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Patent Searching and Data


Title:
CENTRIFUGAL MIXER, METHOD AND USE FOR COMMINUTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/044940
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for processing a fat mass (m), to the use of a centrifugal mixer (1) to process a fat mass (m), to a production line for processing a fat mass (m), and to a centrifugal mixer (1). The components (k) of the fat mass (m) are comminuted and/or mixed in a preferably open centrifugal mixer (1).

Inventors:
BRAUN PETER (CH)
GERBER STEFAN (CH)
Application Number:
PCT/EP2009/063446
Publication Date:
April 21, 2011
Filing Date:
October 15, 2009
Export Citation:
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Assignee:
BUEHLER AG (CH)
BRAUN PETER (CH)
GERBER STEFAN (CH)
International Classes:
A23G1/00; A23G1/10; B01F23/70; B01F23/80
Domestic Patent References:
WO2007066362A12007-06-14
Foreign References:
GB2066642A1981-07-15
US4151308A1979-04-24
US5906853A1999-05-25
GB741412A1955-12-07
EP0879562A11998-11-25
EP1541222A12005-06-15
DE3914694A11990-01-11
US5393138A1995-02-28
US1683500A1928-09-04
GB2066642A1981-07-15
DE3914694A11990-01-11
Attorney, Agent or Firm:
HEPP, Dieter et al. (CH)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Bearbeitung einer Fettmasse (m) , dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (k) der Fettmasse (m) in einem, bevorzugt offenen, Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) zerkleinert und/oder vermischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

Durchmesser der Komponenten (k) der Fettmasse (m) durch den Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) im Wesentlichen auf unter 200μιη, insbesondere auf unter 150μιη, reduziert werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Welle (2; 22; 32; 42) des Zentrifugalmischers (1; 21; 31; 41) im Bereich von 500 bis 6000 rpm liegt, bevorzugt im Bereich von 1000 bis 4000 rpm.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte im Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) vorhandene Masse (m) mit im Wesentlichen einer Geschwindigkeit bearbeitet wird, insbesondere der Geschwindigkeit, welche die auf der Welle des Zentrifugalmischers angeordne¬ ten Stifte (7; 37) an ihrer Spitze aufweisen, die bevorzugt zwischen 5 bis 600 km/h beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Parameter, welcher für die Konsistenz der Fettmasse (m) charakteristisch ist, wie z.B. Viskosität oder Feuchtigkeit, durch geeignete Wahl der Dreh¬ zahl der Welle (2; 22; 32; 42) im Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt die Fettmasse (m) gewalzt wird, insbesondere in einem 2-, 3- oder 5-Walzwerk (5) .

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (k) der Fettmasse (m) vor dem Vermischen im Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) in einem Vorwalzwerk (6) vorzerkleinert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (k) der Fettmasse (m) in mindestens einem weiteren Zentrifugalmischer (21) weiter zerkleinert und/oder vermischt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt die Komponenten (k) der Fettmasse (m) in einer Vorrichtung zur Nasszerkleinerung, insbesondere einer Rührwerksmühle, bearbeitet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Durchmesser von stückigen Bestandteilen der Fettmasse (m) bei der Bearbeitung der Masse im Zentrifugal¬ mischer (1; 21; 31; 41) auf unter 5 mm, insbesondere auf unter 1 mm reduziert werden.

11. Verwendung mindestens eines Zentrifugalmischers (1; 21; 31;

41) zur Bearbeitung einer Fettmasse (m) wobei die Komponenten (k) der Fettmasse vermischt und/oder zerkleinert werden.

12. Verwendung mindestens eines Zentrifugalmischers (1; 21; 31;

41) nach Anspruch 11, wobei die Fettmasse (m) eine Kakao- oder Schokoladenmasse, insbesondere mit stückigen Bestand¬ teilen, ist.

13. Verwendung mindestens eines Zentrifugalmischers (1; 21; 31;

41) nach Anspruch 11 zur Bearbeitung einer Fettmasse (m) vor Einbringen in ein Walzwerk (5) , vorzugsweise ein 2-, 3- oder 5-Walzwerk .

14. Produktionsstrecke für die Bearbeitung eine Fettmasse (m) , dadurch gekennzeichnet, dass die Strecke mindestens einen Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) umfasst.

15. Produktionsstrecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Bearbeitungsrichtung (11) nach dem Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) mindestens ein Walzwerk (5), vorzugs¬ weise mindestens ein 2-, 3- oder 5-Walzwerk, angeordnet ist.

16. Produktionsstrecke nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Bearbeitungsrichtung (11) vor dem Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) mindestens ein Walzwerk (6), vorzugsweise mindestens ein 2-Walzerk, angeordnet ist.

17. Produktionsstrecke nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da¬ durch gekennzeichnet, dass in Bearbeitungsrichtung (11) vor dem Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) mindestens ein Rühr- und/oder Mischwerk angeordnet ist.

18. Produktionsstrecke nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da¬ durch gekennzeichnet, dass in der Strecke mindestens eine Vorrichtung zur Nasszerkleinerung, beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle, angeordnet ist.

19. Produktionsstrecke nach einem der Ansprüche 14 bis 18, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) derart in der Strecke angeordnet ist, dass der Zent¬ rifugalmischer (1; 21; 31; 41) mindestens zweimal von der Fettmasse (m) oder zumindest Teilen davon durchlaufen wird.

20. Zentrifugalmischer, insbesondere zur Verwendung in einem

Verfahren gemäss Ansprüchen 1-10 und/oder in einer Produktionsstrecke gemäss Ansprüchen 14-19, mit einer bevorzugt im Wesentlichen horizontal angeordneten Trommel (13) und eine Welle (2; 22; 32; 42), dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalmischer (1; 21; 31; 41) einen freien Austrag erlaubt und dass die Welle (2; 22; 32; 42) zweiseitig gelagert ist .

21. Zentrifugalmischer, insbesondere zur Verwendung in einem

Verfahren gemäss Ansprüchen 1-10 und/oder in einer Produktionsstrecke gemäss Ansprüchen 14-19 und/oder gemäss Anspruch 20 , mit einer bevorzugt im Wesentlichen horizontal angeord¬ neten Trommel (13) und eine Welle (2; 22; 32; 42), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung der Trommel (13) strukturiert ist, insbesondere derart, dass dadurch die Haf¬ tung einer zu fördernden Masse an der Innenwandung begünstigt wird.

22. Zentrifugalmischer gemäss Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung aufgeraut und/oder gewellt und/oder gezahnt und/oder mit Stiften versehen ist.

23. Zentrifugalmischer gemäss einem der Ansprüche 20-22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalmischer temperierbar ist, insbesondere einen Doppelwandaufbau aufweist.

Description:
ZENTRIFUGALMISCHER, VERFAHREN UND VERWENDUNG ZUR ZERKLEINERUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Fettmasse, die Verwendung eines Zentrifugalmischers für die Bearbei ¬ tung einer Fettmasse, eine Produktionsstrecke für die Bearbei ¬ tung einer Fettmasse sowie einen Zentrifugalmischer.

Unter Fettmassen werden in der vorliegenden Anmeldung Produkte mit einem Fettanteil für die Nahrungsmittelproduktion verstanden. Bei diesen handelt es sich um feste und/oder flüssige Pro ¬ dukte, sowie um feste und/oder flüssige Produkte, die im Zentri ¬ fugalmischer entstehen. Bevorzugt handelt es sich um pastöse oder pulverförmige Massen.

Die Bearbeitung von Fettmassen, insbesondere in der Nahrungsmittelproduktion, ist ein Prozess mit mehreren Bearbeitungsschrit ¬ ten. Meist werden in einem ersten Schritt die Komponenten der Fettmasse zusammengemischt. Eine Komponente im Sinne dieser An ¬ meldung ist als Substanz oder Ingredienz zu verstehen, die in der Fettmasse entweder als Feststoff suspendiert oder auch in gelöster Form vorkommt oder dieser zugegeben wird. Beispielsweise kann eine Schokoladenmasse aus den Komponenten Kakaobutter, Zucker, Milchpulver sowie Kakaopulver bestehen.

Bei der herkömmlich bekannten Produktion von Schokoladenmasse werden die Komponenten zunächst in einem Rührkessel vermischt. In einem weiteren Schritt wird die Fettmasse in der Regel durch ein oder mehrere Walzwerke gewalzt, wobei die in der Masse sus ¬ pendierten Feststoffe weiter zerkleinert werden. Beispielsweise kann die Masse vor dem Walzen in einem 2-, 3- oder 5-Walzwerk zunächst in einem 2-Walzwerk vorgewalzt werden. Dabei wird die Fettmasse weitgehend homogenisiert. Nach dem Walzen kann die Fettmasse weiteren Schritten unterzogen werden, wie beispiels- weise Conchieren, wobei je nach Rezeptur weitere Komponenten der Masse beigegeben werden können.

Anschliessend kann die Fettmasse je nach beabsichtigter Verwendung noch weiteren Verfeinerungsschritten unterzogen werden.

Bei der Produktion einfacherer Produkte, wie Füllungen oder Compounds, werden die Komponenten in einer Vorrichtung zur Nasszerkleinerung vorgängig vermischt und in der Mühle zerkleinert. Bei der Nasszerkleinerung auch Verfahren bekannt, in denen die Mischung und Zerkleinerung im gleichen Prozessraum erfolgen.

Die Nasszerkleinerung kann in einer Rührwerkskugelmühle oder in einer Trommelmühle mit Schlagleisten oder Schlagmessern geschehen .

Ein Nachteil der bekannten Verfahren ist dabei, dass das Vermischen der Komponenten nicht kontinuierlich erfolgen kann und somit die Herstellung der Fettmasse nur im Batch-Verfahren erfolgen kann. Dieser Nachteil besteht auch bei den einfacheren Produkten, da sich das Mischen und Zerkleinern in der Mühle nicht kontinuierlich oder höchstens halbkontinuierlich durchführen lässt .

Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, dass je nach Zusammensetzung der Fettmasse die Walzwerke neu justiert werden müssen, damit stets eine gute Qualität des Endprodukts gewährleistet ist. Diese Justierung ist bisweilen zeitaufwändig und erfordert eine Unterbrechung des Produktionsablaufs. Je nach der Komplexi ¬ tät des Walzwerks ist überdies auch grosse Erfahrung des Opera ¬ teurs notwendig. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren, eine Verwendung sowie eine Produktionsstrecke der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile des Be ¬ kannten überwindet und insbesondere eine kontinuierliche Bear ¬ beitung einer Fettmasse erlaubt. Diese Aufgabe wird erfindungs- gemäss mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge ¬ löst.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, dass sich durch Einsatz eines Zentrifugalmischers eine kontinuierliche Bearbeitung einer Fettmasse erzielen lässt.

Zentrifugalmischer sind an sich bekannt. Beispielsweise be ¬ schreibt die WO 2007/066362 einen solchen Mischer. Dabei wird die zu bearbeitende Substanz in einer bevorzugt im Wesentlichen horizontal angeordneten Trommel geführt. In der Trommel befindet sich eine rotierende Welle, die mindestens teilweise mit Stiften versehen ist. Zur Erzeugung eines Vorschubs können die Stifte spiralförmig angeordnet sein. Durch die hohe Drehzahl der Stifte wird das eingetragene Material durch die Wirkung der Zentrifu ¬ galkraft gegen die Innenwände der Trommel geschleudert. Die ein ¬ gebrachte Substanz wird dabei ständig durch die Stifte durch ¬ mischt .

Die Dichte der Stifte kann entlang der Welle variieren. Bei spi ¬ ralförmig angeordneten Stiften kann sich die Steigung der Spirale ändern, im Extremfall soweit, dass eine Rückforderung ermög ¬ licht wird. Die Stifte können gleichartig sein, beispielsweise eine runde Querschnittsfläche von demselben Durchmesser aufwei ¬ sen. Alternativ können unterschiedliche Arten von Stiften an der Welle angeordnet sein, beispielsweise mit unterschiedlichen Querschnittsflächen (polygonal, elliptisch, rund) oder mit unterschiedlichen Durchmessern. Bevorzugt sind die Stifte zylin- derförmig, sie können aber auch keulenförmig oder schaufelartig sein .

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines offenen Zentrifu ¬ galmischers. Dieser bietet einen freien Austrag der Massen, so ¬ dass es zu keinem Rückstau der Masse kommt.

Dazu ist das Ende der Trommel bevorzugt offen und nicht oder nur geringfügig verjüngt. Der Austrieb der Masse kann auch durch eine Austrageinrichtung, beispielsweise einen Schneckenförderer, geschehen. Bei einer zweiseitig gelagerten Mischerwelle kann der freie Austrag beispielsweise durch eine konzentrische Öffnung gewährleistet sein.

Weil die Fettmasse nicht zurück gestaut wird, bildet sich durch die Zentrifugalkraft an der inneren Wand des Zentrifugalmischers eine dünne Schicht der Masse. Durch Rotation der Stifte erfolgt ein Energieeintrag in die Masse, der dank der dünnen Schicht re ¬ lativ gleichmässig über das ganze Volumen der bearbeiteten Masse erfolgt .

Vorteilhafterweise wird die Masse in dem Zentrifugalmischer auf einer vorwählbaren Temperatur gehalten. Dafür wird der Zentrifugalmischer, zum Beispiel mittels eines Doppelwandaufbaus tempe ¬ riert, also gekühlt oder erwärmt.

Überraschend wurde zudem festgestellt, dass feste Komponenten in der Fettmasse im Zentrifugalmischer zerkleinert werden. Damit kann gleichzeitig mit dem Mischen der Komponenten eine Zerkleinerung der in der Masse suspendierten Komponenten erfolgen.

Als Fettmasse im Sinne der Anmeldung wird eine Masse verstanden, die zu mehr als 10 Gew.-% aus Fetten und Ölen besteht. Bevorzugt beträgt der Fettanteil der Masse mehr als 25 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 30 Gew.-%.

Als Komponenten kommen grundsätzlich alle Stoffe, Substanzen o- der Ingredienzien in Frage. Bevorzugt wird das erfindungsgemässe Verfahren zum Bearbeiten von Fettmasse in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt.

Bevorzugte Komponenten sind daher pflanzliche oder tierische Fette, wie beispielsweise Butter, Kakaobutter, Schmalz und dergleichen, aber auch Öle wie Palmöl, Kokosnussfett , Sonnenblumenöl und dergleichen sowie Mischungen davon.

Weitere Komponenten der durch das erfindungsgemässe Verfahren bevorzugt bearbeitete Fettmassen sind beispielsweise Kakaopul ¬ ver, Kakaomasse, Zucker, Zuckerersatzstoffe, Vanillepulver, Pu ¬ derzucker, Milchpulver, Speisestärke, Nuss- oder Mandelpulver und dergleichen. Weitere bevorzugte Komponenten sind beispiels ¬ weise Honig, Glukosesirup, Ahornsirup, Karamellsirup aber auch feste Komponenten wie Nüsse, Mandeln oder Rosinen und dergleichen sowie Mischungen davon.

Die Masse wird bei der Verarbeitung stets in Verarbeitungsrichtung weiter geschoben und wegen des freien Auslaufs des Zentrifugalmischers nicht zurück gestaut. Gleichzeitig steht die Masse unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft. Die gesamte Masse be ¬ findet sich also in einem Abstand zur Welle.

Je nach Durchsatzmenge bildet die Masse eine dünne Schicht an der Wand, daher wird die gesamte Masse mit im Wesentlichen der ¬ selben Geschwindigkeit der Stifte bearbeitet. Es erfolgt ein gleichmässiger Energieeintrag in einer engen E- nergiebreite über das ganze Volumen der bearbeiteten Masse.

Die Drehzahl der Welle liegt bevorzugt unter 6000 Umdrehungen pro Minute (rpm) , besonders bevorzugt zwischen 500 rpm und 5000 rpm, ganz besonders bevorzugt zwischen 1000 rpm und 4000 rpm.

Typische verwendete Zentrifugalmischer haben einen Innendurchmesser der Trommel vom 50-500 mm. Die Stiftgeschwindigkeiten im Randbereich, denen die Masse ausgesetzt ist, liegen somit zwi ¬ schen circa 5 km/h und circa 600 km/h.

Bevorzugt kann der Durchmesser der suspendierten Partikel der Komponenten reduziert werden. Besonders bevorzugt wird der

Durchmesser der Bestanteile dabei im Wesentlichen auf einen Wert unter 200μιη, ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen unter 150μη reduziert. Für die Behandlung einer Fettmasse mit bei ¬ spielsweise 70-80% Zuckergehalt bedeutet dies, dass beim Sieben der Masse der Rückstand, der auf einem Sieb mit 200μη Maschendurchmesser, respektive 150μη Maschendurchmesser, zurückbleibt, vor dem Behandeln im Zentrifugalmischer beispielsweise noch über 99% und nach dem Behandeln weniger als 90% des Gesamtgewichts der Fettmasse ausmacht. Anders ausgedrückt beträgt der Gewichts ¬ anteil der Masse, deren Bestandteile einen Durchmesser von klei ¬ ner als 200μιη, respektive 150μιη, aufweisen, vor der Behandlung im Zentrifugalmischer weniger als 1 % und nach der Behandlung mehr als 10% der Gesamtmasse. Der Durchmesser der Bestanteile wird also verringert.

Durch geeignete Wahl der Drehzahl der Welle des Zentrifugalmischers wird mindestens ein Parameter, welcher für die Konsistenz der Fettmasse charakteristisch ist, wie z.B. Viskosität, Feuch- tigkeit, Homogenität und/oder Körnigkeit, auf einen vorbestimm ¬ ten Wert eingestellt, bzw. auf ein Werteintervall eingegrenzt.

Dadurch ist es möglich, die Parameter der Masse auf Werte einzu ¬ stellen, die optimal für den nächsten Verarbeitungsschritt sind. Wird die Masse z.B. nach dem Zentrifugalmischer in ein Walzwerk überführt, kann durch Einstellen der Konsistenz der Masse unter Umständen auf das Justieren der Walzen verzichtet werden.

Bevorzugt wird die Fettmasse nach dem Mischen und/oder Zerklei ¬ nern der Komponenten im Zentrifugalmischer gewalzt um den durchschnittlichen Durchmesser der suspendierten Partikel in der Fettmasse weiter zu reduzieren. Die geschieht bevorzugt in einem 2-, 3- oder 5-Walzwerk.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Komponenten der Fettmasse vor dem Vermischen und/oder Zerkleinern im Zentrifugalmischer vorvermischt werden.

In einer weiteren Ausführungsform können die Komponenten der Fettmasse vor dem Vermischen und/oder Zerkleinern im Zentrifugalmischer vorzerkleinert werden, beispielsweise in einem Walzwerk. Die jeweiligen Komponenten können beispielsweise getrennt vorzerkleinert und danach erst zusammengegeben werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Komponenten der Fettmasse vor dem Vermischen und/oder Zerkleinern im Zentrifugalmischer sowohl vorvermischt als auch vorzerkleinert werden.

Die Komponenten der Fettmasse können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in mindestens einem weiteren Zentrifugalmischer weiter zerkleinert und/oder vermischt werden. In weiteren Schritten kann die Fettmasse weiter bearbeitet werden, beispielsweise durch Conchieren.

Die Zentrifugalmischer und/oder die übrigen Produktionsschritte können bei einem Produktionszyklus von der Fettmasse jeweils einmal oder mehrmals durchlaufen werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Komponenten der Fettmasse in einem weiteren Schritt in einer Vorrichtung zur Nasszerkleinerung, insbesondere einer Rührwerkskugelmühle, bearbeitet werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Durchmesser von stückigen Bestandteilen der Fettmasse bei der Behandlung im Zentrifugalmischer reduziert. Bei stückigen Bestandteilen handelt es sich um Bestandteile der Fettmasse, wie Nüsse, Mandeln, Waffeln, Kekse, Krokant, Pralinen usw. oder Stücke davon, die bei Zusetzen zu der Fettmasse im Mittel Durch ¬ messer von über 1mm, insbesondere über 5mm aufweisen.

Die Durchmesser der stückigen Bestandteile werden bei der Behandlung im Zentrifugalmischer reduziert. Das heisst, dass der Schwerpunkt der Grössenverteilung der Durchmesser nach der Behandlung bei einem kleineren Durchmesser als vor der Behandlung liegt. War die typische Teilchengrösse der stückigen Bestandtei ¬ le vor der Behandlung im Zentrifugalmischer beispielsweise grösser als 5mm, so ist sich nachher kleiner als 5mm, war sie beispielsweise vor der Behandlung im Zentrifugalmischer grösser als 1mm, so ist sie nach der Behandlung kleiner als 1mm.

Die Reduzierung der Durchmesser kann mittels eines Siebes festgestellt werden. So ist der Anteil der stückigen Bestandteile, der in einem Sieb bestimmter Maschengrösse, beispielsweise der Maschengrösse 5mm oder 1mm, vor der Behandlung im Zentrifugalmischer zurückbleibt grösser als nach der Behandlung im Zentrifugalmischer .

Eine weitere Lösung der vorliegenden Aufgabe besteht darin, die Nachteile der bekannten Bearbeitungsmethoden von Fettmassen durch die Verwendung eines Zentrifugalmischers gemäss den Merk ¬ malen des Anspruchs 11 zu verhindern.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung eines Zentrifugalmischers liegt darin, dass das Mischen der Komponenten kontinuierlich erfolgen kann. Zusätzlich kann der durchschnittliche Durchmesser von suspendierten Partikeln in der Fettmasse reduziert werden. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, dass sich die Parameter, welche für die Konsistenz der Fettmasse charakteris ¬ tisch sind, wie z.B. Viskosität, Feuchtigkeit, Homogenität und/oder Körnigkeit, durch geeignete Wahl der Drehzahl der Welle im Zentrifugalmischer auf vorbestimmte Werte eingestellt werden können .

Je nach benötigtem Durchsatz lassen sich auch mehrere Zentrifugalmischer nacheinander oder parallel verwenden. Dadurch ist eine kontinuierliche Bearbeitung einer Fettmasse selbst bei gros ¬ sen Durchsatzmengen möglich.

Besonders bevorzugt kann ein Zentrifugalmischer bei der Bearbei ¬ tung einer Kakao- oder Schokoladenmasse verwendet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Zentrifugalmischer zur Bearbeitung einer Brotaufstrichmasse verwendet werden. Gängige Brotaufstrichmassen sind beispielsweise Nougat ¬ oder Nussmassen, Erdnussbutter und dergleichen. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Zentrifugalmischer zur Bearbeitung von Fettmassen, die stückige Bestandteile, wie Nüsse, Mandeln, Waffeln, Kekse, Krokant, Pralinen usw. oder Stücke davon enthalten, verwendet werden.

Die Durchmesser der stückigen Bestandteile werden bei der Behandlung im Zentrifugalmischer reduziert.

Besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung eines Zentrifugalmi ¬ schers zur Verflüssigung einer Fettmasse. Dabei können auch mehrere Zentrifugalmischer hintereinander verwendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, mehrere Zentrifugalmischer verschiedener Grössen und/oder mit unterschiedlichen Wellendrehzahlen hintereinander zu verwenden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zudem, eine Produktionsstrecke für die Bearbeitung von Fettmassen be ¬ reit zu stellen, die eine effiziente und kontinuierliche Bear ¬ beitung erlaubt. Diese Aufgabe wird mit einer Produktionsstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Die Bearbeitung der Fettmasse erfolgt dabei in einer Richtung, der Bearbeitungsrichtung. Am Anfang liegen die Komponenten einzeln vor und werden in Bearbeitungsrichtung zunächst vermischt und die festen Komponenten zerkleinert und/oder suspendiert.

Die Produktionsstrecke umfasst dabei mindestens einen Zentrifu ¬ galmischer. Insbesondere umfasst die Produktionsstrecke einen, zwei, drei oder mehr Zentrifugalmischer. Die Zentrifugalmischer können dabei in Bearbeitungsrichtung sowohl hintereinander wie auch nebeneinander angeordnet sein. Im Weiteren kann die Produktionsstrecke mindestens ein Walzwerk umfassen, welches in Bearbeitungsrichtung nach dem Zentrifugalmischer angeordnet ist. Bevorzugt ist dieses mindestens eine Walzwerk ein 2-, 3- oder 5-Walzwerk. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in Bearbeitungsrichtung nach dem Zentrifugalmischer mehrere, insbesondere zwei 2-, 3- oder 5-Walzwerke angeordnet. Die Walzwerke können dabei so ¬ wohl hintereinander (in Serie) wie auch nebeneinander, also parallel, angeordnet sein. Durch eine serielle Anordnung lässt sich die Fettmasse über mehrere Walzwerke weiter verfeinern, während bei der parallelen Anordnung der Mengendurchsatz der Produktionsstrecke gesteigert werden kann.

Der mindestens eine Zentrifugalmischer ersetzt dabei bevorzugt den Rührkessel, die Mühle und/oder das Vorwalzwerk einer herkömmlichen Produktionsstrecke.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in Bearbeitungsrichtung vor dem Zentrifugalmischer mindestens ein Walzwerk angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem mindestens einem Walzwerk um ein 2-Walzwerk.

Der mindestens eine Zentrifugalmischer dient dabei bevorzugt zum Einstellen der Parameter, welche die Konsistenz der Fettmasse bestimmen. Dadurch können entweder die Eigenschaften des Endproduktes optimal eingestellt werden oder ein in Bearbeitungsrichtung nach dem Zentrifugalmischer angeordnetes Walzwerk kann trotz unterschiedlicher Ingredienzen stets ohne Änderungen der Walzeneinstellungen betrieben werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Bearbeitungsrichtung vor dem Zentrifugalmischer mindestens ein Rühr- und/oder Mischwerk angeordnet. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in Bearbeitungsrichtung vor dem Zentrifugalmischer mindestens ein Walzwerk und eine Vorrichtung zum Conchieren bzw. Teilconchieren angeordnet sind. Je nach der Zusammensetzung der Fettmasse kann es beim Conchieren zu unerwünschten Agglomerationen kommen, die im Zentrifugalmischer zumindest teilweise wieder aufgelöst werden. Die Masse kann anschliessend wieder einem Walzwerk und/oder einer Conchiervorrichtung zugeführt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Strecke mindestens eine Vorrichtung zur Nasszerkleinerung, beispielsweise eine Rührwerkskugelmühle oder eine Schlag- oder Reibleistenmühle, angeordnet.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, den Zentrifugalmischer derart in der Produktionsstrecke anzuordnen, dass der Zentrifugalmischer mindestens zweimal von der Fettmasse oder Teilen davon durchlaufen wird. Die Masse kann dazu in mindestens einem Kreislauf durch die Produktionsstrecke geführt werden.

Die Komponenten der Fettmasse können beispielsweise in einem Zentrifugalmischer zunächst gerührt und/oder zerkleinert werden, anschliessend entweder gewalzt, conchiert und/oder in einer Vor ¬ richtung zur Nasszerkleinerung behandelt werden und anschliessend alle oder einen Teil der Produktionsschritte wiederholen. Bei einem erneuten Durchlauf des Zentrifugalmischers können die Komponenten erneut gerührt und/oder zerkleinert werden und/oder veredelt werden. Dazu können sie in dem Zentrifugalmischer mit einer zur der Umgebungsatmosphäre unterschiedlichen Wirkatmo ¬ sphäre beaufschlagt werden. Diese weist bevorzugt eine zur Umge ¬ bungsatmosphäre unterschiedlichen Druck und/oder unterschiedliche Temperatur und/oder unterschiedliche Zusammensetzung auf, so dass der Fettmasse Inhaltsstoffe zugesetzt und/oder entzogen werden .

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin ge ¬ löst durch einen Zentrifugalmischer, insbesondere zur Verwendung in einem wie oben beschriebenen Verfahren oder in einer wie oben beschriebenen Produktionsstrecke, mit den Merkmalen des Anspruchs 20.

Der Zentrifugalmischer umfasst dabei bevorzugt eine im Wesentli ¬ chen horizontal angeordneten Trommel und eine, in der Trommel koaxial angeordnete, Welle, wobei der Zentrifugalmischer einen freien Austrag erlaubt und die Welle zweiseitig gelagert ist.

Die Trommel des Zentrifugalmischers kann bei bestimmungsgemäßem Aufbau zur Horizontalen geneigten oder vertikal ausgerichtet sein. Bevorzugt ist die Trommel so ausgerichtet, dass die Aus ¬ lassöffnung unterhalb der Einlassöffnung angeordnet ist, sodass der Austrieb der Masse durch die Schwerkraft begünstig wird.

Die Welle ist, wie weiter oben ausgeführt, bevorzugt mindestens auf einem Abschnitt mit Stiften versehen, die bevorzugt entlang der Welle spiralförmig angeordnet sind.

Eine Halterung für das erste Lager der Welle befindet sich in der Regel an der Seite der Trommel, an welcher auch der Einlass angeordnet ist. Die Lagerung für das zweite Lager ist am anderen Ende der Welle vorgesehen. Die Halterung für das zweite Lager kann mit der Trommel verbunden sein, beispielsweise über Halte ¬ stege. Alternativ kann die Halterung auch an einer Bodenplatte befestigt sein, sodass die beiden Lager entkoppelt sind. Ein freier Austrag der Masse kann durch eine konzentrische oder quasikonzentrische Austrittsöffnung gewährleistet werden. Die Öffnung kann, wie bei einer Trommel mit offenem Ende in Richtung der Wellenachse weisen. Der Austrag kann auch radial, also senk ¬ recht zur Wellenachse erfolgen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin ge ¬ löst durch einen Zentrifugalmischer, insbesondere zur Verwendung in einem wie oben beschriebenen Verfahren oder in einer wie oben beschriebenen Produktionsstrecke, mit den Merkmalen des Anspruchs 21.

Der Zentrifugalmischer weist eine bevorzugt im Wesentlichen horizontal angeordneten Trommel und eine Welle auf, wobei die In ¬ nenwandung der Trommel strukturiert ist, insbesondere derart, dass dadurch die Haftung einer zu fördernden Masse an der Innenwandung beeinflusst wird, insbesondere im Vergleich zu einer glatten Wand erhöht wird.

Für die gezielte Bearbeitung von Fettmassen ist es wichtig, dass die Masse nicht zu kurz und nicht zu lange im Mischer verbleibt, sondern den Stiften eine definierte Zeit ausgesetzt wird. Dazu soll die Masse gleichmässig durch den Mischer getrieben werden. Einerseits ist zu vermeiden, dass die Masse oder Teile davon an der Wand haften bleiben, andererseits, dass die Masse oder Teile davon unbearbeitet durch die Trommel durchrutschen.

Die Wandhaftung kann durch Strukturen an der Innenwand der Trommel beeinflusst werden. Dazu kann die Innenwandung aufgeraut und/oder gewellt und/oder gezahnt und/oder mit Stiften versehen sein . Vorteilhafterweise ist der Zentrifugalmischer, zum Beispiel mit ¬ tels eines Doppelwandaufbaus , temperierbar. Er kann also gekühlt oder erwärmt werden, so dass die Wand der Trommel und/oder die Masse in dem Zentrifugalmischer auf einer vorwählbaren Temperatur gehalten werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1: Schematische Darstellung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Bearbeitung einer Fettmasse mit einem Zentrifugalmischer

Fig. 2: Schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Zentrifugalmischer und Walze

Fig.3: Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Walzen

Fig. 4: Darstellung des erfindungsgemässen Verfahrens mit mehreren Zentrifugalmischern

Fig.5: Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Zentrifugalmischers mit zweiseitig gelagerter Welle

Fig.6: Schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Zentrifugalmischers mit zweiseitig gelagerter Welle Figur 1 zeigt in schematischer und vereinfachter Darstellung die erfindungsgemässe Bearbeitung von Fettmassen mit mindestens ei ¬ nem Zentrifugalmischer 1. Die Bearbeitungsrichtung entspricht der Bearbeitungsrichtung 11. Dabei wird die Fettmasse m oder die einzelnen zu mischenden Komponenten k der Fettmasse zunächst ü- ber den Einlass 3 in den Zentrifugalmischer 1 gegeben. Der Zentrifugalmischer 1 umfasst eine Trommel 13, in der sich eine dre ¬ hend gelagerte Welle 2 befindet. Die Welle 2 ist über Drehlager 8 mit dem Zentrifugalmischer verbunden. Die Welle 2 weist eine Vielzahl an daran angeordneten Stiften 7 auf. Bevorzugt sind die Stifte 7 spiralförmig angeordnet um für einen Vorschub der Masse zu sorgen. Es können jedoch auch Zentrifugalmischer ohne eine spiralförmige Anordnung zum Einsatz kommen. Der Durchmesser d der Welle, die Länge L sowie die Anordnung der Stifte 7 und der Innendurchmesser D des Zentrifugalmischers können dabei je nach Durchsatz und Anwendung variieren. Ebenfalls variieren kann der Abstand zwischen Stiftspitzen und Innenwandung des Zentrifugalmischers .

Durch die hohe Drehzahl der Welle erfährt die Masse eine Zentri ¬ fugalkraft und wird an die Innenwand des Mischers gedrückt.

Durch die kontinuierliche Bewegung der Stifte 7 erfolgt eine op ¬ timale Durchmischung der Masse. Je nach Drehzahl ist auch eine Reduktion des durchschnittlichen Durchmessers von suspendierten Partikeln möglich.

Die Fettmasse m wird durch nachschiebende Masse oder dem Vor ¬ schub durch den Auslass 4 geschoben. Vorzugsweise weist der Zentrifugalmischer 1 keine Verjüngung am Auslass 4 auf. Dadurch wird die Fettmasse vor dem Auslass 4 nicht aufgestaut. Die

Schichtdicke der bearbeiteten Fettmasse m bleibt demnach über die gesamte Länge des Zentrifugalmischers 1 konstant. Dadurch wird die Masse über die Länge des Mischers im Wesentlichen nur durch die Spitzen der Stifte 7 bearbeitet. Da die Drehgeschwindigkeit und damit die kinetische Energie der Stifte 7 von der Welle her zu Spitze hin zunehmen, wird durch die konstante

Schichtdicke der Masse m sicher gestellt, dass die Masse m mög ¬ lichst mit gleichmässiger Geschwindigkeit und mit gleichmässigem Energieeintrag bearbeitet wird. Dies führt zu einer erhöhten Ho ¬ mogenität der Masse m.

Bevorzugt beträgt der Innendurchmesser D der Trommel 13 50- 500mm. Bei einem Innendurchmesser D von 50 mm beträgt der Durchmesser d der Welle 2 bevorzugt 20 mm und die Länge L des Zentri ¬ fugalmischers 1 200 mm, bei einem Innendurchmesser D von 100 mm beträgt der Durchmesser d der Welle 2 bevorzugt 40 mm und die Länge L des Zentrifugalmischers 1 200-400 mm, bei einem Innen ¬ durchmesser D von 400 mm beträgt der Durchmesser d der Welle 2 bevorzugt 100 mm und die Länge L des Zentrifugalmischers 1 200- 1000 mm.

Die Masse kann anschliessend in weiteren Bearbeitungsschritten, die in Bearbeitungsrichtung 11 nach dem Zentrifugalmischer 1 erfolgen, weiterverarbeitet werden. Bei der Herstellung einfacher Fettmasseprodukte, wie Compounds oder Füllungen, kann die Bear ¬ beitung nach dem Durchlaufen des Zentrifugalmischers bereits ab ¬ geschlossen sein.

Figur 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei durchläuft die Fettmasse m ein in Be ¬ arbeitungsrichtung 11 nach dem Zentrifugalmischer 1 angeordnetes Walzwerk 5. Das Walzwerk 5 kann eine beliebige Anzahl an Walzen aufweisen, jedoch werden 2-, 3- oder 5-Walzwerke bevorzugt. Bei der Schokoladeherstellung kann die Verwendung mindestens eines Zentrifugalmischers den Einsatz eines 3- anstatt eines 5- Walzwerks ermöglichen, ohne Einbussen bei der Qualität des End- Produkts. Durch geeignete Wahl der Drehzahl der Welle 2 lassen sich die Parameter, welche die Konsistenz der Fettmasse m ausmachen, auf einen vorbestimmten Wert einstellen, der für den anschliessenden Walzvorgang in Walzwerk 5 optimal ist. Dadurch lassen sich Justierungen des Walzwerks 5 vermeiden. Ausserdem können durch eine einfache Veränderung der Drehzahl der Welle 2 die Eigenschaften des Endprodukts verändert werden.

Nicht zuletzt lässt sich mit der Wahl der Drehzahl auch der Durchsatz der Masse steuern.

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu sehen. Dabei wird die Fettmasse m oder die einzelnen Komponenten k zunächst durch ein Vorwalzwerk 6 gewalzt, welches in Bearbei ¬ tungsrichtung 11 vor dem Zentrifugalmischer angeordnet ist. Dabei wird der durchschnittliche Durchmesser von suspendierten Partikeln in der Masse und der Partikeldurchmesser von festen Komponenten bereits vor dem Zentrifugalmischer 1 reduziert. Nach dem Vorwalzen werden die Komponenten im Zentrifugalmischer gemischt und/oder zerkleinert. Die Fettmasse m kann anschliessend durch ein weiteres, in Bearbeitungsrichtung nach dem Zentrifugalmischer 1 angeordnetes Walzwerk 5 geführt werden. Alternativ können die Fettmasse m oder die einzelnen Komponenten k nur durch die Schritte des Walzens in Vorwalze 6 sowie des Mischens und/oder Zerkleinerns in Zentrifugalmischer 1 bearbeitet werden, ohne dass die Masse m danach in Walzwerk 5 gewalzt wird.

Figur 4 stellt schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungs ¬ form der Erfindung dar. Bei dieser Ausführung werden die Fettmasse m oder die einzelnen Komponenten k zunächst im Zentrifugalmischer 1 vermischt und/oder zerkleinert. Die Komponenten der Fettmasse m werden danach gleich in einem zweiten Zentrifugalmischer 21 weiter vermischt und/oder zerkleinert. Die Zentrifugal- mischer können dabei unmittelbar hintereinander angeordnet sein oder die Fettmasse kann alternativ vom ersten in den zweiten Zentrifugalmischer befördert oder gepumpt werden. Eine weitere, nicht gezeigte Ausführungsform sieht vor, dass hinter dem zweiten Zentrifugalmischer noch weitere Zentrifugalmischer angeordnet werden. Es versteht sich, dass die einzelnen Zentrifugalmischer verschiedene Grössen und Stiftanordnungen aufweisen können. Ausserdem können je nach Anwendung die Drehzahlen der Wellen 2, 22 unterschiedlich sein. Beispielsweise lässt sich durch eine solche Anordnung eine Fettmasse kontinuierlich verflüssi ¬ gen .

Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Zentrifugalmischers 31 mit zweiseitig gelagerter Welle 32. Ein erstes Lager 38 befindet sich in der Nähe des Ein ¬ lasses 33, ein zweites Lager 39 in der Nähe des Auslasses. Ins ¬ besondere bei grösseren Trommelvolumina und/oder Trommellängen ist die Welle 32 bei zweiseitiger Lagerung stabiler gelagert.

Die Lagerhalterung für das zweite Lager 39 ist nicht direkt mit der Trommel 13 verbunden, sondern bevorzugt an einer Bodenplatte 14 befestigt. Dadurch werden die beiden Drehlager 38, 39 voneinander entkoppelt.

Der freie Austrag wird durch einen konzentrischen Auslass 34 gewährleistet .

Die Welle 32 kann über die Länge L der Trommel 13 hinausgeführt sein. Bevorzugt sind im hinausragenden Bereich der Welle 32 noch Stifte 37 angeordnet, die den konzentrischen Austrag be ¬ günstigen. Die Stifte 37 können in diesem Bereich länger sein als die Stifte 7. Figur 6 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Zentrifugalmischers 41 mit zweiseitig gelagerter Welle 42. Ein erstes Lager 48 befindet sich in der Nähe des Ein ¬ lasses 43, ein zweites Lager 49 in der Nähe des Auslasses 44.

In diesem Beispiel ist die Lagerhalterung für das zweite Lager 49 direkt mit der Trommel 13 verbunden. Die Befestigung erfolgt über Verbindungsstege 17, zwischen denen genügend grosse Aus ¬ trittsfenster frei bleiben, sodass eine quasi konzentrische Aus ¬ lassöffnung 44 vorliegt und ein rückstaufreier Austritt der Masse m möglich ist.

Die Innenwandung kann für eine verbesserte Wandhaftung strukturiert sein.