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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Lebensmitteln.
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Lebensmittel
werden oftmals industriell verarbeitet, bevor sie verzehrt oder
zum Verzehr angerichtet werden. Es sind verschiedene Verarbeitungen bekannt,
die beispielsweise lediglich eine Verlängerung der Haltbarkeit bewirken
sollen oder es aber ermöglichen,
die einzelnen Lebensmittel teilweise oder vollständig verzehrfertig vorbereitet
in den Handel zu bringen.
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So
ist es beispielsweise in der Fleisch verarbeitenden Industrie bekannt,
das nach der Schlachtung erhaltene rohe Fleisch zu pökeln oder
zu marinieren. Dabei kommen unter anderem die bekannten Verfahrensprozesse,
wie beispielsweise Poltern, Mischen oder Massieren zum Einsatz.
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Bei
den meisten aus der Praxis bekannten Verfahren wird eine für die Verarbeitung
vorgesehene Menge von Fleisch in einen Verarbeitungsbehälter eingefüllt und
anschließend
das Fleisch gegebenenfalls gemeinsam mit beigemengten Zusätzen durchmischt.
Dies wird üblicherweise
dadurch bewirkt, dass der Verarbeitungsbehälter rotiert. Stattdessen oder
zusätzlich
können
im Innenraum des Verarbeitungsbehälters aktive oder passive Mischvorrichtungen
angeordnet sein, die eine Durchmischung und Vermengung des Fleisches
fördern.
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Um
durch diese Behandlung die Eigenschaften des Fleischs nicht zu beeinträchtigen
oder sogar merklich zu verschlechtern, dürfen die einzelnen Fleischstücke keiner übermäßigen mechanischen Beanspruchung
ausgesetzt werden. Die Rotationsbewegung des Verarbeitungsbehälters sowie
die Leistung von gegebenenfalls angeordneten aktiven Mischvorrichtungen
können
deshalb nicht beliebig gesteigert werden. Die industrielle Verarbeitung
von Lebensmitteln, wie beispielsweise Fleisch, ist deshalb mit einem
erheblichen Zeitaufwand verbunden. Um eine gleichbleibend hohe Qualität der Verarbeitung
gewährleisten
zu können,
ist es erforderlich, die einzelnen Verarbeitungsschritte individuell
für die verschiedenen
zu verarbeitenden Lebensmittel, deren Menge und deren Eigenschaften
anzupassen und während
der Durchführung
zu kontrollieren.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, ein Verfahren zur
Verarbeitung von Lebensmitteln so auszugestalten, dass das Verfahren möglichst
schnell und mit möglichst
geringem Aufwand durchgeführt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das zu verarbeitende Lebensmittel in einem Verarbeitungsbehälter für eine vorgebbare
Zeitdauer Schwingungen ausgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, dass
die bekannten Verarbeitungsschritte vorteilhaft unterstützt oder
sogar durch die erzwungenen Schwingungen vollständig ersetzt werden können. So
ist es beispielsweise möglich,
für die Durchmischung
von kleineren Mengen bis etwa 1000 kg Fleischprodukt auf eine bekannte
mechanische Durchmischung wie beispielsweise eine Rotationsbehälters oder
die Betätigung
von Mischvorrichtungen vollständig
zu verzichten. Es hat sich herausgestellt, dass der für die Verarbeitung
erforderliche Zeitaufwand in den meisten Fällen erheblich verringert werden
kann.
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Um
das zu verarbeitende Lebensmittel in Schwingungen zu versetzen ist
vorgesehen, dass der Verarbeitungsbehälter mittels mindestens eines Schwingungserzeugers
in Schwingungen versetzt wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass mindestens
eine schwingungsfähige
Vorrichtung in dem Verarbeitungsbehälter angeordnet ist und in
Schwingungen versetzt wird. Während
es bei kleineren Verarbeitungsbehältern oftmals ausreicht, durch
geeignete Schwingungserzeuger Vibrationen auf die Außenwand
des Verarbeitungsbehälters
zu übertragen, kann
es insbesondere bei großen
Verarbeitungsbehältern
vorteilhaft sein und sowohl die Qualität steigern als auch die erforderliche
Verarbeitungsdauer senken, wenn im Innenraum des Verarbeitungsbehälters schwingungsfähige Vorrichtungen
angebracht sind. Solche schwingungsfähigen Vorrichtungen werden
Satelliten genannt und weisen entweder eine ebenfalls im Innenraum
des Verarbeitungsbehälters
oder einer außerhalb
des Verarbeitungsbehälters
angeordnete Einrichtung zur Schwingungserzeugung auf, mit welcher
sie in Wirkverbindung stehen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen,
dass die Schwingungsfrequenz veränderbar
ist. Es hat sich herausgestellt, dass für verschiedene Fleischprodukte
sowie für
unterschiedliche Mengen desselben Fleischprodukts gegebenenfalls
unterschiedliche Schwingungsfrequenzen besonders günstig sind
und eine schnelle Verarbeitung bei hoher Qualität des Endprodukts ermöglichen.
Die Schwingungsfrequenz ist vorzugsweise zwischen 5 Hz und 150 Hz einstellbar.
Die Schwingungsfrequenz kann auch während der Verarbeitung geändert werden,
um beispielsweise einer sich verändernden
Konsistenz der einzelnen Fleischstücke oder des zunehmend vermengten
Gemischs angepasst zu werden.
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Einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist
vorgesehen, dass die in Schwingungen umgewandelte Leistung veränderbar ist.
So kann beispielsweise unabhängig
von der vorgegebenen oder aktuell eingestellten Schwingungsfrequenz
die Amplitude der erzeugten und auf das Fleischprodukt übertragenen
Schwingungen verändert
und an das gerade verarbeitete Fleischprodukt, beziehungsweise Lebensmittel
angepasst werden.
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Es
ist auch denkbar und für
einige Verarbeitungsschritte vorteilhaft, dass die bevorzugte Schwingungsrichtung
veränderbar
ist.
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Um
auch eine komplexe, beispielsweise aus mehreren Teilschritten bestehende
Verarbeitung eines Lebensmittels zu ermöglichen ist vorgesehen, dass
die erzeugten Schwingungen während
der Verarbeitung eines Lebensmittels in einer vorbestimmten Weise
verändert
werden. Es ist damit eine individuell an das betreffende Lebensmittel,
beziehungsweise dessen zu verarbeitende Menge anpassbare Steuerung
der Schwingungserzeugung während
der Verarbeitung des Lebensmittels möglich.
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Einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge
ist vorgesehen, dass während
der Schwingungserzeugung vorgebbare Eigenschaften des Lebensmittels
in dem Verarbeitungsbehälter
erfasst werden. Es hat sich gezeigt, dass während der Fleischverarbeitung
der sich ändernde
elektrische Widerstand sowie der pH-Wert in Beziehung stehen mit
der aktuellen Eiweißstruktur
im Fleischprodukt und somit über
dessen Bindefähigkeit mit
zugefügten
Beimengungen. Gleichzeitig kann auch der Wassergehalt sowie der
Fettanteil des gerade verarbeiteten Fleischprodukts ermittelt werden.
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Die
in Abständen
oder kontinuierlich erfassten Eigenschaften des Lebensmittels können in
vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, dass die Schwingungserzeugung
in Abhängigkeit
von den erfassten Eigenschaften des Lebensmittels geregelt wird.
Auf diese Weise lassen sich geregelte Verarbeitungsschritte vorsehen,
die weitgehend automatisiert ablaufen können und reproduzierbar zu
einem Endprodukt von hoher Qualität führen.
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Insbesondere
bei größeren Mengen
von zu verarbeitenden Lebensmitteln kann es vorteilhaft sein, dass
zusätzlich
eine mechanische Durchmischung des Lebensmittels in dem Verarbeitungsbehälter durchgeführt wird.
Eine geeignete mechanische Durchmischung wird beispielsweise durch
eine Rotation des Verarbeitungsbehälters oder durch zusätzliche
Mischvorrichtungen erzwungen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Lebensmittel während der
Verarbeitung gekühlt
oder erhitzt wird.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verarbeitung von Lebensmitteln
mit einem Verarbeitungsbehälter.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Schwingungserzeugung
aufweist.
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Einer
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass
die Einrichtung zur Schwingungserzeugung mit dem Verarbeitungsbehälter in
Wirkverbindung steht. Gemäß einer
anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen,
dass in einem Innenraum des Verarbeitungsbehälters mindestens eine schwingungsfähige Vorrichtung
angeordnet ist, welche mit der Einrichtung zur Schwingungserzeugung
in Wirkverbindung steht. Die Einrichtung zur Schwingungserzeugung
ist üblicherweise
außerhalb
des Verarbeitungsbehälters angeordnet.
Für besondere
Verwendungszwecke und insbesondere bei großen Verarbeitungsbehältern kann
es zweckmäßig sein,
dass zusätzlich
oder ausschließlich
im Innenraum des Verarbeitungsbehälters angeordnete Einrichtungen
zur Schwingungserzeugung vorgesehen sind, die beispielsweise an oder
in den schwingungsfähigen
Vorrichtungen angeordnet und befestigt sind.
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Die
Einrichtung zur Schwingungserzeugung kann beispielsweise ein Vibrationsmotor
oder ein Ultraschallgeber sein.
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Um
eine Steuerung der erzeugten Schwingungen zu ermöglichen ist vorgesehen, dass
die Vorrichtung eine Steuereinheit zum Steuern der Einrichtung zur
Schwingungserzeugung und/oder der schwingungsfähigen Vorrichtung aufweist.
Die Steuereinheit kann zweckmäßigerweise
eine zugeordnete Bedieneinheit sowie optische und/oder akustische Anzeigeelemente
beinhalten. Die Steuereinheit kann eine Speichereinheit aufweisen,
um verschiedene vorgebbare Verfahrensabläufe und Parameter dauerhaft
zu speichern und einem Benutzer schnell abrufbar zur Verfügung zu
stellen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass im Innenraum des Verarbeitungsbehälters mindestens
ein Sensor angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass beispielsweise
durch kontinuierliche Widerstandsmessungen sowie eine Erfassung
des sich einstellenden pH-Wertes während des Verarbeitungsvorgangs
für das
Endprodukt oder die weitere Steuerung des Arbeitsvorgangs wichtige
Eigenschaften erfasst werden können.
Für die
Messung eines elektrischen Widerstandes oder eines pH-Wertes sind
handelsübliche
Messsensoren bekannt und geeignet, um in dem Innenraum des Verarbeitungsbehälters angeordnet und
in Betrieb genommen zu werden. Auch kann durch entsprechende Sensoren
der Wassergehalt sowie der Fettanteil eines Fleischprodukts über die gesamte
Verarbeitungsdauer erfasst werden.
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Um
Unabhängig
von der Qualität
und der Menge des Ausgangsprodukts eine gleich bleibende hohe Qualität des Endprodukts
zu ermöglichen
und gleichzeitig die für
die Verarbeitung erforderliche Dauer und Leistung im Einzelfall
automatisiert anpassen zu können
ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Regeleinheit zum Regeln
der Einrichtung zur Schwingungserzeugung und/oder der schwingungsfähigen Vorrichtung
aufweist. In Verbindung mit den im Innenraum des Verarbeitungsbehälters angeordneten
Sensoren lassen sich komplexe Regelungsvorgänge vorgeben, die eine automatisierte
Anpassung des Verarbeitungsvorgangs hinsichtlich vieler Parameter
und Stellgrößen ermöglicht.
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Um
beispielsweise bei einem großen
Verarbeitungsbehältervolumen
eine zusätzliche
mechanische Durchmischung und Vermengung einer großen Menge
von Lebensmitteln zu beschleunigen und zu verbessern ist vorgesehen,
dass der Verarbeitungsbehälter
drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist. Die schwenkbare Lagerung
ermöglicht
eine Rotation des Verarbeitungsbehälters in einer nahezu beliebigen
räumlichen
Ausrichtung, so dass die durch die Rotation bewirkte zusätzliche
mechanische Durchmischung an das betreffende Lebensmittel oder auch kontinuierlich
im Verlauf des Verarbeitungsprozesses angepasst werden kann. Durch
die schwenkbare Lagerung des Verarbeitungsbehälters wird zusätzlich das
Befüllen
und Entleeren des Verarbeitungsbehälters erleichtert.
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Zusätzlich kann
vorgesehen sein, dass im Innenraum des Verarbeitungsbehälters mindestens eine
Mischvorrichtung und/oder mindestens eine in den Innenraum ragende
Schikane angeordnet sind. Geeignete Mischvorrichtungen können beispielsweise
mittig oder dezentral angeordnete Rührwerke sein. Als geeignete
Schikanen haben sich in axialer Richtung oder schraubenförmig angeordnete,
entlang der Innenseite des Verarbeitungsbehälters angebrachte und in den
Innenraum hineinragende Vorsprünge,
beziehungsweise streifenförmige
Fahnen herausgestellt.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, welches
in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
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1 eine
längs der
Rotationsachse eines Verarbeitungsbehälters verlaufende Schnittansicht eines
Verarbeitungsbehälters
mit zwei an einer Außenseite
des Verarbeitungsbehälters
angeordneten Einrichtungen zur Schwingungserzeugung und
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2 eine
Schnittansicht des in 1 dargestellten Verarbeitungsbehälters längs der
Ebene II-II senkrecht zur Rotationsachse.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zur
Verarbeitung von Lebensmitteln weist einen Verarbeitungsbehälter 1 mit
einer näherungsweise
tonnenförmigen
Formgebung mit einer an einer Stirnseite angeordneten Öffnung 2 auf.
Der Verarbeitungsbehälter 1 verjüngt sich
zur Öffnung 2 hin.
Die Öffnung 2 ist
mit einem Deckel 3 verschließbar, so dass der Verarbeitungsbehälter 1 zum
Be- und Entladen geöffnet
und während
des Verarbeitungsprozesses verschlossen gehalten werden kann.
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Der
Verarbeitungsbehälter 1 ist
um seine Drehachse 4 rotierbar gelagert. Der Verarbeitungsbehälter 1 steht über eine
in einem Boden 5 des Verarbeitungsbehälters 1 angeordnete
Kopplung 6 mit einem nicht dargestellten Drehantrieb in
Wirkverbindung. In Abhängigkeit
von dem Drehantrieb kann die Drehzahl des Verarbeitungsbehälters 1 üblicherweise
in einem weiten Bereich beliebig vorgegeben werden.
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Der
Verarbeitungsbehälter 1 ist
zusätzlich senkrecht
zur Drehachse 4 schwenkbar gelagert. Zum Be- und Entladen
kann der Verarbeitungsbehälter 1 beispielsweise
in eine waagerechte oder schräg nach
unten geneigte Stellung verschwenkt werden, um während der Dauer der Verarbeitung
schräg
nach oben oder senkrecht ausgerichtet zu werden.
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An
dem Boden 5 des Verarbeitungsbehälters 1 sind zwei
Einrichtungen zur Schwingungserzeugung 7 angebracht. Diese
bestehen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus steuerbaren
Vibrationsmotoren 8, die den umgebenden Bereich des Bodens 5 des
Verarbeitungsbehälters 1 zu
Vibrationen anregen können.
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Über eine
innere Bodenfläche 9 werden
die Vibrationen auf nicht dargestellte in dem Verarbeitungsbehälter 1 befindliche
Lebensmittel übertragen, die
ihrerseits in Schwingung versetzt werden. Durch die erzwungene Schwingung
wird die jeweils vorgesehene Verarbeitung der Lebensmittel wie beispielsweise
deren Durchmischung, ein Marinieren oder Salzen oder das Poltern
von Fleischprodukten merklich beschleunigt. In einzelnen Fällen kann
der individuell erforderliche Zeitaufwand bei gleich bleibender Qualität um bis
zu 30% verkürzt
werden.
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Wie
aus 2 ersehen werden kann sind die beiden Vibrationsmotoren 8 senkrecht
relativ zueinander angeordnet und ermöglichen die Erzeugung unterschiedlich
ausgerichteter Schwingungen im Bereich des Bodens 5, die
sich zu komplexen Schwingungsmustern überlagern können. Durch eine gezielte Ansteuerung
der beiden Vibrationsmotoren 8 können verschiedene vorgebbare
Schwingungsmuster erzeugt werden und die dadurch hervorgerufenen Schwingungen
der in dem Verarbeitungsbehälter 1 befindlichen
Lebensmittel beispielsweise an deren Menge oder Konsistenz angepasst
werden.
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Im
Innenraum des Verarbeitungsbehälters 1 sind
zwei Messsonden 10 angeordnet. Mit diesen Messsonden 10 können sowohl
der elektrische Widerstand als auch der pH-Wert der in dem Verarbeitungsbehälter 1 befindlichen
Lebensmittel kontinuierlich, beziehungsweise in vorgebbaren Zeitabständen ermittelt
werden. Die Messsonden 10 stehen in Verbindung mit einer
nicht dargestellten Regeleinheit, welche eine geregelte Ansteuerung
der Einrichtungen zur Schwingungserzeugung 7 ermöglicht.
Auf diese Weise kann mittels einer geeigneten Auswertung der einzelnen
Signale der Messsonden 10 die Einweißstruktur, beziehungsweise
die damit korrelierende Bindefähigkeit
der gerade in Verarbeitung befindlichen Fleischprodukte gemessen
werden.
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Es
ist ebenfalls möglich,
auf den Betrieb der Messsonden 10, beziehungsweise deren
Anordnung im Innenraum des Verarbeitungsbehälters 1 zu verzichten
und ausgehend von bereits hinterlegten und in einer Speichereinheit
abgespeicherten Kennlinie verschiedene Verarbeitungsvorgänge abzurufen
und automatisiert ablaufen zu lassen.
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Im
Innenraum des Verarbeitungsbehälters 1 sind
zusätzliche
Schikanen 11 in Form von nach innen ragenden abgerundeten
Vorsprüngen
angeordnet. Bei einer Rotation des Verarbeitungsbehälters 1 bewirken
die Schikanen 11 eine zusätzliche mechanische Durchmischung
der zu verarbeitenden Lebensmittel.
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Ein
typischer Verfahrensablauf sieht vor, dass der Verarbeitungsbehälter 1 geöffnet und
gegebenenfalls verschwenkt wird, um ein einfaches Beladen mit zu
verarbeitenden Lebensmittel zu ermöglichen. Sobald der Verarbeitungsbehälter 1 befüllt ist wird
er verschlossen und der vorgesehene Verarbeitungsschritt gestartet.
Das zu verarbeitende Lebensmittel wird dabei für eine vorgebbare Zeitdauer
in Schwingungen versetzt. Die Leistung, die bevorzugte Richtung
sowie die Frequenz der durch die Vibrationsmotoren erzwungenen Schwingungen
können weitgehend
beliebig vorgegeben und an das betreffende Lebensmittelprodukt,
dessen Menge oder andere wesentliche Eigenschaften angepasst werden. Die
erzwungenen Schwingungen können
auch im Verlauf des Verarbeitungsschrittes oder im Verlauf einer
Abfolge verschiedener Verarbeitungsschritte variiert werden. Sobald
das gewünschte
Endprodukt hergestellt ist kann es dem Verarbeitungsbehälter 1 entnommen
werden.