具有优化的热传递性质的模具制造技术

一种用于糖食产品的生产的模具(1)，所述模具(1)包括具有腔(2a)的顶部表面(2)和相对的底部表面(3)，所述底部表面(3)包括在所述模具(1)的所述底部表面(3)上的至少一个突出构件(5)，所述至少一个突出构件(5)用于增加在所述模具(1)和沿所述底部表面(3)流动的流体之间的热传递速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于糖食产品(如巧克力)的生产的模具。专利技术背景用于糖食产品的模具是糖食生产过程中最重要的部分之一。模具决定产品的设计，包括产品的最终视觉品质，因为模具是从一开始的液体糖食料团沉积直至最终的糖食产品到达包装区的过程中的糖食产品的载体。在此过程中，通过将模具/产品系统传递通过被分成具有不同温度的区域的处理单元，所述模具/产品系统典型地被冷却降温或加热升温数次，所述不同的温度是使用一系列冷却/加热单元获得的。在模具/产品系统和冷却/加热空气之间的热传递速率对于处理单元的能量消耗和糖食产品的最终品质具有根本的重要性。常规的模具一般地被设计成具有顶部表面、侧面和底部表面，所述顶部表面包含用于液体糖食料团的特定的腔，所述侧面包括外边缘(rim)，所述底部表面具有各种数目的纵向和横向条，用于获得足够的刚性和稳定性(较少弯折)。常规的模具主要地由聚碳酸酯(例如，模克隆(Makrolon)、莱克桑(Lexan)或塔夫龙(Tarflon))构成。模克隆代表一般地优选的材料。所述聚碳酸酯是食品级的、刚性的，并且能够使表面粗糙度足够小以获得光滑的巧克力表面。然而，针对流体动力学性质，这样的模具设计不是最优的，因为会生成抑制热传递的死区和不受控制的静态涡流(stationary vortices)(参见图1)。一般而言，作为糖食产品的载体，模具的流体动力学和能量学方面在工业规模上是不被考虑的。相应地，不惜以高水平的能量消耗来调适冷却和加热箱及其处理能力。用于糖食产品的生产的常规模具的另外的缺点在于，因为根据所采用的腔的形状，模具具有不同的壁厚度，在生产过程中很难实现糖食料团的均匀的冷却/加热，并且因此很难实现均匀的固化。一般而言，模具至今仅被看作糖食产品料团的载体；模具未被认为是生产过程的形成部分。EP 0429969B1描述了由在框架中具有圆形开口的塑料材料形成的巧克力模具，所述圆形开口引导冷却空气流穿过巧克力模具的下侧。所述巧克力模具的特定设计使得在生产过程中巧克力料团的加速的、更均匀的冷却/加热成为可能。一计算模型的开发在P.J.Fryer等人的文章《对冷却巧克力模具中的温度分布建模》(“Modelling temperature distributions in cooling chocolate moulds”)中被描述，所述计算模型可以在商业制造中预测巧克力在简单的巧克力模具中的冷却行为。然而，没有提到具有改进的冷却/加热特性的巧克力模具的详细设计。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供具有改进的热传递性质的用于糖食产品的生产的模具，以及用于糖食产品的生产的方法。这种目的是通过根据权利要求1的模具，以及根据权利要求16的方法实现的。本发明的优选的实施方案被限定在从属权利要求中。本专利技术提供用于糖食产品的生产的具有优化的热传递性质的新颖模具。根据本专利技术的模具包括在模具的底部表面上的突出构件，所述突出构件用于增加在模具和沿底部表面流动的流体之间的热传递速率，并且用于引导流体通过腔以促进热传递。本专利技术的理念是通过改变流体沿模具的流动特性，以及如果需要的话，通过具有较高热传导性的材料，来改进模具和流体之间的热传递速率，所述流体是在巧克力制造中所使用的加热和冷却通道中的流体。一般地，依据动力学和热学的相似定律，流动性质和热传递速率是相关联的。该理念是要生成沿模具的更剧烈的且更紊流的(turbulent)流动，所述更剧烈的且更紊流的流动给出更高的能量传输(Nu＝f(Re)；其中Re是雷诺数，而Nu是努塞尔特数)。所述沿模具的更剧烈的且更紊流的流动通过根据本专利技术的模具的特定设计获得。因此，根据本专利技术的模具的特定设计是由流体动力学和热学方面驱动的。模具被认为是过程设备的一部分，并且被认为对过程参数和条件(如能量消耗)具有影响。这还导致用于加热和冷却装置的新的过程条件和新的设计准则，其优化在巧克力生产中产生显著的优势(例如能量节省)。例如，针对冷却和加热过程所需要的所述能量的量的减少以正面的财务影响和环境效益增加技术效率。可替换地，在技术效率方面的增加可以被用来增加生产线速度，并且因此增加生产线的生产量。在糖食生产过程中的这样的能量优化模具的另一个优势是这样的潜力，即加工线的空间需求的减少，所述潜力还减少制造的总费用。而且，根据本专利技术的模具的特定设计允许糖食料团比使用常规的模具被更均匀地固化，而没有产品品质上的退化(即，没有由冷凝造成的脂肪溢出和食糖溢出)，并且没有与使用常规的模具相关的投资、操作和维护费用。附图简要描述图1：图示说明在当前的流动场中抑制热传递的死区和静态涡流的生成的示意图。图2：图示说明根据本专利技术的能量优化模具(1)的顶侧视图的示意图。图3-4：图示说明根据本专利技术的能量优化模具(1)的底侧视图的各种实施例的示意图。图5：图示说明根据本专利技术的涡流生成构件(5)的示意图，所述涡流生成构件(5)被这样布置，以致所述涡流生成构件(5)相对于平行于流体在模具(1)的侧面之间的流动的方向成角度地偏置，引导流体流动并生成热通量。图6-7：图示说明各种模具(1)的示意图，其中涡流生成构件(5)以交替的发散和会聚的相对的对的方式被布置，所述相对的对从具有开口(4)的一个侧面延伸至具有开口(4)的另一个侧面，所述交替的发散和会聚沿平行于流体流动的方向，所述图还描绘所述涡流生成构件的布置对于所产生的流体流动的影响。图8：图示说明在附接到根据本专利技术的模具(1)上的温度传感器和记录器的帮助下，在线过程参数和生产线性能的测量的示意图。优选实施方案的详细描述在下文，根据本专利技术的用于糖食产品的生产的模具(1)的优选的实施方案被更详细地描述。在一个实施方案中，根据本专利技术的模具(1)(参见图2和3)包括具有腔(2a)的顶部表面(2)和相对的底部表面(3)，所述底部表面(3)包括(i)在模具(1)的侧面中的至少一个上的至少一个开口(4)，用于向所述底部表面(3)供应流体，以及(ii)在模具(1)的底部表面(3)上的至少一个涡流生成构件(5)，用于增加在模具(1)和流体之间的热传递速率。然而，要注意，开口(4)的提供不是强制的，并且流动流体可以经由各种路径沿模具流动。根据本专利技术的模具(1)的形状不被具体地限定，并且模具可以具有，例如，矩形的、纵向延伸的顶部表面(2)或方形地(quadratic)延伸的顶部表面(2)。根据本实施方案的模具(1)的顶部表面具有用于液体糖食料团/最终糖食产品的腔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于糖食产品的生产的模具(1)，所述模具(1)包括具有腔(2a)的顶部表面(2)和相对的底部表面(3)，所述底部表面(3)包括在所述模具(1)的所述底部表面(3)上的至少一个突出构件(5)，所述至少一个突出构件(5)用于增加在所述模具(1)和沿所述底部表面(3)流动的流体之间的热传递速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.30 GB 1209662.41.一种用于糖食产品的生产的模具(1)，所述模具(1)包括
具有腔(2a)的顶部表面(2)和相对的底部表面(3)，所述底部表面(3)包括
在所述模具(1)的所述底部表面(3)上的至少一个突出构件(5)，所述至少一个
突出构件(5)用于增加在所述模具(1)和沿所述底部表面(3)流动的流体之间的热传
递速率。
2.根据权利要求1所述的模具(1)，还包括至少一个侧面，在所述至少一个侧面中
提供至少一个开口(4)用于向所述底部表面(3)供应流体，至少一个开口(4)优选地
被提供在所述模具(1)的两个相对的侧面中的每个中。
3.根据权利要求1或2所述的模具(1)，还包括在所述模具(1)的所述顶部表面
(2)中的至少一个开口(4)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模具(1)，其中至少一个突出构件被配置来
在沿所述底部表面(3)流动的所述流体中生成涡流，并且优选地通过引起所述流体更紊
流的流动来改变所述流体沿所述模具(1)的流动特性。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模具(1)，其中一个或更多个突出构件(5)
被布置成来提供相对于平行于所述流体在所述侧面之间的流动的方向成角度地偏置的部
分。
6.根据权利要求5所述的模具(1)，其中所述偏置的部分根据相对于平行于所述流
体流动的方向的两个偏置角度中的任一个被定向。
7.根据权利要求5或6所述的模具(1)，其中至少一些突出构件(5)以交替的发
散和会聚的相对的对的方式被布置，所述相对的对从具有开口(4)的一个侧面延伸至具
有开口(4)的另一个侧面，所述交替的发散和会聚是沿平行于所述流体流动的方向。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的模具(...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·罗克拉格，M·塔蒙格鲁斯，U·莱塞，R·豪格，
申请(专利权)人：卡夫食品研究和开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US