WO2005014152A2 - Mischwelle zur durchmischung und zerteilung von lebensmittelprodukten - Google Patents

Mischwelle zur durchmischung und zerteilung von lebensmittelprodukten Download PDF

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Definitions

  • the present invention is concerned with a mixing shaft for mixing and dividing food products m an aggregate, in particular with a plastic coating on the stainless steel core of the mixing shaft.
  • mixing shafts are known in the art from DE 88 04 492.0.
  • the well-known mixing shaft has a smooth, round steel core, on the surface of which a casing is applied, which has flattened areas at various points, which serve for the non-rotatable attachment of mixing elements.
  • the mixing shafts are usually installed in a heating unit of a continuously producing digester, in which water vapor is introduced into the food products via nozzles, for example processed cheese, soups and sauces.
  • the mixing shafts are rotated with revolutions of 300 to 3,000 revolutions per minute in the food product. To ensure optimum condensation of the water vapor on the product particles and thus optimum heating ensure that the product is cut by means of the mixing shaft in order to obtain the largest possible surface area.
  • the mixing shafts known in the prior art consist of a stainless steel core, over which a plastic coating is applied by various methods and sealed with sealing rings.
  • the structured mixing shaft according to the invention for mixing and dividing food products into an aggregate is characterized in that a steel core with a structured surface is surrounded by a coating, the coating having mixing elements integrated in the coating.
  • the method for producing a coating on the surface of a steel core of a mixing shaft for mixing and dividing food products in an aggregate by means of a known processing method for applying PTFE to surfaces is characterized in that on the structured surface of the steel core at isostatic pressure ( p) and elevated temperatures (T) a coating with mixing elements is applied.
  • the coating is a so-called PTFE (polytetraethylene) or a ceramic material.
  • the steel core is made of stainless steel.
  • the elongated cylinder portion of the mixing shaft has at one end a flange with which the mixing shaft is supported on the other working tools of the unit.
  • the mixing unit has a product chamber in whose chamber wall advantageously at least one Injetechnischsduse is arranged, is injected through which a water vapor m Trinkwasserqualitatat.
  • the plastic coating is pressed isostatically at high pressures of 300 to 350 bar, then sintered at temperatures of 360 ° C to 380 ° C and then machined. After the plastic coating has been applied to the steel core of the mixing shaft, it is advantageous to polish the surface of the plastic coating.
  • mixing elements are part of the coating.
  • the cylindrical portion of the mixing shaft has elongated grooves and elevations whose corners and edges are rounded, wherein the widths c he grooves and elevations are about the same size.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the mixing unit (2) of a plant for mixing and dividing food products
  • FIG. 2 shows a perspective view of the inventive mixing shaft (1) with its steel core (3) and the plastic coating (6);
  • Fig. 3 a section of the surface of the steel core (3).
  • Fig. 1 shows a perspective schematic representation of the unit 2, in which the mixing shaft 1 according to the invention is installed.
  • the mixing shaft will be described below.
  • the mixing shaft 1 has at its one end another working tool 8, on which the entire shaft is supported.
  • the steel core 3 has a fastening screw 16, with which the mixing shaft 1 is pressed against the working tool.
  • In the walls 10 of the product unit 2 at least one injection nozzle 11 is arranged, are injected with the arbitrary means in the interior of the product unit 2.
  • the mixing shaft 1 is driven with revolutions between 300 to 3,000 revolutions per minute.
  • the mixing shaft 1 consists essentially of an elongate cylindrical steel core 3, which is surrounded by a plastic coating 6.
  • the steel core 3 has a bore 17 in the center, in which a bolt 18 is guided with a thread, not shown here, with which the mixing shaft 1 is pressed with a screw 16 against the working tool.
  • the surface of the plastic coating 6 itself is structured and, in the present exemplary embodiment, has radially protruding mixing elements 4 whose distances (A) are different and are distributed over the entire surface circumference of the mixing shaft 1 quasi irregular.
  • the coating 6 is in the present embodiment, a so-called PTFE (polytetrafluoroethylene), which is isostatic pressed at a relatively high pressure and sintered at temperatures between 360 ° C and 380 ° C. Because of the different coefficients of expansion of plastic and steel, air gaps are generally formed at the boundary surfaces 20 between the coating and the steel core, in which product residues penetrate and can no longer be removed.
  • the surface of the steel core 3 is executed structured.
  • the structure of elongated grooves 12 and elongated protrusions 13 is formed over a part of the cylindrical portion of the steel core 3.
  • the depth of the grooves is about 2 mm and the widths of the grooves 12 and the elevations are between 6 mm and 10 mm.
  • the grooves 12 end shortly before the end face of the cylindrical portion 7 of the mixing shaft 1, whereby an additional slip resistance for the plastic coating 6 is given. Furthermore, it is advantageous for some embodiments to roughen the entire surface, with the exception of the end faces, of the cylindrical portion of the mixing shaft 1, whereby the plastic coating can penetrate into the pores of the roughening.

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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Mischwelle (1) vorgestellt, die in einem Aggregat (2) einer Anlage zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten dient. Die Mischwelle (1) weist einen Stahlkern (3) auf, der von einem einteiligen Kunststoffüberzug (6) mit Mischelementen (4) umgeben ist. Um den Kunststoffüberzug (6) fest auf dem Stahlkern (3) der Mischwelle (1) zu halten, ist die Oberfläche des Stahlkerns (3) strukturiert ausgebildet. Durch ein spezielles isostatisches Druckauftragungsverfahren wird der Kunststoffüberzug (6) auf die Oberfläche der Mischwelle (1) aufgebracht.

Description

MISCHWELLE ZUR DURCHMISCHUNG UND ZERTEILUNG VON LEBENSMITTELPRODUKTEN
Die vorliegenden Erfindung befasst sich mit einer Mischwelle zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten m einem Aggregat, insbesondere mit einem Kunststoffuberzug auf dem Edelstahlkern der Mischwelle.
Derartige Mischwellen sind im Stand der Technik aus der DE 88 04 492.0 bekannt. Die bakannte Mischwelle weist einen glatten, runden Stahlkern auf, auf dessen Oberflache eine Ummantelung aufgebracht ist, die an verschiedenen Stellen Abflachungen aufweist, die zur drehfesten Befestigung von Mischelementen dienen. Die Mischwellen sind meist m einem Erhitzungsaggregat eines kontinuierlich produzierenden Kochers eingebaut, m dem über Düsen Wasserdampf in Trinkwasserqualltat in die Lebensmittelprodukte, w e beispielsweise Schmelzkäse, Suppen, Soßen injiziert wird. Dabei werden die Mischwellen mit Umdrehungen von 300 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute m dem Lebensmittelprodukt gedreht. Um eine optimale Kondensation des Wasserdampfs an den Produktpartikeln und damit ein optimales Aufheizen zu gewährleisten, uss mittels der Mischwelle das Produkt zerteilt werden, um eine möglichst große Oberfläche zu erhalten.
Die im Stand der Technik bekannten Mischwellen bestehen aus einem Edelstahlkern, über den ein Kunststoffuberzug mit verschiedenen Methoden aufgetragen und mit Dichtringen abgedichtet wird.
Als nachteilig an den bisherigen Ausführungsformen der Mischwellen hat es sich erwiesen, dass gewisse Laktose-, Eiweißmoleküle und Proteine auf der Oberfläche des Kunststoffüberzugs anhaften und verbrennen und damit die Standzeit der Mischwelle und Produktqualität stark reduzieren. Ferner weisen die bisher bekannten Mischwellen bzw. deren Kunststoffüberzüge eine ungenügende Stabilität bei erhöhten Temperaturen von ca. 150 °C auf. Weiterhin ist es aus hygienischen Gründen nachteilig, dass sich infolge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoffen und Metallen während des Betriebes bei erhöhten Temperaturen Zwischenräume zwischen dem Kunststoffuberzug und dem Metall der Mischwelle bilden, in die die
Lebensmittelprodukte eindringen und daher schwer zu reinigen und zu entfernen sind.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mischwelle für Lebensmittelprodukte bereitzustellen, die betriebssicher ist und eine lange Standzeit aufweist und in der Anwendung hygienisch ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße strukturierte Mischwelle zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten in einem Aggregat ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlkern mit einer strukturierten Oberfläche von einem Überzug umgeben ist, wobei der Überzug Mischelemente aufweist, die in dem Überzug integriert sind.
Das Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf der Oberfläche eines Stahlkerns einer Mischwelle zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten in einem Aggregat mit Hilfe eines an sich bekannten Verarbeitungsverfahrens zur Aufbringung von PTFE auf Oberflächen ist dadurch gekennzeichnet, dass auf die strukturierte Oberfläche des Stahlkerns bei isostatischem Druck (p) und erhöhten Temperaturen (T) ein Überzug mit Mischelementen aufgebracht wird.
Vorteilhaft ist es dabei, dass der Überzug ein sogenannter PTFE (Polytetraethylen) oder ein Keramikmaterial ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Stahlkern aus Edelstahl ist.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der längliche Zylinderabschnitt der Mischwelle an einem Ende einen Flansch aufweist, mit dem sich die Mischwelle an den weiteren Arbeitswerkzeugen des Aggregats abstützt.
Vorteilhaft ist es auch, dass auf dem zylindrischen Abschnitt der Mischwelle Mischelemente, vorzugsweise rund, in bestimmten Abständen (A) angeordnet sind, wobei die Abstände (A) unregelmäßig sind. Das Mischaggregat weist eine Produktkammer auf, m dessen Kammerwand vorteilhaft mindestens eine Injektionsduse angeordnet ist, durch die ein Wasserdampf m Trinkwasserqualltat injiziert wird.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der Kunststoffuberzug isostatisch bei hohen Drucken von 300 bis 350 bar aufgepresst, dann bei Temperaturen von 360°C bis 380°C gesintert und anschließend spanend bearbeitet wird. Nachdem der Kunststoffuberzug auf den Stahlkern der Mischwelle aufgebracht wurde, ist es vorteilhaft, die Oberflache des KunststoffÜberzugs zu polieren.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die Mischelemente Bestandteil des Überzugs sind.
Vorteilhaft ist es auch, dass der zylindrische Abschnitt der Mischwelle längliche Nuten und Erhebungen aufweist, deren Ecken und Kanten abgerundet sind, wobei die Breiten c er Nuten und Erhebungen etwa gleich groß sind.
Im nun Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail naher erläutert. Es zeigt
Fig. 1: eine perspektivische Darstellung des Mischaggregats (2) einer Anlage zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten;
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung der erfmdungsgemaßen Mischwelle (1) mit ihrem Stahlkern (3) und dem Kunststoffuberzug (6); Fig. 3: einen Ausschnitt aus der Oberfläche des Stahlkerns (3) .
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung des Aggregats 2, in das die erfindungsgemäße Mischwelle 1 eingebaut ist. Die Mischwelle wird weiter unten näher beschrieben. Die Mischwelle 1 weist an ihrem einen Ende ein weiteres Arbeitswerkzeug 8 auf, an dem sich die gesamte Welle abstützt Am anderen Ende der Mischwelle 1 weist der Stahlkern 3 eine Befestigungsschraube 16 auf, mit der die Mischwelle 1 gegen das Arbeitswerkzeug gedrückt wird. In den Wänden 10 des Produktaggregats 2 ist mindestens eine Injektionsdüse 11 angeordnet, mit der beliebige Mittel in das Innere des Produktaggregats 2 injiziert werden. Die Mischwelle 1 wird mit Umdrehungen zwischen 300 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute angetrieben.
Die Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Teilschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Mischwelle 1. Die Mischwelle 1 besteht im Wesentlichen aus einem länglichen zylindrischen Stahlkern 3, der von einem Kunststoffuberzug 6 umgeben ist. Der Stahlkern 3 weist mittig eine Bohrung 17 auf, in der ein Bolzen 18 mit einem Gewinde geführt wird, hier nicht gezeigt, mit dem die Mischwelle 1 mit einer Schraube 16 gegen das Arbeitswerkzeug gedrückt wird. Sowohl die Oberfläche des Flansches als auch der gesamte zylindrische Abschnitt 7 des Stahlkerns 3, mit Ausnahme der Stirnflächen 19, sind von einem einzigen Kunststoffuberzug 6 umgeben. Die Oberfläche des Kunststoffuberzug 6 selbst ist strukturiert und weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel radial abstehende Mischelemente 4 auf, deren Abstände (A) unterschiedlich sind und über den gesamten Oberflächenumfang der Mischwelle 1 quasi unregelmäßig verteilt sind. Der Überzug 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein sogenannter PTFE (Polytetrafluorethylen) , der bei relativ hohem Druck isostatisch aufgepresst und bei Temperaturen zwischen 360 °C und 380 °C gesintert wird. Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoff und Stahl bilden sich in der Regel an den Grenzflächen 20 der Materialien zwischen Überzug und Stahlkern Luftspalte, in die Produktreste eindringen und nicht mehr zu entfernen sind. Infolge des speziellen Verbindungsverfahrens des Kunststoffüberzugs auf den Stahlkern 3 der Mischwelle 1 bleibt aber eine Restspannung des Kunststoffüberzugs 6 auf der Oberfläche des Stahlkerns 3, so dass eine makroskopische Spaltbildung praktisch unmöglich ist. Um dem Kunststoffuberzug 6 auf der Oberfläche des länglichen Teils der Mischwelle 1 einen sicheren Halt zu bieten, ist die Oberfläche des Stahlkerns 3 strukturiert ausgeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Struktur aus länglichen Nuten 12 und länglichen Erhebungen 13 über einen Teil des zylindrischen Abschnitts des Stahlkerns 3 gebildet. Die Tiefe der Nuten beträgt etwa 2 mm und die Breiten der Nuten 12 und der Erhebungen liegen zwischen 6 mm und 10 mm. Die Nuten 12 enden kurz vor der Stirnseite des zylindrischen Abschnitts 7 der Mischwelle 1, wodurch eine zusätzliche Rutschstabilität für den Kunststoffuberzug 6 gegeben wird. Ferner ist es für manchen Ausführungsbeispiele vorteilhaft, die gesamte Oberfläche, mit Ausnahme der Stirnflächen, des zylindrischen Abschnitts der Mischwelle 1 aufzurauen, wodurch der Kunststoffuberzug in die Poren der Aufrauung dringen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Strukturierte Mischwelle (1) zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten in einem Aggregat (2) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die strukturierte Mischwelle (1) mit einem Stahlkern (3) einen Überzug (6) mit Mischelementen (4) aufweist.
2. Mischwelle nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Überzug (6) ein PTFE ist und die gesamte Mischwelle (1) überdeckt.
3. Mischwelle nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Stahlkern (3) ein Edelstahl ist.
4. Mischwelle nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c einen länglichen Abschnitt (7), an dessen einem Ende ein Flansch (8) angeordnet ist.
5. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c , g e k e n n z e i c h n e t, dass auf dem länglichen zylindrischen Abschnitt (7) Mischelemente (4) in vorbestimmten Abständen (A) angeordnet sind.
6. Mischwelle nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abstände (A) unregelmäßig sind.
7. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der zylindrische längliche Abschnitt (7) in einer länglichen Produktkammer (9) angeordnet ist.
8. Mischwelle nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an der Produktkammerwand (10) mindestens eine Injektionsdüse (11) angeordnet ist.
9. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kunststoffuberzug (6) isostatisch bei hohen Drücken aufgepresst, dann bei hohen Temperaturen gesintert und anschließend spanend bearbeitet ist.
10. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Oberfläche des KunststoffÜberzugs (6) poliert ist.
11. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die gesamte Oberfläche des Stahlkerns aufgeraut ist.
12. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kunststoffuberzug (6) nach der isostatischen Pressdruckauftragung bei etwa 360 °C bis 380 °C gesintert ist.
13. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mischelemente (4) Bestandteil des Überzugs (6) sind.
14. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der zylindrische Abschnitt (7) des Stahlkerns (3) der Mischwelle längliche Nuten (12) und längliche Erhebungen (13) aufweist, deren Ecken (14) und Kanten (15) abgerundet sind.
15. Mischwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Breiten der Nuten und der Erhebungen (13) etwa gleich groß sind.
16. Verfahren zur Herstellung eines Überzugs (6) auf der Oberfläche eines Stahlkern (3) einer Mischwelle (1) zur Durchmischung und Zerteilung von Lebensmittelprodukten in einem Aggregat (2) mit Hilfe eines an sich bekannten Verarbeitungsverfahrens zur Aufbringung von PTFE auf Oberflächen d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf die strukturierte Oberfläche des Stahlkerns (3) bei isostatischem Druck (p) und erhöhten Temperaturen (T) ein Überzug (6) mit Mischelementen (4) aufgebracht wird.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kunststoffuberzug (6) isostatisch bei hohen Drücken aufgepresst, dann bei hohen Temperaturen gesintert und anschließend spanend bearbeitet ist.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kunststoffuberzug mit einem isostatischen Druck von etwa 300 bar bis 350 bar auf den Stahlkern (3) der Mischwelle (1) aufgepresst ist.
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kunststoffuberzug (6) isostatisch bei hohen Drücken aufgepresst, dann bei hohen Temperaturen gesintert und anschließend spanend bearbeitet wird.
20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kunststoffuberzug (6) nach der isostatischen Pressdruckauftragung bei etwa 360 °C bis 380 °C gesintert wird.
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