CN104135866B - 用于混合搅拌可食用质量块的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于混合搅拌可食用质量块的系统(1)，该可食用质量块具体是包含质量块的可可，例如巧克力、可可饮品或配混物，所述系统包括剪切装置，该剪切装置具体是所谓的味道变换器(14)，该剪切装置继而包括壳体(16)、可旋转地安装在壳体(16)中的轴(17)、用于使可食用质量块经受高剪切应力的构件(19、20)、用于在可食用质量块已经经受高剪切之后散布该可食用质量块的构件(21、22)、以及用于向散布的可食用质量块供应气体的入口(24、25)。该系统还包括薄膜蒸发器(15)，以用于处理离开剪切装置(14)的可食用质量块。

Description

用于混合搅拌可食用质量块的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于混合搅拌可食用质量块的系统，该可食用质量块具体是包含质量块的可可，例如巧克力、可可饮品或配混物，所述系统包括剪切装置，该剪切装置具体是所谓的味道变换器，该剪切装置继而包括壳体、可旋转地安装在壳体中的轴、用于使可食用质量块经受高剪切应力的构件、用于在可食用质量块已经经受高剪切之后散布该可食用质量块的构件、以及用于向散布的可食用质量块供应气体(通常是热空气)以便从可食用质量块提取挥发性成分(例如有机酸)的入口。本发明还涉及用于混合搅拌可食用质量块的方法。

背景技术

如US2,348,473中解释的，多年来，处于半塑性、半液态的巧克力已经被进行的处理通常被称为混合搅拌处理，以用于特别是改善其口味且降低其水分含量的普遍接受的目的。根据US2,348,473，“术语混合搅拌……首先用于桶状机器中的巧克力处理，该桶状机器在每个端部处弯曲，并且在该桶状机器中，通常为石块的重辊子在桶的底板上来回推动。辊子产生材料波，材料波在每个端部处以响亮的拍击声落在巧克力本体的表面上。这种飞溅波产生曝气和分离作用，并且辊子在桶的底部上的动作产生分离或研磨作用”。

后来已经发展出了其它类型的混合搅拌装置。

欧洲专利公开294876涉及一种精炼巧克力质量块的装置，其包括壳体(在EP294876的图中用附图标记1表示)、用于将巧克力质量块散布成膜的构件(2、3)以及用于向散布的巧克力质量块供应空气的构件(10、11)。此外，该装置包括在巧克力质量块被散布之前使所述巧克力质量块经受高剪切应力的构件(2、8、9)，该构件(2、8、9)由所述盘的驱动轴(2)上的沿径向指向的销(9)以及沿径向指向所述驱动轴(2)且布置在壳体(1)中的环(8)形成，该壳体与所述驱动轴(2)同中心地布置。

根据EP294876的装置可得自商标名Taste-Changer^TM。Taste-Changer^TM是传统混合搅拌机的替代选择，即其提供曝气，该曝气导致挥发性有机酸的去除，导致脱水，并且导致处理的质量块的搅拌。如上所述，其组合了用于产生剪切应力的构件，该构件包括竖向旋转轴上的径向销和蒸发器盘。热的干燥空气和巧克力或巧克力饮品集中地彼此接触，从而从混合物中提取水分、挥发性有机酸和异味。剪切应力装置降低了混合物的粘性，由此增大了蒸发器盘的效率。

EP0799574涉及处理方法，其中可可质量块被连续地精炼。质量块在薄膜反应器中经受热处理和除曝气处理。特征在于通过外部供应的、穿过消毒单元的壁传递的热，专门地升高到消毒温度。利用缓慢运动的刮片将质量块连续地刮离加热的壁的内表面。其相对于外壳的长轴成横向地缓慢混合。在排放和减压之后，可可质量块被传递至进行薄膜精炼。

另一个混合搅拌巧克力的众所周知的方法包括辊子精炼器和(下游的)传统混合搅拌器。该方法生产的巧克力具有由多个参数限定的良好感觉的轮廓，例如熔融特性、甜度、酸性、苦味、乳脂状、可可味道和平衡。然而，该方法通常需要长的滞留时间(对于黑巧克力而言高达48小时)和高的能量输入。

发明内容

本发明的目的在于提供用于处理可食用质量块的系统和方法，该可食用质量块具体是包含质量块的可可，例如巧克力、可可饮品或配混物，其在较短的滞留时间和较低能量消耗下生产诸如巧克力的产品，该产品具有一个或多个改善的感觉参数，例如改善的乳脂状，和/或较低的粘度和/或较佳的屈服值。

为此，根据本发明的装置的特征在于薄膜蒸发器，其用于进一步处理离开剪切装置的可食用质量块。

剪切装置(具体是味道变换器)和薄膜蒸发器的组合被发现能够具有较短的滞留时间和较低的能量消耗，并且生产的产品(具体是巧克力)具有改善的乳脂状和/或较低的粘度。

在一个实施例中，剪切装置和薄膜蒸发器结合为同一个装置，优选地剪切装置定位在薄膜蒸发器上方，优选地定位在薄膜蒸发器的顶部上。这能够具有紧凑的设计，并且味道变换器的出口和薄膜蒸发器的入口之间直接流体连通。

在另一个实施例中，该系统包括处于剪切装置的气体入口上游的加湿器。将气体加湿被发现能够使得剪切装置中的可食用质量块的粘度较低，进一步增强了可食用质量块的散布和挥发性成分的蒸发。

在特别有效的剪切装置中，用于使可食用质量块经受高剪切应力的构件包括至少一个转子和至少一个对应的定子，所述转子优选地安装在旋转轴上或者形成为旋转轴的一部分。至少一个定子沿轴向方向在转子上方和/或下方延伸，并且其中转子和定子之间的间隙优选地小于6mm，优选地小于4mm，优选地小于3mm。在一个实施例中，转子的外圆周(例如形成转子的销的末端)相对于定子的速度为至少8m/s，优选地为至少12m/s。

在另一个实施例中，薄膜蒸发器包括：旋转对称(例如大致圆柱形或锥形)的内壁，所述内壁用于传送可食用质量块的膜；用于加热内壁并且由此加热膜的构件；以及多个喷嘴，所述喷嘴用于将(进一步的)气体(通常也为热空气)引向内壁，并且优选可旋转地安装在该内壁的范围之内。

在另一个实施例中，蒸发器包括转筒，所述转筒可旋转地安装在内壁的范围之内，并且设置有用以形成喷嘴的开口，例如成行的或螺旋线形的孔或狭缝。这样的布置便于较为直截了当的制造，以及从可食用质量块较为有效地提取挥发性成分和水分。

在另一个实施例中，薄膜蒸发器沿竖向取向。

为了进一步便于紧凑型设计以及离开味道变换器并进入薄膜蒸发器的可食用质量块的均匀分布，在一个实施例中，味道变换器和薄膜蒸发器的中心驱动轴是共轴的。

在另一个实施例中，该系统包括处于味道变换器上游的球磨机。

本发明还涉及一种用于混合搅拌可食用质量块的方法，所述方法包括以下步骤：

使可食用质量块经受高剪切应力，

散布可食用质量块以形成膜和/或雾，

向散布的可食用质量块供应气体，通常是供应热空气，

以及随后将可食用质量块进给到薄膜蒸发器。

在一个实施例中，在将气体供应到散布的可食用质量块之前，在20℃下将该气体优选地加湿到至少80％的相对湿度。

在另一个实施例中，可食用质量块大致沿竖向流过薄膜蒸发器。

在另一个实施例中，向薄膜蒸发器和可食用质量块供应沿相反方向流动的气体(逆流)。

在本发明的框架内，术语“薄膜蒸发器”包括刮膜和滚动膜蒸发器以及降膜蒸发器。

根据本发明的装置还可以用来生产其它可流动的物质，例如以降低粘性和/或提取挥发性成分。例子包括蔬菜油或蔬菜糊状物，例如芝麻酱。

附图说明

现在将参考附图更详细地解释本发明，这些附图示意性地示出了根据本发明的实施例。

图1是巧克力设备的流程图。

图2是根据本发明的组合的味道变换器和薄膜蒸发器的横截面图。

具体实施方式

图1示出了巧克力设备1，其包括：称重装置2，其用于由多种巧克力配料准备食谱；混合器3；两个竖向球磨机4、5，第一(上游)球磨机4具有直径比第二(下游)球磨机5大的研磨元件；混合搅拌单元6；以及可任选的搅动存储罐7，其中总体上已知的管道8、泵9和阀10操作性地连接这些装置2-7。球磨机4、5设置有下游缓冲罐11和可选的滤网12。

图2中更加详细地示出了混合搅拌单元6，其包括安装在薄膜蒸发器15的顶部上的味道变换器14。

味道变换器14继而包括壳体16、可旋转地安装在壳体16中的中心轴17以及安装在壳体16的顶部上以用于驱动轴17的电动马达18。多个(即五个)转子19(在图2的插入部分中示出)安装在(例如通过键安装到)轴17上，并且多个(即四个)定子20插入在壳体16中并通过螺栓连接到壳体，定子与转子19交替地布置。转子包括例如四个轮辐，而定子包括与转子的轮辐在数量和形状上相对应的开口。优选地，转子和定子之间的间距在从0.5到6mm的范围内，例如为2mm。盘21紧固到轴17的下端部，该盘包括叶片22，以用于散布和加速巧克力质量块。

通常优选的是，转子和定子分别可移除地安装在轴上和壳体内，从而便于味道变换器的组装和维护，并且使得味道变换器在需要的情况下能够适应于不同的食谱。

味道变换器15还包括用于将巧克力质量块供应到转子5(剪切区域)的第一入口23、第二入口24和环形分配通道25、以及用于将气体(通常是热空气)供应到盘21上的巧克力质量块的喷嘴26。壳体16的下侧是开口的以形成宽的出口27，并且包括凸缘28，味道变换器1利用该凸缘安装在(例如通过螺栓连接到)薄膜蒸发器15的顶部上。

从现有的味道变换器以及EP294876和GB1251044中所述的味道变换器，已知电动马达、轴、入口、盘、出口和凸缘的额外的合适实施例。

薄膜蒸发器15包括竖向的圆柱形双壁容器30，以提供用于传送巧克力质量块的可加热内壁31以及在内壁的范围之内安装在中空中心轴33上的转筒32。转筒设置有一个或多个条带(未示出)，该条带在转筒的整个高度上延伸并且用作滑动片，该滑动片用于在容器的内壁上形成巧克力质量块薄膜，该薄膜具有的厚度例如在从0.5至1.5mm的范围内。另外，转筒设置有多行或成螺旋线形的孔34或狭缝，以形成喷嘴。在可供选择的实施例(未示出)中，喷嘴限定在滑动片中或者附接到该滑动片，优选地距离滑动片的外边缘一段短距离，该段距离例如在从1至10mm的范围内。在这样的实施例中，较小的转筒或导管能够满足要求。

通常，优选的是，喷嘴相对于转筒的半径倾斜地延伸，使得气体从喷嘴沿着具有径向分量和切向分量的方向喷射。这种布置便于巧克力质量块在薄膜蒸发器的内壁上均匀分布，并且改进从薄膜提取挥发性成分和水分。

中心轴33可旋转地安装在容器中，并且连接到安装在蒸发器15的顶部上的电动马达35。蒸发器还包括底部漏斗36和顶部漏斗38，该底部漏斗设置有用于巧克力质量块的出口37，该顶部漏斗承载味道变换器14并且设置有用于(剥离)气体的出口39，如以下将更详细地解释的。锥形挡板40固定到轴33，从而挡板和顶部漏斗一起形成用于圆柱形容器30的环形入口。

通常，优选的是，双壁至少从与转筒的顶部相对应的轴向位置(高度)一直延伸到转筒的底部。在这个例子中，双壁还在用于巧克力质量块的漏斗和出口上方延伸。双壁包括用于使加热介质(例如水或油)循环的入口和出口41、42。

在操作期间，诸如可可质量块(也被称为饮品)、可可油、糖、奶粉、卵磷脂和/或Vanalin的配料被称重并进给到混合器，其通常具有的总脂肪含量为例如至少26wt％，典型地至少为30wt％。当这些配料已经正确地混合时，混合物被泵送到第一球磨机，并且随后被泵送到第二球磨机，由此将质量块研磨到期望颗粒尺寸分布。

在一个实施例中，混合物随后被进给到味道变换器，至少根据味道变换器的尺寸，尤其是根据转子的直径，该味道变换器以通常在从1000到16000rpm范围内的旋转速度进行操作。在另一个实施例中，盘的圆周速度在从30至90m/s的范围内，优选地在从50至70m/s的范围内。

另外，温度为例如20℃的空气从周围被吸入、过滤、加湿到100％的相对湿度、加热到最多100℃的温度(例如60至80℃)、并且经由味道变换器的入口进给到味道变换器。

离开味道变换器的混合物直接流入到薄膜蒸发器中，并且经由顶部漏斗流到蒸发器的内壁，在该内壁处，混合物借助于滑动片均匀地分布在内壁上。

在一个实施例中，蒸发器的内壁被温度在从60℃至80℃范围内的水加热到一定温度。另外，温度为20℃且相对湿度为60％的空气从周围被吸入、过滤、加热到从60℃至125℃(优选地从60℃至80℃)范围内的温度、经由中空轴进给到转筒、并且通过喷嘴而朝向内壁上的巧克力质量块膜喷射。因此，挥发性成分(特别是酸)和水分从质量块蒸发，并且经由蒸发器的顶部出口离开蒸发器。

在一个实施例中，进给到蒸发器的水和空气的温度和流量被选择成用以将内壁上的巧克力质量块的温度对于牛奶巧克力而言控制到最多65℃(例如55℃)的温度，对于黑巧克力而言控制到最多85℃(例如85℃)的温度。转筒进行操作的旋转速度通常在从30至400rpm的范围内，优选地在从50至350rpm的范围内，优选地在从100至300rpm的范围内，例如为250rpm。在一个实施例中，圆周处的速度在从1.5至4.5m/s的范围内，优选地在从2.5至3m/s的范围内。

在包括五辊子精炼器和混合搅拌器的传统构造中，滞留时间通常在对于牛奶巧克力而言的4小时到对于黑巧克力而言的48小时的范围内。相比之下，对于球磨机、味道变换器和薄膜蒸发器的组合，滞留时间例如在从1至2小时的范围内，从而相当节省能量消耗和其它操作成本。另外，巧克力的乳脂状和粘度与以传统构造获得的巧克力类似。

本发明并不限于上述实施例，这些实施例在权利要求的范围内可以以多种方式变化。例如，薄膜蒸发器可以用来对例如可可饮品进行消毒，具体是通过将质量块中的温度(局部地)升高到例如150℃。

Claims (23)

1.一种用于混合搅拌可食用质量块的系统(1)，该可食用质量块具体是包含可可的质量块，所述系统包括剪切装置，该剪切装置具体是所谓的味道变换器(14)，该剪切装置继而包括壳体(16)、可旋转地安装在壳体(16)中的轴(17)、用于使可食用质量块经受高剪切应力的构件(19、20)、用于在可食用质量块已经经受高剪切之后散布该可食用质量块的构件(21、22)、以及用于向散布的可食用质量块供应气体的入口(24、25)，其特征在于，所述系统设有薄膜蒸发器(15)，该薄膜蒸发器用于在可食用质量块离开剪切装置(14)之后进一步处理该可食用质量块。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中该可食用质量块为巧克力、可可饮品或配混物。

3.根据权利要求1所述的系统(1)，其中剪切装置(14)和薄膜蒸发器(15)结合为同一个装置。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其中剪切装置(14)定位在薄膜蒸发器(15)上方。

5.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其中剪切装置(14)定位在薄膜蒸发器的顶部上。

6.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其包括处于剪切装置(14)的气体入口(24)上游的加湿器。

7.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其中用于使可食用质量块经受高剪切应力的构件(19、20)包括至少一个转子(19)和至少一个对应的定子(20)，并且其中所述至少一个定子(20)沿轴向方向在转子(19)上方和/或下方延伸。

8.根据权利要求7所述的系统(1)，其中转子(19)和定子(20)之间的间隙小于6mm。

9.根据权利要求7所述的系统(1)，其中转子(19)和定子(20)之间的间隙小于4mm。

10.根据权利要求7所述的系统(1)，其中转子(19)和定子(20)之间的间隙小于3mm。

11.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其中薄膜蒸发器(15)包括：旋转对称的内壁(31)，所述内壁用于传送可食用质量块膜；用于加热内壁的构件；以及多个喷嘴(34)，所述喷嘴用于将气体引向内壁(31)，并且安装在该内壁(31)的范围之内。

12.根据权利要求11所述的系统(1)，其中所述喷嘴可旋转地安装在该内壁(31)的范围之内。

13.根据权利要求11所述的系统(1)，其包括转筒(32)，所述转筒可旋转地安装在内壁(31)的范围之内，并且设置有用以形成喷嘴(34)的开口。

14.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其中薄膜蒸发器(15)沿竖向取向。

15.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其中味道变换器(14)和薄膜蒸发器(15)的中心驱动轴是共轴的。

16.根据权利要求1、2或3所述的系统(1)，其包括处于味道变换器(14)上游的球磨机(4、5)。

17.一种用于处理可流动物质的方法，具体是混合搅拌可食用质量块，所述方法包括以下步骤：

使可食用质量块经受高剪切应力，

散布可食用质量块以形成膜和/或雾，

向散布的可食用质量块供应气体，

以及随后将可食用质量块进给到薄膜蒸发器(15)。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述气体是热空气。

19.根据权利要求17所述的方法，其中在将气体供应到散布的可食用质量块之前将该气体加湿。

20.根据权利要求19所述的方法，其中在将气体供应到散布的可食用质量块之前，在20℃下将该气体加湿到至少80％的相对湿度。

21.根据权利要求17、18、19或20所述的方法，其中可食用质量块大致沿竖向流过薄膜蒸发器(15)。

22.根据权利要求17、18、19或20所述的方法，其中向薄膜蒸发器(15)和可食用质量块供应沿相反方向流动的气体。

23.根据权利要求17、18、19或20所述的方法，其中至少在所述步骤期间，可食用质量块是液态的。