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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Füllmaschine zum Einfüllen eines
pastösen
Lebensmittels, insbesondere Wurstbrät in eine Hülle, mit einer Fördereinrichtung
zum Zuleiten des pastösen
Lebensmittels zu einem Füllrohr,
das einen Endabschnitt zum Abgeben des Lebensmittels aufweist, einer
dem Endabschnitt zugeordneten Abdreheinrichtung zur Portionierung
des Lebensmittels, und einer Transporteinrichtung zum Abtransport
der Lebensmittelportionen.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einfüllen eines
pastösen
Lebensmittels, insbesondere Wurstbrät in eine Hülle, umfassend die Schritte:
Zufuhr von pastösem
Lebensmittel mittels einer Fördereinrichtung
zu einem Füllrohr,
Befüllen einer
Hülle mittels
des Füllrohrs
mit dem Lebensmittel, Portionierung des Lebensmittels durch Erzeugung
von Abdrehstellen mittels einer Abdreheinrichtung, und Abtransport
der Lebensmittelportionen mittels einer Fördereinrichtung.
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Vorrichtungen
und Verfahren der vorstehend genannten Art kommen in der Lebensmittelindustrie zum
Einsatz. Ihr Einsatzgebiet ist typischerweise die Fleischverarbeitung,
insbesondere die Wurstherstellung. Darüber hinaus werden allerdings
auch andere Lebensmittel zum Vertrieb oder zur Lagerung in Gastronomiebetrieben
in schlauchförmiges
Füllmaterial verpackt.
Hierzu zählen
beispielsweise Teigwaren oder andere Zwischenprodukte zur Weiterverarbeitung
in der Lebensmittelbranche.
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Die
zu befüllenden
Hüllen
sind üblicherweise aus
Kunststoff oder Naturdarm hergestellt. Infolge der Befüllung mittels
einer üblichen
Füllmaschine wird
die Hülle
von innen druckbeaufschlagt und dehnt sich infolgedessen mehr oder
weniger stark aus. Infolge dieser Ausdehnung kann es in Abhängigkeit
der Wanddicke und des aufgebrachten Drucks zu einem Platzen des
Darms bzw. der Hülle
kommen. Dies bewirkt wiederum, dass das in die Hülle eingefüllte Material austritt und
die Maschine beschmutzt. Bei andauerndem Austritt wird so die ordnungsgemäße Funktion
der Füllmaschine
beeinträchtigt.
Es wird somit erforderlich, die Maschine anzuhalten bzw. das Verfahren
zu unterbrechen, und die Verschmutzung zu beseitigen. Dies ist in
der lebensmittelverarbeitenden Industrie zeit- und kostenintensiv.
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Vorbekannte
Vorrichtungen und Verfahren nutzen mitunter Kontrollsysteme zur
Detektion solcher Darmplatzer. Solche Kontrollsysteme überwachen
beispielsweise mittels aufwändiger
Bildverarbeitungstechnik ständig
die Kontur und Form der geförderten,
portionierten Lebensmittel. Den vorbekannten Vorrichtungen haften
mehrere Nachteile an. Die Programmierung und Kalibrierung solcher
Kontrollsysteme ist sehr aufwändig,
und das Ergebnis ist nicht selten unzureichend in Bezug auf die
Zuverlässigkeit
der Überwachung.
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Es
besteht somit die Aufgabe, eine möglichst einfache und zuverlässige Art
der Darmplatz-Kontrolle vorzusehen.
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Die
Erfindung löst
die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Füllmaschine der eingangs genannten
Art durch Mittel zur Detektion eines Zeitabstandes (tist)
zwischen den Lebensmittelportionen (Anspruch 1).
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Die
Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass es bei den portionierten
Lebensmitteln mit hoher Wiederholgenauigkeit möglich ist, den zeitlichen Abstand
zwischen diesen Portionen anhand der durch die Abdreheinrichtung
erzeugten Abdrehstellen zu bestimmen. Die Mittel zur Detektion des Zeitabstandes
(tist) sind erfindungsgemäß dazu eingerichtet,
die Abdrehstellen zu erkennen. Die Erkennung dieser Stellen ist
programmiertechnisch und kalibrationstechnisch mit geringem Aufwand
realisierbar. Es ist insbesondere nicht vonnöten, die Detektionsmittel auf
die genaue gesamte Kontur oder Form der portionierten Lebensmittel
zu kalibrieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Füllmaschine
sind die Detektions-Mittel zur Übermittlung
des Zeitabstands (tist) an eine Auswert-Einheit
eingerichtet, die zum Abgleich von (tist)
mit einem Vorgabewert (tsoll) eingerichtet
ist. Die Auswert-Einheit kann vorteilhafterweise einen Mikroprozessor
aufweisen und ist dazu ausgebildet, Rechneroperationen durchzuführen und
die Ergebnisse auszugeben.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Füllmaschine
entspricht der Wert (tist) dem Zeitabstand
zwischen zwei Abdrehstellen der portionierten Lebensmittel.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Füllmaschine
ist die Auswert-Einheit zur Erzeugung eines Fehlersignals in dem
Fall ausgebildet, wenn die Abweichung zwischen dem Vorgabewert (tsoll) und dem Wert (tist) unzulässig groß ist. Im
ordnungsgemäßen Betrieb
einer erfindungsgemäßen Füllmaschine
sind die portionierten Lebensmittel in etwa gleich lang, was bei konstanter
Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und
der Transporteinrichtung zur Folge hat, dass die Abdrehstellen einen
gleichbleibenden zeitlichen Abstand voneinander haben. Ändert sich
dieser Zeitabstand plötzlich
im laufenden Betrieb, ohne dass die Betriebsparameter der Füllmaschine
geändert
wurden, so lässt
sich darauf schließen,
dass eine Betriebsstörung
und insbesondere ein Darmplatzer vorliegt. Dadurch, dass die Hülle bzw.
der Darm eines portionierten Lebensmittels platzt, sinkt infolge
des Lebensmittelaustritts der Querschnitt rasch ab. Dies hat wiederum
zur Folge, dass die von der Abdreheinrichtung erzeugten Abdrehstellen
nicht länger
den gleichen Zeitabstand zueinander aufweisen, da die Länge der
defekten dazwischenliegenden Lebensmittelportion nicht mehr der
Länge einer
intakten Lebensmittelportion entspricht. Dieses Fehlersignal kann
vorteilhafterweise von der Auswerteinheit ausgegeben werden, um
eine Veränderung
des Betriebszustands der Füllmaschine
auszulösen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Füllmaschine ist
die Auswert-Einheit dazu eingerichtet, einen Zählwert zu registrieren, wann
immer die Abweichung zwischen dem Vorgabewert (tsoll)
und dem Wert (tist) unzulässig groß wird,
und ist weiterhin dazu ausgebildet, ein Fehlersignal zu erzeugen,
wenn der registrierte Zählwert
einen vorbestimmten Wert erreicht. Aus betriebsökonomischen Gesichtspunkten
kann es vorteilhaft sein, einen gewissen Grad der Verschmutzung
der Füllmaschine
in Kauf zu nehmen, bevor die Maschine zu Reinigungszwecken abgeschaltet
wird. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die Anzahl der registrierten
Hüll- bzw.
Darmplatzer zu zählen
und als Zählwert
zu erfassen. Erreicht der registrierte Zählwert einen Grenzwert, der
dem maximal tolerierbaren Grad der Verschmutzung entspricht, ist
die Auswerteinheit dazu ausgebildet, ein Fehlersignal auszugeben,
welches zur Änderung des
Betriebszustandes der Füllmaschine
zur Verfügung
steht. Durch geeignete Bemessung der Toleranzbreite zwischen dem Vorgabewert
(tsoll) und dem Wert (tist)
ermöglicht
auch die Berücksichtigung üblicher,
betriebsbedingter Schwankungen der Portionslänge und/oder der Fördergeschwindigkeit
der einzelnen fördernden
Maschinenbestandteile.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Füllmaschine weist
diese eine Steuereinheit zum Steuern eines Antriebs der Abdreheinrichtung
und/oder der Füllmaschine
auf, die mittels einer Datenleitung mit der Auswerteinheit verbunden
ist. Die Steuereinheit ist vorteilhafterweise dazu ausgebildet,
Signale von der Auswert-Einheit zu empfangen und zu verarbeiten. Die
Steuereinheit ist weiterhin vorteilhafterweise dazu ausgebildet,
den Antrieb der Abdreheinrichtung und/oder der Füllmaschine an- und auszuschalten oder
ggf. auch zu drosseln.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Füllmaschine
ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, den Antrieb der Abdreheinrichtung
und/oder der Füllmaschine
im Fall des von der Auswert-Einheit übermittelten Fehlersignals
zu unterbrechen. Nach erfolgter Unterbrechung und eingetretenem
Stillstand der Füllmaschine
kann diese zum Reinigen und Entfernen des ausgetretenen Lebensmittels
geöffnet
werden.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Füllmaschine
weisen die Detektions-Mittel einen optischen Sensor, insbesondere
einen Lichttaster oder eine Lichtschranke auf sowie eine Strahlungsquelle,
wobei die Strahlungsquelle vorzugsweise derart auf den Sensor ausgerichtet
ist, dass sich der Strang der mittels der Transporteinrichtung geförderten
Lebensmittelportionen zumindest teilweise in dem Strahlengang erstreckt.
Diese Weiterbildung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass der
Strang der portionierten Lebensmittel beim Durchgang durch den von
der Strahlungsquelle zu dem Sensor gestrahlten Strahlengang im Wesentlichen
in zwei verschiedenen Betriebszuständen unterschiedlich viel Strahlung
zum Sensor durchlässt. Der
erste dieser zwei Zustände
ist derjenige, in welchem sich eine Lebensmittelportion im Strahlengang befindet.
In diesem Zustand wird verhältnismäßig viel Strahlung
von der Lebensmittelportion abgeblockt. Der Zweite Zustand ist derjenige,
in welchem sich eine Abdrehstelle im Strahlengang befindet. In diesem
Zustand wird aufgrund des viel geringeren Querschnitts der Abdrehstelle,
welche im Wesentlichen nur aus Hüllenmaterial
besteht, deutlich mehr Strahlung zum Sensor durchgelassen. Der Sensor
muss also lediglich dazu eingerichtet sein, zwischen diesen beiden
Betriebszuständen
zu unterscheiden, was aufgrund der unterschiedlich eintreffenden
Strahlungsintensität
ausreichend genau möglich
ist. Hierzu müssen
lediglich gewisse Grenz- und/oder Schwellwerte definiert werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Füllmaschine weisen
die Detektions-Mittel einen Ultraschallsensor sowie eine Ultraschallquelle
auf. Anstatt optischer Sensormittel können abhängig von dem abgefüllten Lebensmittelmaterial
auch Schallwellen zur Detektion benutzt werden. Maßgeblich
ist jedoch hier auch die Unterscheidung zweier Betriebszustände, welche vom
Sensor anhand der unterschiedlichen eintreffenden Schallintensität sensiert
wird. Der Einsatz von Schall als Sensormittel kann insbesondere
dann vorteilhaft sein, wenn die Einwirkung von Lichtwellen auf das
portionierte Lebensmittel einen nachteiligen Effekt auf dieses hätte, beispielsweise
durch Erwärmung
oder Verfärbung.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die ihr zugrunde liegende Aufgabe auch bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art durch eine Detektion eines Zeitabstands (tist) zwischen den Lebensmittelportionen mittels
Detektions-Mitteln (Anspruch 10).
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dies
die Schritte:
Übermittlung
des Zeitabstands (tist) an eine Auswert-Einheit,
und Abgleich von (tist) mit einem Vorgabewert
(tsoll) mittels der Auswert-Einheit.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst dieses auch den Schritt der Erzeugung eines Fehlersignals,
wenn die Abweichung zwischen dem Vorgabewert (tsoll)
und dem Wert (tist) unzulässig groß ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst dies die Schritte:
- – Registrierung eines Zählwerts,
wann immer die Abweichung die Abweichung zwischen dem Vorgabewert
(tsoll) und dem Wert (tist)
unzulässig
groß ist,
und
- – Erzeugung
eines Fehlersignals, wenn der registrierte Zählwert einen vorbestimmten
Wert erreicht.
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Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst dieses eine Unterbrechung des Antriebs der Abdreheinrichtung
und/oder der Füllmaschine,
wenn die Auswert-Einheit ein Fehlersignal an eine Steuereinheit übermittelt,
wobei die Steuereinheit zum Steuern eines Antriebs der Abdreheinrichtung
und/oder der Füllmaschine
ausgebildet und mittels einer Datenleitung mit der Auswerteinheit
verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst dies ein Trennen der Lebensmittelportionen von einander
in den Bereichen der Abdrehstellen, nachdem der Zeitabstand (tist) detektiert worden ist.
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Hinsichtlich
der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
und seiner Ausführungsformen wird
auf die vorstehenden Erläuterungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwiesen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
anliegenden Figuren detailliert beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Füllmaschine in einer bevorzugten
Ausführungsform,
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2 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Füllmaschine in einer anderen bevorzugten
Ausführungsform,
und
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3 eine
grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Werte (tist) und (tsoll).
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Füllmaschine 1 dargestellt.
Die Füllmaschine 1 weist
einen Fülltrichter 3 auf,
welcher zur Aufnahme von pastösen
Lebensmitteln, insbesondere Wurstbrät in die Füllmaschine 1 ausgebildet
ist. Die Füllmaschine 1 weist
einen Motor 4 auf, welcher zum drehenden Antrieb eines
Füllrohres 5 bzw.
einer dem Füllrohrende zugeordneten
Abdreheinrichtung 7 ausgebildet ist. Der Motor 4 ist
mittels Datenleitungen einem Abdrehantrieb 6 zugeordnet,
welcher seinerseits mittels einer Steuereinheit 8 steuerbar
ist. Das Füllrohr 5 dient zum
Zuleiten eines mittels einer (nicht dargestellten) Fördereinrichtung
geförderten
Lebensmittels durch die Abdreheinrichtung 7 hindurch zu
einer Transporteinrichtung 9. Die Transporteinrichtung 9 ist
zum Transport der mittels der Abdreheinrichtung 7 abgeteilten
Lebensmittelportionen 11 ausgebildet. Der Strang der portionierten
Lebensmittel 11 wird mittels der Transporteinrichtung 9 so
transportiert, dass sich der Strang der Lebensmittel 11 zumindest
teilweise in einem Strahlengang von Detektionsmitteln 13 erstreckt.
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Die
Detektionsmittel 13 weisen einen Sender 15 sowie
einen Empfänger 17 auf.
Der Sender 15 ist hierbei dazu ausgebildet, Strahlung zu
emittieren, und ist so ausgerichtet, dass diese Strahlung zumindest
teilweise von dem Empfänger 17 aufgenommen wird.
Die Menge der vom Empfänger 17 aufgenommenen
Strahlung richtet sich hierbei nach der Menge Licht, die an dem
Strang portionierter Lebensmittel 11 vorbei zum Empfänger 17 gelangt.
Der Empfänger 17 ist
mittels einer Datenleitung 19 mit einer Auswerteeinheit 20 verbunden.
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Die
Auswerteeinheit 20 dient zum Abgleich des empfangenen Wertes
tist von dem Empfänger 17 mit einem
Vorgabewert tsoll. tist repräsentiert
den zeitlichen Abstand zwischen zwei Abdrehstellen 12,
mittels welcher zwei jeweils benachbarte portionierte Lebensmittel 11 voneinander
abgeteilt sind. tsoll repräsentiert
einen Vorgabewert des Zeitabstandes zwischen zwei benachbarten Lebensmittelportionen 11, welcher
mittels einer Datenleitung 23 von einem Abteiler-Sensor 21 zu
der Auswerteinheit 20 übermittelbar
ist. Der Abteiler-Sensor 21 ist dazu ausgebildet, den Zeitabstand
zwischen zwei benachbarten Abteil-Elementen 25 zu sensieren,
welche jeweils gleichmäßig voneinander
beabstandet umlaufend der Transporteinrichtung zugeordnet sind.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform
handelt es sich bei der Transporteinrichtung um einen Bandförderer. Die
Abteilelemente 25 sind gleichmäßig entlang der Außenseite
des Förderbandes
angeordnet. Der Abteiler-Sensor 21 sensiert das Vorbeifahren
der Abteil-Elemente 25 und erzeugt hierbei ein getaktetes Signal,
welches den Vorgabewert tsoll repräsentiert.
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Ergibt
die Vergleichsoperation der Auswerteinheit 20, dass die
Abweichung des Wertes tist von dem Vorgabewert
tsoll unzulässig groß ist, wird von der Auswerteinheit 20 ein
Fehlersignal erzeugt, welches mittels einer Datenleitung 27 zu
der Steuereinheit 8 übermittelt
wird. Die Steuereinheit 8 ist dazu ausgebildet, beim Empfang
eines solchen Fehlersignals die Operation der Füllmaschine 1 und/oder
der Abdreheinrichtung 7 und/oder der Transporteinrichtung 9 zu
drosseln oder zu stoppen.
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In 2 ist
eine alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt, die geringfügig von der in 1 gezeigten
Ausführungsform
abweicht. In Bezug auf die übereinstimmenden
Bezugszeichen wird insofern auf 1 verwiesen.
Die Ausführungsform
unterscheidet sich von der in 1 gezeigten
Ausführungsform
im Wesentli chen dadurch, dass der Vorgabewert tsoll nicht
von einem separaten Abteiler-Sensor erzeugt und übermittelt wird, sondern dass
der Vorgabewert in Form einer Taktung von dem Antrieb 6 der
Abdreheinrichtung mittels einer Datenleitung 29 an die
Auswerteinheit 20 übertragen
wird.
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In 3 ist
der zeitliche Verlauf des Wertes tist sowie
des Vorgabewertes tsoll übereinander dargestellt. Eine
Signalkurve 31 stellt den Verlauf der von den Detektions-Mitteln 13 erfassten
Signale 35 dar, welche als Spannungssignale mit einer Spannungsachse 32 über einer
Zeitachse 30 aufgetragen sind. Die Signal-Peaks 35 sind
zeitlich voneinander beabstandet, wobei der Zeitabstand zwischen
den Peaks jeweils dem Wert tist entspricht.
In der in 3 darunterliegenden Messkurve 33 sind
die Signalverläufe der
Signale 37 des Vorgabewertes tsoll dargestellt.
Die Signale 37 sind ebenfalls Spannungssignale, die auf einer
Achse 36 über
einer Zeitachse 34 aufgetragen sind, wobei die Zeitachsen 30 und 34 identisch
skaliert sind der Zeitabstand zwischen den jeweils gleichen Flanken
der Signale 37 entspricht dem Vorgabewert tsoll.
In dem in 3 dargestellten Zustand fällt das
Signal 35 zeitlich jeweils in den Zeitraum, in welchem
ein Vorgabewert-Signal 37 anliegt. Die Abweichung zwischen
tsoll und tist ist
folglich nicht unzulässig groß. In dem
in 3 dargestellten Zustand würde folglich kein Fehlersignal
erzeugt werden.