter anhand einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben und dargestellt, wobei:
Fig. 1 eine Seitenansicht ist, die eine Raffiniervorrichtung für Konfektmaterial mit fünf Walzen zeigt;
Fig. 2 eine weitere schematische Seitenansicht ist, teilweise geschnitten, die die Regelung und die Einstellvorrichtungen der Zuführwalzen für das Konfektmaterial zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das ein Verfahren zum Einstellen des Abstands unter der Lücke zwischen den ersten zwei Walzen, genauso wie deren Temperatur zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Da die Konstruktion und Betriebsweise der Vorrichtung zum Raffinieren von Konfektmaterial gut bekannt sind, werden im Folgenden nur die neuen Teile beschrieben, die wesentlich für das Verständnis der vorliegenden Erfindung sind.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung oder eine Maschine mit fünf Raffinierwalzen allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen.
Die Raffiniervorrichtung oder -maschine weist ein Aufnahmegehäuse 2 auf, z. B. ein solches eines Kastentyps, welches in seinem Inneren die laminierenden Walzen 3, 4, 5, 6, 7 lagert, die in einer parallelen Relativanordnung angeordnet sind.
An einer Seite der laminierenden Walzen 3, 4, 5, 6, 7 sind Vorrichtungen zum Zuführen 8 und zum Entnehmen 9 vorgesehen.
Die Zuführvorrichtung 8 fördert das zu raffinierende Konfektmaterial 10 zum Boden der Raffiniervorrichtung 1 an die zwei laminierenden Walzen 3 und 4, die entsprechend "Zuführwalzen" genannte werden.
Das durch die laminierende Berührungslinie 11 der ersten Walzen 3, 4 hindurchtretende Konfektmaterial 10 wird entlang der gesamte Länge der Walzen 3, 4 auseinandergezogen und bildet dadurch einen Produktfilm 12, der durch Hindurchführen durch die folgende Reihe von Walzen 4, 5, 6, 7 raffiniert und in seiner Dicke reduziert wird.
Der Film 12 des Konfektmaterials wird nach dem Hindurchführen durch die Reihe von Walzen 3, 4, 5, 6, 7 der Entnahmevorrichtung 9 zugeführt, die beispielsweise einem Becken oder einer "Muschel" der Prozesslinie zuführt (nicht dargestellt).
Die laminierenden Walzen 3, 4, 5, 6, 7 sind wirkend mit einer Antriebsvorrichtung dafür verbunden.
Zum Beispiel ist die erste Zuführwalze 3 mit einer Motorreduziereinrichtung 15 verbunden, die es erlaubt, die Umdrehungsgeschwindigkeit V1 zu verändern und entsprechend die Zuführgeschwindigkeit der Konfektmaterialmasse 10.
Es wäre möglich, verschiedene Umdrehungsgeschwindigkeiten oder Raten V1, V2, V3, V4, V5 für jede laminierende Walze 3, 4, 5, 6, 7 vorzusehen, wobei die laminierenden Walzen 3, 4, 5, 6, 7 einstellbar durch das Aufnahmegehäuse 2 gelagert sind.
Durch Einstellen der Positionen der Lagerungen der laminierenden Walzen 3, 4, 5, 6, 7 ist es möglich, die laminierenden Berührungslinien oder Lücken 16, 17, 18 zwischen den Walzen 4, 5, 6, 7 zu verändern.
Die Vorrichtungen zum Antreiben und Einstellen sind wiederum wirkend mit einer Regeleinheit 20 verbunden.
Fig. 2 zeigt die konstruktiven Details der Einstelleinrichtung für die ersten zwei Zuführwalzen 3, 4.
Die erste Zuführwalze 3 ist verschwenkbar um einen Verschwenkbolzen 21 gelagert, der fest mit dem kastenartigen Gehäuse 2 der Maschine 1 verbunden ist, und die erste Zuführwalze 3 wird gegen die zweite Walze 4 gedrückt.
Zum Beispiel ist ein Paar von hydraulischen Vorrichtungen 24 oder von hydrostatischen oder hydrodynamischen Vorrichtungen wirkend mit Hebeln 25 verbunden, die fest mit den Endbereichen der Zuführwalzen 3 verbunden sind, wodurch die erste Walze 3 zum Schwingen gegen die zweite Walze 4 bewegt wird.
Das äußere Gehäuse der hydraulischen Vorrichtungen ist mit einem zweiten Hebel 26 verbunden, der an dem Endbereich der zweiten Zuführwalze 4 vorgesehen ist.
Die hydraulische Vorrichtung 24 wird durch eine regelbare hydraulische Leitung 27 versorgt.
Zwischen dem Kolben der hydraulischen Vorrichtung 24 und einem gelenkigen Verbindungslager zum Verbinden des Hebels 25 der ersten Walze 30 ist ein Auseinanderdriftkraftwandler oder -sensor 30 angeordnet. Der Auseinanderdriftkraftwandler 30, z. B. eine Messdose, ist wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden.
Zwischen den zwei Zuführwalzen 3, 4 sind Vorrichtungen 31 zum Erfassen der Positionen oder Sensorvorrichtungen vorgesehen. Zum Beispiel sind lineare Potentiometer an ihren Endbereichen mit den Hebeln 25, 26 verbunden, die an den Seiten der Zuführwalzen 3, 4 vorgesehen sind und die hydraulische Vorrichtung 24 unterstützen.
Vorzugsweise ist der Positionswandler 31 wirkend mit den Endbereichen der Lager der Zuführwalzen 3, 4 verbunden, wodurch deren Verbindungspunkte mit den Umdrehungs- oder Drehachsen der Walzen 3, 4 übereinstimmen.
Der Positionswandler 31 ist wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden.
Im Inneren der laminierenden Walzen 3, 4, 5, 6, 7 ist eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Temperatur der Konfektmasse angeordnet.
Zum Beispiel ist ein hydraulischer Kreis in dem Inneren der laminierenden Zylinder 3, 4, 5, 6, 7 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt die Endbereiche der Leitungen der hydraulischen Kühlkreise der ersten zwei Zuführwalzen 3, 4.
Die Lieferleitungen oder Kanäle 35, 36 sind mit Drei-Wege-Servoventilen 37, 38 verbunden.
Die Servoventile 37, 38 sind mit Kanälen verbunden, welche mit einem heißen Fluid (H) und einem kalten Fluid (C) versorgt werden.
Die Servoventile 37, 38 sind wirkend mit einer Antriebs- oder Aktivierungsvorrichtung 39 verbunden.
Die Aktivierungsvorrichtung 39 der Servoventile 37, 38 ist wiederum wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden.
Temperaturwandler oder -sensoren sind nahe der Konfektmasse angeordnet, die durch die ersten zwei Walzen 3, 4 laminiert wird.
Zum Beispiel sind Temperaturwandler (nicht dargestellt) in den hydraulischen Leitungskanälen oder Leitungen in den Zuführwalzen 3, 4 vorgesehen, wodurch es möglich ist, die Temperatur des durch die hydraulische Leitung im Inneren der Walzen 3, 4 hindurchtretende Fluid zu messen.
Die Temperaturwandler sind wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden.
Ein Geschwindigkeitswandler 34 ist wirkend mit der rotierenden Welle der Zuführwalze 3 verbunden.
Die Aufnahme- oder Wandlervorrichtung 43 zum Aufnehmen der rotatorischen Geschwindigkeit oder Umdrehungsgeschwindigkeit der Zuführwalze 3, z. B. ein Drehmelder, ist wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden.
Die schwingende Zuführwalze 3 ist wirkend mit der Motorreduziereinheit 15 verbunden.
Die Motorreduziereinheit 15 wird durch einen Antrieb 45 geregelt, der wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden ist.
Fig. 3 zeigt die Betriebsregellogik zum Regeln des Verfahrens zum Raffinieren der Konfektmaterialmasse.
Um den Raffinierprozess oder das Raffinierverfahren besser zu verstehen, wird es als unentbehrlich angesehen, die Parameter aufzuzeigen, die das Verfahren und den Raffinierschritt des Konfektmaterials in der Prozesslinie beeinflussen.
Die Qualität und Menge des raffinierten Produkts hängt von der Dicke der laminierenden Lücken oder Berührungslinien der laminierenden Walzen und der peripheralen Umdrehungsgeschwindigkeiten ab.
Die erste Berührungslinie oder Lücke zwischen den ersten zwei Walzen oder den Zuführwalzen gestattet es, das Produkt entlang der Länge der Walzen zu verteilen und dadurch das Produkt einzustellen, das den oberen Walzen zugeführt wird. Von der zweiten laminierenden Berührungslinie bis zu der letzten wird die granulometrische Reduktion der Konfektmaterialmasse durchgeführt. In den folgenden Laminierschritten wird eine konstante Beziehung zwischen den Verhältnissen der peripheralen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Walzen Vn und den Dickenverhältnissen der Dicken Xn des laminierten Produktfilms eingehalten. Genauer gesagt ergibt sich durch Berechnung dieser Beziehung zwischen der letzten und der zweiten laminierenden Walze Folgendes:
X&sub2;/Xn = Vn/V&sub2;
Entsprechend ist es möglich, ein raffiniertes Produkt bestimmter Qualität und Menge bereitzustellen, indem lediglich die Arbeits- oder Prozessbedingungen stromauf der Reihe von Walzen geändert werden.
Somit ist es möglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze unabhängig einzustellen, um entweder die Mängel des zugeführten Produkts zu erhöhen oder abzusenken, und die gewünschte End-Granulometrie stromab der Reihe von Walzen beizubehalten.
Das Verfahren oder der Prozess zum Raffinieren der Konfektmaterials stellt eine strikte Beziehung zwischen den mechanischen Parametern, der Raffiniervorrichtung und der Konsistenz der Konfektmasse bereit.
Insbesondere:
wobei F für die Last zwischen den raffinierenden Walzen steht, d für den Abstand zwischen den Walzen oder die laminierende Berührungslinie oder Lücke steht, V für die peripherale Umdrehungsgeschwindigkeit der in dem Raffinierschritt verwendeten Walzen steht, n für die Konsistenz oder Viskosität der Konfektmasse und C für eine Proportionalitätskonstante steht.
Eine Viskosität oder Konsistenz η der Konfektmasse hängt ebenfalls von der Temperatur des Raffinierverfahrens ab.
Eine Variation der Parameter (F, V, η, d, T) würde eine entsprechende Änderung der Qualität und der Menge des raffinierten Produkts verursachen.
Eine Variation der Auseinanderdriftkraft F oder der Last zwischen den raffinierenden Walzen könnte negative Effekte hervorrufen, da sie zu einer mechanischen Deformierung der laminierenden Walzen beitragen würde und dadurch deren ordnungsgemäße Anordnung verhindern könnte.
In der Tat ist der Mantel oder der Umfang der laminierenden Walzen nicht perfekt zylindrisch, sondern er hat eine ballige Kontur, um dem Druck durch das laminierte Produkt entgegenzuwirken, wodurch in einem ausgeglichenen Zustand eine Lücke oder Berührungslinie mit einer entlang der Länge der Walzen gleichmäßigen Dicke deformiert und bereitgestellt wird.
Somit sollte es klar sein, dass eine einzige Arbeitsbedingung der Raffiniervorrichtung existiert, in der auf die Walzen eine solche Kraft oder ein solcher Druck ausgeübt wird, dass eine gleichmäßige Lücke oder Berührungslinie an jedem Punkt zwischen den laminierenden Walzen bereitgestellt wird.
Die Komponenten, die die Konfektmaterialmasse bilden, werden einer Knetmaschine stromauf der Raffiniermaschine zugeführt, um eine pasteuse oder fluide Masse bereitzustellen, die zum Verarbeiten durch Raffiniermaschinen oder -Vorrichtungen geeignet ist (nicht dargestellt).
Die die Knetvorrichtung verlassende Konfektmasse wird vorraffiniert, um zunächst die Granulometrie ihrer Partikel zu reduzieren.
Die Vorrichtungen zum Vorraffinieren der Konfektmasse sind üblicherweise eingestellt, um eine Konsistenz bereitzustellen, die so konstant wie möglich in der Zeit ist. Dennoch ändert sich die Konsistenz wegen einer Variation der Komponenten und der Prozessbedingungen der Konfektmasse während dieser Zeit, wodurch der nachfolgende Raffinierprozess negativ beeinflusst wird.
Tatsächlich bewirkt eine Variation der Konsistenz der raffinierten Masse eine Variation der Kräfte zwischen den laminierenden Walzen der raffinierenden Vorrichtungen, wodurch die Größe der laminierenden Berührungslinie oder Lücke verändert und somit die Qualität und Menge des raffinierten Produkts geändert wird.
Um das Auftreten einer solchen Veränderung der Größe der laminierenden Berührungslinie zu verhindern, wird der Abstand oder die Berührungslinie 11 zwischen den zwei Zuführwalzen 3 und 4 durch einen Positionswandler 31 gemessen.
Das elektrische Signal 50, das von dem Positionswandler 31 produziert wurde, wird an die Kontrolleinheit 20 gesendet, wo es z. B. aufbereitet und digitalisiert wird. Die Größe der laminierenden Berührungslinie 11 zwischen den zwei ersten Zuführwalzen 3, 4 wird zunächst wiedergegeben. Zum Beispiel wird das digitalisierte Signal 50, welches der Messung des Abstands 11 der Zuführwalzen entspricht, an einen Monitor gesendet, der wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden ist.
Alternativ wird das digitalisierte Signal 50 an ein digitales Display 100 gesendet.
Das digitalisierte Signal 50, welches der laminierenden Berührungslinie 11 entspricht, wird mit einem Signal d&sub1;&sub2; verglichen, das dem Referenzabstand der beiden ersten Walzen 3, 4 entspricht. Aus dem Vergleich des gemessenen Abstands 11 und dem Referenzabstand d&sub1;&sub2; wird eine Abstandsvariation 51 definiert, die an einen ersten Prozessor 101 oder Geschwindigkeitsprozessor zu senden ist.
Die Auseinanderdriftkraft 52, die durch die hydraulische Einheit 24 bereitgestellt wird, welches die erste schwingende Walze 3 gegen die zweite Walze 4 bewegt, wird durch die Messdose 30 ermittelt.
Das von der Messdose 30 erzeugte elektrische Signal 53 wird an die Regeleinheit 20 gesendet, wo es aufbereitet und digitalisiert wird.
Das zu der Auseinanderdriftkraft 52 proportionale Signal 53 wird dann wiedergegeben, z. B. auf einem Monitor, der wirkend mit der Regeleinheit 20 verbunden ist, oder alternativ auf einem Display 54, wobei das Signal 53 weiterhin dem Geschwindigkeitsprozessor 101 zugeführt wird.
Während des Raffinierverfahrens oder -prozesses neigen die Arbeitsbedingungen der Reihe von Walzen, die der ersten Zuführwalze 3 nachfolgen, dazu nahezu konstant zu bleiben, wodurch eine konstante Dicke des Produktfilms erzeugt wird, der die laminierenden Walzen 4, 5, 6, 7 verlässt.
Entsprechend wird die Umdrehungsgeschwindigkeit V2 der zweiten Zuführwalze 4 über das gesamte Raffinierverfahren nahezu konstant gehalten.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit V2 der zweiten Zuführwalze 4 wird dann - unabhängig von der Tatsache, dass sie in der Regeleinheit 20 voreingestellt oder z. B. durch einen Drehmelder (nicht dargestellt) gemessen wird - dann als elektronisches Signal 58 dem Geschwindigkeitsprozessor 52 zugeführt, um eine berechnete Umdrehungsgeschwindigkeit oder Rate V1 der ersten Zuführwalze 3 zu definieren, welches es erlaubt, den Abstand 11 zwischen den Zuführwalzen 3, 4 auf den Referenzwert d&sub1;&sub2; wiederherzustellen.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit 60 der ersten laminierenden Walze 3 wird mittels des Drehmelders 43 gemessen.
Somit wird ein zu der Umdrehungsgeschwindigkeit 60 proportionales Signal 61 an die Regeleinheit 20 gesendet, wo es wiedergegeben wird, z. B. auf dem Display 62.
Das zu der Umdrehungsgeschwindigkeit 60 der ersten Walze proportionale elektrische Signal 61 wird dann mit dem Geschwindigkeitssignal V1 verglichen, das von dem Geschwindigkeitsprozessor 52 definiert ist, wodurch eine Geschwindigkeitsvariation 63 bereitgestellt wird, die die Referenzgeschwindigkeit für einen Geschwindigkeitseinsteller R1 bildet.
Der Geschwindigkeitseinsteller R1 stellt ein Antriebssignal für den Antrieb 45 der Motorreduziereinheit 15 bereit, welche wirkend mit der Welle der ersten Zuführwalze 3 verbunden ist.
Der Geschwindigkeitsprozessor 101 ist wirkend mit einem Temperaturprozessor 102 verbunden, wodurch ein Signal bereitgestellt wird, welches das Bedürfnis einer Veränderung der Temperatur der ersten zwei laminierenden Walzen anzeigt, wenn die optimalen Raffinierbedingungen verändert werden.
Die Temperatur der raffinierten Konfektmasse, die proportional zu der Temperatur des Kühlfluids ist, das in den laminierenden Walzen 3, 4, bereitgestellt wird, wird durch die Temperaturwandler gemessen, wobei das entsprechende elektrische Signal 55 der Regeleinheit 20 zum Aufbereiten und Digitalisieren zugeführt und dann dem Temperaturprozessor 102 zugeführt wird, welcher mit einem Signal 65 versorgt wird, welches proportional zu der optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit (V10) der ersten Walze 3 ist.
Somit stellen die Temperaturprozessoren 102 ein Temperatursignal 68 bereit, das proportional zu der gewünschten Temperatur der Konfektmasse ist.
Zum Beispiel wird der Temperatur-Mikroprozessor 102 nach Erfassung des elektrischen Signals 55, das proportional zu der in den Zuführwalzen gemessenen Temperatur ist, ein zu einem voreingestellten und veränderbaren Wert proportionales Signal zu dem elektrischen Signal 55 addieren bzw. davon subtrahieren, wodurch das Signal 68 definiert wird, das proportional zu der neuen Temperatur oder der Temperatur ist, die für die Zuführwalzen gewünscht wird.
Das zu der gewünschten Temperatur proportionale Signal 68 wird dann mit dem zu der gemessenen Temperatur proportionalen Signal 55 verglichen, wodurch ein Referenzsignal 68 für einen Temperatureinsteller R2 bereitgestellt wird, welcher ein Regelsignal 70 für den Antrieb 39 der Servoventile 37, 38 bereitstellt, der die Temperatur des der Kühlvorrichtung der Zuführzylinder 3, 4 bereitgestellten Fluids einstellt.

Claims

1. Verfahren zum Raffinieren eines Konfektmaterials, das Konfektmaterialpartikel umfasst, die zwischen einer Reihe von Walzen (3, 4, 5, 6, 7), die Konfektmaterialzuführwalzen umfassen, zusammengedrückt und auseinandergezogen werden, wobei das Verfahren den Schritt aufweist; Messen einer Auseinanderdriftkraft (52), die von dem Konfektmaterial (10) herrührt, das zwischen den Zuführwalzen (3, 4) hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Messen eines Abstands (11) zwischen den Konfektmaterialzuführwalzen (3, 4);

b) Vergleichen der gemessenen Abstands (11) mit einem Referenzabstand (d12), wodurch ein Wert (51) bereitgestellt wird, der eine Variation des Abstands der Walzen (3, 4) anzeigt;

c) Definieren einer rechnerischen Drehgeschwindigkeit (V1) einer ersten (3) der Zuführwalzen basierend auf dem Abstandsvariationswert (51) und auf der Auseinanderdriftkraft (52), wie sie zwischen den Zuführwalzen (3, 4) gemessen wird;

d) Einstellen der Drehgeschwindigkeit der ersten Zuführwalze (3) basierend auf der rechnerischen Geschwindigkeit (V1) unter Verwendung der Messung der Drehgeschwindigkeit (60) derselben als Rückkopplungsparameter.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die weiteren Schritt aufweist: Definieren einer gewünschten Temperatur (T) für die Zuführwalzen (3, 4) basierend auf einer zuvor festgelegten optimalen Drehgeschwindigkeit (10) der ersten Walze (2), Einstellen (R2) einer Temperatur der Zuführwalzen (3, 4) und Rückkoppeln der eingestellten Temperatur (R2) mit einer Messung der Temperatur der Zuführwalzen (3, 4).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert der gewünschten Temperatur (T) definiert wird durch Variieren der gemessenen Temperatur der Zuführwalzen (3, 4) gemäß zuvor festgelegten nachfolgenden Anstiegswerten oder Abfallwerten, um eine Drehgeschwindigkeit der ersten Walze (3) bereitzustellen, die gleich einem Wert der zuvor festgelegten optimalen Drehgeschwindigkeit (V10) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den weiteren Schritt aufweist: Messen des Abstands der Zuführwalzen (3, 4) an einer Mehrzahl von Messpunkten entlang der Drehachsen der Zuführwalzen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den weiteren Schritt aufweist: Messen des Abstands zwischen den Zuführwalzen (3, 4) nahe deren Endlager.

6. Vorrichtungen zum Raffinieren eines Konfektmaterials durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von Raffinierwalzen (3, 4, 5, 6, 7) und geregelte Antriebseinrichtung (15) für die Raffinierwalzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten schwingenden Zuführwalze (3), während sie gegen eine zweite Zuführwalze (4) gedrückt wird, und der zweiten Zuführwalze (4) ein Abstandswandler (31) und ein Auseinanderdriftkraftwandler (30) angeordnet sind, dass der Positionswandler (31) und der Auseinanderdriftkraftwandler (30) operativ an eine Steuereinrichtung (20) angeschlossen sind und dass die Steuereinrichtung (20) operativ an die geregelten Antriebseinrichtungen (15) angeschlossen ist, um die erste Walze (3) drehend anzutreiben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) operativ an eine Temperatureinstelleinrichtung zum Einstellen einer Temperatur der Zuführwalzen (3, 4) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung zum Einstellen der Temperatur der Zuführwalzen (3, 4) durch Temperaturwandler geregelt wird, die in den Zuführwalzen (3, 4) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linearpotentiometer (31) zwischen den Zuführwalzen (3, 4) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Linearpotentiometern (31) zwischen den Endlagern der Zuführwalzen (3, 4) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Einrichtung (24) vorgesehen ist, um die schwingende Walze (3) gegen die zweite Walze (4) zu drücken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lastzelle (30) zwischen einem Kolben der hydraulischen Einrichtung (24) und dem ersten Zylinder (3) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zuführwalzen (3, 4) an ihrer Innenseite mit einem temperatureinstellenden hydraulischen Kreislauf versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der temperatureinstellende hydraulische Kreislauf mit einem Temperaturwandler versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Zuführwalzen (3, 4) an ihrer Innenseite mit einem temperatureinstellenden hydraulischen Kreislauf versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführleitung (35, 36) des hydraulischen Kreislaufs mit einem Dreiwegeservoventil (37, 38) versehen ist, das an eine Heißwasserleitung (H) und eine Kaltwasserleitung (C) angeschlossen ist, wobei das Servoventil (37, 38) operativ an einen Antrieb (36) angeschlossen ist, und dass der Antrieb operativ an die Steuereinrichtung (20) angeschlossen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehwelle der ersten Zuführwalze (3) drehfest mit einem Endbereich eines Drehwinkelgebers (43) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) mit einem Drehgeschwindigkeitsprozessor (101) versehen ist, der operativ an Kraftwandler (30) und einen Anschluss eines Signals (51) angeschlossen ist, das proportional zu einer Variation eines Abstands der Zuführwalzen (3, 4) ist, und dass der Drehgeschwindigkeitsprozessor (101) operativ an die geregelte Drehgeschwindigkeitseinstelleinrichtung (R1) der ersten Zuführwalze (3) angeschlossen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) mit einem Temperaturprozessor (102) versehen ist, der operativ an den Drehgeschwindigkeitsprozessor (101) und einen Anschluss des Signals, das proportional zu der optimalen Drehgeschwindigkeit (V10) der ersten Zuführwalze (3) ist, angeschlossen ist und dass der Temperaturprozessor (102) operativ an die geregelte Einrichtung (R2) zum Einstellen der Temperatur der Zuführwalzen (3, 4) angeschlossen ist.