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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung gebackener Formkörper, die über eine Mehrzahl von Backpresseinheiten verfügt, die jeweils eine Ober- und eine Unterform aufweisen, welche in Abhängigkeit einer Gestalt des herzustellenden Formkörpers ausgebildet, beheizt und relativ zu einander bewegbar gelagert sind. Ferner verfügt die Vorrichtung über eine Bewegungseinrichtung, die die Backpresseinheiten zumindest zeitweise in einer Transportrichtung bewegt, über eine Füllstation, an der ein zu formender Teig in die Backpresseinheiten gefüllt wird, sowie über eine Steuereinheit, die zumindest zeitweise ein Steuersignal erzeugt und an wenigstens ein Stellelement überträgt, sodass die Ober- und die Unterform einer Backpresseinheiten wenigstens zeitweise durch das Stellelement in einer geradlinigen Bewegungsrichtung relativ zueinander bewegt werden und ein Teig, der in einem zwischen der Ober und der Unterform gebildeten Backspalt angeordnet ist, durch die Ober- und die Unterform mit einem Druck beaufschlagt wird.
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Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Backautomaten oder Backöfen bekannt, mit denen in industriellem Maßstab gebackene Teigwaren hergestellt werden können. Die bekannten Backautomaten verfügen hierbei regelmäßig über einen beheizten Backraum, durch den die Teigwaren kontinuierlich oder getaktet gefördert und gleichzeitig gebacken werden. Bei Teigwaren, die eine spezielle Form aufweisen sollen, sind zusätzlich Formgebungsschritte vorgesehen, durch die der flüssige oder zumindest noch nicht vollständig verfestigte oder ausgebackene Teil verformt wird. Diese Formgebungsprozesse werden oftmals gleichzeitig mit dem eigentlichen Backprozess umgesetzt. In diesem Zusammenhang sind insbesondere Backautomaten zur Herstellung von Waffen bekannt, die spezielle aus einer oberen und einer unteren Backform oder Backplatte gebildete Backpresseinheiten aufweisen. Die in Waffelbackautomaten zum Einsatz kommenden Backformen oder Backplatten der Backpresseinheiten sind üblicherweise auf einer Seite über ein Scharnier miteinander verbunden. Zur Herstellung der Waffeln wird der zu formende Teig zwischen die obere und die untere Backform gefüllt, die daraufhin zusammengedrückt werden, sodass der eingefüllte Teig in die gewünschte Form überführt wird. Anschließend wird der geformte Teig gebacken, indem die Backformen in geschlossenem Zustand durch den beheizten Backraum gefördert werden.
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Ein gattungsgemäßer Waffelbackautomat ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 026 492 A1 bekannt. Der in dieser Druckschrift beschriebene Backofen verfügt über mehrere, einander paarweise zugeordnete Platten, nämlich obere und untere Backplatten, die entlang einer endlosen Förderstraße durch einen beheizten Backraum gefördert werden. Wesentlich für den beschriebenen Backofen sind Führungselemente in Form von Kulissen, die die Bewegung der Platten, insbesondere der oberen Backplatten, derart beeinflussen, dass im Backofen sowohl in Bereich, in dem die oberen auf den unteren Backplatten liegen, als auch ein Bereich, in dem die oberen von den unteren Backplatten abgehoben sind, vorgesehen sind. In dem Bereich des Backofens, in dem jeweils die oberen Backplatten von der unteren Backplatten abgehoben werden, erfolgt einerseits die Entnahme der fertiggebackenen Waffeln und andererseits das Aufbringen von frischem Teig auf die untere Backlatte.
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Generell ist es wesentlich für die Herstellung von Waffeln ist, dass während des Backvorgangs, in dem gleichzeitig die Formgebung der Waffeln erfolgt, eine nicht unerhebliche Menge von Wasser aus dem Waffelteig verdampft. Dies führt einerseits zu einer Druckerhöhung innerhalb der geschlossenen Backform und andererseits zu einem Aufschäumen des Teiges. Um dem Druckaufbau entgegenzuwirken, sind geeignete Verschlusselemente vorgesehen, die ein ungewolltes Öffnen der Backform verhindern. Ferner besteht die grundsätzliche Möglichkeit, geeignete Kanäle in den Waffelbackformen anzuordnen, die die gezielte Abführung zumindest eines Teiles des entstehenden Wasserdampfes bewirken. In jedem Fall führt die Bildung von Wasserdampf und das damit verbundene Aufschäumen des Teigs innerhalb der Backformen dazu, dass die fertiggebackene Waffel über eine durchaus gewünschte Porosität und spezielle Bisseigenschaften verfügt.
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Seit Langem werden Waffeln in Form von Waffeltüten oder Waffelschalen auch als essbares Einweggeschirr, vor allem in Eiscafes, verwendet. Darüber hinaus haben in den letzten Jahren, vor allem aus Gründen der Restabfallvermeidung, Waffeln als Einwegbecher oder -schalen, die essbar oder zumindest kompostierbar sind, erheblich an Bedeutung gewonnen. Problematisch bei der Verwendung von Waffeln als Einweggeschirr ist allerdings regelmäßig, dass diese, vor allem aufgrund der oben beschriebenen Struktur der fertiggebackenen Waffeln, vergleichsweise schnell Flüssigkeit aufsaugen und weich werden, sodass die bekannten Waffeln nur für einen begrenzten Zeitraum flüssigkeitsdicht sind. Die Bereitstellung von Speisen, die pastös oder sogar flüssig sind, wie etwa Suppen oder auch Speisen mit Saucen, ist daher mit den bekannten Waffeln üblicherweise nicht möglich.
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Um das zuvor geschilderte Problem zu lösen und essbares Einweggeschirr anbieten zu können, dass in erheblichem Maße, insbesondere über einen vergleichsweise langen Zeitraum, flüssigkeitsdicht ist, wird in der
EP 1 082 904 B1 ein spezielles Verfahren sowie eine besondere Pressform zur Herstellung von gebackenen Formkörper vorgeschlagen. Die gemäß diesem Verfahren hergestellten Formkörper zeichnen sich gerade dadurch, dass der fertiggebackene Teig besonders dicht ist, insbesondere keine Struktur, wie sie ansonsten für Waffeln typisch ist, aufweist. Das beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die entsprechenden Formkörper, die als essbares Einweggeschirr in Form von Schalen, Bechern oder Tellern ausgeführt sein können, in einem dreistufigen Verfahren hergestellt werden. In einem ersten Schritt wird ein tablettenförmiges Teigstück in einen zwischen einer unteren und einer oberen Backplatte angeordneten Backspalt eingebracht und die beiden Backplatten unter Ausbildung eines Teigrohlings zusammengedrückt. Im Anschluss an diese Formgebungsphase werden die obere und die untere Backplatte voneinander entfernt und beabstandet zueinander positioniert. In der sich anschließenden Vorbackphase wird der geformte Teigrohling vorgebacken, wobei zumindest ein großer Teil des im Teig enthaltenen Wassers problemlos verdampfen kann, ohne dass es zu einem Aufschäumen des Teigs kommt. In einer abschließenden, sich an die Vorbackphase anschließenden Pressbackphase werden die obere und die untere Backplatte unter Ausbildung eines vergleichsweise hohen Drucks im Backspalt zusammengepresst, sodass in die endgültige Form des herzustellenden Formkörpers erzeugt, insbesondere die gewünschte Wanddicke des Formkörpers hergestellt wird. Wesentlich für den mit dem beschriebenen Verfahren erzeugten Formkörper ist, dass dieser über eine vergleichsweise hohe, bei Waffeln bislang nicht erreichbare Dichtigkeit verfügt, sodass problemlos auch Flüssigkeiten, wie etwa Suppen oder Speisesaucen, mithilfe eines derartigen Formkörpers zum Verzehr bereitgestellt werden können.
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Ein wesentliches Problem des aus der
EP 1 082 904 B1 bekannten Verfahrens zur Herstellung von gebackenen, besonders flüssigkeitsresistenten Formkörpern ist es allerdings, dass im Vergleich zu den bekannten Waffelbackverfahren eine Mehrzahl von Back- und Formgebungsphasen erforderlich sind. Aus diesem Grund lässt sich dieses Verfahren derzeit nicht mit den bekannten Waffelbacköfen, sondern ausschließlich auf Einzelbackständen, in denen die verschiedenen Back- und Formgebungsphasen, beginnend mit der Einbringung des Teigs bis zur Entnahme der fertiggebackenen Formkörper, die sich jeweils durch unterschiedliche Verfahrensschritte und Zustandsparameter auszeichnen, realisieren. Insbesondere aufgrund der Komplexität des Verfahrens, die durch die Kombination der unterschiedlichen Verfahrensschritte verursacht wird, ist die Herstellung von größeren Mengen derartiger besonders flüssigkeitsresistenter Formkörper mit den bekannten Backvollautomaten, wie sie derzeit vornehmlich in der Waffelbackindustrie zum Einsatz kommen, nicht möglich.
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Ferner ist aus der
WO 96/14750 A1 eine Vorrichtung zum Backen von Waffeln bekannt, in der während des Backvorgangs eine Mehrzahl von Backzangen im Umlaufverfahren bewegt werden. Zwischen den Ober- und Unterteilen der Backzangen sind jeweils die Ober- und Unterbackpressformen angeordnet, zwischen denen in geschlossenem Zustand ein Backspalt gebildet wird, in dem der Teig ausgebacken wird. Während des Backprozesses entsteht bei gleichzeitiger Druckerhöhung Wasserdampf, wodurch innerhalb der Waffeln Poren erzeugt und nach Abschluss des Backvorgangs die gewünschten Waffeleigenschaften erhalten werden. Um eine gezielte Bewegung und einen sicheren Verschluss der Backzangen während des Backvorgangs zu gewährleisten, sind mechanisch wirkende Konstruktionselemente zur Bewegung der einzelnen Elemente einer Backform sowie zur Arretierung dieser Elemente in einer vorgegebenen Position während des Backprozesses vorgesehen sind. Eine gezielte Variation der Backparameter während des Backprozesses ist mit der beschriebenen Vorrichtung nicht möglich.
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Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten technischen Lösungen sowie den zuvor geschilderten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von gebackenen Formkörpern, die sich durch eine erhöhte Flüssigkeitsresistenz aufgrund einer speziellen Struktur und Dichte des fertiggebackenen Teigs auszeichnen, anzugeben, mit der automatisiert in industriellem Maßstab eine große Stückzahl derartiger Formkörper herstellbar. Um einen wirtschaftlich sinnvollen Betrieb der Vorrichtung zu erreichen, ist es von großer Bedeutung, dass die Formkörper in großer Menge, in vergleichsweise kurzer Zeit und mit geringen Stillstandszeiten, die durch erforderliche Rüst- und Wartungsarbeiten, Reinigungsvorgänge oder Störfälle bedingt sein können, herzustellen.
Die anzugebende technische Lösung sollte hierbei vor allem auf vergleichsweise einfache Weise die Integration unterschiedlicher Verfahrensschritte zur Herstellung derartiger Formkörper in einen automatisiert arbeitende Backautomaten ermöglichen. Wesentlich hierbei ist, dass der anzugebende Backautomat von der Teigeinbringung bis zur Entnahme der fertiggebackenen Formkörper vollautomatisch arbeiten soll und die einzelnen Prozessschritte bei der Herstellung der gebackenen Formkörper zumindest teilweise parallel durchgeführt werden sollen. Im Weiteren sollte es die anzugebende technische Lösung ermöglichen, dass ein entsprechend ausgeführter Backautomat auf einfache Weise hinsichtlich der Menge herzustellenden Formkörper, insbesondere der Anzahl der pro Zeiteinheit herstellbarer Formkörper, skalierbar, also an die jeweiligen Bedürfnisse anpassbar ist.
Da es sich bei den herzustellenden Formkörpern um Lebensmittel handelt, ist ferner sicherzustellen, dass der anzugebende Backautomat eine leichte und sichere Reinigung ermöglicht, sodass sämtliche Anforderungen im Hinblick auf die erforderliche Hygiene erfüllt werden. Mit einem derartigen Backautomaten sollte insbesondere eine kostengünstige und damit wirtschaftlich umsetzbare Herstellung von speziellen, besonders flüssigkeitsresistenten gebackenen Formkörpern, die als essbares Einweggeschirr verwendbar sind, realisierbar sein.
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Die zuvor beschriebene Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung gebackener Formkörper, die über eine Mehrzahl von Backpresseinheiten verfügt, die jeweils eine Ober- und eine Unterform, die auch als obere und untere Backplatte bezeichnet werden können, aufweisen, welche in Abhängigkeit einer Gestalt des herzustellenden Formkörpers ausgebildet, während des Herstellungsprozesses erwärmt und relativ zu einander bewegbar gelagert sind. Die Vorrichtung verfügt ferner über eine Bewegungseinrichtung, etwa eine angetriebene Endloskette, die die Backpresseinheiten zumindest zeitweise in einer Transportrichtung bewegt, über eine Füllstation, an der ein zu formender Teig in die Backpresseinheiten gefüllt wird, sowie über eine Steuereinheit, die zumindest zeitweise ein Steuersignal an wenigstens ein Stellelement überträgt, sodass die Ober- und/oder die Unterform wenigstens zeitweise durch das Stellelement derart bewegt werden, dass zwischen Ober- und Unterform eine Relativbewegung, die entlang einer geradlinigen Bewegungsrichtung verläuft, initiiert wird und ein Teig, der in einem zwischen der Ober- und der Unterform gebildeten Backspalt angeordnet ist, durch die Ober- und die Unterform mit einem Druck beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung derart weitergebildet worden, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um das Steuersignal derart zu erzeugen, dass eine vom Stellelement zurückgelegte Strecke, ein Zeitraum, in dem eine Kraft vom Stellelement auf die Ober- und/oder die Unterform übertragen wird und/oder eine Druckkraft, die vom Stellelement auf die Ober- und/oder Unterform und/oder von der Ober- und der Unterform auf dem im Backspalt angeordneten Teig ausgeübt wird, gezielt einstellbar ist.
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Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass eine Steuereinheit und ein Stellelement, das eine Relativbewegung zwischen der Ober- und der Unterform der Backpressformen bewirkt, vorgesehen sind, wobei die Steuereinheit derart ausgeführt ist, dass die Bewegung des Stellelemente in Abhängigkeit der jeweiligen Backphase und der aktuellen Backparameter, also insbesondere der Rezeptur des Teigs, der Backtemperatur und der Temperatur in einer Umgebung, gezielt angepasst bzw. verändert werden können. Die Backpresseinheiten werden auf einer Fördereinrichtung, die beispielsweise eine Endloskette aufweist, entweder kontinuierlich oder getaktet in einer Transportrichtung bewegt. Die Anzahl der vorgesehen Backpresseinheiten kann hierbei bedarfsgerecht in Abhängigkeit des gewünschten Ausstoßes von Formkörpern angepasst werden. Ebenso ist es denkbar, die Geschwindigkeit, mit denen die Backpresseinheiten entlang der Transportrichtung bewegt werden, an die Anzahl der pro Zeiteinheit herzustellenden Formkörper sowie die Dauer der unterschiedlichen Backphasen anzupassen.
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Mithilfe der beschriebenen Vorrichtung ist es auf vorteilhafte Weise möglich, Backvorgänge zu automatisieren, indem die einzelnen Back- und/oder Formgebungsphasen durch eine bedarfsgerechte Ansteuerung des wenigstens einen Stellenelements, das die Ober- und/oder Unterform der Backpresseinheiten bewegt, an die jeweils herrschenden Fertigungsbedingungen angepasst werden. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass das Stellelement mit einer Backpresseinheit verbunden ist oder dass dieses lediglich zeitweise mit einer Backpresseinheit, insbesondere mit der Ober- und/oder der Unterform der Backpresseinheit, in Kontakt gebracht wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass es generell von Bedeutung ist, dass die Backformen während des Back- und Formgebungsprozesses geeignet gesteuerte Bewegungen relativ zueinander ausführen. Von Vorteil ist es hierbei, wenn nur eine der beiden Backformen, während die Backpresseinheiten in Transportrichtung entlang der Förderstrecke bewegt werden, relativ zur anderen Backform, also auf diese zu und von dieser weg, bewegt wird. Vorzugsweise wird, während die Backpresseinheiten in Transportrichtung bewegt werden, nur die Oberform, insbesondere in zumindest nahezu vertikaler Richtung, bewegt.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, um in verschiedenartigen aufeinanderfolgenden Back- und/oder Formgebungsphasen, in denen der im Backspalt angeordnete Teig jeweils unterschiedlichen Zustandsparametern ausgesetzt ist, das Stellelement derart gezielt anzusteuern, dass die Ober- und/oder die Unterform in Abhängigkeit der für die jeweilige Back- und/oder Formgebungsphase spezifischen Zustandsparameter bewegt wird. In Bezug auf die Herstellung ganz spezieller gebackener Formkörper, die sich durch eine besondere Flüssigkeitsresistenz auszeichnen, ist es ferner von Vorteil, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um das Stellelement derart anzusteuern, dass das Stellelement in wenigstens drei verschiedenartigen aufeinanderfolgenden Back- und/oder Formgebungsphasen unterschiedliche Bewegungen ausführt.
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In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, um den Zeitraum, in dem eine Kraft vom Stellelement auf die Ober und/oder Unterform übertragen wird, mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 s einzustellen. Bei Bedarf ist eine für die Erfindung genutzte Steuereinheit eingerichtet, um den Zeitraum, in dem eine Kraft vom Stellelement auf die Ober und/oder Unterform übertragen wird, mit einer Genauigkeit von +/- 0,01 s oder ganz besonders bevorzugt mit einer Genauigkeit von +/- 0,001 s einzustellen. In Abhängigkeit der einzelnen Back- und Formgebungsphasen ist es teilweise von erheblicher Bedeutung, dass, insbesondere die Formgebung, für einen ganz bestimmten Zeitraum vorgenommen wird. Bereits leichte Abweichungen hierbei können zu erheblichen Qualitätseinbußen führen, insbesondere dazu, dass fehlerhaft hergestellte Formkörper aufgrund mangelnder Flüssigkeitsresistenz nicht als Einwegbehälter zur zufriedenstellenden Bereitstellung von Lebensmitteln verwendet werden können. Vor allem bei der Ausformung des Teigrohling wird die hierfür verwendete Zeitspanne, die bevorzugt zwischen 2,0 und 3,0 s gewählt wird, derart genau eingestellt.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass eine Sensoreinheit vorgesehen ist, die wenigstens zeitweise einen Wert, der eine Eigenschaft und/oder einen Zustand des innerhalb der Unterform, in der Oberform und/oder des im Backspalt zwischen Unter- und Oberform angeordneten Teigs repräsentiert, erfasst und der erfasste Wert an die Steuereinheit übertragen wird, in der dieser Wert der Erzeugung eines Steuersignals zur Ansteuerung des Stellelements zugrunde gelegt wird. Auf spezielle Weise ist es hierbei denkbar, dass die Sensoreinheit eine Temperatur, einen Wassergehalt und/oder eine Dicke zumindest eines Stückes des Teigs, der sich im Backspalt befindet, und/oder einen Füllgrad, der davon abhängt, welches Volumen des Backspalts vom Teig ausgefüllt ist, erfasst. Alternativ oder in Ergänzung kann wenigstens eine Sensoreinheit vorgesehen sein, mit der Umgebungsparameter in unmittelbarer Umgebung der Backpresseinheiten, insbesondere innerhalb eines beheizten Backraums, oder in einer entfernteren Umgebung, beispielsweise in einer Halle, in der die erfindungsgemäße Backvorrichtung aufgestellt ist, erfasst werden. Vorzugsweise werden Temperatur- und/oder Feuchtewerte erfasst.
Gemäß dieser Ausführungsformen wird somit ein geschlossener Regelkreis geschaffen, der es ermöglicht, ausgewählte Verfahrensschritte, insbesondere die Formgebung eines Teigstücks zu einem Teigrohling, in Abhängigkeit der im Backspalt und/oder in der Umgebung herrschenden Zustandsparameter durchzuführen. Ein derartiger Regelkreis in einem Backautomaten ermöglicht es auf besonders vorteilhafte Weise, automatisiert gebackene Formkörper herzustellen, insbesondere auch solche, die sich durch eine besondere Flüssigkeitsresistenz auszeichnen. Hierbei ist es von großer Bedeutung, dass mit einer entsprechend automatisiert arbeitenden Backvorrichtung gebackene Formkörper nicht nur mit hoher Genauigkeit und geringen Herstellungstoleranzen, sondern auch mit in hohem Maß reproduzierbaren Eigenschaften hergestellt werden.
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Eine weitere spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Stellelement zumindest zeitweise mit der Backpresseinheit in Transportrichtung bewegt wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist es denkbar, dass das Stellelement, das beispielsweise einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder aufweist, direkt mit der bewegten Backpresseinheit verbunden ist und über eine geeignete Zuführung mit dem zur Initiierung einer Bewegung des Stellelements erforderlichen Fluid versorgt wird. In diesem Zusammenhang ist es generell denkbar, aber nicht zwingend erforderlich, dass sich die Zufuhrleitung und das Zuführsystem gemeinsam mit dem Stellelement, und somit auch mit den Backpresseinheiten bewegt. Ebenso kann das Zuführsystem stationär ausgebildet sein und über geeignete Adapterelemente verfügen, die eine fluiddichte Zuführung des Fluids, bevorzugt von Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit, zum Stellelement gewährleisten.
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Mit einer erfindungsgemäß vorgesehenen und eingerichteten Steuereinheit, die eine bedarfsgerechte Ansteuerung eines Stellelementes und damit der Bewegung der Ober- und der Unterformen in den Backpresseinheiten ermöglicht, können auf besondere Weise spezielle Backverfahren, insbesondere kombinierte Back- und Formgebungsverfahren, automatisiert umgesetzt werden. In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Steuereinheit das Stellelement in einer Formgebungsphase derart ansteuert, dass durch die Backformen aus einem Teigkloß bzw. tablettenartigen Teigstück zunächst ein Teigrohling mit einer Vorform, die zumindest noch leicht von der Form des fertiggebackenen Formkörpers abweicht, hergestellt wird. Vorzugsweise sind die Ober- und oder die Unterform während Vorgangs bereits erwärmt. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die von dem Stellelement initiierte Bewegung zu einer Relativbewegung zwischen Ober- und Unterform führt, sodass ein zwischen Ober- und Unterform angeordneter Backspalt vollständig mit dem zu backenden Teig gefüllt ist. Auf vorteilhafte Weise kann hierbei wiederum vorgesehen sein, dass mithilfe einer Sensoreinheit der Füllgrad, also die Füllung des Backspalts erfasst und der Regelung der Bewegung des Stellelements zugrunde gelegt wird. Vorzugsweise wird die Bewegung des Stellelements in Abhängigkeit des Füllgrades geregelt, sodass die Bewegung des Stellelements und damit der Ober- und/oder der Unterform genau in dem Moment endet, indem der Backspalt vollständig mit Teig gefüllt ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Backspalt gleichmäßig mit Teig gefüllt ist, insbesondere dass der innerhalb des Backspalts angeordnete Teig eine gleichmäßige und/oder die gewünschte Wandstärke und bevorzugt sogar eine konstante Dichte aufweist.
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Bevorzugt wird nach Abschluss der Formgebungsphase das Stellelement durch die Steuereinheit derart angesteuert, dass eine geradlinige Relativbewegung zwischen Ober- und Unterform zur Vergrößerung eines Abstandes zwischen Ober- und Unterform bewirkt wird. In diesem Prozessschritt wird somit erreicht, dass zwischen der Ober- und der Unterform gezielt ein Abstand eingestellt wird, insbesondere um während der Vorbackphase sicherzustellen, dass im Teig enthaltenes Wasser verdampfen und so aus dem Teig entweichen kann. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit von in einer Datenbank hinterlegten Daten oder Informationen, die beispielsweise spezifisch für die Rezeptur des im Backspalt angeordneten Teigs und/oder die Größe und/oder die Form des herzustellenden Formkörpers sind, der Abstand zwischen der Ober- und de Unterform gezielt durch das Stellelement eingestellt wird. Auch hierbei ist es von Bedeutung, dass die Bewegung zwischen der Ober- und der Unterform stets geradlinig erfolgt, sodass an keiner Stelle des zwischen den beiden Formen gebildeten Spalts ein erhöhter Strömungswiderstand, verursacht etwa durch ein Scharnier, entsteht. Ein derartiger erhöhter Strömungswiderstand würde das Ausströmen von Wasserdampf behindern und könnte im angrenzenden Bereich zu einer ungewünschten Blasenbildung im Teig führen.
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Im Übrigen ist es gemäß einer besonderen Weiterbildung denkbar, dass der nach der Formgebungsphase hergestellte vergrößerte Abstand zwischen der Ober- und der Unterform für einen Zeitraum einer Vorbackphase beibehalten wird und nach Abschluss der Vorbackphase die Ober- und die Unterform in einer Pressbackphase durch das von der Steuereinheit angesteuerte Stellelement oder ein weiteres Bewegungsmittel derart in geradliniger Bewegungsrichtung zur Druckbeaufschlagung der Vorform des Teigs, also hier dem vorgebackenen Teigrohling, relativ zueinander bewegt werden, sodass der Teig eine für den herzustellenden Formkörper benötigte Wandstärke erhält. Auf diese besondere Weise wird eine Pressbackphase realisiert, in der der vorgeformte und vorgebackene Teigrohlinge durch eine gezielt gesteuerte Druckbeaufschlagung in die Form des herzustellenden Formkörpers gebracht wird. Wesentlich hierbei ist vor allem, dass die Wandstärke nunmehr auf das benötigte Endmaß reduziert und derart ausgeführt ist, dass sie nahezu über die gesamte Fläche des Formkörpers konstant oder jeweils gewünschte Wanddicke annimmt. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass die Druckbeaufschlagung in dieser Pressbackphase entweder mithilfe des Stellelementes oder durch ein gesondert vorgesehenes Bewegungsmittel initiiert werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Druckbeaufschlagung durch das Stellelement eingeleitet und daraufhin durch ein Bewegungsmittel die erforderlich Druckbeaufschlagung fortgesetzt wird.
In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass als Bewegungsmittel etwa ein Kulissenelement vorgesehen ist, durch das die Ober- und die Unterform, die sich in Transportrichtung entlang der Förderstrecke bewegen, derart relativ zueinander bewegt werden, dass der im Backspalt befindliche vorgebackene Teigrohling auf das gewünschte Maß zusammengepresst wird.
Im Weiteren ist es denkbar, dass wenigstens ein Arretierungselement vorgesehen ist, durch das die Ober- und die Unterform in einer festgelegten Position während ihrer Fortbewegung zueinander arretiert bzw. fixiert werden. Hierbei ist es etwa denkbar, dass ein geeigneter Verschluss, der etwa aus einem Anschlag und einem geeigneten Gegenanschlag gebildet wird, vorgesehen ist, der zumindest zeitweise während der Pressbackphase sicherstellt, dass es nicht zu einer ungewollten Bewegung, insbesondere einer Trennung, der beiden Backformteile oder zu einem Öffnen der Backpresseinheit kommt. Vorzugsweise befindet sich ein Bauteil des Arretierungselementes an den Backpresseinheiten, insbesondere an einer der beiden entlang der Transportrichtung fortbewegten Backformen, während das andere Bauteil im Bereich der Transportstrecke angeordnet ist. Eine Fixierung der Backpressformen, bevorzugt mit einem Arretierungselement, in dieser Phase des Back- und Formgebungsprozesses ist von großer Bedeutung, da gerade während der Pressbackphase ein vergleichsweise großer Druck auf den im Backspalt befindlichen vorgebackenen Teigrohlinge ausgeübt werden muss, um die für den herzustellenden Formkörper erforderliche Form und Qualität sicherzustellen.
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Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass das Stellelement wenigstens einen zumindest zeitweise auf die Ober- und/oder die Unterform einwirkenden Kolben oder eine Kolbenstange aufweist. Denkbar ist es hierbei, dass es sich um den Kolben oder die Kolbenstange eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, der aufgrund eines durch die Steuereinheit erzeugten und übertragenen Steuersignals gezielt mit einem unter Druck stehenden Fluid, also mit Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit, versorgt und auf die gewünschte Weise bewegt wird. Alternativ oder in Ergänzung ist es denkbar, dass das Stellelement mit wenigstens einem Getriebebauteil zusammenwirkt, sodass eine auf das oder von dem Stellelement bewirkte Kraft mithilfe des Getriebes zumindest zeitweise übersetzt wird. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, dass das Stellelement einen elektrisch bewegbaren Kolben oder Kolbenstange oder ein sonstiges Element aufweist, das bewegbar ausgeführt und bedarfsgerecht auf der Grundlage eines von der Steuereinheit erzeugten Steuersignals die Ober- und/oder Unterform der Backpresseinheit bewegen kann.
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Auf vorteilhafte Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgeführt, dass die Backpresseinheiten durch die Bewegungseinrichtung in einer horizontalen Ebene in der Förderrichtung entlang der Förderstrecke bewegt werden. Da es sich bevorzugt um eine endlose Förderstrecke handelt, bedeutet dies, dass üblicherweise an zwei Stellen der Förderstrecke Umlenkstellen vorgesehen sind, an denen die Backpresseinheiten wahlweise von einer Teilstrecke auf die gegenüberliegende Teilstrecke geschoben werden oder in einem zumindest abschnittsweise kreisförmigen Bogen auf die gegenüberliegende Teilstrecke umlaufen. Alternativ ist es denkbar, dass Bewegungsrichtung derart ausgeführt ist, dass die Backpresseinheiten in einer vertikalen Ebene in Förderrichtung bewegt werden. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise denkbar, dass die Bewegungseinrichtung in Form eines zumindest nahezu kreisförmigen oder ovalen, vertikal aufgerichteten Karussells ausgeführt ist, und die einzelnen Bankpressformen in einer vertikalen Ebene umlaufen. Bevorzugt sind in diesem Fall auch die Versorgungseinrichtungen, die zur Versorgung mit Betriebsstoffen, elektrischer Energie, Daten oder spziellen Fluiden vorgesehen sind, in einer vertikalen Ebene, die parallel zu der Ebene, in der sich die Backpresseinheiten bewegen, angeordnet ist.
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Im Übrigen ist es von Vorteil, wenn ein beheizter, vorzugsweise weitgehend geschlossener Backraum vorgesehen ist, durch den die Backpresseinheiten mittels der Bewegungseinrichtung bewegt werden. Ein derartiger Backraum, der ebenfalls bevorzugt zumindest bereichsweise von einer Wärmedämmung umgeben ist, wird beispielsweise mithilfe von Gasbrennern erwärmt, sodass sich innerhalb des Backraums eine Heißluftatmosphäre mit der erforderlichen Temperatur und Feuchte befindet. Bevorzugt erfolgt eine Erwärmung der Backpresseinheiten auf eine Temperatur von etwa 180 °C. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Backpresseinheiten wenigstens zeitweise mittels eines durch die Ober- und/oder Unterform geleiteten Wärmeträgerfluids, durch Induktion und/oder durch Wärmestrahlung beheizt werden. In allen Fällen ist es wesentlich, dass die Erwärmung zu einer zumindest nahezu konstanten Temperierung der Backpresseinheiten führt und auch ökonomisch sinnvoll realisiert werden kann. Die Verwendung eines Wärmeträgerfluids, das durch die Backpresseinheiten fließt, einer Induktionsheizung oder einer Wärmestrahlungsheizung hat hierbei den Vorteil, dass lediglich die Bereiche der erfindungsgemäßen Vorrichtung erwärmt werden, in denen die Wärme benötigt wird. Demgegenüber weist ein mithilfe von Gasbrennern beheizter Backraum den Nachteil auf, dass auch Bereiche erwärmt werden, in denen keine Wärme benötigt wird, wobei aufgrund der großen Außenfläche eines Backautomaten regelmäßig große Wärmeverluste auftreten.
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Im Übrigen ist in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung vorgesehen, dass die Backpresseinheiten, auch Backshuttle genannt, kompakt ausgeführt sind und eine Mehrzahl von benötigten technischen Komponenten auf vergleichsweise kleinem Raum kombinieren. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass eine Backpresseinheit oder Backshuttle zumindest ein Führungselement aufweist, durch das die geradlinige Relativbewegung zwischen der Ober- und der Unterform sichergestellt wird. Vorzugsweise verfügt ein entsprechendes Führungselement über eine Führungsschiene, Führungsrinne oder ein geeignetes Kulissenelement, das ein bewegtes Element sicher führt und so gewährleistet, dass die Ober- und/oder die Unterform auf die gewünschte Weise bewegt wird, sobald das Stellelement eine Kraft auf zumindest eines der Backformteile aufbringt. Hierbei ist es denkbar, dass sich die Relativbewegung zwischen der Ober- und Unterform aus unterschiedlichen Bewegungsabschnitten, mit unterschiedlichen Bewegungsrichtungen zusammensetzt, wobei allerdings stets wenigstens ein Bewegungsabschnitt eine geradlinige Bewegung zwischen der Ober- und der Unterform vorsieht.
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Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand spezieller Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: Schematische Darstellung des Grundaufbaus einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung zur Herstellung gebackener Formkörper;
- 2: Darstellung des Bewegungsablaufs der von einem Stellelement bewegten Oberform während eines dreistufigen Back- und Formgebungsprozesses;
- 3: Draufsicht auf eine Anordnung der Förderstrecke mit teilweise bogenförmig ausgeführten Umlenkstellen;
- 4: Draufsicht auf eine Anordnung der Förderstrecke mit Winkel-Umlenkstellen;
- 5: Draufsicht auf eine Winkel-Umlenkstelle;
- 6: Perspektivische Ansicht einer Backpresseinheit einer ersten Variante;
- 7: Perspektivische Ansicht einer Backpresseinheit einer zweiten Variante;
- 8: Darstellung der Relativbewegung zwischen Ober- und Unterform bei einer Backpresseinheit gemäß der zweiten Variante sowie
- 9: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung zur Herstellung gebackener Formkörper mit Backpresseinheiten gemäß der zweiten Variante.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt des Grundaufbaus einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung zur Herstellung gebackener Formkörper 6. Die mit dieser Vorrichtung hergestellten Formkörper 6 zeichnen sich durch eine besondere Flüssigkeitsresistenz aus, sodass diese als essbares Einweggeschirr, insbesondere in Form von Tellern, Schalen oder Bechern, in denen zumindest teilweise flüssige Speisen bereitgestellt werden, geeignet sind. Die gezeigte Vorrichtung verfügt über eine speziell ausgeführte Steuereinheit 8, die eine Mehrzahl von Stellelementen 4 ansteuert, um die Oberformen 2 der Backpresseinheiten 1 in unterschiedlichen Phasen eines Back- und Formgebungsprozesses auf geeignete Weise relativ zu den Unterformen 3 zu bewegen.
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Die in 1 gezeigte Backvorrichtung verfügt über eine Mehrzahl von Backpresseinheiten 1, auch als Backshuttle bezeichnet, die in einer durch den Pfeil angezeigten Transportrichtung entlang einer Förderstrecke bewegt werden und die als wesentliche Komponenten über eine obere sowie eine untere Backform 2,3 verfügen. Die obere sowie die untere Backforum 2, 3 sind hierbei jeweils über ein Führungselement 13 bildende Laschen 14 miteinander verbunden, sodass die obere Backform 2 entlang einer linearen Bewegungsrichtung relativ zur feststehenden unteren Backform 3 bewegt werden kann. Die als Führungselement 13 dienenden Laschen 14 sind an den vier Ecken der Backpresseinheit angeordnet und verfügen jeweils über Schlitze 15, in denen an der oberen Backform befestigte Führungsbolzen 16 geführt werden. Die untere Backform 3 verfügt über geeignete Ausnehmungen 17, deren Größe und Form in Abhängigkeit des herzustellenden Formkörpers 6 ausgeführt ist. Diese Ausnehmungen 17 nehmen den zur Herstellung eines gebackenen Formkörpers 6 mittels eines kombinierten Back- und Formgebungsprozesses benötigten Teig auf. Die obere Backform 2 verfügt über komplementär zu den Ausnehmungen 17 der unteren Backform 3 ausgebildete Stempel die bei Aufbringen der oberen Backform 2 auf die untere Backform 3 derart in die Ausnehmungen 17 eingeführt werden, dass zwischen der oberen und unteren Backform 2, 3 ein Backspalt 9 gebildet wird.
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Die Backpresseinheiten 1 werden mithilfe einer sich kontinuierlich fortbewegenden Endloskette, die Teil einer Bewegungseinrichtung 7 ist, in Transportrichtung bewegt, wobei die einzelnen Backpresseinheiten 1 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform quer zur Transportrichtung angeordnet sind.
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In dem in 1 gezeigten Abschnitt einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung erfolgt in Phase A bei geöffneter Backpresseinheit 1 die Entnahme der fertiggebackenen Formkörper 6 sowie anschließend die Reinigung der Backformen 2, 3. Ferner wird in dieser Phase die erforderliche Menge Teig in Form eines tablettenartigen Teigkloßes in die hierfür vorgesehenen Ausnehmungen 17 in der unteren Backform 3 eingefüllt. In der Phase B wird mithilfe eines auf der Oberseite der Backpresseinheit 1 angeordneten Stellelements 4, das in diesem Fall als Pneumatikzylinder mit einer ausfahrbaren Kolbenstange ausgeführt ist, die obere Backform 2 geradlinig nach unten in Richtung auf die untere, feststehende Backform 3 bewegt. Der Pneumatikzylinder wird über eine externe Druckluftversorgung (hier nicht dargestellt) mit der erforderlichen Druckluft versorgt.
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In Phase C wird die obere Backform 2 mithilfe der Kolbenstange des Stellelements 4 auf die untere Backform 3 gedrückt und der Teig wird jeweils in den Backspalt 9, der sich zwischen der oberen und der unteren Backform 2, 3 ausbildet, verteilt. Bei diesem Verfahrensschritt muss sichergestellt werden, dass sich der Teig gleichmäßig im Backspalt 9 verteilt und der Backspalt 9 zwischen Ober- und Unterform 2, 3 vollständig mit Teig gefüllt ist. Dies wird sichergestellt, indem das Stellelement 4 gezielt gesteuert für eine Zeitspanne bewegt wird, die in Abhängigkeit der Größe und Form des herzustellenden Formkörpers 6 und/oder der Rezeptur des verwendeten Teigs festgelegt wird. Die Steuereinheit 8 legt diese Zeitspanne mit hoher Genauigkeit und einer Toleranz von +/-0,1 s fest. Alternativ kann an wenigstens einer der Backformen 2, 3 eine Sensoreinheit 10, beispielsweise mit einem kapazitiven oder optischen Sensor, angeordnet sein, mit der ein Füllgrad des Backspalts 9 bestimmt wird, also ein Wert, der ein Maß für den Anteil des Backspalts 9 darstellt, der mit Teig gefüllt ist.
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Nachdem sichergestellt ist, dass der Backspalt 9 vollständig und gleichmäßig mit Teig gefüllt ist, sich somit der benötigte Teigrohling ausgebildet hat, wird die obere Backform 2 in Phase D mit Hilfe des von der Steuereinheit 8 angesteuerten Stellenelements 4 mit einer geradlinigen Bewegung auf einen definierten Abstand zur unteren Backform 3 abgehoben.
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In der sich in Phase E anschließenden Vorbackphase wird die obere Backform 2 in dieser von der unteren Backform 3 abgehobenen Position belassen. Hierfür verfügen die oberen Backformen 3 der Backpresseinheiten 1 an gegenüberliegenden Seiten über als Anschlag vorgesehene Rollen. Diese Rollen werden in der Vorbackphase auf zwei sich beidseitig der Backpresseinheiten 1 entlang der Förderstrecke in Transportrichtung erstreckenden Stangen, die ein Gestänge bilden, aufgesetzt. Daraufhin ist eine Kraftbeaufschlagung des Stellelementes 4 nicht mehr erforderlich, da die obere Backform 2 sicher in ihrer abgehobenen Position gehalten und, weil die Rollen auf den Stangen abrollen, gemeinsam mit der Backpresseinheit 1 fortbewegt wird. Die Stangen bilden somit auf geeignete Weise ein Arretierungselement 12, das die Ober- und die Unterform 2, 3, hier insbesondere die Oberform 2, zuverlässig in der gewünschten Position hält. In dieser Vorbackphase erfolgt ein Vorbacken, also ein erstes Backen, des Teigrohlings, wobei insbesondere im Teig enthaltenes Wasser ungestört verdampfen kann.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nunmehr eine Umlenkstelle vorgesehen, an der die Backpresseinheiten 1 auf die gegenüberliegende Teilstrecke der endlosen Förderstrecke verschoben werden oder bogenförmig dahin umlaufen. Auf der gegenüberliegend angeordneten Teilstrecke der Förderstrecke werden die Backpresseinheiten 1 in entgegengesetzter, paralleler Richtung fortbewegt. In dem in 1 nicht dargestellten Bereich der Vorrichtung wird die obere Backform 2 nunmehr mithilfe des Stellelementes 4 in der sogenannten Pressbackphase auf die untere Backform 3 gedrückt und der Anschlag in Form einer Rolle wird unter längs der Transportstrecke angeordneter Stangen bewegt. Auf diese Weise wird mit einem entsprechend ausgeführten Arretierungselement 12 sichergestellt, dass die obere Backform 2 mit dem hierfür erforderlichen Anpressdruck während der gesamten Pressbackphase auf die untere Backform 3 gedrückt wird und der innerhalb des Backspalts 9 angeordnete vorgebackene Teigrohling in die Form des herzustellenden Formkörpers überführt wird. In dieser Pressbackphase ist wiederum von großer Bedeutung, dass der erforderliche Druck über einen festgelegten Zeitraum, der von der Form und Größe des herzustellenden Formkörpers 6, der Rezeptur des Teigs und/oder den Zustandsparametern, wie etwa Temperatur und Feuchte, im Backspalt und/oder in der Umgebung der Backvorrichtung abhängt, eingestellt wird. Dies wird durch die Steuereinheit 8 und ein Stellelement 4 sichergestellt, durch die die Einleitung der Pressbackphase bewirkt wird, aber die auch derart ausgeführt sind, dass die Beendigung der Pressbackphase durch gezieltes Abheben der oberen Backform 2 realisiert wird.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung kann zur Erwärmung der Backpresseinheiten 1 in einen mithilfe eines Gasbrenners beheizten Backraum angeordnet sein. Alternativ ist es denkbar, dass die einzelnen Backpresseinheiten 1 von einem erwärmten Thermoöl durchströmt werden. In jedem Fall ist es von Bedeutung, dass die Backpresseinheiten 1, insbesondere die obere sowie die untere Backform 2, 3 während des gesamten Back- und Formgebungsvorgangs auf eine Temperatur von ungefähr 180 °C erwärmt sind. Die im oberen Bereich der Backpresseinheiten 1 angeordneten Pneumatikzylinder, deren Kolbenstangen die gezielt gesteuerte Bewegung der oberen Backform 2 relativ zur unteren Backform 3 bewirken, werden von einer externen Druckluftversorgung mit der erforderlichen Druckluft versorgt. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass zumindest Teile der Druckluftversorgung mit der gleichen Geschwindigkeit, wie die einzelnen Backpresseinheiten 1 und bevorzugt parallel zu diesen entlang der Förderstrecke fortbewegt werden. Generell ist es denkbar, dass die in 1 gezeigten Stellelemente 4, hier Pneumatikzylinder, mit den Backpresseinheiten 1 fortbewegt werden oder aber, dass diese ortsfest sind oder nur abschnittsweise bewegt werden und immer dann, wenn sich eine Backpresseinheit 1 an der hierfür vorgesehenen Position befindet, die erforderliche Kraft auf die obere Backform 2 ausüben. Die zuletzt beschriebene Ausgestaltung hat hierbei den Vorteil, dass die Anzahl der benötigten Stellelemente 4 verringert werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Stellelemente 4 nur in den Bereichen erforderlich sind, in denen die obere Backform 2 aktiv bewegt werden muss, während in den übrigen Bereichen geeignete Arretierungselemente 12, wie beispielsweise die in 1 gezeigte Kombination aus einem rollenförmigen Anschlag und einem Gestänge, vorgesehen sein können, die die obere Backform 2 in der erforderlichen Position relativ zur unteren Backform 3 halten.
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Bei dem in 1 gezeigten Gestänge handelt es sich vorzugsweise um beidseitig der Backpresseinheiten 1 entlang der Förderstrecke verlaufende Stahlstangen 18, die die jeweils obere Backform 2 in der gewünschten Position halten, wobei als Gegenelemente an den oberen Backformen 2 der Backpresseinheiten 1 befestigte Führungsrollen 19 vorgesehen sind. Während der Vorbackphase befinden sich die als Anschlag dienenden Rollen 19 zumindest zeitweise auf den Stangen 18, während sie sich in der Pressbackphase zumindest zeitweise unterhalb der Stangen 18 fortbewegen. Die erforderliche Bewegung der oberen Backformen 2, nämlich das Senken und das Anheben relativ zur unteren Backform 3 wird stets durch die gezielt und bedarfsgerecht von der zentralen Steuereinheit 8 angesteuerten Stellelemente 4, hier in Form von Pneumatikzylindern, bewirkt.
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Um die Temperatur auf einem kontinuierlichen Maß von etwa 180°C zu halten, wird die in 1 gezeigte Vorrichtung in einem geschlossenen Backraum angeordnet, der über Abluftöffnungen verfügt und an ein Abluftsystem angeschlossen ist. Dies ist erforderlich, um den insbesondere während der Vorbackphase entstehenden Wasserdampf abzusaugen.
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Ein derartiger Backraum verfügt des Weiteren über eine Öffnung, durch die die fertiggebackenen Formkörper entnommen werden können. Die Entnahme der fertiggebackenen Formkörper erfolgt vorzugsweise mithilfe eines Saugnapfgreifers, der die Formkörper mithilfe eines an den einzelnen Saugnäpfen erzeugten Vakuums ansaugt, sodass die fertiggebackenen Formkörper entsprechend aus der Backvorrichtung entnommen werden können.
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In Bezug auf die benötigten zusätzlichen Geräte zur Dosierung des Teigs, Reinigung der Backformen 2,3 bzw. Backpresseinheiten 1 sowie zur Entnahme der fertiggebackenen Formkörper sind zwei vorteilhafte technische Varianten denkbar. Gemäß einer ersten Variante werden diese Geräte beweglich angeordnet, können in oder entgegen der Transportrichtung bewegt werden und können so dem variierenden Backfortschritt, also dem Zeitraum, von der Formgebung bis zum Abschluss der Pressbackphase und/oder der für die einzelnen Backphasen benötigten Zeit angepasst werden. Gemäß der zweiten technischen Variante sind die entsprechenden Geräte ortsfest und die Länge der Transportstrecke zwischen der Füllstation 5, an der der Teig in die untere Backform 3 eingefüllt wird, und der Entnahmestation entspricht genau der Strecke, die die Backpresseinheiten 1 vom Formen des Teigrohlings bis zum Abschluss der Pressbackphase zurücklegen.
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In Ergänzung zu 1 zeigt 2 nochmals den Ablauf der einzelnen Back- und Formgebungsphasen, wie sie mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf besondere Weise umgesetzt werden können. Deutlich zu erkennen hierbei ist die Funktion der von der Steuereinheit 8 angesteuerten Stellelemente 4 sowie der Führungsrollen 19, die gemeinsam mit den Stanges 18 eines Gestänges ein Arretierungselement 12 bilden.
Die Bewegungsrichtung der Backpresseinheiten 1 verläuft von rechts nach links. Die einzelnen Phasen sind durch gestrichelte Linien getrennt. In der ersten Phase A des dreiphasigen Back- und Formgebungsprozesses wird nach dem Einfüllen des Teigs in die Unterform 3 die obere auf die untere Backform 2, 3 gedrückt, sodass der Teig im Backspalt 9 zu einem Teigrohling mit der gewünschten Form geformt wird.
In der anschließenden zweiten Phase, der Vorbackphase B, wird die obere Backform 2 abgehoben und die an der oberen Backform 2 befestigte Führungsrolle 19 auf einer sich in Förderrichtung erstreckenden Stange 18 aufgesetzt, sodass die obere Backform 2 während der Fortbewegung in dem gewünschten Abstand und der Position zur Unterform 3 gehalten wird.
Nach Abschluss dieser Vorbackphase wird die obere Backform 2 mithilfe des Stellelementes 4 auf die untere Backform 3 gedrückt, wobei ein vergleichsweise hoher Druck auf den im Backspalt 9 angeordneten vorgebackenen Teigrohling ausgeübt wird. Hierdurch wird der vorgebackene Teigrohling in die gewünschte, endgültige Form des herzustellenden Formkörpers überführt. In dieser Pressbackphase C wird die Führungsrolle 19 nun unter eine sich längs der Förderstrecke erstreckende Stange 18 geführt. Auf diese Weise wird die obere Backform 2 relativ zur unteren Backform 3 fixiert bzw. arretiert und in dieser Position entlang der Förderstrecke in Transortrichtung bewegt. Nach Abschluss dieser Pressbackphase wird die obere Backform 2 mithilfe des Stellelementes 4 nach oben bewegt, sodass die Backpresseinheit 1 geöffnet wird und die fertiggebackenen Formkörper der unteren Backform 3 entnommen werden können.
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3 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung der Förderstrecke einer erfindungsgemäß ausgeführten Backvorrichtung mit einer Mehrzahl von Backpresseinheiten 1. Die Förderstrecke verfügt hierbei über zwei teilweise bogenförmig ausgeführte Umlenkstellen 21, die zwei Teilstrecken 22 der endlosen Förderstrecke, entlang der die Backpresseinheiten 1 jeweils in unterschiedlicher Richtung gefördert werden, aufweist. Die Bewegungseinrichtung 7, durch die die einzelnen Backpresseinheiten 1 bewegt werden, kann etwa als Endloskette ausgeführt sein. An den beiden Umlenkstellen 21 werden gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Backpresseinheiten 1 über eine Kurvenbahn auf die gegenüberliegende Teilstrecke 22 der Förderstrecke bewegt, sodass stets die gleiche Seite einer Backpresseinheit 1 nach außen gerichtet ist. Die Backpresseinheiten 1 werden hierbei in einer horizontalen Ebene in Transportrichtung entlang der Förderstrecke bewegt.
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Im Gegensatz zu 3 ist in 4 die Draufsicht auf eine Förderstrecke dargestellt, auf der die Backpresseinheiten 1 an den beiden Umlenkstellen 21 nicht auf einer teilweisen Kreisbahn zur jeweils gegenüberliegenden Teilstrecke 22 gefördert werden, sondern im Bereich der Umlenkstelle 21 verschoben werden. Bei dieser Ausführungsform befindet sich aufgrund der linearen Verschiebung an den Umlenkstellen 21 die auf einer Teilstrecke 22 außen angeordnete Seite einer Backpresseinheit 1 auf der gegenüberliegenden Teilstrecke 22 nun innen. Im Bereich der Umlenkstellen 21 sind geeignete Mittel vorgesehen, um sicherzustellen, dass die obere Backform 2 trotz der Verschiebung auf die gegenüberliegende Teilstrecke 22 der Förderstrecke in der jeweils erforderlichen Position relativ zur unteren Backform 3 verbleibt.
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In 5 ist eine Umlenkstelle 21, die in Form einer Winkel-Umlenkstelle ausgeführt ist, dargestellt. Wesentlich hierbei ist, wie bereits im Zusammenhang mit der 4 erläutert, dass die einzelnen Backpresseinheiten 1 nacheinander in der durch Pfeile gekennzeichneten Transportrichtung auf die gegenüberliegende Teilstrecke 22 der Förderstrecke verschoben werden, ohne dass sich ihre Ausrichtung ändert. Im Bereich dieser Winkel-Umlenkstelle sind sowohl erforderliche Fördermittel 23, wie etwa Rollen, Mitnehmer und Transporthaken, als auch Mittel, insbesondere als Anschlag dienende Stangen, vorgesehen, um die Oberform 2 auch während der Verschiebung der Backpresseinheit 1 auf die gegenüberliegende Teilstrecke 22 der Förderstrecke in der jeweils benötigten Position relativ zur Unterform 3 zu halten.
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Im Weiteren zeigt 6 in einer Detailansicht eine Backpresseinheit 1, die als wesentliche Komponenten über eine obere und eine untere Backform 2, 3 sowie über ein Führungselement 13 mit vier geschlitzten Laschen 14, durch das die untere und die obere Backform verbunden sind, verfügt. Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird die untere Backform 3 während der verschiedenen Phasen eines Back- und Formgebungsprozesses nur mit der Backpresseinheit 1 in Transportrichtung bewegt, während die obere Backform 2 auch in vertikaler Richtung relativ zur unteren Backform 3 bewegbar ist.
Um eine sicher geführte vertikale Bewegung der oberen Backform 2 sicherzustellen, sind an der oberen Backform 2 vier Führungsbolzen 16 vorgesehen, die in entsprechenden Schlitzen 15 der an den vier Ecken der Backpresseinheit 1 angeordneten Laschen 14 geführt werden.
Im oberen Bereich der Backpresseinheit 1 ist ein als Pneumatikzylinder ausgebildetes Stellelement 4 zur gezielten Bewegung der oberen Backform 2 angeordnet. Eine Kolbenstange dieses Pneumatikzylinders bewirkt eine gezielte Bewegung der oberen Backform 2 in Abhängigkeit eines von einer zentralen Steuereinheit 8 erzeugten Steuersignals. Die Bewegung der oberen Backform 2 erfolgt hierbei in Abhängigkeit der in der jeweiligen Back- und/oder Formgebungsphase, also in der Formgebungsphase, der Vorbackphase sowie der Pressbackphase, im Backspalt 9 zwischen Ober- und Unterform 2, 3 benötigten Prozessparameter. Insbesondere die Dauer der Back- und/oder Formgebungsphasen ist abhängig von einer Vielzahl von Faktoren, unter anderem von der Rezeptur des Teiges, der Temperatur der Backformen, der Temperatur in der Backvorrichtung und in der Umgebung, dem Gewicht des eingefüllten tablettenartigen Teigkloßes und von der Genauigkeit, mit der eine Füllstation den Teig in die Backpresseinheit 1 dosiert.
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In der Formgebungsphase presst der Pneumatikzylinder die Oberform 2 auf die Unterform 2. Erfindungsgemäß wird die Bewegung des Pneumatikzylinders mithilfe einer Steuereinheit 8 exakt gesteuert. Da die Steuerung üblicherweise die Bewegung einer Mehrzahl von Pneumatikzylindern steuert, wird jede entsprechend angesteuert Oberform 2 gezielt bewegt und insbesondere die einzelnen Taktzeiten der einzelnen Back- und Formgebungsphasen können auf vorteilhafte Weise eingestellt werden. 7 zeigt die spezielle Ausgestaltung einer Backpresseinheit 1, wie sie zur Umsetzung einer besonderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann. Die konstruktive Gestaltung der Backpresseinheit 1 ist hierbei an die der bekannten Waffelzangen angelehnt, unterscheidet sich allerdings in wesentlichen Punkten. Die bekannten Waffelzangen verfügen zwar ebenfalls über zwei einander zugewandte Backformen 2, 3, sind allerdings durch ein Scharnier an einer Seite starr miteinander verbunden. Demgegenüber sind die Backformen 2, 3 gemäß der in 7 gezeigten Ausführungsform auch an den Verbindungsstellen vertikal beweglich verbunden, wobei hierfür ein aus zwei geschlitzten Laschen 15, die an der Unterform 3 befestigt sind, und zwei an der Oberform 2 befestigten Führungsbolzen 16 gebildetes Führungselement 13 verwendet wird.
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Der Transport der Backpresseinheit 1 erfolgt wiederum quer zur Transportrichtung entlang der Förderstecke, wobei die Bewegung vorzugsweise durch eine angetriebene Endloskette, in die die Backpresseinheit 1 wenigstens zeitweise eingehängt ist, bewirkt wird. Die Bewegung der Oberform 2 relativ zur Unterform 3 erfolgt in diesem Fall mit Hilfe von ortsfesten oder ebenfalls bewegten, zumindest bereichsweise parallel zur Förderstrecke der Backvorrichtung geführten Stellelementen 4, insbesondere in Form von Pneumatikzylindern, die zumindest zeitweise auf eine hierfür vorgesehene, mit der oberen Backform 2 wenigstens mittelbar verbundenen Aufnahme 24 eine Kraft ausüben.
Sofern mit der gezeigten Backpresseinheit 1 ein mehrphasiger Back- und Formgebungsprozess realisiert wird, werden insbesondere die Bewegungen der Oberform 2 während einer Formgebungsphase zur Ausbildung eines bedarfsgerecht geformten Teigrohlings und zum anschließenden Abheben der Oberform 2 von der Unterform 3 mit Hilfe eines gesteuert bewegten Stellelements 4 realisiert. Um die übrigen Backphasen umsetzen zu können, sind Anschläge in Form von Rollen 19, die an der Oberform 2 befestigt sind, vorgesehen, wobei diese von geeigneten Gegenelementen einer erfindungsgemäß ausgeführten Backvorrichtung in die gewünschte Position gebracht werden können und so eine entsprechende Bewegung der Oberform 2 bewirkt wird.
Ergänzend hierzu sind in 8 drei mögliche Positionen dargestellt, die die Oberform 2 relativ zur Unterform 3 einnehmen kann. In diesem Zusammenhang zeigt zunächst 8a) die Stellung der beiden Backformen 2, 3, die diese beispielsweise in einer Backphase einnehmen, in der ein geformter Teigrohling vorgebacken wird. 8b) zeigt die Backformen 2, 3 dagegen in einer Position, die diese einnehmen, wenn die Unterform 3 mit Teig befüllt wird und/oder die Backformen 2, 3 gereinigt werden sollen. Abschließend zeigt 8c) die Backformen 2, 3 in einer Position, die diese etwa während einer Formgebungsphase, in der ein im Backspalt 9 befindlicher Teig zu einem Teigrohling geformt wird, und in einer Pressbackphase, in der aus einem bereits vorgebackenen Teigrohling der gewünschte Formkörper hergestellt wird, einnehmen.
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In 9 ist schematisch in eine erfindungsgemäß ausgeführte Backvorrichtung dargestellt, die die in den 8 und 9 gezeigten Backpresseinheiten 1 nutzt. Die Backpresseinheiten 1 werden in Pfeilrichtung, die der Transportrichtung entspricht, entlang der Förderstrecke bewegt und laufen auf dieser ovalen Endlosförderstrecke derart um, dass stets die gleichen Seiten der Backpresseinheiten 1 nach außen bzw. nach innen gerichtet sind.
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In Abschnitt A erfolgt hierbei zunächst das Einfüllen des Teigs mit Hilfe einer Einfüllstation 5 in die Unterform 3 der Backpresseinheit 1, die dann in Abschnitt B zumindest teilweise geschlossen wird. Anschließend erfolgt in Phase C mit Hilfe eines durch eine Steuereinheit 8 gezielt angesteuerten Stellelements 4, das bevorzugt als Pneumatikzylinder ausgeführt ist, das vollständige Schließen der Backpresseinheit 1, die Ausformung eines Teigrohlings sowie das Abheben der Oberform 2 von der Unterform 3. Das Stellelement 4 ist an eine separate Bewegungseinrichtung angebunden und wird in dieser Phase des Back- und Formgebungsprozesses zumindest ein Stück entlang der Förderstrecke in Transportrichtung mitbewegt. Die Oberform 2 verfügt hierfür, wie in 7 gezeigt, an der Oberseite über eine Aufnahme 24, in die das Stellelement 4, beispielsweise mit dem Ende einer Kolbenstange eines Pneumatikzylinders, eingreift.
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Im Abschnitt D schließt sich eine Vorbackphase an, in der die Oberform 2 durch ein mechanisch oder elektrisch wirkendes Arretierungselement 12, insbesondere einen Anschlag, ein Führungsgestänge oder ein Kulissenelement, in dem gewünschten Abstand und der Position relativ zur Unterform 3 gehalten und der Teigrohling vorgebacken wird. Daraufhin wird die Backpresseinheit 1 in Abschnitt E unter Ausnutzung dergleichen Konstruktionselemente geschlossen und der vorgebackene Teigrohling in die gewünschte Endform des Formkörpers gebracht und fertiggebacken. Schließlich erfolgt in Abschnitt F das Öffnen der Backpresseinheit 1 und im anschließenden Abschnitt G eine Entnahme der fertiggebackenen Formkörper 6 durch eine Entnahmestation 20.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Förderstrecke derart ausgeführt, dass die jeweilige Backpresseinheit 1 im Bereich der Entnahmestation 20 zumindest teilweise gedreht oder geschwenkt wird, sodass hierdurch ein Öffnen der jeweiligen Backpresseinheit 1 bewirkt oder zumindest unterstützt wird und die fertiggebackenen Formkörper 6, unter Umständen unterstützt durch gezielt aufgebrachte Druckluft, aus der Unterform 3 herausfallen und abgefördert werden können. Ergänzend oder alternativ ist es denkbar, geeignete Entnahmevorrichtungen, wie etwa Saugnapfgreifer, vorzusehen, die die fertiggebackenen Formkörper 6 aus der Unterform 3 entnehmen.
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In einem letzten Abschnitt H der in 9 dargestellten Förderstrecke erfolgt eine Reinigung der Backpresseinheit 1, insbesondere der Backformen 2, 3, in geöffneter Position.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Backpresseinheit
- 2
- Oberform
- 3
- Unterform
- 4
- Stellelement
- 5
- Füllstation
- 6
- Formkörper
- 7
- Bewegungseinrichtung
- 8
- Steuereinheit
- 9
- Backspalt
- 10
- Sensoreinheit
- 11
- weiteres Bewegungsmittel
- 12
- Arretierungselement
- 13
- Führungselement
- 14
- Lasche
- 15
- Schlitz
- 16
- Führungsbolzen
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Stange
- 19
- Führungsrolle
- 20
- Entnahmestation
- 21
- Umlenkstelle
- 22
- Teilstrecke
- 23
- Fördermittel
- 24
- Aufnahme
