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Dokumentenidentifikation DE3544803A1 19.06.1987
Titel Vorrichtung zum Herstellen von Speiseeis, Milchshake, Sorbet, gefrorenen Süßspeisen u.dgl. jeweils aus einem pumpfähigen Ansatz
Anmelder Lumen GmbH Nährmittel- und Maschinenfabrik, 8650 Kulmbach, DE
Erfinder Menzel, Waldemar, 8650 Kulmbach, DE
Vertreter Rau, M., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Schneck, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 8500 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 18.12.1985
DE-Aktenzeichen 3544803
Offenlegungstag 19.06.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.06.1987
IPC-Hauptklasse A23G 9/14
IPC-Nebenklasse A23G 9/22   A23G 9/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-PS 12 77 877 (entsprechend US-PS 34 02 567) ist es bekannt, bei einer derartigen Vorrichtung den Ansatz aus dem Vorratsbehälter über einen als Rohr mit relativ großem Querschnitt ausgebildeten Zuführkanal etwa in Höhe der Welle des Rührwerks in den Zylinder frei einfließen zu lassen. Druckluft wird pulsierend in den Gefrierzylinder eingegeben. Das Volumenverhältnis von Luft zu Ansatz, der sogenannte Overrun, ist hierbei durch die Höhe des seitlichen Einlaufs des Zuführkanals in den Zylinder in Verbindung mit der Druckregulierung der zugeführten Druckluft abhängig. Dieses durch Maschinendaten der Vorrichtung festgelegte Luft-Ansatz-Verhältnis ist nicht mehr regulierbar. Es ist aber wünschenswert, daß dieses Luft-Ansatz-Verhältnis veränderbar ist. Beispielsweise ist der Overrun bei einem fetten Speiseeis etwa 100%, d.h. das Luft-Ansatz-Verhältnis beträgt etwa 1 : 1. Bei Fruchteis beträgt dagegen der Overrun nur 30 bis 40%, d.h. das Luft-Ansatz- Verhältnis beträgt etwa 30 bis 40 : 100.

Aus der DE-AS 10 99 562 ist ein Speiseeisbereiter bekannt, der einen Gefrierzylinder mit einem darüber angeordneten Vorratsbehälter aufweist, die durch einen Zuführkanal miteinander verbunden sind. Im Vorratsbehälter ist eine als Zahnradpumpe ausgebildete Schwellpumpe angeordnet, deren eines Zahnrad den Eis-Ansatz und deren anderes Zahnrad Luft ansaugt. Luft und Ansatz werden bereits in der Pumpe emulgiert. Obwohl auf der Luftansaug-Seite und auf der Ansatz- Ansaug-Seite jeweils einstellbare Ventile vorgesehen sind, ist eine genaue und stabile Einstellung des Luft-Ansatz-Verhältnisses hiermit nicht möglich, da unvermeidbar in der Zahnradpumpe Luft auf die Flüssigkeitsseite gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß das Verhältnis von Luft zu Ansatz exakt eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Die vom Rührwerk in den Ansatz eingeschlagene Luft wird beim Frieren von Emulgatoren und Stabilisatoren gehalten, d.h. es wird Luft gar nicht oder nur in sehr geringem Umfang gelöst. Daraus ergibt sich, daß mit dem Einschlag der Luft in den Ansatz sich der Druck im Zylinder nicht ändert. Bei Entnahme von Portionen aus dem Zylinder fällt der Druck ab, was dazu führt, daß in einem konstanten Mengenverhältnis zueinander Luft und Ansatz zugeführt wird, so daß jeweils schrittweise die bei der Entnahme einer Portion entnommenen Mengen an Ansatz und Luft wieder zugeführt werden.

Anspruch 2 gibt eine einfache Maßnahme an, die den gleichzeitigen Beginn und die gleichzeitige Beendigung von Luft- und Ansatz-Zufuhr sicherstellt.

Die Maßnahme nach Anspruch 3 stellt in einfacher Weise sicher, daß das Verhältnis der pro Zeiteinheit zugeführten Luftmenge zur pro Zeiteinheit zugeführten Ansatzmenge verändert werden kann.

Die Maßnahmen nach Anspruch 4 stellen schließlich sicher, daß die Pumpe immer Ansatz und nicht Luft aus dem Vorratsbehälter ansaugt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung im vertikalen Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II durch Fig. 1.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist - in allgemein üblicher Weise - ein Vorratsbehälter 1 oberhalb eines horizontalen Kühl- oder Gefrier-- Zylinders 2 angeordnet und bildet mit diesem weitgehend eine Einheit. Die Seitenwände 3 des Vorratsbehälters 1 sind mit einem Kühlrohr 4 versehen, das etwa schraubenförmig um die Seitenwände 3 verläuft und nur schematisch dargestellt ist.

Der Zylinder 2 ist mit einem Kühlmantel 5 umgeben, durch den ein Kältemittel gepumpt werden kann. Der Kühlmantel 5 selber ist wiederum von einem Heizmantel 6 umgeben. Kühlmantel 5 und Heizmantel 6 erstrecken sich weitgehend über die volle Länge des Zylinders 2 mit Ausnahme eines an einem - in Fig. 1 linken - Ende befindlichen Bereichs, in dem sich eine Einlaufkammer 7 des Zylinders 2 befindet. Der Zylinder 2 wird koaxial von einer Welle 8 eines Rühr- und Schabewerks 9 durchsetzt, die in endseitigen Stirnwänden 10, 11 des Zylinders 2 drehbar gelagert und aus einem - in Fig. 1 linken - Ende herausgeführt ist. Das Rühr- und Schabewerk 9 wird auf dieser Seite von einem Elektro-Motor 12 angetrieben.

Auf der Welle 8 ist eine Scheibe 13 angebracht, die nur einen sehr schmalen Spalt 14 zur Wand des Zylinders 2 freiläßt. Diese Scheibe 13 trennt die Einlaufkammer 7 von der eigentlichen Kühl- und/oder Gefrier-Kammer 15 im Zylinder 2, die von dem Kühlmantel 5 und dem Heizmantel 6 umgeben ist. In der Kammer 15 ist auf der Welle 8 eine schraubenlinienförmige Rührwendel 16 befestigt. An der Welle 8 sind außerdem zwei an der Innenwand des Zylinders 2 anliegende Schabeklingen 17 angebracht, die ständig den Eisansatz von der Innenwand des Zylinders 2 abschaben. Im Anschluß an die Rührwendel 16 ist auf der Welle 8 noch eine kurzgängige Schnecke 18 mit einem Schneckengang befestigt, die eine gewisse Stauwirkung gegenüber der Rührwendel 16 ausübt. Vor der dem Motor 12 entgegengesetzten Stirnwand 11 ist ein Zapfventil 19 angebracht. In der eine Zwischenwand bildenden Scheibe 13 kann eine die Einlaufkammer 7 mit der Kammer 15 verbindende Durchlaßöffnung 20 ausgebildet sein.

Die Kühl- und/oder Gefrier-Kammer 15 ist in dem im Zapfventil 19 bzw. der zugeordneten Stirnwand 11 benachbarten Endbereich 21 über einen Verbindungskanal 22 mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden. In diesem durch ein Rohr gebildeten Verbindungskanal 22 ist ein Ventil 23 angeordnet.

Der mittels eines Deckels 24 verschließbare Vorratsbehälter 1 ist mit der Einlaufkammer 7 des Zylinders 2 über einen Zuführkanal 25 verbunden, dem eine am Boden 26 des Vorratsbehälters 1 in diesem angeordnete Pumpe 27 vorgeordnet ist. Diese Pumpe 27 wird von einem Elektro-Motor 28 angetrieben. Bei der Pumpe 27 kann es sich um eine Zahnradpumpe handeln. Ihr ist im Bereich des Zuführkanals 25 ein Rückschlagventil 29 vorgeordnet, das einen Rückfluß von Flüssigkeit aus dem Zylinder 2 bzw. dessen Einlaufkammer 7 in den Vorratsbehälter 1 verhindert.

Des weiteren ist die Pumpe 27 mit einem Überdruckventil 30 versehen, das öffnet, wenn der Gegendruck von der Einlaufkammer 7 her einen vorgegebenen Wert überschreitet. In diesem Fall wird dann die aus dem Vorratsbehälter 1 in die Einlaufkammer 7 zu fördernde Flüssigkeit im Kurzschluß wieder in den Vorratsbehälter 1 gegeben. Solche technischen Ausführungen von Pumpen sind handelsüblich.

Die Pumpe 27 weist einen Ansaugstutzen 31 auf, dessen offenes Ende im Bereich des Bodens 26 des Vorratsbehälters 1 ist, so daß im Vorratsbehälter 1 keine Toträume entstehen.

Am Boden 26 des Vorratsbehälters 1 ist ein mittels eines Elektro-Motors 32 angetriebener Rührer 33 angeordnet, der die im Vorratsbehälter 1 befindliche Flüssigkeit ständig umwälzt.

Über eine Luftleitung 34 wird in den oberen Bereich der Einlaufkammer 7 Luft eingeführt. Um zu verhindern, daß Flüssigkeit und/oder Luft aus der Einlaufkammer 7 in die Luftleitung 34 zurückströmen kann, ist in dieser ein Rückschlagventil 35 vorgesehen, das beispielsweise durch ein sogenanntes Lippenventil gebildet sein kann. Der Luftleitung 34 wird Druckluft von einem durch einen Elektro-Motor 36 angetriebenen Kompressor 37 zugeführt, dem ein Luftfilter 38 vorgeordnet ist. Dem Kompressor ist ein Druckluftentfeuchter 39 nachgeordnet.

Weiterhin ist in der Luftleitung 34 ein Druckluftvorratsbehälter 40 angeordnet, zwischen dem und dem Kompressor 37 ein Rückschlagventil 41 angeordnet ist. Zwischen dem Kompressor 37 und dem Rückschlagventil 41 ist weiterhin ein Auslaß-Drosselventil 42 angeordnet, durch das ständig etwas Druckluft ausströmt. Wegen des Rückschlagventils 41 kann aber keine Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter 40 zum Drosselventil 42 zurückströmen. Ebenfalls zwischen Kompressor 37 und Rückschlagventil 41 ist in der Luftleitung 34 ein Druckwächter 43 angeordnet, der jeweils den Kompressor 37 einschaltet, wenn ein Mindestdruck in der Luftleitung 34 zwischen Kompressor 37 und Rückschlagventil 41 unterschritten wird. Dieser Mindestdruck kann beispielsweise bei 1,7 bar liegen. Der Kompressor schaltet wieder ab, wenn der Druck einen vorgebbaren Maximaldruck von beispielsweise 2,0 bar überschreitet. Der Luftdruck kann visuell mittels eines Druckmeßgeräts 44 überwacht werden. Dem Rückschlagventil 41 ist ebenfalls noch ein Druckluft-Sterilfilter 45 vorgeordnet. Am Druckluftvorratsbehälter 40 ist ein Druckbegrenzungsventil 46 angeordnet.

In der Luftleitung 34 ist zwischen dem Druckluftvorratsbehälter 40 und dem Rückschlagventil 35 ein Drosselventil 47 und ein Magnet-Ventil 48 angeordnet. Außerdem ist zwischen dem Magnet-Ventil 48 und dem Rückschlagventil 35 ein Druckwächter 49 vorgesehen.

Die vorstehend beschriebene Ausführung arbeitet wie folgt:

Es wird davon ausgegangen, daß sich im Vorratsbehälter sogenannter Eismix 50, d.h. ein flüssiger Speiseeisansatz, befindet, und daß im Zylinder 2 hieraus unter gleichzeitigem Lufteinschlag Speiseeis hergestellt wird.

Der Eismix 50 wird mittels der Pumpe 27 in die Einlaufkammer 7 des Zylinders 2 gepumpt, und zwar abhängig vom Druck, der dort herrscht. Da - abgesehen von der instationären Anfahrphase - der Druck im Zylinder 2 sich nur ändert, wenn Speiseeis-Portionen mittels des Zapfventils 19 entnommen werden, wird also die Pumpe 27 immer während oder nach der Entnahme einer Speiseeis-Portion eingeschaltet.

Die zur Auflockerung des Speiseeises benötigte Luft wird über die Luftleitung 34 zugeführt. Die pro Zeiteinheit durch die Luftleitung 34 zuzuführende Luftmenge wird an dem Drosselventil 47 eingestellt.

Üblicherweise kann die Einstellung so erfolgen, daß zwischen 0,8 und 2,7 l/min Luft in die Einlaufkammer gedrückt werden. Da die Leistung der Pumpe 27 pro Zeiteinheit konstant ist und beispielsweise 2,5 l/min beträgt, kann das Volumenverhältnis von Eismix und Luft, die pro Minute zugeführt werden, sehr genau auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden.

Wenn durch Entnahme einer Speiseeis-Portion der Druck im Zylinder 2 absinkt, dann sinkt der Druck auch in der Leitung 34 zwischen dem Rückschlagventil 35 und dem Magnet-Ventil 48 ab, so daß der Druckwächter 49 diesen Druckabfall registriert. Sinkt der Druck unter einen vorgegebenen Wert von beispielsweise 1,2 bar, dann wird über eine Steuerleitung 51 ein Signal zum Öffnen des Magnet-Ventils 48 und über eine Steuerleitung 52 ein Signal zum Einschalten des Motors 28 und der Pumpe 27 gegeben. Es werden dann also gleichzeitig im vorgegebenen Mengenverhältnis Luft und Eismix in die Einlaufkammer 7 des Zylinders 2 gefördert. Wenn der Druck im Zylinder 2 wieder einen vorgegebenen Höchstwert von beispielsweise 1,5 bar erreicht hat, werden über entsprechende Signale vom Druckwächter 49 das Magnet-Ventil 48 geschlossen und der Motor 28 der Pumpe 27 abgeschaltet. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, wenn Speiseeis-Portionen aus dem Zapfventil 19 entnommen werden.

Der Vorratsbehälter 1 ist drucklos; der darin gelagerte Eismix wird bei einer Lagertemperatur von ca. 2°C kühlgehalten und periodisch vom Rührer 33 umgewälzt, um eine gleichmäßige Temperatur innerhalb des Eismixes sicherzustellen.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist der Zylinder 2 immer mit Eismix bzw. fertigem Speiseeis gefüllt, unabhängig davon, ob im Vorratsbehälter 1 wenig oder viel Eismix 50 vorhanden ist. Wenn - üblicherweise nach dem täglichen Betriebsschluß - der noch im Vorratsbehälter 1 vorhandene Eismix 50 und das im Zylinder 2 vorhandene Speiseeis pasteurisiert werden sollen, wird die Druckluftzufuhr durch generelles Schließen des Magnet-Ventils 48 unterbunden und das Ventil 23 im Verbindungskanal 22 geöffnet. Gleichzeitig werden das Rühr- und Schabewerk 9 und die Pumpe 27 in Betrieb gesetzt. Außerdem werden die Kühlung über das Kühlrohr 4 und den Kühlmantel 5 abgeschaltet und die Heizung durch den Heizmantel 6 eingeschaltet. Während des Pasteurisiervorganges wird der Heizmantel 6 über einen die Temperatur der Innenwand des Zylinders 2 erfassenden Thermostaten 53 geregelt. Der Eismix wird mittels der Rührwendel 16 in Richtung Zapfventil gefördert und von dort mittels der Schnecke 18, die während des Betriebes zum Ausdrücken der Speiseeis-Portionen durch das Zapfventil 19 dient, durch den geöffneten Verbindungskanal 22 in den Vorratsbehälter 1 zurückgefördert. Von hier wird der Eismix mittels der Pumpe 27 wieder in die Einlaufkammer 7 zurückgefördert. Es wird also ein ständiger Kreislauf des Eismixes zwischen Vorratsbehälter 1 und Zylinder 2 erreicht, wobei alle Wandbereiche des Zylinders 2 bestrichen werden. Da der Eismix mittels des Rührund Schabewerks 9 und insbesondere mittels der Schabeklingen 17 im Zylinder stark verwirbelt wird, erfolgt eine gute Wärmeübertragung von der mittels des Heizmantels 6 beheizten Fläche des Zylinders 2auf den Eismix. Wenn der Eismix zum Pasteurisieren auf etwa 72°C erhitzt werden soll, ist es daher ausreichend, wenn die Temperatur der lnnenwand des Zylinders 2 mittels des Thermostaten 53 auf einer Temperatur von 75 bis 80°C gehalten wird. Damit ist sichergestellt, daß der Eismix nicht an der Innenwand des Zylinders 2 anbrennt und somit keinen karamelartigen Geschmack annimmt. Sobald der gesamte Eismix 50 die Pasteurisierungstemperatur erreicht hat, was über einen im Vorratsbehälter 1 angebrachten Thermostaten 54 erfaßt wird, wird der Heizmantel 6 abgeschaltet, wobei diese Abschaltung - gesteuert über eine nichtdargestellte Zeituhr - verzögert erfolgen kann, um eine wirksame Keimabtötung im Eismix 50 sicherzustellen.

Anschließend wird die in der Zeichnung nicht dargestellte Kälteanlage wieder eingeschaltet und der Eismix 50 über das Kühlrohr 4 und den Kühlmantel 5 auf Lagertemperatur von 2°C heruntergekühlt. Das Erreichen dieser Temperatur wird über einen im Vorratsbehälter 1 angebrachten Thermostaten 55 überwacht.

Es ist möglich, zum Pasteurisieren die Drehzahl der Pumpe 27 zu verdoppeln, um den Mixumlauf zu vergrößern. Die Menge, die pro Zeiteinheit zwischen Zylinder 2 und Vorratsbehälter 1 umgewälzt wird, wird ausschließlich durch die Leistung der Pumpe 27 bestimmt.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Herstellen von Speiseeis, Milchshake, Sorbet, gefrorenen Süßspeisen o. dgl. jeweils aus einem pumpfähigen Ansatz, bestehend aus einem Vorratsbehälter (1) für den Ansatz und einem mit diesem über einen Zuführkanal (25) verbundenen Kühl- oder Gefrier-Zylinder (2), in den eine Luftleitung (34) zur Zuführung von Druckluft annähernd konstanten Druckes mündet, in dem ein Rührwerk (Rühr- und Schabewerk 9) zum Einschlag der Luft in den Ansatz angeordnet ist, und der ein Zapfventil (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (27) zur Zuführung des Ansatzes aus dem Vorratsbehälter (1) in den Zylinder (2) vorgesehen ist, daß in der Luftleitung (34) ein Ventil (Magnet- Ventil 48) angeordnet ist, und daß zur Zuführung von Luft und Ansatz in einem annähernd konstanten Verhältnis in Abhängigkeit vom Druck im Zylinder (2) das Ventil (Magnetventil 48) geöffnet bzw. geschlossen und jeweils gleichzeitig die Pumpe (27) eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Ventil (Magnetventil 48) und die Pumpe (27) ansteuernder, den Druck im Zylinder (2) erfassender Druckwächter (49) vorgesehen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftleitung (34) ein einstellbares Drosselventil (47) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (27) dem Zuführkanal (25) unmittelbar vorgeordnet ist.






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