Beschreibung
Titel
Dosier- und Mischmaschine sowie Verfahren zur Herstellung einer Lösung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Dosier- und Mischmaschine zur Herstellung einer Ausgangs lösung für Süßigkeiten sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Ausgangslösung.
Bei der Herstellung von Bonbons wird üblicherweise eine Mischung aus etwa gleichen Teilen Zucker und Glucosesirup in Wasser vollständig aufgelöst. Dann wird aus dieser Lösung der Hauptanteil des Wassers wieder herausgekocht. Das Auskochen von Wasser ist sehr energieintensiv und somit ein relevanter Kostenfaktor bei der Bonbonherstellung. Die Herstellung der Lösung, welche als Ausgangsstoff für die Süßwaren dient, wird bisher diskontinuierlich ausgeführt. Dabei werden die Zutaten nacheinander unter Zusatz von Wasser in einem Wiegebehälter dosiert und zu einer Lösung (slurry) vermischt. Nach dem Mischvorgang wird die Ausgangslösung in einen Vorratsbehälter abgelassen und von dort zu einer meist kontinuierlichen Weiterverarbeitung bereitgestellt. Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass eine hohe Genauigkeit der zugegebenen Menge der Zutaten erreicht werden kann. Ferner kann auch eine hohe Reproduzierbarkeit erreicht werden, so dass ein hohes Qualitätsniveau der hergestellten Süßwaren erreicht werden kann. Nachteilig ist jedoch der diskontinuierliche Herstellungsprozess, welcher insbesondere bei der Massenherstellung von Süßigkeiten nicht optimal ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfmdungsgemäße Dosier- und Mischmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ihre Nutzung einen signifikant reduzierten Energiebedarf ermöglicht und eine hohe Flexibilität bei der Produktion von Süßwaren gewährleistet. Weiter muss erfindungsgemäß kein größer Vorratsbehälter für eine
Zwischenspeicherang der Ausgangslösung (Slurry) vorgesehen werden. Der erfindungsgemäße Verzicht auf den Zwischenbehälter kann ferner verhindern, dass eine Entmischung und Sedimentation von Bestandteilen der Ausgangslösung im Zwischenbehälter auftritt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die kontinuierlich arbeitende Dosier- und Mischmaschine einen Zufuhrpfad zum Zuführen eines ersten flüssigen Bestandteils und einen zweiten Zufuhrpfad zum Zufuhren eines zweiten, pulverförmigen Bestandteils aufweist. Ferner umfasst die Maschine ein Mischaggregat, in welches der erste und der zweite Zufuhrpfad einmünden. Im ersten Zufuhrpfad ist eine erste Mengenerfassung angeordnet, um eine Menge des kontinuierlich zugeführten ersten Bestandteils zu erfassen. Ferner ist im zweiten Zufuhrpfad eine zweite Mengenerfassungseinrichtung angeordnet, um eine Menge des zweiten kontinuierlich zugeführten Bestandteils zu erfassen. Weiterhin ist im ersten und zweiten Zufuhrpfad jeweils eine Fördereinrichtung vorgesehen, um eine kontinuierliche Förderung des ersten bzw. zweiten Bestandteils auszuführen. Hierdurch kann eine kontinuierlich arbeitende Dosier- und Mischmaschine bereitgestellt werden, welche zur Herstellung einer insbesondere kristallhaltigen Ausgangslösung für Süßigkeiten, insbesondere für Bonbons, ermöglicht. Es sei angemerkt, dass unter dem Begriff "pulverförmig" ein schüttfähiger Bestandteil unabhängig von seiner Korngröße verstanden wird.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise umfasst die Dosier- und Mischmaschine gemäß der Erfindung einen dritten Zufuhrpfad , um kontinuierlich eine vorbestimmte Menge einer weiteren Flüssigkeit zuzuführen, wobei der dritte Zufuhrpfad in den ersten Zufuhrpfad mündet, oder wobei der dritte Zufuhrpfad direkt in das Mischaggregat mündet. Die weitere Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser oder auch eine weitere flüssige Zutat für die Ausgangslösung, beispielsweise Milch, Sahne, Honig, flüssige Geschmacksstoffe, flüssiges Fett o.Ä. sein.
Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine einen Spülanschluss, welcher beim ersten Zufuhrpfad angeordnet ist. Über den Spülanschluss kann eine Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen des ersten Zufuhrpfads sowie des Mischaggregats zugeführt werden.
Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine einen Wärmetauscher, welcher in dem ersten Zufuhrpfad angeordnet ist. Hierdurch kann eine Vorerwärmung des ersten flüssigen Bestandteils, welcher über den ersten Zufuhrpfad zugeführt wird, ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die zweite Fördereinrichtung im zweiten Zufuhrpfad zur Förderung des zweiten, pulverformigen Bestandteils ein Schneckenförderer oder ein Vibrationsförderer. Der Schneckenförderer kann auf einfache Weise eine kontinuierliche Förderung sicherstellen, so dass der zweite Bestandteil kontinuierlich zum Mischaggregat gefördert werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die zweite Mengenerfassungseinrichtung eine Waage. Die Waage ist dabei vorzugsweise an dem Schneckenförderer angeordnet. Hierdurch kann die Waage kontinuierlich eine Überprüfung der zugeführten Menge des zweiten Bestandteils ausführen.
Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine einen vierten Zufuhrpfad, um einen weiteren pulverformigen Bestandteil kontinuierlich zu fördern. Der vierte Zufuhrpfad mündet dabei entweder in den zweiten Zufuhrpfad in Förderrichtung nach der zweiten Fördereinrichtung, oder mündet direkt in das Mischaggregat. Durch den vierten Zufuhrpfad ist es dabei möglich, einen weiteren pulverformigen Bestandteil zur Ausgangslösung zuzugeben.
Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine ein Löseaggregat, z.B. einen Wärmetauscher mit Gegendruckventil, um nach dem Mischaggregat die Kristalle der Ausgangslösung vollständig zu lösen.
Es sei angemerkt, dass in den Zufuhrpfaden der erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine selbstverständlich eine Vielzahl von Sperrventilen vorgesehen sein kann, welche von einer zentralen Steuereinheit angesteuert werden. Weiter bevorzugt kann die Maschine auch eine Drainageeinrichtung umfassen, um fallweise eine Entleerung der Zufuhrpfade und/oder des Mischaggregats zu ermöglichen.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Ausgangslösung für Süßigkeiten mit den Schritten des kontinuierlichen Zuführens eines ersten flüssigen Bestandteils der Ausgangslösung zu einem Mischaggregat über einen ersten Zufuhrpfad, des kontinuierlichen Zuführens eines zweiten pulverformigen Bestandteils der Ausgangslösung zu dem Mischaggregat über einen zweiten Zufuhrpfad und des Mischens der kontinuierlich zugeführten ersten und zweiten Bestandteile im Mischaggregat, um die Ausgangslösung bereitzustellen. Während des Vorgangs des kontinuierlichen Zuführens des
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ersten und zweiten Bestandteils wird sowohl der erste als auch der zweite Bestandteil ständig erfasst, so dass eine genaue Überwachung der zugeführten Menge der ersten und zweiten Bestandteile für die Ausgangslösung der Süßigkeiten möglich ist. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit eine Vermischung eines flüssigen und pulverförmigen Bestandteils mit hohen Feststoffanteilen erhalten werden. Der pulverförmige Bestandteil ist vorzugsweise kristalliner Zucker und der flüssige Bestandteil ist vorzugsweise ein Glucosesirup mit hoher Viskosität. Der Wasseranteil des Glucosesirups beträgt dabei vorzugsweise unter 20%, weiter bevorzugt unter 15 % und besonders bevorzugt unter 10%. Erfindungsgemäß kann somit durch das kontinuierliche getrennte Zuführen der beiden Bestandteile das Mischen einer Ausgangslösung ausgeführt werden, welche nur einen geringen Wasseranteil enthält. Dadurch kann insbesondere im nachgeschalteten Schritt des Auskochens des Wassers aus der Ausgangslösung ein Energiebedarf deutlich reduziert werden, da weniger Wasser aus der Lösung ausgekocht werden muss. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere eine Mischung mit einem Feststoffanteil bis über 90 % ermöglichen. Hierbei ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren des kontinuierlichen Zuführens der Bestandteile trotzdem ein gutes Vermischen, auch wenn hohe Feststoffanteile vorhanden sind. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auf große Puffervolumen oder Ähnliches verzichten, das es kontinuierlich arbeitet.
Vorzugsweise wird eine vorbestimmte Menge von Wasser und/oder ein weiterer flüssiger Bestandteil für die Ausgangslösung in den ersten Zufuhrpfad und/oder direkt in das Mischaggregat kontinuierlich zugeführt. Dadurch können auch Ausgangslösungen mit mehreren verschiedenen Bestandteilen einfach und sicher bereitgestellt werden und der Wasseranteil der Mischung beliebig vorzugsweise zwischen 10 % und 20 % eingestellt werden. Weiter bevorzugt kann selbstverständlich auch noch ein weiterer pulverförmiger Bestandteil in den zweiten Zufuhrpfad und/oder direkt in das Mischaggregat zugeführt werden.
Es sei angemerkt, dass zur Herstellung von Bonbons als flüssiger Bestandteil vorzugsweise ein Glucosesirup und als pulverförmiger Bestandteil vorzugsweise kristalliner Zucker verwendet wird. Als Ausgangslösung kann dann eine kristalline Lösung erhalten werden, welche dann einem Löseaggregat und einem Kocher zum vollständigen Lösen und anschließendem Auskochen des Wassers in der Ausgangslösung zugeführt werden kann.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer kontinuierlich arbeitenden
Dosier- und Mischmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Prinzipdarstellung einer kontinuierlich arbeitenden
Dosier- und Mischmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 3 eine schematische Prinzipdarstellung einer kontinuierlich arbeitenden
Dosier- und Mischmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine kontinuierlich arbeitenden Dosier- und Mischmaschine 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Dosier- und Mischmaschine 1 einen ersten Zufuhrpfad 2 und einen zweiten Zufuhrpfad 3. Die beiden Zufuhrpfade 2, 3 sind dabei separat voneinander angeordnet und münden beide separat in einem Mischaggregat 6. Der erste Zufuhrpfad 2 ist zum Zuführen eines flüssigen Bestandteils 4 einer Ausgangslösung für Süßigkeiten, z.B. Bonbons, vorgesehen. Der zweite Zufuhrpfad 3 ist für einen pulverförmigen Bestandteil 5 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine 1 ist dabei derart ausgelegt, dass der flüssige Bestandteil 4 und der pulverförmige Bestandteil 5 kontinuierlich zum Mischaggregat 6 zugeführt wird und dort vermischt wird.
Um eine genaue Mischung der beiden Bestandteile zu erreichen, ist im ersten Zufuhrpfad 2 eine erste Mengenerfassungseinrichtung 7, welche als Massedurchflussmesser ausgebildet ist, angeordnet. Ferner ist im ersten Zufuhrpfad 2 eine erste Fördereinrichtung 9 in Form einer Pumpe angeordnet, welche über einen Antrieb 9a kontinuierlich den flüssigen Bestandteil 4 im
ersten Zufuhrpfad 2 fordert. Der ersten Fördereinrichtung 9 ist ein Sperrventil 23 nachgeordnet. Ferner ist im ersten Zufuhrpfad 2 ein Wärmetauscher 11 vorgesehen, welcher vorzugsweise mit Dampf beheizt wird und den flüssigen Bestandteil 4 auf eine Temperatur von 60 bis 1100C vorwärmt.
Im zweiten Zufuhrpfad 3 für den pulverigen Bestandteil 5, welcher beispielsweise Zucker ist, ist eine zweite Fördereinrichtung 10 in Form eines Schneckenförderers angeordnet. Der Schneckenförderer wird mittels eines Antriebs 1 Oa angetrieben. Ferner ist im zweiten Zufuhrpfad 3 eine zweite Mengenerfassungseinrichtung 8 in Form einer Waage vorgesehen. Die zweite Mengenerfassungseinrichtung 8 ist dabei unterhalb des Schneckenförderers angeordnet, wobei zur Mengenregelung der Schneckenförderer kontinuierlich gewogen wird. Der pulverformige Bestandteil 5 kann alternativ auch mittels eines Schwingförderers gefordert werden. Ein Nachfüllen der zweiten Fördereinrichtung 10 kann dabei aus einem Silo 24 über ein Sperrventil 19 erfolgen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, münden somit eine Leitung 12 des ersten Zufuhrpfads 2 und eine Leitung 13 des zweiten Zufuhrpfads 3 separat im Mischaggregat 6 und werden dort zusammengeführt. Das Mischaggregat 6 vermischt den flüssigen Bestandteil 4 und den pulverformigen Bestandteil 5 kontinuierlich, wobei das Mischaggregat 6 einen Antrieb 6a für ein Rührelement o.Ä. umfasst. Die derart vermischte Vorlösung wird über eine Leitung 25 in einen offenen Einlaufbereich 14 zugeführt. Das Mischaggregat 6 hat dabei die flüssigen und pulverigen Komponenten homogen miteinander vermischt, so dass die Mischung frei in eine zweite Pumpe 15, welche mittels eines Antriebs 15a betrieben wird, fließen kann. Der zweiten Pumpe 15 ist ein Löseaggregat 16, welcher einen dampfbeheizten Mischwärmetauscher und ein Gegendruckventil umfasst, und ein Kocher 17 zum Auskochen des vorhandenen Wassers aus der gemischten Lösung nachgeschaltet.
Ferner umfasst die Dosier- und Mischmaschine 1 einen Spülwasseranschluss 21, über welchen Spülwasser 26 zur Reinigung der Maschine zugeführt werden kann. Am Spülwasseranschluss 21 ist ein Sperrventil 22 zum Freigeben und Verschließen des Spülwasseranschlusses vorgesehen. Bei geöffnetem Sperrventil 22 kann das Spülwasser 26 in den ersten Zufuhrpfad 2 und das Mischaggregat 6 strömen und die Maschine reinigen. Um zu verhindern, dass das Spülwasser 26 in die zweite Fördereinrichtung 10 gelangt, wird ein weiteres Sperrventil 20 in der Leitung 13 verschlossen. Vor dem Spülvorgang kann sich der noch im ersten Zufuhrpfad 2
befindliche flüssige Bestandteil 4 über ein Drainageventil 18 abgelassen werden. Ebenso kann das verwendete Spülwasser 26 nach der Reinigung über das Drainageventil 18 abgelassen werden.
Somit kann erfindungsgemäß eine Dosier- und Mischmaschine 1 bereitgestellt werden, welche es ermöglicht, dass eine homogene Mischung aus einem ersten flüssigen Bestandteil 4 und einem zweiten pulverförmigen Bestandteil 5 erreicht wird, ohne dass zusätzlich Wasser hinzugegeben werden muss. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine ohne große Vorlaufzeit gestartet werden kann und dabei von Beginn an eine sehr homogene Mischung aus den flüssigen und pulverformigen Bestandteilen erreicht. Erfindungsgemäß kann dabei ein Wasseranteil der Mischung unter 8% sein. Der flüssige Bestandteil 4 ist dabei vorzugsweise ein Bestandteil mit relativ hoher Viskosität, welche jedoch kontinuierlich ohne weitere Zugabe von Wasser in das Mischaggregat 6 gefördert werden kann. Somit ist die erfindungsgemäße Dosier- und Mischmaschine 1 zur Bereitstellung einer Mischung mit hohen Feststoffanteilen geeignet, so dass im Prozessverlauf insbesondere im Kocher 7, weniger Energie zum Austreiben des Wassers zugeführt werden muss. Durch die kontinuierliche Arbeitsweise der Maschine kann ferner auf einen Zwischenspeicher o.Ä. verzichtet werden. Da erfindungsgemäß ferner während der kontinuierlichen Förderung der beiden Bestandteile der Ausgangslösung jeweils deren Menge erfasst wird, kann auch eine Genauigkeit einer Rezeptur garantiert bzw. protokolliert werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 2 eine Dosier- und Mischmaschine 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, entspricht die Maschine des zweiten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen der des ersten Ausführungsbeispiels, wobei zusätzlich noch ein Wasserzufuhrpfad 36 zur Zuführung von Wasser 27 vorgesehen ist. Der Wasserzufuhrpfad 36 kann mittels eines Sperrventils 28 freigegeben bzw. verschlossen werden. Dadurch kann bei Bedarf eine Dosierung einer beliebigen Menge von Wasser über ein Motorregelventil 29 ermöglicht werden. Ferner ist im Wasserzufuhrpfad 36 ein Durchflussmesser 30 vorgesehen, um eine zugeführte Menge von Wasser zu erfassen. Dadurch kann die Dosier- und Mischmaschine des zweiten Ausführungsbeispiels eine höhere Variabilität aufweisen und bei Bedarf auch Wasser zuführen.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Figur 3 zeigt eine Dosier- und Mischmaschine 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispiele bezeichnet sind.
Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei zusätzlich noch beim dritten Ausführungsbeispiel ein dritter Zufuhrpfad 31 für einen weiteren flüssigen Bestandteil 32 vorgesehen ist. Im dritten Zuführpfad 31 ist eine Pumpe 33, welche mittels eines Antriebs 33a angetrieben wird, angeordnet, um den dritten Bestandteil 32 zu fördern. Ferner ist im dritten Zuführpfad 31 ein weiteres Absperrventil 34 angeordnet. Um eine Menge des zugeführten dritten Bestandteils zu bestimmen, kann ferner noch ein Durchflussmesser (nicht dargestellt) vorgesehen werden.
Ferner umfasst das dritte Ausführungsbeispiel einen vierten Zufuhrpfad 41, zum Zuführen eines vierten Bestandteils 42, welcher ebenfalls ein pulverförmiger Bestandteil ist. Eine Zuführung des vierten pulverförmigen Bestandteils erfolgt über einen Schneckenförderer 43, der über einen Antrieb 43 a angetrieben wird.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, mündet der dritte Zufuhrpfad 31 dabei in die Leitung 12 des ersten Zufuhrpfads 2 und wird dann gemeinsam mit dem ersten flüssigen Bestandteil 4 zum Mischaggregat 6 zugeführt. Der vierte Zufuhrpfad 41 mündet in den zweiten Zufuhrpfad 3 und wird dann gemeinsam mit dem pulverförmigen ersten Bestandteil 5 zum Mischaggregat 6 zugeführt. Somit werden beim dritten Ausführungsbeispiel vier Bestandteile, nämlich zwei flüssige Bestandteile 4, 32 und zwei pulverförmige Bestandteile 5, 42 zum Mischaggregat 6 zugeführt und dort zu einer homogenen Ausgangslösung vermischt.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.