CN105142413A - 切片和包装机之间无检重秤的生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切片食物棒的生产线和方法，具有：扫描仪(1)，其确定每一个食物棒的关于内部结构和/或外部结构的数据；切片装置(2)，其基于来自扫描仪的数据将食物棒分成部分；以及包装机(4)，其将各个部分包装成包装体。

Description

切片和包装机之间无检重秤的生产线

技术领域

本发明涉及一种用于切割食物块的生产线和方法，其具有：

-扫描仪，其从每一个食物块获得关于内部结构和/或外部结构的数据，

-切割设备，其基于来自扫描仪的数据将食物块分成几部分，

-包装机，其将各个部分包装成包装体。

背景技术

从现有技术已知这种通用生产线，并且使用这种生产线用于将食物块，例如香肠块、奶酪块、火腿块等切割成通常由数片食物组成的部分。在处理中，根据现有技术，利用一组秤最初确定食物块的各个重量。然后利用扫描仪，例如，X射线扫描仪来确定例如食物块内局部重量分布，然后利用该数据以将食物块分成重量尽可能精确的部分。为了确定一部分的重量是否对应于所期望的重量，在切割机的下游设置为每一部分称重的一组秤。使用此次称重处理的结果校对扫描仪，即校正局部重量分布和/或控制切割处理，作为后向控制。然而，尤其在多通道切割一些食物块的情况下，由于为此目的需要多通道动态的一组秤，所以该方法同时非常复杂。此外，因此，生产线较长，并且常常会困难地仅容纳在狭窄的生产车间。

此外，在切割食物块时，必须小心选择在一部分中食物片的数量和厚度使得已切割部分对应于关于预包装物品的规定。为了确保这一点，食物制造商指定高于标称重量的目标重量，使得一般包装含有的产品比包装上标明的产品多。这种所谓的“赠品”(giveaway)的成本不能从食品制造商传递至消费者身上，因此，就食品制造商而言，期望包装的目标重量高于包装上指明的标称重量的量可以尽可能小，但是这只有在使用保持所需要的目标重量在非常小的公差内的生产线的情况下是可能的。如果不符合这些小公差，则必须手动校正包装，这使得制造商承担增加开支和可能的卫生问题。此外，因为只有整片会被加入至重量不足的包装中，所以将增加“赠品”。

切割后，在包装中放置各个部分，然后密封包装。然后，为了确定包装是否对应于关于预包装物品的规定，再次使用检重秤来确定各个准备好的包的重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于将食物块切割成重量尽可能精确的部分并且然后将各个部分包装成包装体的生产线和方法，所述生产线和方法简单且成本效益好并使“赠品”最小化。

通过用于切割食物块的生产线来实现该目的，其具有：

-扫描仪，其从每一个食物块获得关于内部结构和/或外部结构的数据，

-切割设备，其基于来自扫描仪的数据将食物块分成几部分、

-装料单元，其用于自动或手动将几部分放置在包装机中的包装凹部中，

-包装机，其将各个部分包装成包装体，

其中在切割设备和包装机之间不设置一组秤。

当然让本领域技术人员惊讶和意想不到的是，即使已经在切割机和包装机下游后面省掉一组秤，即使关于各个包装的实际重量的反馈信号适用于仅具有通常几分钟的长时间延迟，仍然可以切割出重量极其精确的部分。根据本发明的生产线的情况下的“赠品”比在根据现有技术的生产线的情况下的“赠品”少得多。因为随着切割机的省掉，被设计为所谓动态的一组秤在其随着各个部分输送过程中确定各个部分的重量，所以可以显著更简单、更简短或更经济的方式设置根据本发明的生产线。根据本发明的生产线很少需要维修。仅在生产线末端确定包括包装体的各个部分的重量，并且可使用这种称重处理的结果来校准扫描仪、评价所述扫描仪的测量结果和/或控制切割机。

在本发明的优选实施例中，甚至可能在扫描之前或之后和/或在切割之前省掉确定食物块的重量。根据本发明的生产线以极其稳定的方式运行并且例如在切割奶酪，特别是硬质干酪，例如荷兰奶酪或雷达美(Leerdammer)奶酪时，可将“赠品”减少为几乎为零。不再需要加入任何东西至各个部分，因此所述部分的包装更卫生、更简单。

关于根据本发明的生产线的这些陈述也适用于根据本发明的方法，反之亦然。

本发明涉及一种用于将食物块切割成大量部分然后利用包装机包装的生产线。

食物块优选是香肠块、奶酪块或火腿块。这些食品块经常具有基本上恒定的横截面。食物块，例如香肠块，通常是细长的，即其横截面基本上小于其长度。通常垂直于食物块的纵轴切成食物片。然而，食物块也可以是由几部分组成的天然火腿或食物块。

利用扫描仪最初确定关于食物块的内部结构和/或外部结构的数据，其中外部结构具体地是食物块的外围，内部结构具体地是所述食物块的局部密度。合适的扫描仪包括例如还确定食物块内部结构的基于激光和/或光电池技术和/或辐射扫描仪的光学扫描仪。扫描仪优选的是X射线扫描仪。

扫描仪可设置在切割设备的上游或是切割设备的一部分。

优选使用辐射扫描仪一片一片地检查食物块。辐射扫描仪，例如，X射线扫描仪具有辐射源和例如位于食物块的外围的各个相对侧上的光敏传感器。这种传感器是例如线扫描摄影机。辐射源发射的射线进入食物块外围的一侧、穿过食物块的整个宽度并通过传感器在相对侧接收。当射线通过食物块时，传感器测量衰减的已接收射线的强度，其中衰减取决于食物块的局部状态，例如，所述食物块的密度。在产品的整个宽度发生辐射，其中对于每一个扫描片，优选地，只确定一个特别优选地相对于产品的整个宽度整合的值。辐射扫描仪优选地设置在固定位置，优选地食物块沿其纵轴输送通过辐射扫描仪。在这种情况下，食物块位于例如设置在辐射源和传感器之间的传动带上。一片一片地辐射食物块，其中片优选垂直于食物块的纵向中心轴放置。这种称为“扫描片”的片的期望厚度取决于期望的测量精度。然而，扫描片的厚度优选小于从食物块上切割下来的食物片的厚度。扫描片的厚度优选小于等于实际切割的食物片厚度的五分之一，具体优选小于等于十分之一。每一个扫描片的厚度优选相等。辐射扫描仪从n个扫描片测量n个值p_i,i＝1-n，其中各个值优选是关于具有精确重量的部分产品宽度的整数。由传感器测量的值优选根据其在食物块纵向中的各个位置而被存储在计算机单元中。计算机单元可设置在辐射扫描仪或下游切片机或另一个CPU中。可利用单个值进行这种存储。然而，所测量值优选组成曲线，并存储该曲线。进一步最好还有可能在两个各个值之间插入。计算机单元相应地优选知道在沿食物块纵轴的点处已经确定所测量值。如果不是正使用的均匀的扫描片厚度，则在确定曲线时，需要额外记录、存储和考虑扫描片的各个厚度。

一旦已经完全扫描食物块，则优选形成通过传感器确定的所有值的和P。如果扫描片的厚度不均匀，如果形成利用片厚度加权的和可能是有利的。同样地存储该和。

然后，优选以与其检查相同的方向传送食物块至将食物块分为部分的切割机。为每一部分从食物块切割特定长度X_N，所述长度对应于各个部分的所期望目标重量G，其中一部分包括食物的至少一片，优选多片。通过切片机进行的切割在基本上平行于辐射扫描仪的辐射方向上进行并优选基本上垂直于食物块的纵向中心轴设置。如果这不是所述情况，则各个数据记录必须被数学矫正。切割期间的食物块的起始位置优选尽可能准确地对应于扫描期间的起始位置使得在扫描期间存储的纵坐标匹配切割期间的纵坐标。

使用扫描仪提供的数据和各个部分的期望的目标重量G来计算在每种情况下从食物块切割的长度(X_N)。

为此，通过食物块的重量W除以来自扫描片的所有测量信号的和P来初始地计算因子k。

然后可使用因子k将所测值p_i,i＝1-n转换成每一个扫描片的重量w_i,i＝1-n。这些值被加入到每一部分直至达到所述部分的期望目标重量G。基于所加入的扫描片的数量乘以扫描片的厚度，计算机单元知道用于各个部分的从食物块待切割的长度X_N。优选对每一部分重复这种处理直到已经切碎食物块。还可以从食物块到食物块不同地计算目标重量以在指南和处理中获得尽可能大数量的完整、正确称重的部分并避免不完整的最后部分或剩余片。基于这种值控制从计算机单元传送至切割机的各个值。本领域技术人员将理解的是，还可以在计算机单元或另一个CPU中计算每一部分待切割的产品长度，所述计算机单元或另一个CPU与切片机相关并从辐射扫描仪接收数据并将数据传输至扫描仪

作为替代方案，还可能计算每一部分所需要的测量值的数量。然后将用于每一部分的测量值p_i累计直到达到所测量值的期望数量。基于所加入的扫描片的数量乘以扫描片的厚度，计算机单元知道用于各个部分的从食物块待切割的长度X_N。优选对每一部分重复这种处理直到已经将食物块切片。基于这种值控制从计算机单元传送至切割机的各个值。本领域技术人员将理解的是，还可以在计算机单元或另一个CPU中计算每一部分待切割的产品长度，所述计算机单元或者另一个CPU与切片机相关并从辐射扫描仪接收数据并将数据传输至扫描仪。

根据进一步优选实施例，组合测量值以形成曲线。为了确定用于各个部分的必须从食物块切割的长度(X_N)，尤其计算曲线下的多个整数。在这种情况下，规定各个部分的所期望重量并使用整数来确定用于所述部分的必须从食物块切割的长度(X_N)。在切割食物块之前或正在切割所述食物块时，特别优选地对于食物块的所有部分进行完整计算。

可将从食物块待切割的长度(X_N)切割成规定数量的食物片。然后，这产生用于各个部分的待切断的食物片的厚度。

作为替代方案，预先确定食物片厚度的特定范围。然后，计算机单元计算从食物块切断多少这些食物片以及用于每一部分的所述片的精确厚度。

切片机具有移动的刀片，具体地是旋转的刀片。食物块位于输送机装置上，所述输送机装置在从食物块的前端切割成食物片的刀片的方向上输送食物块。在这种情况下，通过在两段之间输送的食物块的长度确定片的厚度。一旦已经从食物块切掉各个食物片，则食物的一些片通常被构造成形成然后被包装的部分。通常在其上已经切掉食物片后食物片下落的落下桌(set-downtable)上产生各个部分。

根据现有技术，然后称重这些部分，使用来自一组秤的信号来控制切割处理和/或校准扫描仪。根据本发明，现在省掉称重操作。在包装机和切片机之间不存在包装之前确定每一部分重量的一组秤。

优选在一些通道中切割食物块，即至少同时暂时切割一些食物块。在切割刀片完全移动的情况下，同时从食物块切掉一些食物片。在这种情况下，每一个食物块具有其自身的在切割刀片的方向上输送且能单独控制所述切割刀片的输送装置。根据现有技术，然后，检重秤与每一个通道相关联，在包装每一部分前，检重秤已经确定各个通道中各个部分的重量。根据本发明，现在省掉一组秤。

在切割各组部分后，将各个部分传送至包装机并在每种情况下，通过装料单元，例如，进给带、机器人和/或手工地放置到包装体中，然后密封所述包装体。包装机可以是成型-灌装-封口包装机，例如，所谓的热成型机或托盘封口机或本领域技术人员所熟知的其他任何包装机。根据本发明，在切割机和包装机之间既不确定单独切割食物片的重量也不确定准备好的部分的重量。出奇的是，可在此时省掉称重步骤。

如果需要，进一步分离准备好的包装体，然后特别优选单独地输送。

根据本发明，在包装机的下游设置确定各个包装体的重量且优选将重量传输至计算机单元的检重秤。这种数据可随后用作已生产包装体对应于预包装物品的规定的证据。可使用来自检重秤的信号以校准辐射扫描仪、以校正来自辐射扫描仪的信号的评估和/或控制切割机，即使包装机的重量包括在内。这是本领域技术人员没有想到的。检重秤在本发明中的含义是利用其能充分精确确定各个部分重量的任意装置。实际上，所述检重秤优选是一组秤。一组秤可具有单个通道或多个通道，然而其中单通道秤是足够的。

根据本发明的这种优选实施例，在根据本发明的生产线的末端一次确定准备好的包装体的重量(＝部分的重量+包装材料的重量)。可将这种值以个别值形式、和的形式或食物块一些个别值的平均值的形式传输至计算机单元。可使用所测量值来校准扫描仪，具体地说，辐射扫描仪以校正来自辐射扫描仪信号的评价和/或控制切割机。

虽然首先用非常长时间延迟测量各个包装的实际重量，但是仍然切掉带有非常低“赠品”的部分。根据本发明的生产线以非常稳定的方式运行。还可使用来自检重秤的信号得到关于待切割的下一食物块重量的结论。

在本发明的优选实施例中，生产线具有利用其可在至少一些区域中可追踪各个部分在生产线内的移动的装置。本发明的这种优选实施例在当平行切割一些食物块时具有特殊益处。然后可能追踪哪一部分源自哪一个食物块和/或哪一通道。具体地，在检重秤确定的准备好的包装体的重量可与特定食物块和/或例如可加入源自一个食物块的内容物的所有包装体的重量。然后，如果制造商必须证明各个包装体中包含哪种物品，则这种数据对于随后的投诉还可能是重要的。

根据本发明的生产线优选具有至少暂时存储和/或进一步处理来自辐射扫描仪的数据和/或来自检重秤的数据的计算机装置。这种计算机装置可以是分离的组件或被整合在现有组件中的一个中。计算机装置可包括互连的一些部件。优选地还使用计算机装置来控制整个生产线和/或例如诸如辐射扫描仪、切割机和/或包装机的生产线的个别组件。

本发明的进一步主题是一种用于利用生产线精确地切割食物块重量的方法，其中生产线具有：

-扫描仪，其从每一个食物块获得关于内部结构和/或外部结构的数据，

-切割设备，其基于数据将食物块分成部分，

-装料单元，其用于自动或手动将所述部分放置在包装机中的包装凹部中，

-包装机，其将各个部分包装成包装体，

-检重秤，其设置在包装机的下游且确定各个包装体的重量，

其中，利用来自该检重秤的信号来控制切割设备和/或校准用于待切割的下一食物块的扫描仪。

关于在本发明主题方面的陈述同样适用于本发明的其他主题，反之亦然。

生产线优选设有：

-扫描仪，特别是辐射扫描仪，其从沿纵向轴(x)彼此前后设置的厚度为x_i,i＝1-n的n个扫描片获得n个数据P_i,i＝1-n，

-切割设备，其基于数据P_i,i＝1-n将食物块分成部分、

-包装机，其将各个部分包装成包装体，

-检重秤，其设置在包装机的下游且确定各个包装体的重量，

其中，利用来自该检重秤的信号来控制切割设备，以校准辐射扫描仪和/或计算用于待切割的下一食物块的称重因子(k)。

在每一种情况下优选计算一个食物块的所有n部分重量的和。优选计算这个食物块的所有测量的n个数据P_i,i＝1-n的和。特别优选地，从和S和所有n个值的和来计算商、称重因子。在不必须测量所述食物块重量的情况下，可使用这个称重因子来计算从在每一种情况下用于各个部分的下一食物块待切割的长度。在某些情况下，借助于本发明的优选实施例节省方法和/或一组附加秤是可能的。

附图说明

下面将参照图1、图2和一个示例解释本发明。这些解释仅仅是示例性的并不对本发明总体构思进行限制。这些陈述同样适用于本发明的所有主题。

图1示出了根据本发明的生产线。

图2示出了根据现有技术的生产线。

具体实施方式

图2示出了根据现有技术的切割生产线，其中食物块被切割成食物片和在处理中生产的重量尽可能精确的部分。利用一组秤最初称重食物块，然后借助进给带的方式通过辐射扫描仪6，优选X-射线扫描仪输送食物块。还可在扫描处理后称重食物块。然而，还可能已经知道各个食物块的重量，因此可省掉称重处理。在扫描仪6中一片一片地扫描产品。在目前情况下，在该处理中确定这种情况下时外围的外部结构，和这种情况下时局部密度的内部结构。在已经扫描食物块后，食物块借助于进料输送带被装入切割机7中，在这种情况下是所谓的高性能切片机。切割设备通常设有多个通道，即，可同时切割几个产品。如果需要进一步处理，则通过辐射扫描仪获得的数据被直接传输至切割设备或另一个控制单元/CPU。现在基于在扫描期间获得的数据控制切割设备中的切割处理使得生产出重量尽可能精确的部分。在切割后，根据现有技术，为了检查是否已经符合期望的目标重量，将通常由一些食物片组成的各个食物部分传送至称重设备8，具体地说是一组动态秤。称重设备是多通道设计，其中切割设备中通道的数量对应于称重设备中通道的数量。然后，使用数据来校准辐射扫描仪的评估数据和/或控制切割处理。因为在所述部分正被输送至相关包装机10时必须进行各个部分的称重，所以一组秤8是一组动态秤。在包装机下游设置将沿包装机10输送的各个部分放入包装凹部的装料装置。各个部分被包装到包装机10的包装体中，然后再次利用检重秤11称重。规定推荐用于预包装物品的检重秤11。

图1示出了根据本发明的生产线。根据本发明，在不知道所述食物块精确重量的情况下，可最初称重各个食物块，优选的是不称重而是立即装入扫描仪1，在这种情况下，是辐射扫描仪1中，然后利用进料带，通过辐射扫描仪1，优选通过X-射线扫描仪输送食物块。在扫描仪中一片一片的扫描产品。在已经扫描食物块后，食物块借助于进料输送带被装入切割设备2中。本领域技术人员将理解的是，扫描仪还可以是切割设备的一部分。在根据本发明的切割生产线中，还优选在扫描仪1和切片机2或切片机的切割刀片之间没有一组秤。如果需要进一步处理，则通过辐射扫描仪获得的数据被直接传输至切割设备或另一个控制单元/CPU。现在基于在扫描期间获得的数据控制切割设备中的切割处理使得生产出重量尽可能精确的部分。在切割后，将通常由一些食物片组成的各个食物部分传送至将沿包装机4输送的各个部分放入包装凹部的装料设备3。根据本发明，在切割设备2和包装机4之间不存在确定各个部分重量的一组秤。各个部分被包装到包装机4的包装体中，然后利用检重秤5第一次称重各个部分。为了确保已经符合这些规定并通过文档证明这种遵从，规定推荐使用用于预包装物品的检重秤5。优选使用来自检重秤5的信号来控制切割设备，以校准辐射扫描仪和/或来计算从用于每一个部分的下一食物块待切割长度的长度。举例来说，可利用来自检重秤5的信号计算用于待切割的下一食物块的称重因子。为此，可将食物块的所有部分的重量相加并将该和传送至连接至扫描仪和/或切片机的控制单元/CPU。具体地说，当在一些通道中进行切割时，追踪部分在切割生产线内的移动是有利的，使得从一组秤获得的数据会被清楚地分配至食物块和/或切片机的特定切割通道，然后例如当所测重量不足以接近于目标重量时，可有针对性地控制这种移动。

示例性实施例：

在这种示例中，在扫描仪的上游或下游不设置用于确定食物块重量的一组秤。

1.估计或称重第一食物块的重量W，在控制单元/CPU中存储重量。

2.通过X-射线扫描仪1输送食物块。X-射线扫描仪，例如，每隔0.1mm对食物块进行分离照相。例如，通过食物块经过X-射线扫描仪的速度和/或照相频率设置分离宽度。

3.X-射线扫描仪确定例如n为5000的数据项p_i,i＝1-n。所确定的值p_i,i＝1-n取决于食物块局部X-射线吸收，例如，p₁＝83.234，p₂＝83.334，p₃＝83.244。值被个别存储并作为其沿食物块的纵轴的位置的函数，作为连接至X-射线扫描仪的计算机单元中的曲线。相对于各个扫描片的宽度将这些值积分。

4.然后将所有5000个值相加(例如，416325)。

5.根据和P和食物块的重量W确定称重因子k：416325/2000克＝208.16。

6.使用称重因子k以确定具有目标重量，例如，150克的部分的所测值的数量必须多高(208.16×150＝31.224)。

7.现在积分曲线p_i,i＝1-n(x)直到达到所期望的测量值数量(31224)。在这种情况下，其得出用于每一部分的待切割长度。优选逐片重复这个处理直到整个食物块被分为所期望重量的部分。

8.在进行计算的同时或所述计算后，已扫描的食物块被传送至切片机并基于所获得数据在切片机切割成一些部分(例如，13部分)，其中每一部分含有一些食物片。

9.然后，将每一个部分传送至包装机4并进行包装。

10.然后使用检重秤5称重每一包装体。

11.将从一个食物块切掉的所有部分重量的数据相加，并且在已经减掉部分的包装的重量后，得出刚刚切割的食物块的重量W，其中优选不考虑未被包装在包装体中的最初切割片和末尾片。

12.现在利用该重量，以通过食物块的个别扫描值p_i,i＝1-n而不是正在使用的前一食物块的重量W计算下一食物块的称重因子k。因此，在第二食物块的情况下或一旦已经确定从一个食物块获得的所有部分的总重量，可以省掉步骤1。

13.作为替代方案或另外，使用个别重量或总体重量以校准辐射扫描仪和/或评估设备。

参考符号列表：

1扫描仪，辐射扫描仪，X-射线扫描仪

2切割设备、切片机

3装料设备

4包装机

5检重秤

6扫描仪，辐射扫描仪，X-射线扫描仪

7切割设备、切片机

8一组秤

9装料设备

10包装机

11检重秤

Claims (9)

1.一种用于切割食物块的生产线，其具有：

-扫描仪(1)，其从每一个食物块获得关于内部结构和/或外部结构的数据，

-切割设备(2)，其基于来自所述扫描仪(1)的数据将所述食物块分成部分，

-装料单元，其用于自动或手动将所述部分放置在包装机中的包装凹部中，

-包装机(4)，其将各个部分包装成包装体。

其特征在于，在所述切割设备(2)和所述包装机之间不设置秤(8)。

2.如权利要求1或权利要求1的前序所述的生产线，其特征在于，在所述包装机的下游仅设置确定各个包装体的重量的检重秤(5)。

3.如权利要求1或权利要求1的前序所述的生产线，其特征在于，在所述包装机的下游设置检重秤(5)，所述检重秤(5)确定各个包装体的重量且将用于校准所述扫描仪和/或用于控制所述切割机的信号优选传输至计算机单元。

4.如前述权利要求的一项所述的生产线，其特征在于，所述生产线具有装置，利用所述装置能够在至少一些区域追踪所述各个部分在所述生产线中的移动。

5.如前述权利要求的一项所述的生产线，其特征在于，所述生产线具有装置，利用所述装置能够在至少一些区域中追踪所述各个食物块在生产线中，特别在所述扫描仪(1)和所述切割设备(2)之间的移动。

6.如前述权利要求的一项所述的生产线，其特征在于，所述生产线具有至少暂时存储来自所述扫描仪的数据和/或进一步处理来自所述扫描仪的数据的计算机装置。

7.如前述权利要求的一项所述的生产线，其特征在于，所述切割机至少暂时地同时切割几个食物块。

8.一种利用生产线精确地切割食物块重量的方法，其具有：

-扫描仪(1)，其从每一个食物块获得关于内部结构和/或外部结构的数据，

-切割设备，其基于所述数据将所述食物块分成部分，

-装料单元，其用于自动或手动将所述部分放置在包装机中的包装凹部中，

-包装机(4)，其将各个几部分包装成包装体，以及

-检重秤(5)，其设置在所述包装机的下游且确定各个包装体的重量，

其特征在于，利用来自所述检重秤的信号来控制所述切割设备和/或校准所述扫描仪以用于待切割的下一食物块。

9.如前述权利要求的一项所述的方法，其特征在于，同时切割几个食物块。