CN112203518B - 带有异物检测功能的模具构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由大量的食物原料模制产品的方法，包括：设置泵，该泵将原料泵送到包括多个模具空腔的模具构件，设置检测装置，该检测装置检测原料中的不需要的物体，在检测到不需要的物体的情况下，经由阀将原料的一部分移除，移动作为模具构件的一部分的模具空腔经过进料通道，其中进料通道连接到进料泵，将原料填充到空腔中以形成产品，直到达到预定填充压力为止；通过空腔的多孔侧壁和/或多孔底部喷射气体以排出产品。

Description

带有异物检测功能的模具构件

技术领域

本发明涉及一种由大量的食物原料模制产品的方法。

背景技术

本发明涉及的方法，包括：

设置泵，该泵将原料泵送到包括多个模具空腔的模具构件，

设置检测装置，该检测装置检测原料中的不需要的物体，

在检测到不需要的物体的情况下，经由阀将原料的一部分移除，

移动作为模具构件的一部分的模具空腔经过进料通道，其中进料通道连接到进料泵，

将原料填充到空腔中以形成产品，直到达到预定填充压力为止，并且

通过空腔的多孔侧壁和/或多孔底部喷射气体以排出产品。

该方法在现有技术中是众所周知的，并且可以用于填充模具构件中的空腔，该模具构件将用于形成由例如肉、鱼或蔬菜类原料制成的食品。该模具构件可以是在两个位置之间线性地往复运动的板或旋转滚筒。有时食物原料中可能存在不需要的物体，其可能对人体有害并且/或者可能损坏模具构件。因此，根据现有技术，已知可提供检测装置以识别那些物体并在它们到达模具构件之前将其移除。然而，现有技术中的方法所存在的缺点是，在移除物体之后，至少有一个且通常有多个空腔没有被完全填充，从而使得所产生的产品被浪费。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术中已知的由食物原料模制产品的方法。

利用一种由大量的食物原料模制产品的方法来实现该目的，该方法包括：

设置泵，该泵将原料泵送到包括多个模具空腔的模具构件，

设置检测装置，该检测装置检测原料中的不需要的物体，

在检测到不需要的物体的情况下，经由阀将原料的一部分移除，

移动作为模具构件的一部分的模具空腔经过进料通道，其中进料通道连接到进料泵，

将原料填充到空腔中以形成产品，直到达到预定填充压力为止，并且

通过空腔的多孔侧壁和/或多孔底部喷射气体以排出产品，

其中在未达到预定填充压力的情况下不提供喷射气体。

本发明的方法允许从生产例如小馅饼的产品的食物原料中移除不需要的颗粒，例如骨头、塑料或金属件。因此，产品的消费者不会受到伤害并且/或者模具构件不会被损坏。本发明的方法进一步确保，即使在已经从原料中移除了不需要的物体之后，模具构件的所有空腔也被完全填充，从而不会产生浪费。

针对本发明的该实施例所做的公开也适用于本发明的其他实施例并且可以与本发明的其他实施例相联系，反之亦然。关于本发明的该实施例公开的主题也可以与本发明的其他实施例结合。

附图说明

图1示出与原料供应系统结合的食物成形设备。

具体实施方式

本发明涉及一种由大量的食物原料模制产品的方法。该方法可用于加工肉、鱼、土豆和例如菠菜的蔬菜或其组合。食物原料可以被压碎并且/或者包括较大的块，例如瘦肉(muscle)或鱼片。本发明的方法特别适合于加工易碎且易损坏的产品，例如高质量的全瘦肉肉类产品。

该方法基于一种系统，该系统包括：进料泵，优选为容积泵；以及模具构件，优选为旋转模具滚筒或往复板，该模具构件包括分别具有多孔侧壁和/或多孔底部的空腔。进料泵优选但不限于具有转子的容积泵。例如，进料泵将食物原料从料斗泵入模具构件的空腔中，在其中将食物原料成形为最终的食物产品，例如小馅饼。模具构件从填充位置到排料位置连续地或间歇地移动，优选地往复运动，在排料位置中从模具中移除成形产品，使得在填充位置中可以再次填充模具。

模具构件，优选地为模具滚筒，包括用于形成产品的模具空腔，其至少部分地由多孔材料制成，例如由烧结金属材料制成。每个多孔空腔连接到流体通道，该流体通道更优选地在滚筒的纵向方向上延伸。在滚筒从排料位置旋转到填充位置的过程中，空腔优选地可被空气填充。在将产品填充到产品空腔中的过程中，空腔中的这种空气将优选地通过至少部分多孔的空腔的多孔壁排出。

模具构件优选地包括多个模具空腔，这些空腔可以成行布置，其可以垂直于模具构件的运动方向特别是平行于滚筒的旋转轴线延伸。在模具构件是滚筒的情况下，在优选实施例中模具构件由例如不锈钢管形元件构成。可以在该管形元件上应用肋片，这些肋片在滚筒的纵向方向上形成行。例如由烧结不锈钢制成的多孔材料的元件可以位于肋片之间。每行都应设有流体通道，这些流体通道沿滚筒的纵向方向延伸，并位于管形元件的外径和多孔结构之间。在空腔的填充期间，截留在空腔中的空气可以经由空腔的壁和周围的多孔结构以及经由通道逸出滚筒。在排出成形产品期间，流体将经由压力源流经通道并通过多孔结构流向空腔。流体的这种流动将消除成形产品与空腔壁之间的粘附力，从而将使成形产品排出在例如传送带上。为了防止在将成形产品从空腔中排出期间流体将流到相邻的行，可以参考WO 2012107236，其中描述了滚筒的设计和流体通过模具滚筒的流动。

泵将原料泵送到模具构件。在泵和模具构件之间，存在泵送原料所通过的管道或类似的部件。管道或类似的部件终止于进料通道，该进料通道将原料进料到空腔中。进料通道优选地相对于模具构件直接或间接地密封。优选地，在填充期间，模具构件移动经过进料通道。进料通道优选地至少基本上在宽度上延伸，或者在滚筒的情况下在滚筒的整个长度上延伸。泵优选地连接到控制系统。控制系统优选地控制泵，使得提供填充一个空腔行所需的体积。附加地或可选地，控制系统控制泵，使得至少在填充结束时，在空腔中达到至少一定的填充压力。优选的是两种填充概念的结合。泵提供一定体积的原料，然后增加压力，直到达到期望的填充压力。优选地利用一个或多个压力传感器来测量填充压力，该一个或多个压力传感器优选地设置在进料通道内和/或进料通道附近，其中传感器优选地沿进料通道的长度分布，优选地沿滚筒的长度分布。

优选地，在泵和进料通道之间，设置例如X射线装置的检测装置，其检测例如原料中的骨头或颗粒的不需要的颗粒。优选地，检测系统自动地分析颗粒是否降低产品的质量或使其甚至不可使用并且/或者是否损坏模具构件，特别是是否损坏多孔材料的结构。在已经识别出不需要的颗粒之后，优选地，控制系统跟踪和/或记录一个或多个不需要的颗粒通过管道或类似的部件的路径，使得控制系统优选地在每种情况下都知道不需要的颗粒在管道内的位置。

在管道或类似的部件中，设置阀或等效装置以从管道或类似的部件中移除物体。一旦不需要的颗粒在阀附近，阀就会打开以从管道中移除不需要的颗粒并且/或者阻断与进料通道的连接。因此，从管道中移除了包括不需要的颗粒的原料体积。例如，作为废品。

成形产品的生产优选地持续到阀打开时或阀打开之前不久。可选地或附加地，优选地继续生产，直到填充压力下降到期望水平以下。此后，模具构件优选地继续它的运动。在滚筒的情况下，滚筒优选地在移除已经开始之后并且在阀打开时保持旋转。所提供的控制系统优选地确定并且/或者存储模具构件的运动，特别是滚筒的旋转位置，从而确定哪一空腔行尚未完全填充以及/或者哪一空腔行处尚未达到期望的填充压力。确定和/或跟踪这些行的旋转位置，并且当确定和/或跟踪这一行或这些行时以及当相应的未完全填充的空腔行到达排料位置时，气体的喷射，优选地是空气的喷射不被激活，使得产品保留在空腔中并且再次接近填充位置。

一旦完成带有不需要的物体的原料的排出，则阀或等效装置回到其原始位置，回到其生产位置并且重新开始生产。这优选地通过将管道或类似的部件中的压力增加到期望的水平来进行，该压力优选地高于正常条件下的填充压力。在填充过程中一旦达到此压力水平，就会通过控制系统进行记录，并激活成形产品的排出机构。在优选实施例中，一旦达到该压力水平，就在预定的时间段之后和/或在预定数量的行已经通过进料通道和/或排料位置之后，激活成形产品的排出。

当尚未完全填充或填充压力不够高的空腔或空腔行再次通过填充通道时，在原料的填充压力足够高的情况下，可以完成它们的填充。如果没有完成，它们将再次被移动经过填充通道。可以根据需要重复多次。仅在空腔中的填充压力足够高之后，才开始从模具构件中排出成形产品。

优选地，模具构件包括多个空腔行，其中每行优选地包括同时被填充的多个空腔。这些行优选地彼此相邻地，优选地等距地设置。在滚筒的情况下，这些行平行于滚筒的旋转轴线并在滚筒的表面处延伸。

根据本发明的优选实施例或创造性实施例，将检测装置设置在泵和阀之间，并且不需要的颗粒在其朝向阀的路径上的位置是已知的。

针对本发明的该实施例所做的公开也适用于本发明的其他实施例并且可以与本发明的其他实施例相联系，反之亦然。关于本发明的该实施例公开的主题也可以与本发明的其他实施例结合。

在已经识别出不需要的颗粒之后，控制系统跟踪并且/或者记录一个或多个不需要的颗粒通过管道或类似的部件的路径，使得控制系统优选地在每种情况下都知道不需要的颗粒在管道内的位置。因此，用于从系统中移除不需要的物体的阀或等效装置可以保持在其生产位置，直到该物体处于其附近为止。只有这时才打开阀或等效装置。因此，生产仅被短暂地中断以移除不需要的物体并且/或者将所浪费的原料降到最少。

根据本发明的优选实施例，空腔的填充持续进行，直到不需要的颗粒已到达阀的上游附近为止。然后，将阀或等效装置转换到其移除位置，这将使得管道中和/或进料通道中产生压力下降。压力一旦下降至期望值以下，控制系统认为填充不完全，该行/这些行中的产品不会从模具构件中排出，而是被带回到填充区域以完成其填充，例如在空腔中和/或填充通道中达到期望的填充压力。因此，根据本发明的该优选实施例，当不需要的颗粒在阀附近时或不需要的颗粒在阀附近之前不久，停止从模具构件中排出产品。当达到期望的填充压力或超压时，继续执行从模具构件中排出产品。

优选地，模具构件的运动保持不变。在滚筒的情况下，滚筒优选地以恒定的速度旋转，而不管产品是否被排出。

优选地，预定体积的原料经由阀排出。

具有不需要的物体的原料的排出优选地在其到达阀或等效排出装置之前开始。更优选地，在不需要的物体已经离开管道或类似的部件之后继续排出。

根据本发明的优选实施例，在排出不需要的物体之后，在模具构件上游并且优选地在阀的下游的进料通道中的压力增加，优选地直到达到预定填充压力或稍高的填充压力为止。在压力增加期间，模具构件的运动优选地保持不变。

优选地，在排出不需要的物体之后，在进料通道中再次达到期望的压力之后，优选地经由体积压力控制来重新建立空腔的受控填充。

优选地，设置一种控制系统，该控制系统控制泵、模具构件的运动、用于气体的控制阀和/或用于排出不需要的物体的阀。根据本发明的该优选实施例，控制系统正在控制泵，例如控制由泵提供的压力和/或原料的体积流量和/或原料的体积。控制系统优选地控制泵，使得提供一定体积的原料，优选地是提供填充一个空腔行所需的原料。在此期间和/或之后不久，优选地增加由泵提供的压力，直到达到空腔中的填充压力。在这种压力增加期间，空腔中的原料被压缩。在填充了空腔之后，优选地再次降低由泵提供的压力。优选地，根据模具构件的运动来控制泵。在模具构件的运动是连续的情况下，根据模具构件的运动速度，例如根据滚筒的旋转速度，来控制泵。优选地，根据滚筒的旋转位置和用于不需要的物体的排出阀的状态来控制用于排出气体以从空腔中移除产品的阀。在正常运行条件下，在有空腔行处于排料位置的情况下，打开用于气体的阀。然而，在用于不需要的物体的阀处于排出状态的情况下并且/或者如果某一空腔行中未达到填充压力，则用于气体的阀优选地保持关闭状态，使得具有没有完全填充的空腔行不会被排空，而是当它们再次通过填充位置时完成填充。优选地，根据对不需要的物体的检测及其在管道中的运动来控制用于排出不需要的物体的阀。优选地，该阀保持在排出状态，直到已经排出一定体积的原料为止。

优选地，基于模具空腔相对于进料通道的位置，增加由泵提供的期望压力以利用原料填充空腔，然后在空腔已被填充时或之后将之减小。

根据优选实施例，该方法包括以下步骤：

确定并且/或者检测模具空腔相对于进料通道的位置，并且

根据模具构件的位置来控制泵。

根据优选实施例，该方法包括以下步骤：

确定并且/或者检测模具空腔相对于出口位置的位置，并且

根据模具构件的位置来控制气体喷射。

优选地，在将成形产品从模具构件排出之后，将其放置在输送装置上，例如放置在传送带上。传送带优选地与模具构件的运动同步。优选地，即使没有产品排出，输送装置的运动也优选地保持恒定。

优选地，产品中的气体，例如空气，可以例如由真空，例如通过多孔材料，并且经由流体通道，从产品中移除到例如环境中。

现在根据仅有的图1来解释本发明。这些解释并不限制保护范围。这些解释同样适用于本发明的所有实施例。

图1示出与原料供应系统结合的食物成形设备。

图1示出包括泵系统2和优选地包括料斗的食物原料供应系统1。泵2经由管道9或类似的部件(以下称为“管道9”)与成形设备3的进料装置12连接。此处，成形设备3设置为包括多个模具空腔8的模具滚筒11，每个模具空腔至少部分地由多孔材料制成。空腔的多孔材料连接到通道，在填充期间空腔可通过该通道通风，并且当待排空的空腔处于排料位置时气体可通过该通道喷射。进料装置12包括进料通道，通过该进料通道将待成形的原料泵入空腔中，并且优选地使用围绕进料通道的密封件来减少/防止食物原料泄漏到周围环境。模具滚筒绕轴线旋转，此处如箭头所示逆时针旋转，并且在填充位置，此处为十一点钟位置，利用被压入空腔8中的食物原料来填充空腔8。在排料位置，例如六点钟位置，将成形产品排出，此处在传送带上(未示出)。通过多孔材料来喷射气体，优选地喷射空气，以此来进行排出。在填充期间，空腔可以通过相同的多孔材料通风。本领域技术人员理解的是，模具构件也可以是往复式模具板。

在管道9中和/或在管道9处，优选地在泵2的下游设置检测装置4以检测食物原料中的不需要的颗粒。这种不需要的颗粒可能例如会对消费者造成伤害和/或损坏系统1，特别是会损坏模具构件11，此处为空腔的多孔结构。检测装置为例如X射线和/或金属探测器。此外，在成形设备的上游和检测装置4的下游，管道9包括阀5和/或等效移除装置(以下称为“阀5”)，以从系统中移除包括不需要的颗粒的部分原料。阀5优选地是自动阀，其由马达6致动，该马达6优选地连接到控制系统，该控制系统控制成形生产线的操作。在检测装置检测到不需要的颗粒的情况下，优选地当不需要的颗粒在阀5附近或者甚至在阀5中时，将阀从生产位置转换到排料位置。然后经由出口7从管道9排出一定体积，优选地为预设体积，然后将阀5转换回操作位置。

上述控制系统(未示出)优选地根据模具构件11的运动速度和/或滚筒的生产能力来控制泵，更优选地控制由泵2提供的体积流量和/或压力。优选地，控制系统包括确定模具构件的实际位置和/或其运动模式的装置。在滚筒的情况下，该装置确定空腔的实际角度位置，使得控制系统例如知道特定空腔8何时处于填充位置和/或排料位置。在完全填充的空腔处于排料位置的情况下，控制系统优选地激活气体排出。在空腔没有完全填充的情况下，空腔将不会被排空，而是旋转回填充位置以完成空腔的填充，尤其是直到已经达到空腔中的期望填充压力为止。控制系统优选地还包括跟踪在检测装置下游的不需要的颗粒的运动和/或位置的装置。这可以通过计算和/或测量来完成，优选地确定不需要的颗粒何时在阀5附近或甚至在阀5中，以将所排出的原料和生产损失降到最少。该控制系统优选地连接到压力测量装置，该压力测量装置优选地位于阀5的下游，更优选地位于进料装置12的进料通道中。测量装置优选地确定在空腔的填充过程结束时是否已经达到填充压力。基于该测量，控制系统优选地确定是否从空腔排出产品。

在确定了不需要的颗粒的情况下，检测装置提供信号，然后将该信号发送到控制系统。该信号例如包括关于已经检测到不需要的颗粒的食物原料串的起点和终点的信息。然后，控制系统优选地确定食物原料串的起点何时在阀5附近，然后打开阀，使得包括不需要的颗粒的食物原料串经由出口7排出。一旦已经排出(一些)不需要的颗粒或一些额外的食物原料，则阀就再次关闭并且可恢复正常生产。

即使在检测到不需要的颗粒之后，成形产品的生产仍继续进行。一旦阀5打开或打开不久，填充通道中的填充压力将降低，这将会产生不符合所要求的质量标准的没有完全成形的产品。控制系统识别出该压力下降，因此将用于产品排出的气体管线中的阀门保持关闭，直到在空腔的填充循环结束时再次测量填充压力为止。直到那时，空腔会在未被排空的状态下经过排料位置。

为了在排出不需要的颗粒之后尽可能快地恢复完全填充的空腔的生产，可以在一定时间段内将期望的填充压力自动提高到设定水平以上。

附图标记

1 系统、原料供应系统

2 泵

3 成形设备

4 检测装置，X射线，金属探测器

5 阀和/或等效移除装置

6 阀致动器

7 出口、阀出口

8 模具空腔

9 管道

10 料斗

11 模具构件、模具滚筒

12 进料装置

Claims (15)

1.一种由大量的食物原料模制产品的方法，包括：

设置泵(2)，所述泵将原料泵送到包括多个模具空腔(8)的模具构件(3)，

设置检测装置(4)，所述检测装置检测所述原料中的不需要的物体，

在检测到所述不需要的物体的情况下，经由阀(5)将所述原料的一部分移除，

移动作为所述模具构件(3)的一部分的所述模具空腔(8)经过进料通道，其中所述进料通道连接到泵(2)，

将所述原料填充到所述模具空腔中以形成产品，直到达到预定填充压力为止，

通过所述模具空腔的多孔侧壁和/或多孔底部喷射气体以排出所述产品，

其特征在于，在未达到所述预定填充压力的情况下，不提供喷射气体，

其中在检测到所述不需要的物体的情况下，所述检测装置(4)提供信号，所述信号包括关于已经检测到所述不需要的物体的原料串的起点和终点的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具构件包括多个空腔行，其中所述多个空腔行中的每一个包括被同时填充的多个模具空腔。

3.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述检测装置设置在所述泵(2)和所述阀(5)之间，并且不需要的物体在所述不需要的物体朝向所述阀(5)的路径上的位置是已知的。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述模具空腔的填充持续进行，直到所述不需要的物体已经到达所述阀(5)的上游附近为止。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述不需要的物体在所述阀(5)附近时，停止从所述模具构件中排出产品，并且打开所述阀(5)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模具构件的运动速度保持不变。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预定体积的原料经由所述阀(5)排出。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在排出所述不需要的物体之后，所述模具构件(3)上游且所述阀(5)下游的所述进料通道中的压力增加，直到达到所述预定填充压力或稍高的填充压力为止。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由体积压力控制重新建立所述模具空腔的受控填充。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置控制系统，所述控制系统控制所述泵(2)、所述模具构件的运动、所述阀(5)和/或用于所述气体的控制阀。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，填充所述模具空腔，使得所述泵传递同时填充一个空腔行所需的体积，并且然后增加压力直到达到所述预定填充压力为止。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，增加由所述泵提供的期望压力以利用所述原料填充所述模具空腔，然后基于所述模具空腔(8)相对于所述进料通道的位置，在所述模具空腔已被填充时或已被填充之后减小由所述泵提供的期望压力。

13.根据权利要求1所述的方法，包括：

确定和/或检测所述模具空腔(8)相对于所述进料通道的位置，并且

根据所述模具构件的位置来控制所述泵。

14.根据权利要求1所述的方法，包括：

确定和/或检测所述模具空腔(8)相对于所述阀(5)的出口位置的位置，

根据所述模具构件的位置来控制所述气体喷射。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所成形的产品放置在输送装置上。

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