CN109890212A - 旋转圆柱形模具构件和制造用于模制适合消费的食品的旋转圆柱形模具构件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转圆柱形模具构件和制造用于模制适合消费的食品的旋转圆柱形模具构件的方法。一个或多个凹陷的模腔(21)形成于至少一个多孔模具主体(22)的弯曲外表面(22c)，限定了待生产的产品的形状。气流阻力表层通过腔表面层的塑性变形而形成，具有第一流动阻力。内表面(22i)和气流阻力表层之间的多孔模具主体(22)的内部体积具有多孔结构，其对通过多孔内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力，其中，根据本发明，第一流动阻力与第二流动阻力基本相同。

Description

旋转圆柱形模具构件和制造用于模制适合消费的食品的旋转 圆柱形模具构件的方法

技术领域

本发明涉及旋转圆柱形模具构件和制造用于模制适合消费的食品的旋转圆柱形模具构件的方法。

背景技术

用于模制食品的旋转圆柱形模具构件在本领域中是众所周知的并且自1990年代后期以来由马瑞奥(Marel)在雷沃搬运器(RevoPortioner)中商业应用。这种旋转圆柱形模具构件适合于使用在由一个或者多个食品原料的块体来模制食品的系统中，该圆柱形模具构件具有纵向轴线和外周圆柱形外表面。旋转圆柱形模具构件包括至少一个多孔模具主体，其具有形成模具构件的圆柱形外表面的至少一部分的弯曲外表面以及相应的内表面，模具主体至少部分地由均质多孔材料制成，具有在模具主体的内表面开口的互连孔的多孔结构。

多孔模具主体包括：弯曲外表面，其被气密地密封；一个或多个凹陷的模腔，其形成于模具主体的弯曲外表面，限定了待生产的产品的形状，模腔在模具主体的外表面开口，以能够用一个或多个食品原料的块体来填充模腔。在已知的实施方案中，开孔腔表面区域限定模腔。

旋转圆柱形模具构件还包括从空气入口延伸的一个或多个空气通道，其适于提供从空气入口经由空气通道并且经由空气通道和开孔腔表面区域之间的多孔模具主体的多孔结构而进入模腔的连通，以辅助从模腔中移出产品。

如WO2004/002229所示，通过铣削在多孔主体中提供模腔导致多孔烧结不锈钢在界定模腔的层中发生塑性变形，这通常导致在表面处开口的孔的开口被完全闭合。在随后的制造步骤中，通过完全去除变形层来处理变形腔表面层的至少部分，使得孔开口位于表面处，从而形成开孔的腔表面区域。在WO2004/002229中，提到了火花腐蚀作为使变形腔表面层的多孔结构再次开口的技术。火花腐蚀(spark erosion)是一种制造工艺，也被称为放电加工(EDM：electrical discharge machining)、刻模(die sinking)、线燃烧(wireburning)或线腐蚀(wire erosion)，由此，通过两个电极之间的一系列快速重复的电流放电(火花)将材料从工件上去除，所述两个电极通过介电液体分离并且施加有电压。用于处理表面处的至少部分封闭孔的已知的可选技术是抛光(polishing)，例如机械抛光或化学抛光。特别的技术是电抛光，也被称为电化学抛光或电解抛光，其是从金属工件去除材料的电化学过程。其用于将金属零件抛光、钝化和去毛刺。

在处理塑性变形腔表面层的至少部分的已知技术中，其中在表面处开口的孔的开口基本上完全封闭，塑性变形腔表面层基本上被去除，以暴露多孔内部体积的多孔结构。通过去除由塑性变形形成的表层，暴露出具有多孔结构的内部体积。

重新获得的多孔结构和界定空腔的开孔腔表面层能够通过经由空气通道并且经由模具主体的多孔结构从空气入口供给压缩空气到模腔中而从一个或多个模腔中移出食品。

所描述的旋转模具构件的实施方案的实际使用，特别是当用碎红肉制作食品的时候，会在模腔中产生不希望的脂肪堆积，使得需要例如每半小时例如通过喷水进行中间清洁，特别是经常协调16小时的替换。通常希望在夜间清洁模具滚筒之前具有16小时的替换生产时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的腔表面层，其防止或者减少脂肪堆积并且有效地从模腔中移出产品，以及提供一种制造旋转圆柱形模具构件的可选方法，其中获得这种可选的腔表面层。

该目的根据权利要求1而获得，涉及一种旋转圆柱形模具构件，其适合在用于由一个或多个食品原材料的块体来模制产品的系统中使用，所述圆柱形模具构件具有纵向轴线和外周圆柱形外表面，并且包括至少一个多孔模具主体，所述多孔模具主体具有形成所述模具构件的圆柱形外表面的至少部分的弯曲外表面以及相应的内表面，所述模具主体至少部分地由均质多孔材料制成，具有在所述模具主体的内表面开口的互连孔的多孔结构，所述多孔模具主体包括：

-弯曲外表面，其被气密地密封；

-一个或多个凹陷的模腔，其形成于所述模具主体的弯曲外表面，限定了待生产的产品的形状，所述模腔在所述模具主体的外表面中开口，以能够用一个或多个食品原料的块体来填充所述模腔；以及

-气流阻力表层，其通过限定所述模腔的腔表面层的塑性变形而形成，对通过所述气流阻力表层的压缩空气流具有第一流动阻力；

-所述内表面和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积具有多孔结构，其对通过所述多孔内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力；

所述旋转圆柱形模具构件进一步包括从空气入口延伸的一个或多个空气通道，适于提供从所述空气入口经由所述空气通道并且经由所述内部体积和所述气流阻力表层进入到所述模腔中的连通，以辅助从模腔中移出产品；

其中，所述第一流动阻力与所述第二流动阻力基本相同。

该目的进一步通过用于制造旋转圆柱形模具构件的方法而实现，其适合在用于由一个或多个食品原材料的块体来模制产品的系统中使用，所述圆柱形模具构件具有纵向轴线和外周圆柱形外表面，所述制造方法包括以下步骤：

-设置至少一个多孔模具主体，所述多孔模具主体具有形成所述模具构件的圆柱形外表面的至少一部分的弯曲外表面以及相应的内表面，所述模具主体至少部分地由均质多孔材料制成，具有在所述模具主体的内表面开口的互连孔的多孔结构；

-将所述主体的弯曲外表面气密地密封；

-在所述模具主体的弯曲外表面中形成一个或多个凹陷的模腔，限定了待生产的产品的形状，所述模腔在所述模具主体的外表面中开口，以能够用一个或多个食品原料的块体来填充所述腔；

ο从而使限定所述模腔的腔表面层塑性变形，以便产生气流阻力表层，对通过所述气流阻力表层的压缩空气流具有第一流动阻力，并且

ο从而限定所述内表面和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积具有多孔结构，其对通过所述多孔内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力；

-准备从空气入口延伸的一个或多个空气通道，适于提供从所述空气入口经由所述空气通道并且经由所述空气通道和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积进入到所述模腔中的连通，以辅助从模腔中移出产品；

其中，所述第一流动阻力与所述第二流动阻力基本相同。

根据本发明，气流阻力表层通过限定所述模腔的腔表面层的所述多孔材料的塑性变形而形成，对通过所述气流阻力表层的压缩空气流具有第一流动阻力。所述空气通道和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积具有多孔结构，其对通过所述多孔内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力。所述第一流动阻力与所述第二流动阻力基本相同。

具有相对大的内部体积，该内部体积具有与薄的气流阻力表层基本相同的对压缩空气流的流动阻力，这导致产生压缩空气的压力堆积在其中的配置，由于脂肪堆积显著减少甚至可能被防止，从产品的移出来看，已经证明是有利。通常，气流阻力表层的厚度为10-200μm，特别是在30-80μm之间，内部体积的厚度为3-20mm，特别是在5-15mm之间。

模具主体的孔隙率以及因此多孔内部体积的孔隙率通常在3-30％之间，有利地在5-15％之间，具有有效孔径大小为1-50μm的孔。

根据本发明，对压缩空气流的流动阻力在内部体积和气流阻力表层中基本相同。“基本相同”应解释为在+/-25％的范围内，因此，气流阻力表层与内部体积的流速阻力之间的比率可以在1：0.75-1.25之间变化。进一步注意到“流动阻力”应解释为平均流动阻力。特别是在内部体积中，从空气通道到气流阻力表层的空气路径的长度可以是可变的。

由此获得的气流阻力表层提供了已知的开孔腔表面区域的另一种选择，即重新获得的完全打开的多孔结构。对于一些食品原料，由此获得的塑性变形腔表面层能够通过经由多孔结构和腔表面层将加压空气供给到模腔中而改善从一个或多个模腔中移出食品。对于来自含脂肪的肉块(例如某些类型的红肉)的食品，已经经历了这种改进的产品移出。

本发明的多孔内部体积和气流阻力表层的组合不仅适合于通过压缩空气移出产品，而且有利地还能够在食品和模腔之间产生流体膜。此外，本发明的结构可以使清洁液能够进入模腔，因此归因于模腔的充分清洁。

在实施方案中，模具主体包括烧结金属，例如不锈钢、铝、铜或青铜。还可以想到从包含聚合物的多孔材料体中获得气流阻力表层。可能地，使用快速成型获得多孔材料体，例如，金属或聚合物3D打印。

在实施方案中，采用已经烧结的颗粒尺寸为100-200μm的烧结粉末。可能地，采用等静压和/或同轴压缩以产生具有多孔内部体积的模具主体。通常，这种产品的孔隙率为3-30％，优选在5-15％之间。

模腔可以在单个步骤中或在随后的步骤中形成。可能的生产技术包括铣削、钻孔、火花腐蚀、磨削。可能使用不同的工具或设置来最终成形模腔，例如经由喷丸处理介质喷射、激光钻孔，或者通过使用不同类型的(端)磨机或不同的旋转速度。

可以想到本发明的气流阻力表层在模腔形成期间在单个步骤中获得。通过选择适当的技术和工具的组合可以实现这一点。例如，可以想到采用最终的表面精铣步骤以提供气流阻力表层，该气流阻力表层具有与多孔内部体积基本相同的对压缩空气流的流动阻力。在气流阻力表层下方，包括原始多孔结构的多孔材料体的内部体积保持完整。这尤其是使用平底端铣刀代替球头型端铣刀来实现。

在实施方案中，在烧结金属体之前提供模腔。在这种方法中，腔表面层在制造期间不是封闭的或仅是非常小的程度。在这种实施方案中，腔表面层具有与内部体积即圆柱体的主体相同的特性。气流阻力表层将在随后的一个或多个步骤中获得。

通常，本发明的气流阻力表层在两步骤处理中获得，包括：机械加工步骤，例如铣削或火花腐蚀；以及抛光步骤，例如等离子抛光或电化学抛光。例如，基本上所有的孔在机械加工步骤中都是封闭的，随后在抛光步骤中选择性地打开。

在示例性实施方案中，在铣削步骤中提供一个或多个模腔，特别是粗铣步骤，其后续是表面精铣步骤，其中使用铣刀导致邻近模腔的多孔烧结金属表面层的表面抹平。已经注意到，具有相对高的旋转速度的铣削工具的设置导致增加的抹平。

在不规则厚度抹平的腔表面层下方，包含原始多孔结构的多孔材料体的内部体积保持完整。

抹平是由于与另一物体滑动接触而导致的表面塑性变形。在视觉上，粗糙表面的纹理被抹平并使其更光亮。如果接触应力局部超过材料的屈服强度，则可能在任何表面上发生抹平。

在实施方案中，作为使用特定铣刀的结果，形成不规则厚度抹平的腔表面层，其具有10-200μm的不规则并且因此可变的厚度，其中基本上所有的孔都是封闭的。换句话说，在厚度为10-200μm的表面层部分中共存。

在一个可能的实施方案中，使用端铣刀制造模腔，端铣刀在一个端部处以及侧面处具有切削齿。但也可选择地仅在端设部处置切削齿。端铣刀可以具有平底铣削刀具，但也可以设想采用弧形(球头)刀具或圆角(外圆角)刀具。

可能地，采用粗加工端铣刀，利用波浪齿在外周上形成切割。这些波浪齿形成许多连续的切削刃，产生许多小切屑，导致相对粗糙的表面光洁度。

作为可选或补充，利用相对钝的端铣刀获得相对粗糙的表面。

有利地，使用直径为3-10mm的端铣刀制造直径为40-150mm的模腔。使用这种相对精细的端铣刀来生产相对大的模腔将归因于表面层的不规则厚度。

模腔可以具有任何可能的形状：圆形，如汉堡包；或圣诞树形状(如马铃薯炸丸子)；或不规则形状，如鸡块。此外，模腔可以具有恒定的厚度或可变的厚度，从而能够生产三维产品，例如，包括薄端、或圆形形状、或设置有图案的产品、或圆环形状等。

因此，在模腔的制造期间，邻近模腔的腔表面层塑性变形。该层邻近整个模腔而形成，因此，在其所有的侧面处形成。在实施方案中，基本上所有孔在加工步骤中都是封闭的。

在随后的抛光步骤中，例如等离子抛光或电化学抛光，选择性地打开封闭的孔。

在延长的电化学抛光过程中，整个抹平的腔表面层将被去除，导致抹平的表面层下面的全部的原始多孔结构暴露。

有限的电抛光将仅能够腐蚀最薄腔表面层部分的，而不是整个腔表面层。因此，有限的电抛光将产生光滑的抛光表面，而没有或几乎没有突出部分，设置有暴露在平均2-3个孔上的细孔。由此获得的气流阻力表层具有与多孔内部体积基本相同的对压缩空气流的流动阻力。

有限的电抛光例如通过将表面暴露相对短的时间来实现，或者可选地，暴露至低浓度的电解质。

在具有不规则厚度抹平的腔表面层的实施方案中，随后有限的电化学抛光将选择性地仅去除不规则厚度抹平的腔表面的微小区域，从而选择性地将孔打开。由此获得根据本发明的气流阻力表层，其具有与多孔内部体积基本相同的对压缩空气流的流动阻力。这样的表面具有由最薄的腔表面层部分的局部腐蚀产生的细孔、以及几乎所有的孔都是封闭的光滑抛光的剩余表面。

根据本发明，模腔在多孔模具主体中形成为凹陷。所述多孔材料包括限定模腔的腔表面层。模腔具有腔表面区域。

例如，细孔在腔表面区域的1-10％中开口并且具有10-100μm的平均孔径，并且没有孔径超过200μm的孔。结果，每个细孔仅暴露少数(1-10个)孔，每个细孔平均2-3个孔。

在电化学抛光(也称为电抛光)期间，不规则厚度抹平的腔表面层暴露于电解质。有利地，将具有模腔的整个多孔不锈钢体浸入电解质浴中。通过遮蔽主体的弯曲外表面，例如用箔，腔表面层被局部暴露。金属腔表面层用作阳极并且连接到DC电源的正端子，负端子附接至阴极。在电抛光期间，电流能够从表面上的金属被氧化并被溶解在电解质中的阳极到达阴极。在阴极处，发生通常产生氢的还原反应。用于电抛光的电解质最通常是具有高粘度的浓酸溶液，例如硫酸和磷酸的混合物。文献中报道的其他电抛光电解质包括高氯酸盐与乙酸酐的混合物以及硫酸的甲醇溶液。

在实施方案中，产生具有10-200μm的不规则厚度的不规则厚度抹平的腔表面层。已知当粗糙表面被电抛光的时候，表面轮廓的突出部分将比凹陷更快地溶解。这种被称为阳极流平的方法是通过大量传递有限的溶解反应来实现的。结果，实现抛光表面而不会引起通常在使用机械抛光的时候观察到的表面层的机械变形。

在实施方案中，多孔材料体是圆柱形管。可以在外表面中设置例如布置成行的多个模腔，例如平行于圆柱形管的纵向轴线的行和/或径向平行的行。

另外可选择地，多孔材料体体现为为插入件，以放置在圆柱形管的凹陷中。在本发明的方法中，圆柱形管设置有一个或多个凹陷，并且体现为插入件的等量的多孔材料体插入到圆柱形管的凹陷中。有利地，在将多孔材料体插入凹陷之前在外表面中设置一个或多个模腔。电抛光也有利地在将主体插入到凹陷之前进行。

当模制适于消费的食品的时候，有利的是采用多孔烧结不锈钢模具滚筒，优选的是根据本发明制造的滚筒。

可能地，在一个或多个模腔之间设置液密阻挡层。因此，可以将流体(例如压缩空气)提供给一个或多个模腔，而不影响阻挡层另一侧处的模腔。这种液密阻挡层例如通过用树脂局部浸渍多孔体来提供。

可能的方法包括在与模腔相邻的均质多孔烧结不锈钢体的外表面处设置液密阻挡层的附加步骤。通过开放的外表面，提供到多孔结构中的流体可以沿着流体路径到开放的外表面，具有比通向填充有产品的模腔的流体路径更小的阻力。通过在与模腔相邻的均质多孔烧结不锈钢体的外表面处设置液密阻挡层，通向开放的外表面的流体通道是封闭的，并且所有流体都将被迫进入一个或多个模腔。

根据本发明，多孔材料体的弯曲外表面被气密地密封。例如，采用使用辊子的磨光处理，形成约1mm的密封层。用于提供液密阻挡层的其他机械变形技术包括机械抛光、磨光或介质喷射。另外可选择地，采用例如用树脂或涂层浸渍的不同的技术在外表面处设置液密阻挡层。与模腔相邻的均质多孔体的外表面不受铣削步骤的影响。但是，如果对整个主体进行有限的电抛光，则该外表面也将被抛光。在这种情况下，重要的是使在随后的电抛光过程中不会被去除的相对较厚的层变形。

根据本发明，所述旋转圆柱形模具构件包括从空气入口延伸的一个或多个空气通道，适于提供在所述空气入口之间经由所述空气通道并且经由所述模具主体的多孔结构到变形模腔表面层并且进入到所述模腔中的连通，流体至少是压缩空气，以辅助从模腔中移出产品。因此，可以从通道口经由通道向多孔结构提供流体，例如加压空气或清洁液，有利地闭合至模腔。可以想到，空气通道形成在模具主体中。也可以使空气通道形成在支撑表面中，模具主体邻近该支撑表面定位。

附图说明

联系附图进一步说明本发明，其中：

图1以概略立体图显示了根据本发明的包括生产装置的用于模制的系统的实施方案；

图2以概略立体图示出了具有模具构件的生产装置的部分、以及用于图1的模具构件的输送装置；

图3以概略立体图示出了图1中的生产装置和相关的清洁装置；

图4a以示意性立体图显示了根据本发明的模具构件的第一实施方案，图4b显示了穿过图4a的模具构件的部分的横截面；

图5以概略立体图示出了具有图2的模具构件的生产装置的部分；

图6a显示了不根据本发明的模具主体的示例性外表面的图像；

图6b显示了根据本发明的模具主体的示例性外表面的与图6a类似的图像；

图7a是不根据本发明的模具主体的外表面的示意图；

图7b是根据本发明的模具主体的外表面的与图7a类似的示意图；

图8a是包括不根据本发明的模具主体的外表面的截面图的图像；

图8b是包括根据本发明的模具主体的外表面的截面图的与图8a类似的图像；

图9a是多孔模具主体的部分的高度示意的图，其具有由塑性变形表层包围的模腔；

图9b表示根据现有技术的图9a的相同模具主体，其中去除了塑性变形表层；

图9c表示根据本发明的图9a的相同模具主体，其中部分地去除了塑性变形表层；

具体实施方式

在图1中，生产装置1被显示用于由一个或多个食品原料的块体来模制产品，特别是适合于消费的食品原料，例如肉块。在WO2004/002229中详细描述了这种生产装置，其内容在此被认为包含在本申请中。所示的生产装置仅是旨在解释本发明的示例。本发明还可以使用不同设计的生产装置来实现，例如如WO00/30458中所示。

在生产装置1中，使用根据本发明的圆柱形模具构件20。模具构件20具有外周圆柱形外表面，其中形成有多个凹陷的模腔21，这将在下面更详细地说明。

生产装置1包括框架10，框架10适于支撑模具构件，在这种情况下，框架10可以在地板上移动。所显示的框架10设置有水平模具构件装配主轴11，使得模具构件20可相对于框架10绕主轴11旋转。在未显示的实施方案中，框架可以具有多个模具构件装配主轴，或者框架包括其他支撑装置，用于相对于框架可旋转地支撑模具构件。在一端处，装配主轴11固定到框架10，使得模具构件20可以被推到装配主轴11上。有利地，如在所示的实施方案中，模具构件在这里经由主轴的自由端从框架可移除。可能地，主轴由塑料材料制成，优选由UHMW-PE或PTFE或其他材料制成，特别是金属，例如不锈钢。

此外，框架10设置有用于旋转模具构件20的驱动器14，模具构件20经由主轴11被框架10可旋转地支撑。

此外，所示的生产装置1具有块体供给部15，其同样设计成可以在地板上移动，并且设置有：容器16，其用于接收所述食物原料的块体，在该实施方案中为(捏合的)肉块，例如鸡肉或红肉；泵17(高度概略地示出)，其连接到用于泵送块体的容器；以及块体供给构件18，其连接到泵17。在块体供给位置处，使块体供给构件18能够抵靠模具构件20的圆柱形外表面。在生产装置1的操作中，驱动器14驱动由框架10支撑的模具构件20，使得模腔21的一个或多个开口经过块体供给构件18，并且泵17在填充压力下经由块体供给构件18和一个或多个经过开口将一个或多个食品原料的块体供给到旋转模具构件20的一个或多个模腔21中，从而在每个模腔中形成产品。在该示例中，块体供给构件18借助于支撑轴18a可枢转地支撑在框架10上。

这里，框架10还设置有用于排出模制产品的排出构件25，在这种情况下，以(网状)带式输送机25的形式延伸直到模具构件20的下方，使得在带的下侧区域中从模腔21中弹出的产品传递到所述带式输送机25上。

如果适合于另外的产品处理装置，该系统包括另外的产品输送装置，在这种情况下，两组带式输送机30、31和32、33用于排出模制产品。

在所示的实施方案中，如上所述，模具构件20是可移除的。为此目的，在图1至图2中，设置有模具构件输送机40。以示例的方式示出的该输送机40具有可移动框架41、模具构件夹持器42和用于上下移动夹持器42的提升装置43。

从图2中可以看出，在块体供给构件18已经移动远离模具构件20之后，输送机40可以朝向框架10移动，使得夹持器42可以握住模具构件20。然后，夹持器42移动到正确的高度，使得其承受模具构件20的重量并且模具构件20从主轴11滑离。然后，模具构件20可以移位到模具构件清洁装置50，该模具构件清洁装置50布置在距生产装置1一定距离处。应该注意的是，不需要提供固定的布置，而是可以看出，清洁装置50同样是可移动的设计。然而，优选的是会在与食物生产不同的位置处进行清洁工作。

所示的系统还包括第二清洁装置60，其设计成清洁生产装置1的承载模具构件20的部分，特别是在已经移除所述模具构件20之后。毕竟生产装置1的该部分也会在生产过程中变脏。

在所示的系统中，生产装置1还设置有读取器120，用于优选地自动识别模具构件20，特别是模具构件20的标识，例如布置在合适的位置处(例如模具构件20上的头部端面处)的应答器(transponder)。该读取器120连接到系统的控制装置130，在这种情况下，控制装置130具有相关联的计算机131。为每一个模具构件20在计算机131的存储器中存储模具构件20的使用和清洁的历史。部分地在此基础上，能够确定模具构件20必须清洁的时刻以及通过何种清洁过程(如果适当的话)。例如，清洁过程可以与模具构件的类型相匹配，并且可以单独确定每一个模具构件的清洁方式。

在图3和图5示出的实施方案中，在模具构件驱动装置14的附近布置有至少适合于供给空气(例如压缩空气)的空气加压装置13。所示的空气加压装置13本身是已知的，设置有泵和槽，加压剂可以流动通过所述槽。空气供应构件19连接到空气加压装置13，并且适于抵靠模具构件20的端面，一个或多个空气通道24从其延伸。

在生产装置1的操作中，驱动器14驱动由框架10支撑的模具构件20，使得模具构件的头部端20a中的空气通道24的一个或多个空气入口24o经过空气供应构件19，并且空气加压装置13迫使空气经由空气供应构件和空气通道并且经由空气通道和气流阻力表层之间的多孔模具主体的内部体积的多孔结构进入模腔，以辅助从模腔中移出产品。

从图4a、图5中可以看出，适合于在如图1至图3所示的系统中使用的圆柱形模具构件20具有纵向轴线A、外周圆柱形外表面22c以及两个轴向模具构件端面20a、20a'。

所示的模具构件20的实施方案包括多孔模具主体22和支撑构件23。模具主体22形成为中空圆柱形壁，具有弯曲外表面，这里形成模具构件20的圆柱形外表面22c和相应的内表面22i(图4b)。模具主体22由均质多孔材料制成，具有在主体的内表面处开口的互连孔的多孔结构，并且其中圆柱形外表面22c被气密地密封。

一个或多个凹陷的模腔21形成在模具主体22的外弯曲外表面22c中，限定了待生产的产品的形状，模腔21在模具主体22的外表面22c中开口，以能够用一种或多种食品原料的所述块体填充模腔21。

根据本发明，通过所述多孔材料的塑性变形而形成的气流阻力表层21w这里在其底部和侧壁处限定了模腔。多孔模具主体的内部体积的多孔结构对通过多孔内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力，这与对通过气流阻力表层的压缩空气流的第一流动阻力基本相同。

在模具主体22的内部设置有由圆筒形成的支撑构件23，其嵌合于中空圆柱形模具主体22中。支撑构件23由无孔材料制成，并且具有支撑表面23a(图4b)，其支撑模具主体22的邻接内表面22i。

例如通过向杆28提供能量使得支撑构件23和模具主体22彼此固定，这是由于金属杆28发热从而局部地熔化模具主体22的相邻的多孔材料和支撑构件的材料的结果。因此，获得焊接，从而将支撑构件23和模具主体22彼此固定。

支撑构件23限定了在支撑表面23a中凹陷的多个空气通道24，其在模具构件端面20a处从空气入口24o延伸，适于在空气入口24o之间经由流体通道24并且经由在模具主体22的内表面22i处开口的孔并且经由空气通道和气流阻力表层之间的多孔模具主体22的内部体积的多孔结构并且经由气流阻力表层21w提供流体连通到模腔中，使得可以迫使空气通过气流阻力表层21w，以辅助从模腔中移出产品。

在所示的实施方案中，空气通道因此从模具构件20的一个头部端20a延伸，使得空气可以经由空气通道24并且经由内部体积22和气流阻力表层21w被迫进入模腔中，以辅助从模腔中移出产品。还可以想到，经由这种类型的空气通道24进行抽吸。抽吸可以用于在填充操作期间抽取空气和/或例如将薄膜等抽吸到模腔中。还可以想到，所述空气通道24用于清洁流体。

从图4b中可以看出，支撑构件23的外表面23a设置有沟槽，所述沟槽基本上沿着轴向方向延伸并形成空气通道24。还可以使模具构件在模具构件的两个头部端处由支撑特征支撑。

有利地，清洁装置50设计成迫使至少一种清洁液体通过气流阻力表层进入模腔21中。如图4a所示，通向每个模腔21的空气通道24各自在模具构件20的端面20a中具有空气入口24o，即供应开口口。有利地，为了将清洁液体供给到一个或多个通道24，清洁装置50具有抵靠头部端面20a的分配器51。这样，挤出并且排出已经粘附到多孔内部体积22或气流阻力表层21w中的任何可能的污染。

在图6a和图6b中，示出了模具主体的示例性外表面的图像。在图7a和图7b中，示出了模具主体的外表面的示意图。在图8a和图8b中，示出了包括模具主体的外表面的截面图的图像。

在图的左手侧的图6a、图7a和图8a与根据本发明的模具主体无关。这些模具主体具有均匀的组成，即没有塑性地变形的表层。在形成这些实施方案的模腔期间产生的变形多孔腔表面层在随后的抛光步骤中被完全去除。腔表面区域具有相对较大的孔隙率。

在图6b、图7b和图8b中，在所示实施方案中，根据本发明的气流阻力表层是可见的，通过对塑性变形多孔腔表面层进行有限的电抛光而获得。细孔是由最薄的腔表面层部分的局部腐蚀而引起的。获得光滑抛光的剩余腔表面区域，其中几乎所有孔都是封闭的。在图6a和图6b中，减少的表面孔隙率和光滑抛光的剩余腔表面区域是可见的，而在图8b中，可以看到气流阻力表层中的降低的孔隙率。特别地，可以确定该实施方案中的气流阻力表层的厚度，即约50μm。

在图9a、图9b和图9c中，示意性地示出多孔模具主体122的部分，其具有弯曲外表面122c，弯曲外表面122c为模具构件的外周圆柱形外表面的部分的。多孔模具主体122具有相应的内表面122x。空气通道123在内表面122x处开口，以提供会穿过多孔模具主体的气流。凹陷的模腔121形成在模具主体的弯曲外表面中，限定了待生产的产品的形状。模腔121在模具主体的外表面中开口，以能够用一个或多个食品原料的块体填充模腔。模具主体122至少部分地由均质多孔材料制成，具有在模具主体的内表面处开口的互连孔的多孔结构。注意到圆柱形外表面122c被有意地气密地密封，以防止空气通过该外表面122c逸出。

多孔材料对通过多孔材料从空气通道123到模腔121的压缩空气流具有设定的最小流动阻力ΔP_min。将多孔模具主体的材料调节到所期望的优选最小的对由所期望的气流确定的压缩空气流的流动阻力，以辅助从模腔中移出产品。

在实践中，模具主体122由均质多孔材料形成，其中形成有凹陷的模腔121。通过形成凹陷的模腔121，限定模腔的模具主体的多孔材料的腔表面层塑性变形，得到图9a中示意性示出的配置。塑性变形层标记为121p。该塑性变形的气流阻力表层121p对通过气流阻力表层121p的压缩空气流的具有第一流动阻力。通常，孔的开口完全封闭，得到基本上封闭的腔表面层。因此第一流动阻力ΔP₁非常大到无穷大。

在图9a所示的生产阶段，模具主体122的内部体积122i由均质多孔材料形成，其对压缩空气流具有所期望的第二流动阻力ΔP₂，因此，ΔP₂对应于ΔP_min。塑性变形层121p对压缩空气流具有非常大的可能到无限大的第一流动阻力。因此，ΔP₁具有最大值ΔP_max。

因此，从空气通道123到模腔121的气流的总流动阻力ΔP_overall非常大，这是由于其主要由层121p的非常大到无穷大的第一流动阻力ΔP₁确定，并且气流将不足以辅助从模腔中移出产品。

在现有技术中，如图9b所示，该塑性变形层121p被整体移除。在这种配置中，由于没有表层121p，因此没有第一流动阻力ΔP₁。

现在，模具主体具有从空气通道123到模腔121的总流动阻力ΔP_overall，其仅由内部体积122i的第二流动阻力ΔP₂确定，其被调节到对压缩空气流所期望的流动阻力ΔP_min。

换句话说，如图9a所示，在形成空腔之后，从空气通道到模腔的总气流阻力非常大。气流将不足以辅助从模腔中移出产品。根据现有技术，如9b所示，去除塑性变形层，导致总气流阻力具有最小值ΔP_min，其足以辅助从模腔中移出产品。

根据本发明，如图9c所示，模具主体的多孔材料存在塑性变形腔表面层121w，其在形成凹陷的模腔121期间塑性变形。该塑性变形气流阻力表层121w与图9a中的情况的塑性变形层121p的不同之处在于孔没有完全封闭，因此，层121w的第一流动阻力ΔP₁不像层121p的第一流动阻力ΔP₁一样大(或甚至无限大)。

特别地，根据本发明的气流阻力表层121w对通过气流阻力表层的压缩空气流具有第一流动阻力ΔP₁，其与第二流动阻力ΔP₂基本相同。由于该第二流动阻力ΔP₂被设定为所期望的最小流动阻力ΔP_min，因此，第二流动阻力ΔP₂基本相同。

因此，对于从空气通道123到模腔121的空气流的模具主体的总流动阻力ΔP_overall由层121w的第一流动阻力ΔP₁和内部体积122i的第二流动阻力ΔP₂之和确定，其被调节到对压缩空气流所期望的流动阻力ΔP_min。因此，ΔP_overall基本上对应于2xΔP_min。

换句话说，在形成根据本发明的空腔之后，从空气通道到模腔的总气流阻力基本上是没有气流阻力表层的多孔模具构件的气流阻力的两倍大。已经发现这种总气流阻力足以并且有利于辅助从模腔中移出产品。

可以想到本发明即图9c的配置的气流阻力表层在模腔形成期间在单个步骤中获得。通常，本发明的气流阻力表层在两步骤过程中获得，包括机械加工步骤，例如铣削或火花腐蚀，得到图9a的配置，然后通过抛光步骤，例如等离子抛光或电化学抛光，以获得图9c的配置。

Claims (13)

1.一种旋转圆柱形模具构件，其适合在用于由一个或多个食品原材料的块体来模制产品的系统中使用，所述圆柱形模具构件具有纵向轴线(A)和外周圆柱形外表面(22c)，并且包括至少一个多孔模具主体(22)，所述多孔模具主体(22)具有形成所述模具构件的圆柱形外表面(22c)的至少部分的弯曲外表面(22c)以及相应的内表面(22i)，所述模具主体(22)至少部分地由均质多孔材料制成，具有在所述模具主体(22)的内表面(22i)开口的互连孔的多孔结构，所述多孔模具主体包括：

-弯曲外表面(22c)，其被气密地密封；

-一个或多个凹陷的模腔(21)，其形成于所述模具主体的弯曲外表面(22c)，限定了待生产的产品的形状，所述模腔在所述模具主体(22)的外表面(22c)中开口，以能够用一个或多个食品原料的块体来填充所述模腔(21)；以及

-气流阻力表层(21w)，其通过限定所述模腔的腔表面层的塑性变形而形成，对通过所述气流阻力表层的压缩空气流具有第一流动阻力；

-所述内表面和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积具有多孔结构，其对通过多孔的内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力；

所述旋转圆柱形模具构件进一步包括从空气入口延伸的一个或多个空气通道(24)，适于提供从所述空气入口(24o)经由所述空气通道(24)并且经由所述内部体积和所述气流阻力表层进入到所述模腔中的连通，以辅助从模腔中移出产品；

其中，所述第一流动阻力与所述第二流动阻力基本相同。

2.根据权利要求1所述的旋转圆柱形模具构件，其中，所述气流阻力表层的厚度为10-200μm，内部体积为3-20mm。

3.根据权利要求1或2所述的旋转圆柱形模具构件，其中，所述多孔模具主体体现为插入件，其适于插入到圆柱形管状支撑件的凹陷中。

4.根据权利要求1或2所述的旋转圆柱形模具构件，其中，所述多孔模具主体是圆柱形管状，并且在所述外表面中设置有例如布置成行的多个凹陷的模腔。

5.根据权利要求4所述的旋转圆柱形模具构件，其中，在一个或多个模腔之间设置有液密阻挡层。

6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转圆柱形模具构件，其中，所述气流阻力表层具有：细孔，其在腔表面区域的1-10％中开口，平均孔径为10-100μm，并且没有孔径超过200μm的孔；以及光滑地抛光的剩余表面，其中几乎所有的孔都是封闭的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转圆柱形模具构件，其中，所述气流阻力表层具有细孔，其在腔表面区域的1-10％中开口，孔径在1-200μm范围内，并且平均孔径为100μm。

8.一种用于制造旋转圆柱形模具构件的方法，其适合在用于由一个或多个食品原材料的块体来模制产品的系统中使用，所述圆柱形模具构件具有纵向轴线(A)和外周圆柱形外表面(22c)，所述制造方法包括以下步骤：

-设置至少一个多孔模具主体(22)，所述多孔模具主体(22)具有形成所述模具构件的圆柱形外表面(22c)的至少部分的弯曲外表面(22c)以及相应的内表面(22i)，所述模具主体(22)至少部分地由均质多孔材料制成，具有在所述模具主体(22)的内表面(22i)开口的互连孔的多孔结构；

-将所述主体的弯曲外表面气密地密封；

-在所述模具主体的弯曲外表面(22c)中形成一个或多个凹陷的模腔，限定了待生产的产品的形状，所述模腔在所述模具主体(22)的外表面(22c)中开口，以能够用一个或多个食品原料的块体来填充所述模腔(21)；

从而使限定所述模腔的腔表面层塑性变形，以便产生气流阻力表层，对通过所述气流阻力表层的压缩空气流具有第一流动阻力，并且

从而限定所述内表面和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积具有多孔结构，其对通过多孔的内部体积的压缩空气流具有第二流动阻力；

-准备从空气入口延伸的一个或多个空气通道(24)，适于提供从所述空气入口(24o)经由所述空气通道(24)并且经由所述空气通道和所述气流阻力表层之间的所述多孔模具主体的内部体积进入到所述模腔中的连通，以辅助从模腔中移出产品；

其中，所述第一流动阻力与所述第二流动阻力基本相同。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多孔模具主体烧结金属，并且一个或多个凹陷的模腔在铣削步骤中使用铣刀形成，以便引起烧结金属腔表面层的抹平，邻近具有10-200μm的不规则厚度的所述模腔形成不规则厚度抹平的腔表面层，其中基本上所有的孔都是封闭的；然后进行有限的电化学抛光，以便仅去除不规则厚度抹平的腔表面层的微小区域，从而形成具有由最薄的腔表面层部分的局部腐蚀产生的细孔的所述气流阻力表层以及光滑地抛光的剩余腔表面区域，其中几乎所有的孔都是封闭的。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多孔模具主体包括烧结的金属，其平均孔径大小为1-20μm，孔隙率为3-25vol％，优选为5-15vol％孔隙率；由最薄的腔表面层部分的局部腐蚀产生的细孔在腔表面区域的1-10％中开口，平均孔径为10-100μm，没有孔径超过200μm的孔。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多孔模具主体包括烧结的金属，其平均孔径大小为1-20μm，孔隙率为3-25vol％，优选为5-15vol％孔隙率；由最薄的腔表面层部分的局部腐蚀产生的细孔在腔表面区域的1-10％中开口，孔径在1-200μm范围内，平均孔径为100μm。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，在铣削步骤中使用例如直径为3-10mm的端铣刀形成一个或多个凹陷的模腔。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，进一步包括在一个或多个模腔之间设置液密阻挡层的步骤。