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Dokumentenidentifikation DE102006014413A1 04.10.2007
Titel Dosierung zur Beigabe von Zusatzstoffen in eine Mischung
Anmelder Wilhelm, Uwe, 30916 Isernhagen, DE
Vertreter Horak, M., Dipl.-Ing., Rechtsanw., 30161 Hannover
DE-Anmeldedatum 27.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006014413
Offenlegungstag 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse G01G 13/24(2006.01)A, F, I, 20060327, B, H, DE
Zusammenfassung Es werden Verbesserungen und Erweiterungen zu einer Dosiereinrichtung nach dem Hauptpatent DE 102004053921 A1 angegeben, wie
eine weitere Zuführeinrichtung zur Zugabe von feststoffartigen Zuschlagstoffen in den Hauptwiegebehälter 1 in Form von Pulver, Granulaten oder anderen körnigen Materialen sowie ein druckluftbetriebenes Rührwerk 2.
Für eine genauere Dosierung von Zuschlagstoffen werden gekrümmte Einlaufleitungen 14 mit Auslassöffnungen zum Randbereich 16 des Hauptwiegebehälters 1 vorgesehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zur Förderung und Dosierung von Zusatzstoffen in eine Gieswarenrundmasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und hat Verbesserungen und Erweiterungen des Hauptpatents DE 102004053921 A1 zum Gegenstand.

Bei der Herstellung von Süßwaren in der Süßwarenindustrie werden verschiedene Roh- und Einsatzstoffe wie beispielsweise Saccharose, Glukosesirup und Gelatine in entsprechenden Misch- und Lösevorrichtungen zu einer flüssigen Zuckerlösung verarbeitet. Dabei werden die Rohstoffe zuerst zu einem flüssigen Vorprodukt, der Gießwarengrundmasse vermengt.

Das rezeptkonforme Mischen der Rohstoffe zur Gießwarengrundmasse erfolgt in Wiegebehältern, welche das genaue Einwiegen der verschiedenen Zusatzstoffe erlauben und mit einem Rührwerk ausgestattet sind.

Die Zudosierung verschiedener weiterer, dass Endprodukt charakterisierender Zusatzstoffe, wie Fruchtsäfte, Aromen oder Farbstoffe erfolgt durch spezielle Dosiereinrichtungen, die häufig als modulare Baugruppe in die Verarbeitungsanlage integriert sind und an deren zuverlässige Funktionalität hohe Anforderungen zu stellen sind.

Gattungsgemäße Dosiereinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Gemäß der im Hauptpatent näher beschriebenen Dosiereinrichtung werden für eine genaue Zudosierung der verschiedenen Zusatzstoffe ein- oder mehrere Zusatzwiegebehälter angeordnet, welche über Dosierventile und Leitungen mit dem Hauptwiegebehälter verbunden sind.

Dabei werden die Zusatzwiegebehälter vorzugsweise über Schlauchleitungen direkt aus den Leih- und Vorratsbehältern der Lieferanten mit den einzelnen Zusatzstoffen versorgt. Der zur Förderung der Zusatzstoffe notwenige Förderdruck, wird erfindungsgemäß nicht mittels elektrischer Pumpen erzeugt, sondern durch Druckluft oder ein anderes geeignetes Druckmedium.

Besonders bei der Erprobung und Herstellung neuartiger Rezepturen und Zusammensetzungen von Gießwaren hat sich gezeigt, dass es wünschenswert ist, über eine Möglichkeit zu verfügen der Gieswarengrundmasse Zuschlagstoffe jeglicher Art und Konsistenz zuführen zu können. Das trifft besonders auch für die Zuführung feststoffartiger Zuschlagstoffe zu. So ist es mit den bekannten Dosiereinrichtungen nicht möglich feststoffartige, also beispielsweise kristalline oder pulverförmige Zuschlagstoffe mit der erforderlichen Genauigkeit zuzuführen, da die bisher bekannten Zuführeinrichtungen und Zusatzwiegebehälter im Wesentlichen nur für Flüssigkeiten geeignet sind.

Weiterhin hat sich herausgestellt, dass einer flexiblen, der Konsistenz angepassten Durchmischung der Gieswarengrundmasse mit den einzelnen Zuschlagstoffen eine besondere Bedeutung zukommt. Die Durchmischung wird vornehmlich von den dynamischen Eigenschaften und dem Leistungsvermögen des verwendeten Rührwerks im Hauptwiegebehälter bestimmt.

Bekannte Rührwerke bisher verwendeter Dosiereinrichtungen werden elektrisch betrieben und weisen einige Nachteile für den Mischprozess auf. So ist bekannt, dass elektrisch betriebene Rührwerke beim Start ihr volles Drehmoment entwickeln, was dann durch die Trägheit und Zähigkeit der Grundmasse auf die Behälterkonstruktion mit den Wiegeeinrichtungen übertragen wird. Neben der unerwünschten Kraftübertragung auf Baugruppen und Aufhängung der Behälter können auch unerwünschte Schwingungen und Vibrationen entstehen. Ebenso nachteilig auf das Mischverhalten ist die beim Einschalten eines elektrisch betriebenen Rührwerks sich unmittelbar einstellende Nenndrehzahl, der die Gieswarengrundmasse dann sofort folgen muss.

Es hat sich auch gezeigt, dass die Verminderung des wirksamen Einflusses der gegenüber dem Mischbehälter kühleren Umgebungsluft auf die Eigenschaften der Gieswarengrundmasse von Vorteil ist. Hier sollen die Kontaktmöglichkeiten zwischen beiden Medien und deren Temperaturunterschied so gering wie möglich gehalten werden. Dadurch lässt sich die unerwünschte Hautbildung und chemische Veränderungen durch kalte Umgebungsluft an der Oberfläche der Masse vermindern.

Neben diesen Nachteilen, wird durch das Hauptpatent beschriebene Erfindung auch keine Lösung für eine genauere Dosiertechnologie einzelner Zuschlagstoffe unter Berücksichtigung unterschiedlicher Füllstände im Hauptwiegebehälter angegeben. So hat sich gezeigt, dass sich je nach Höhe des Füllstandes der Gießwarengrundmasse im Hauptwiegebehälter und der zugeordneten Fallhöhe der Zuschlagstoffe unterschiedliche Dosiermengen nach dem Schließens der Dosierorgane ergeben. Das wird dadurch verursacht, dass die sich im freien Fall befindlichen Zuschlagstoffe (Massen) nicht mit verwogen werden, da sie durch das Wiegesystem des Hauptwiegebehälters nicht erfasst werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Komponenten und Module anzugeben, mit denen sich die vorgenannten Nachteile vermeiden lassen. Insbesondere soll nunmehr auch die Zudosierung von Zuschlagstoffen in Form von Feststoffen, wie Pulver oder Granulate ermöglicht werden und die Dosiergenauigkeit der einzuwiegenden Zuschlagstoffe unter Berücksichtigung unterschiedlicher Füllstände erhöht werden, sowie ein verbessertes, an die Konsistenz der Masse anpassbares Rührwerks angegeben werden. Weiterhin soll der nachteilige Einfluss der Umgebungsluft auf die Konsistenz der Gießwarenmasse vermindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des 1 und 3. Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung angegeben.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der 1 bis 3 näher erläutert werden.

1 zeigt den Grundaufbau einer Dosiereinrichtung gemäß dem Hauptpatent DE 102004053921 A1 mit weiteren Verbesserungen und Zusatzeinrichtungen nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung. So ermöglicht die zusätzliche Anordnung einer als Schneckenförderer ausgebildeten weiteren Fördereinrichtung 7, 8, 9 die Zugabe von feststoffartigen Zuschlagstoffen, welche vorzugsweise in kristallinen oder pulverförmigen Zustand vorliegen können. Dabei ist die Transportschnecke 7 in einem geschlossenen Zuführungsrohr angeordnet, dessen auslassseitiges Ende in den Hauptwiegebehälter 1 hineinragt. Ein drehzahlgeregelter Elektromotor 9 dient als Antrieb für die Förderschnecke 7. Die Befüllung mit feststoffartigen Zuschlagstoffen erfolgt über ein mit dem Füllrohr verbundenen oder auf dessen Öffnung aufgesetzten Fülltrichter 8.

Dabei können verschiedene geeignete, vorher abgewogene Feststoffe als Zuschlagstoffe verwendet werden, also beispielsweise auch in Form von Granulat. Kristalline oder pulvrige Zuschlagstoffe brauchen zuvor nicht abgewogen zu werden. Diese werden im Hauptwiegebehälter (1) verwogen. Die Dosierung erfolgt im Grob- und Feinstrom Mittels Drehzahländerung der Dosierschnecke.

Durch diese Feststofffördereinrichtung 7, 8, 9 wird die Eindosierung von Feststoffen jeglicher Art und variabler Konsistenz in die vorbereitete Gießwarengrundmasse 1 ermöglicht. Diese Zusatzeinrichtung trägt wesentlich zur Erhöhung der Flexibilität und Anwendungsbreite der Anlage bei. Dem Verfahrenstechniker werden weitere Freiheitsgrade zur Entwicklung neuer Produkte geboten. Die erfindungsgemäße verbesserte Dosiereinrichtung erlaubt nun die Zudosierung zahlreicher Zuschlagstoffe, wie Farben, Aromen, Fruchtsaftkonzentrate, Titanoxid, Zitronensäure und verschiedenste Arten von Feststoffen.

Eine weitere erfindungsgemäße Verbesserung der Dosiereinrichtung besteht in der Verwendung von Druckluft als Antrieb des Rührwerks 2 zur Durchmischung der Grundmasse mit Zuschlagstoffen im Hauptwiegebehälter 1. Dazu wird dem Druckluftantrieb des Rührwerks 2 über ein regelbares Druckluftventil 10 aus einer externen Pressluftquelle (nicht dargestellt) Druckluft zugeführt. Im Gegensatz zum elektrischen Antrieb wird beim Einschalten des Rührwerks 2 mit Druckluftantrieb nicht das volle Drehmoment sofort auf die Masse übertragen, sondern die Drehzahl erst langsam auf die eingestellte Nenndrehzahl erhöht. Der Schlupf entsteht im Antrieb des Rührwerks und nicht zwischen der Masse und den Rührwerksflügel. Zur Kontrolle und Überwachung der Drehzahleinstellungen ist weiterhin ein Druckanzeigemessinstrument 11 vorgesehen. Der erfinderische Druckluftantrieb des Rührwerks 2 für Dosiereinrichtungen hat insbesondere den Vorteil, dass geringere Kräfte aus dem Mischvorgang auf die Behälterkonstruktion übertragen werden, was zu geringeren Schwingungen führt, die sich nachteilig auf die Funktion der Anlage auswirken können.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Geometrie, insbesondere die Einfüllöffnung 12 des Hauptwiegebehälters 1 (siehe 3). Im technologischen Standardablauf wird der Behälter mit ca. 80 C° heißer Gießwarengrundmasse befüllt. Dabei ist der Behälter 1, bedingt durch die Einfüllöffnung (Rohr in Rohr) als druckloser Behälter zu sehen, er ist also im Prinzip nach oben offen. Sowohl beim Befüllen, wie auch beim Entleeren gelangt daher kühlere Umgebungsluft in den Behälter und in Kontakt mit der heißen Masse, was meist zu unerwünschten Hautbildung auf deren Oberfläche führt.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Geometrie des Hauptwiegebehälters 1 derart auszubilden, dass seine Öffnungsfläche 12 so zu minimieren ist, dass nun noch geringe Mengen kühlerer Umgebungsluft in das Behälterinnere vordringen können und die Hautbildung auf der Massenoberfläche verhindert wird.

Der Hauptwiegebehälter 1 soll deshalb so ausgeformt sein, dass er vorzugsweise einen Öffnungsdurchmesser 13 von etwa 300 mm aufweist, was nur noch dem halben Durchmesser 12 von 600 mm des bisher verwendeten Standarddurchmessers entspricht (3). Neben der in 3 dargestellten Verringerung des gesamten Behälterdurchmessers sind natürlich auch andere Varianten denkbar, bei denen nur die Öffnung 13 vermindert wurde, das Volumen aber dem bisherigen Standard entspricht.

Aus 2 ist ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung bezüglich einer erhöhten Genauigkeit der einzuwiegenden flüssigen Stoffe ersichtlich. Befindet sich der auszuwertende Messbereich beim Einwiegen der Gießwarengrundmasse in den Hauptwiegebehälter 1 meist im Gramm-Bereich, so erfolgt die Dosierung bestimmter Zuschlagstoffe mit einer Genauigkeit im Milligramm-Bereich. Daher ist schon zur Einhaltung von Rezepturen und zur Qualitätssicherung auf die genaue Erfassung der zugeführten Menge an flüssigen Stoffen größten Wert zu legen. Bei solchen genauen Dosiermengen sind schon Abweichungen, die sich aus der gravimetrischen Nichterfassung der sich im freien Fall befindlichen Stoffmengen nach dem Abschluss des Dosiervorgangs und dem Schließen der Dosierventile ergeben von Bedeutung. Die Fallhöhe der Stoffe auf die Oberfläche der Masse ist dabei abhängig von deren Füllstandshöhe (Charge) im Hauptwiegebehälter 1. Dadurch können bei häufig auftretenden unterschiedlichen Füllstandshöhen erhebliche Abweichungen in der Dosierung der flüssigen Konzentrate entstehen. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, diese nach dem Schließen der Ventile sich im freien Fall befindlichen flüssigen Stoffe gravimetrisch zu erfassen, indem sie durch eine spezielle Anordnung und Ausbildung von Einlaufleitungen 14 und deren Auslassöffnungen 15 zur Behälterwand hin geleitet werden. In einer bevorzugten Ausbildung sind die Einlaufleitungen 14 zur Zuführung flüssiger Zuschlagstoffe in der Nähe der Behälterinnenwand 16 angeordnet und derart zur Innenwand gekrümmt, dass deren Auslassöffnung 15 die flüssigen Zuschlagstoffe unmittelbar an die Behälterinnenwand 16 abgeben, an der sie dann in das Behältervolumen hinabfließen.

Durch die sofortige Berührung der flüssigen Stoffe (Gießwarengrundmasse oder Zuschlagstoffe) mit der Einlaufleitung und deren hinabgleiten an der Innenwand erhält die Masse Kontakt mit dem Wiegesystem des Behälters und wird gravimetrisch mit erfasst und berücksichtigt. Diese Anordnung erlaubt die eindeutige Bestimmung Nachlaufmenge. Bedingt durch Anordnung ist die Nachlaufmenge konstant und unabhängig vom Füllstand im Wiegebehälter.

Das in 2 dargestellte Beispiel zeigt eine gekrümmte Einlaufleitung 14, welche in der Nähe der Behälterinnenwand 16 angeordnet ist. Die Auslassöffnung 15 ist dabei so zur Innenwand ausgerichtet, dass die über die ventilgesteuerte Zulaufleitung für die flüssigen Stoffe (17) zugeführten flüssigen Komponenten sofort zur Innenwand des Hauptwiegebehälters 1 geführt werden und daran in das Behältervolumen 18 hinabgleiten.

Durch diese erfinderischen Einlaufleitungen 14 zur Behälterinnenwand 16 ist eine genaue Dosierung von flüssigen Stoffen, unabhängig vom Füllstand des Behälters 1, möglich. Es können immer die gleiche Nachlaufmenge beim dosieren erreicht werden.

Derartig ausgebildete Einlaufleitungen 14 sind jedoch nicht nur zur genaueren Dosierung von Gießwaren in der Süßwarenindustrie geeignet, sondern für auch allgemein für alle Anlagen, bei denen Flüssigkeiten in einen Behälter dosiert und gravimetrisch erfasst werden.

1
Hauptwiegebehälter
2
Rührwerk
3
ein- oder mehrere Zusatzwiegebehälter
4
Einlauföffnungen, regelbar durch elektronisch steuerbare Ventile
5
Einlassanschlüsse für Zuschlagstoffe
6
Einlassanschlüsse für Fruchtsaftkonzentrat und Zitronensäure
6.1
Ablassleitungen zur Mogulanlage
7
Fördereinrichtung für feststoffartige Zuschlagstoffe, Förderschnecke
8
Einfülltrichter
9
Antriebsmotor für Förderschnecke
10
Druckluftventil für Rührwerkantrieb
11
Druckanzeigeinstrument
12
Einfüllöffnung des Hauptwiegebehälters (Stand der Technik)
13
verminderte Einfüllöffnung des Hauptwiegebehälters
14
Einlaufleitung(en) des Füllmoduls
15
Auslassöffnung der Einlaufleitung
16
Innenwand eines gravimetrischen Wiegemischbehälters
17
ventilgesteuerte Zulaufleitung
18
Behältervolumen und Flüssigkeitsoberfläche


Anspruch[de]
Dosiereinrichtung zur Beigabe von Zusatzstoffen zu einer Gießwarengrundmasse, welche als Ausgangsstoff zur Herstellung von Gummi- und Gelee-Süßwaren dient, umfassend einen Hauptwiegebehälter (1) mit einem Rührwerk (2), welcher zur Aufnahme und zum Einwiegen der Grundmassenbestandteile dient, wobei mindestens ein Zusatzwiegebehälter (3) zum Verwiegen von Zusatzstoffen angeordnet und über mindestens einen Auslassanschluss (4) und mindestens eine Leitung mit dem Hauptwiegebehälter (1) verbunden ist, sowie weiterhin mindestens zwei Einlassanschlüsse (5, 6) aufweist, welche der Zuführung von Zusatzstoffen dienen und über Schlauchleitungen direkt mit den Leih-Vorratsbehältern verbunden sind, wobei die Vorratsbehälter über eine Druckluftleitung an eine Druckluftquelle angeschlossen sind, wodurch die Förderung und Dosierung der Zusatzstoffe aus den Leih-Vorratsbehältern durch Druckbeaufschlagung in die Zusatzwiegebehälter (3) ermöglicht wird und was auch die weitere Dosierung in den Hauptwiegebehälter (1) ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet, dass,

mindestens eine weitere Fördereinrichtung (7, 8, 9) zur Zugabe von feststoffartigen Zuschlagstoffen, vorzugsweise kristalline oder pulverförmige Zuschlagstoffe in den Hauptwiegebehälter (1) angeordnet ist,

dass das zur Durchmischung der Zuschlagstoffkomponenten im Hauptwiegebehälter (1) angeordnete Rührwerk (2) einen Druckluftantrieb aufweist, dessen Drehzahl mittels Einstellung eines Druckluftventils (10) regelbar ist, wobei der eingestellte Antriebsdruck über ein Druckanzeigeinstrument (11) ablesbar ist,

dass die Geometrie des Hauptwiegebehälters (1) mit der Einfüllöffnung (12) derart ausgebildet wird, dass eine Einfüllöffnung (13) mit einer gegenüber der Einfüllöffnung (12) verkleinerten Öffnungsfläche entsteht, wobei der Durchmesser der Öffnungsfläche (13) vorzugsweise nur 25 Prozent der Öffnungsfläche (12) beträgt, wodurch die Kontaktoberfläche der Gieswarengrundmasse mit der Umgebungsluft vermindert wird.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (7, 8, 9) als Dosierschneckenförderer mit einer Dosierschnecke (7), einem Schneckenantrieb (9) und einem Einfülltrichter (8) ausgebildet ist, dessen Auslassöffnung sich in den Randbereich des Hauptwiegebehälters (1) erstreckt. Füllmodul für eine Dosiereinrichtung von Flüssigkeiten in einen gravimetrischen Wiegebehälter, vorzugsweise für einen Hauptwiegebehälter (1) zur Aufbereitung einer Gieswarengrundmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere Einlaufleitungen (14) aufweist, deren Auslassöffnung (15) im Randbereich des Behälters (1) angeordnet und derart zur inneren Behälterwand (16) ausgerichtet sind, dass die über die ventilgesteuerte Zulaufleitung (17) in die Einlaufleitungen (14) zugeführten flüssigen Stoffe sofort in Höhe der Auslassöffnung (15) in Kontakt mit der Einlaufleitung (14) kommen und an der Behälterinnenwand in das Behältervolumen (18) hinabgleiten, wodurch deren Gewicht sofort gravimetrisch durch das Wiegesystem des Behälters (1) erfassbar ist. Füllmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein- oder mehrere Einlaufleitungen (14) mit gleichen oder verschiedenen Radien zur Behälterinnenwand (16) gekrümmt sind.






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