DE19628898A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen von Fluiden in Lebensmittel - Google Patents

Description

Es ist üblich, Salzlaugen oder ähnliche Fluide in Fleischprodukte zur Konservierung oder zum Würzen einzuspritzen. Viele Vorrichtungen wurden konstruiert, die eine Gruppe von hin- und hergehenden Nadeln aufweisen, die ausgelegt sind, in Fleischprodukte einzudringen und Fluid in die Fleischprodukte über die Nadeln einzuspritzen.

Bekannte Vorrichtungen haben eine Tendenz, das Einspritzfluid zu verschwenden, und ihnen fehlt insbesondere dann die Möglichkeit, Fluid effektiv und gleichförmig in das Fleischprodukt einzuspritzen, wenn Schwankungen in der Dicke des Fleischprodukts auftreten. Diese Vorrichtungen geben Fluid sogar dann aus allen Nadeln ab, wenn einige Nadeln nicht in das Fleischprodukt eindringen. Außerdem weisen herkömmliche Vorrichtungen einen Satz Abstreifplatten auf, die das Fleischprodukt beschädigen können und meistens schwierig zu reinigen sind. Ferner ziehen sie nicht den vollen Nutzen aus der Computertechnik, um ihre Wirksamkeit zu verbessern und die Effizienz zu steigern.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel zur Verfügung zu stellen, die nicht das Einspritzfluid verschwenden und das Fleisch beschädigen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel zur Verfügung zu stellen, die automatisch und gleichförmig Fluid in ein Fleischstück einspritzen, das in der Dicke unterschiedlich ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel zur Verfügung zu stellen, wobei jede Nadel Fluid unabhängig von anderen Nadeln einspritzt, und wobei jede Nadel ihr eigenes Abstreifelement aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel, die leicht zu reinigen ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel zur Verfügung zu stellen, wobei die Menge an eingespritztem Fluid proportional zu dem Volumen des gespritzten Lebensmittels ist.

Diese und weitere Aufgaben werden dem Fachmann ersichtlich sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Kunststoffkopf, Verteiler oder Block, der in sich 330 vertikale Bohrungen aufweist, wobei jede Bohrung ein Abstreifrohr gleitbar aufnimmt. Buchsen in dem oberen und unteren Ende jeder Bohrung umschließen die Rohre. Ein oder mehrere Fluidbehälter sind auf der Oberseite des Kopfes montiert und enthalten unter Druck stehendes Fluid.

Die Abstreifrohre haben eine Länge, die im wesentlichen zweimal der vertikalen Dicke des Kopfes entspricht. Die Rohre sind ungefähr 36 cm (14 inch) lang. Ein Schlitz in einer Fläche des Rohres beginnt ungefähr 2 cm (3/4 inch) vom oberen Ende, erstreckt sich abwärts auf ungefähr 13 cm (5 inch) und weist ungefähr ein Drittel des Umfangs des Rohres auf.

Ein Ablaßventil ist an dem oberen Endes des Abstreifrohres montiert und weist darauf eine Kunststoffkappe auf. Ein federbelasteter Stößel ist in dem Ablaßventil montiert und weist einen Ventilsitz auf, der sich abwärts erstreckt. Das Ablaßventil weist eine Stange auf, die sich abwärts durch die Kappe erstreckt. Die Feder drängt den Ventilkopf nachgebend nach unten.

Eine längliche Nadeleinrichtung ist beweglich in dem Abstreifrohr montiert. Die Nadeleinrichtung weist eine längliche hohle Nadel mit einer Länge auf, die leicht größer als die des Abstreifrohres ist. Das obere Ende der Nadeleinrichtung weist darauf einen Ventilsitz auf, der den Ventilkopf des Ablaßventils aufnehmen kann, um das Innere der Nadel gegenüber der Fluidströmung abzudichten.

Normalerweise umgibt unter Druck stehendes Fluid das Ablaßventil und die Oberfläche des Ventilsitzes. Ein horizontales Schlüsselschild an dem Kopf erstreckt sich durch die Schlitzöffnung in dem Abstreifrohr und ragt unter den unteren Rand des Ventilsitzes.

Eine Spule erstreckt sich ungefähr bei der Mitte der Nadel um die Nadel und ist mit der Innenwand des Abstreifrohres gleitbar im Eingriff. Die Spule dient dazu, die Nadel auf der Mittelachse des Abstreifrohres zu zentrieren, um ihre Position in ihm zu stabilisieren. Die Spule dient ebenfalls dazu, die Nadel gegenüber dem Rohr abzudichten.

Das untere Ende des Abstreifrohres weist einen Abstreifklotz aus Kunststoff auf, der daran befestigt ist. Der Abstreifklotz wird sich selbst dann immer unterhalb der Unterfläche des Blockes aufhalten, wenn sich das Abstreifrohr in seiner höchsten Stellung innerhalb des Blockes befindet. Der Klotz begrenzt den Weg des Abstreifrohres in dem Block nach oben. Der Abstreifklotz weist drei längliche Öffnungen auf, die seinem unteren Ende benachbart sind, und weist eine kleine Öffnung in seinem unteren Ende auf, durch die das Austrittsende der Nadel tritt, wenn der Kopf in seiner höchsten Stellung ist.

Ein Satz separater Nadeln ist unter der Nadeleinrichtung angeordnet, um Fluidlücken in dem unteren Abschnitt des Lebensmittels zu erzeugen, damit Fluid, das von der Oberseite des Lebensmittels von den Nadeln der Nadeleinrichtung eingespritzt wurde, aufgenommen wird.

Das Verfahren umfaßt die aufeinanderfolgenden Schritte des Wahrnehmens der Dicke oder des Gewichts des Lebensmittels und des geeigneten Einspritzens der korrekten Menge an Fluid in das Lebensmittel unter Verwendung eines Computers, um die verschiedenen Schritte des Einspritzvorganges zu steuern. Der Computer mißt das eingebrachte Gewicht des Lebensmittels, vergleicht es mit einem Zielgewicht (oder einer Gewichtszunahme), und führt automatisch Einstellungen für die Fluideinspritzung durch, wenn eine Gewichtsveränderung auftritt.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung;

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab eine perspektivische Ansicht des mittleren Abschnitts der Vorrichtung von Fig. 1, wobei die Abdeckung davon entfernt ist;

Fig. 3 zeigt im vergrößerten Maßstab eine perspektivische Ansicht der Nadelkopfeinrichtung;

Fig. 4 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt der Vorrichtung entlang der Linie 4-4 von Fig. 2;

Fig. 5 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 3;

Fig. 6 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 von Fig. 4;

Fig. 6A zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 6A-6A von Fig. 6;

Fig. 7 zeigt im vergrößerten Maßstab eine perspektivische Ansicht eine Nadel und eines Abstreifrohres gemäß der Erfindung;

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer Einrichtung der Nadel und des Abstreifrohres entlang der Linie 8-8 von Fig. 5, wobei aber die Nadel nur für Darstellungszwecke unter statischen Druckbedingungen (ohne Fluid) gezeigt ist;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt ähnlich zu dem von Fig. 8, wobei er aber in einem vergrößerten Maßstab gezeigt ist;

Fig. 9A zeigt einen Querschnitt ähnlich zu dem von Fig. 11, wobei die Abstreifrohreinrichtung gerade vor dem Eintritt in das Fleischprodukt gezeigt ist;

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt entlang Linie 10-10 von Fig. 12 und ist ähnlich zu dem von Fig. 9, außer daß die Nadel in einer Stellung gerade nach dem anfänglichen Eindringen in eine Fleischscheibe gezeigt ist;

Fig. 10A zeigt eine Ansicht ähnlich zu der von Fig. 10, außer daß die Nadel einen kurzen Augenblick nach der Stellung von Fig. 10 zu dem Zeitpunkt gezeigt ist, wenn die Fluidströmung durch die Nadel beginnt;

Fig. 11 bis 15 zeigen Querschnitte der Einrichtung der Nadel und des Abstreifrohres, wobei die Abfolge des Einspritzvorganges von jeder Einrichtung einer Nadel und eines Abstreifrohres gezeigt ist;

Fig. 16 zeigt einen Querschnitt ähnlich zu dem von Fig. 14, außer daß er die Stellung der Nadel zeigt, wenn sie auf einen Knochen in dem Fleischprodukt trifft;

Fig. 17 zeigt im vergrößertem Maßstab einen Querschnitt des oberen Abschnitts von Fig. 6;

Fig. 18 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 18-18 von Fig. 17;

Fig. 19 zeigt im vergrößerten Maßstab eine perspektivische Ansicht des Ventils von Fig. 17;

Fig. 20 zeigt eine schematische Ansicht des Systems zur Fluidregelung für die verschiedenen Gruppen von Einspritznadeln;

Fig. 21 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht des Schwingbalkens; und

Fig. 22 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 22-22 von Fig. 21.

Der Ausdruck "Fleischprodukt", wie er hier verwendet wird, soll allgemein für jedes Lebensmittel stehen, das eine Einspritzung erfordern könnte, z. B., ohne daß es eine Beschränkung darstellen soll, für Fleisch, Geflügel oder Fisch.

Mit Bezug auf Fig. 1 weist der Einspritzer bei der Einspritzvorrichtung 10 einen Rahmen 12 mit vier herkömmlichen Beinen 14 auf. Eine Eingangswaage und eine Fördervorrichtung 16 sind an dem Einlaß an einer Seite der Vorrichtung angeordnet, und eine Ausgangswaage und eine Fördereinrichtung 18 sind an der anderen Seite der Vorrichtung angeordnet. Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine Nadeleinrichtung 20 an der oberen Seite des Rahmens 12 montiert und wird durch Träger 22 am Platz gehalten. Eine herkömmliche horizontale Schwingbalkentransporteinrichtung 24 ist an der Oberfläche des Rahmens 12 montiert und dient auf herkömmliche Weise zum Transport des Fleischprodukts von einer Seite der Vorrichtung zu der anderen. Die horizontale Schwingbalkentransporteinrichtung 24 weist die konventionelle funktionelle Fähigkeit auf, das Fleischprodukt leicht von der Tragefläche anzuheben, es in longitudinaler Richtung vorwärts über eine bestimmte Strecke zu bewegen, und es dann wieder in ihre ursprüngliche Halteebene abzusenken.

Wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 gezeigt ist, stellt eine Leistungseinrichtung 28 den verschiedenen Komponenten der Vorrichtung 10 einschließlich der horizontalen Schwingbalkentransporteinrichtung 24 und der Nadeleinrichtung 20 Betriebsleistung zur Verfügung. Eine Kurvenscheibe 30 ist betriebsfähig an den Leistungsmechanismus 28 angeschlossen und hebt Arme 32 an, die wiederum ein Teil der Nadeleinrichtung 20 sind.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 weist ein Verteilerblock 34 etwa 330 vertikale Bohrungen 36 auf, und diese Bohrungen sind in Gruppen von 50 oder so angeordnet. Ein Fluid-Vorratsbehälter 38 ist an dem oberen Abschnitt des Verteilerblocks 34 angebolzt oder anderweitig befestigt und in sechs Fluidabteile 38A unterteilt. Eine hohle, steife Kolbenstange 40 erstreckt sich von dem Oberteil jedes Fluidbehälters oder Abteils 38A nach oben. Das Bezugszeichen 44 bezeichnet die Oberseite der Stange 40, die starr in den Dämpfungszylinderblock 46 eingesetzt ist, wie es hiernach beschrieben wird. Der Block 46 weist eine Vielzahl von vertikalen Bohrungen 48 auf, um gleitbar die Kolbenmuffen 50 aufzunehmen, die gleitbar die oberen Enden der Stangen 40 aufnehmen. Jede Bohrung 48 weist eine Luftleitung 48A auf (Fig. 17). Wie es in den Fig. 6 und 17 gezeigt ist, sind die Öffnungen 52 und 54 in der Muffe 50 bzw. dem Block 46 angeordnet und vertikal voneinander beabstandet.

Druckluftventile 56 sind an dem Block 46 unten an jeder Bohrung 48 montiert und stehen mit dem Inneren der Muffe 50 durch die Öffnung 52A in Verbindung (Fig. 17). Es soll bemerkt werden, daß jegliches Fluid in der Öffnung 52A immer mit dem Raum 52B durch das Äußere der Stange 40 in Verbindung steht. Pfeile 52C in Fig. 17 zeigen den Weg der Fluidströmung zwischen der Öffnung 52 des Ventils 56 aufwärts durch den Raum 52B und in das obere Ende der Stange 40.

Das Druckventil 56 weist eine Bohrung 56A auf, in der der Kolben 56B gleitbar montiert ist. Das Oberteil der Bohrung 56A ist an eine Druckluftleitung 56C angeschlossen. Wie es in den Fig. 17 und 19 gezeigt ist, ist der Boden des Kolbens 56B bei dem Bezugszeichen 57 konisch einwärts geneigt, damit unter Druck stehendes Fluid von der Leitung 56D und der Fluiddruckleitung 58 die Konizität 57 mit Fluid umgeben kann. Dieser Vorgang wird durch die Fluidkerben 56F in dem Boden des Kolbens 56B erleichtert, der senkrecht auf dem Boden 56G der Bohrung 56A ruht. Wie es später erklärt wird, wird jedesmal, wenn die Luft- oder Fluidbedingungen derart sind, daß der Kolben 56B in der Bohrung 56A aufsteigt, so daß die Konizität 57 sich mit der Öffnung 52A deckt, unter Druck stehendes Fluid von der Leitung 56E in die Öffnung 52A und die Öffnung 52 und dann in den Raum 52B strömen.

Die Öffnungen 52 und 54 stehen miteinander in Verbindung, wenn die Bedingungen des Fluiddrucks derart sind, daß die Kolbenmuffe 50 sich von der Position der Fig. 17 erhebt, so daß sich die Öffnungen 52 mit der Öffnung 54 decken. Die Öffnung 54 steht mit der Bohrung 54A bei der Fluid- Rückleitleitung 60 in Verbindung (Fig. 17).

Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, ist ein Abstreifrohr 62 gleitbar durch eine obere Buchse 64 und eine untere Buchse 66 eingesetzt, die innerhalb einer Bohrung 36 des Verteilerblocks 34 montiert sind. Eine hohle Einspritznadel 68 ist jeweils in einem Abstreifrohr 62 montiert. Eine Spule 70 ist in der Nähe der Mitte der Nadel 68 angeordnet. Die Spule 70 dient dazu, die Nadel in dem Abstreifrohr 62 zu zentrieren und ebenfalls dazu, mittels der Dichtung 72, das Innere des Abstreifrohrs 62 oberhalb der Spule 70 gegen das Innere des Abstreifrohres unterhalb der Spule 70 abzudichten. Dadurch wird jegliches Fluid daran gehindert, sich abwärts an der Spule 70 durch das Abstreifrohr 62 vorbei zu bewegen. Die Spule 70 wirkt wie ein Kolben als Reaktion auf das unter Druck stehende Fluid, das darauf nach unten drückt, um die Eindringkraft für die Nadeln zur Verfügung zu stellen. Ein Ventilsitz 74 ist an dem oberen Ende jeder Nadel 68 montiert und läßt, wenn er geöffnet ist, zu, daß dadurch Fluid in die Nadel 68 strömt.

Ein Abstreifklotz 76 ist an dem unteren Ende des Abstreifrohres 62 montiert, und ein Haltering oder so sichert die Verbindung zwischen dem Klotz 76 und dem Rohr 62 (Fig. 9). Der Klotz 76 weist ein Oberteil 78 und ein Unterteil 80 und eine Vielzahl von länglichen Mittelschlitzen 82 auf. Die Schlitze 82 erleichtern die Reinigung. Eine Nadelöffnung 84 zeigt sich entlang der Längsachse des Bodenteils 80 des Klotzes 76, um gleitbar den unteren Abschnitt der Nadel 68 aufzunehmen.

Das Abstreifrohr 62 weist einen länglichen Vertikalschlitz 86 in einer seiner Seiten auf, wie es am besten in den Fig. 7 und 9 gezeigt ist. Der Schlitz 86 hat ein oberes Ende 88 und ein unteres Ende 90. Ein Schlüsselschild 92 ist an dem Verteilerblock 34 montiert und springt leicht über das obere Ende der Bohrung 36 und das Abstreifrohr 62 vor (Fig. 15). Wie es in den Fig. 9 und 15 gezeigt ist, ist das Schlüsselschild 92 mit dem unteren Ende der ringförmigen Schulter 93 an dem Ventilsitz 74 im Eingriff, um den Ventilsitz 74 und die Nadel 68 daran zu hindern, irgendwie weiter abwärts in das Abstreifrohr 62 hineinzuragen.

Das Schlüsselschild 92 ist an dem Oberteil des Blocks 34 montiert (Fig. 6) und wird durch den Behälter 38 am Platz gehalten. Das Schild 92 (Fig. 6A) weist eine Vielzahl von Öffnungen 92A auf, die weit genug sind, um die oberen Enden der Abstreifrohre 62 aufzunehmen. Beim Zusammenbau der Vorrichtung wird die Platte 92 über den oberen Enden der Rohre 62 und der Ablaßventile 94 angeordnet und dann seitlich ein kurzes Stück bewegt, so daß ihre Betriebsränder 92B in die Schlitze 86 in den Rohren 62 eindringen, wie es typischerweise in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt ist.

Ein Ablaßventil 94 (Fig. 9) ist an dem oberen Ende des Abstreifrohres 62 montiert und umfaßt eine Kappe 96, die einen Mittelschaft 98 aufweist, der sich durch die Kappe gleitbar und vertikal erstreckt. Der Schaft 98 wird durch eine Spiralfeder 100 umschlossen, die sich zwischen der Kappe 96 und dem oberen Abschnitt des Ventilkopfes 102 erstreckt. Die Feder 100 drängt den Ventilkopf 102 und den Schaft 98 in senkrechter Richtung in eine gestreckte Stellung, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Wie es in Fig. 15 gezeigt ist, bewirkt die Aufwärtsbewegung des Abstreifrohres bezüglich des Verteilerblocks 34, daß der Ventilsitz 74 mit dem Ventilkopf 102 in Eingriff kommt, um jegliches weiteres Fluid daran zu hindern, in die Nadel 68 zu strömen.

Es sollte bemerkt werden, daß der reine Fluiddruck, der abwärts auf das Abstreifrohr 62 wirkt, bewirkt, daß sich das Rohr und der Klotz 76 abwärts bewegen, um in das Fleischprodukt einzugreifen.

Die Aufgabe des vorangegangenen Aufbaus ist es, eine Fluidströmung durch jede einzelne Nadel zur Verfügung zu stellen, die sofort beginnt, nachdem der Abstreifklotz mit dem Fleischprodukt in Eingriff ist, und für die Dauer, während der sich die Nadel abwärts durch das Fleischprodukt bewegt und ihre Richtung ändert, bis zu einem Zeitpunkt anhält, an dem sie aus dem Fleischprodukt austritt. Wenn irgendeine Nadel nie in das Fleischprodukt eindringt, wird sie überhaupt kein Fluid abgeben.

Beim Betrieb zeigen die Fig. 9A und 11 die Stellung der Abstreifrohreinrichtung vor dem Eingriff mit dem Fleischprodukt. Zu diesem Zeitpunkt strömt kein Fluid durch die Nadeln. Die Fig. 10 und 12 zeigen die Nadel, nachdem die Nadel anfänglich in das Fleischprodukt eingedrungen ist, aber bevor eine Fluidströmung begonnen hat. Die Fig. 10A und 13 zeigen die Nadel in einer Stellung des anfänglichen Eindringens zu einer Zeit, wenn die Fluidströmung beginnt. Fig. 14 zeigt die Nadel in einer Stellung maximaler Eindringtiefe in das Fleischprodukt.

Fig. 15 zeigt eine Ansicht ähnlich zu der Fig. 13, die die Nadel beim Austreten aus dem Fleischprodukt zeigt und im großen und ganzen die Stellung darstellt, wenn die Fluidströmung endet.

Bei einem normalen Einspritzzyklus wird der Kopf über einen vertikalen Weg von ungefähr 11,5 cm (4,5 inches) abgesenkt. Das Abstreifrohr 62 bewegt sich abwärts zusammen mit dem gesamten Rest des Abstreifrohres in dem Maße, wie sich der Block 34 abwärts bewegt. Das Abstreifrohr 62 ist durch den Abstreifklotz 76 an seinem unteren Ende das erste Teil, das an dem dicksten Teil des Fleischproduktes angreift. Dadurch wird die Abwärtsbewegung des Abstreifrohres 62 beendet, obwohl der Block 34 fortfährt, sich abwärts in seine tiefste Stellung zu bewegen. In einem derartigen Fall "gleitet" der Block 34 abwärts an jedem Abstreifrohr, das Kontakt mit dem Fleischprodukt hat, und das obere Ende des Rohrs ragt aufwärts aus dem Block 34 auf einer Länge hervor, die der Fleischdicke entspricht (Fig. 14). Während sich das Abstreifrohr 62 nicht weiter abwärts bewegt, hält der Fluiddruck an dem oberen Ende des Ventils 74 an dem Oberteil der Nadel und an der Spule 70, wie oben beschrieben wurde, den Ventilsitz in Kontakt mit dem Schlüsselschild 92 und bewirkt die Abwärtsbewegung der Nadel, damit sie fortfährt, in das Fleisch einzudringen. Die fortgesetzte Bewegung der Nadel bezüglich des "gestoppten" Abstreifrohres bewirkt, daß sich der Ventilsitz 74 von dem federbelasteten Ablaßventil 94 (und dem Ventilkopf 102) trennt, wodurch unter Druck stehendes Fluid abwärts durch die Nadel und nach außen durch das untere Ende der Nadel strömen kann. Die Fluidströmung durch die Nadel wird leicht verzögert, weil das Ablaßventil 94 der Abwärtsbewegung der Nadeleinrichtung eine kurze Zeit später aufgrund der Wirkung der Feder 100 folgt, bevor sich der Ventilsitz 74 und der Ventilkopf 102 des Ablaßventiles 94 trennen. Somit bewegt sich die Nadel fortschreitend abwärts in das Fleisch, und Fluidströmung bleibt während der abwärtigen und aufwärtigen Bewegung der Nadel bestehen, bis der Ventilsitz 74 wieder mit dem Ventilkopf 102 des Ablaßventiles 94 im Eingriff ist, was einer Stellung entspricht, die eine kleine Vergrößerung des Abstandes ist, bevor das Oberteil der Nadel die Oberfläche des Fleisches verläßt. Weil die Fluidströmung durch die Nadeln einen kurzen Moment nach dem Eintritt in das Fleischprodukt beginnt (Fig. 10A) und einen kurzen Moment vor dem Verlassen des Fleischproduktes beendet wird (Fig. 15), wird kein Fluid dadurch verschwendet, daß Fluid aus den Nadeln, die außerhalb des Fleischproduktes liegen, strömt.

Der Kopf beginnt dann seine vertikale Bewegung nach oben und das Schlüsselschild 92 beginnt, die Nadel nach oben aus dem Fleisch zu ziehen. Das Abstreifrohr bleibt in seiner Stellung, während der Kopf "aufwärts" an dem Abstreifrohr gleitet. Fluid strömt aus dem unteren Ende der Nadel so lange aus, wie die Nadel in dem Fleischprodukt ist. Wenn die Nadel dabei ist, das Produkt zu verlassen, hat sich der Ventilsitz aufwärts bis zu einem Niveau bewegt, daß er wieder mit dem Ventilelement des Ablaßventiles im Eingriff ist, woraufhin Fluidströmung durch die Nadel gerade, bevor die Nadel das Fleischprodukt verläßt oder daraus austritt, unterbrochen wird.

Die Tätigkeit jeder Nadel und jedes Abstreifrohres ist unabhängig von den anderen Nadeln und Abstreifrohren. Z.B. wird ein Abstreifrohr, das einen dünneren Abschnitt des Fleischproduktes angreift, denselben wesentlichen Prozeß durchmachen, wie er vorher beschrieben wurde, außer, daß die Einspritzzeit des Fluids direkt im Verhältnis zu der relativen Dicke des Fleisches an der Stelle vermindert ist, wo es durch die einzelne Nadel gespritzt wird.

Eine Vielzahl von entweder ruhenden oder aktiven Nadeln 104 (Fig. 21, 22) sind auf dem Rahmen 12 unterhalb der normalen Anordnung des Fleischproduktes angeordnet. (Die unteren Nadeln 104 werden nur in den Fig. 21 und 22 dargestellt, aber sie können z. B. auch bei den Vorrichtungen von Fig. 11 bis 15 verwendet werden.) Die unteren Nadeln 104 sind auf der Oberfläche von T-Trägern 24A der Schwingbalkentransporteinrichtung 24 montiert. Die Nadeln 104 sind seitlich ausgerichtet und auf 1,1 cm (7/16 inch) beabstandet. Sie sind ebenfalls bezüglich der vertikalen Achsen der oberen Nadeln 68 gestaffelt, so daß die Nadeln 104 in das Fleischprodukt an Stellen eindringen, die von den Eindringachsen der oberen Nadeln 68 beabstandet sind. Die vertikalen Achsen verschiedener Nadeln 68 sind mit dem Bezugszeichen 68A in Fig. 22 bezeichnet. Die Lücken in dem Fleischprodukt 106, die durch die unteren Nadeln 104 erzeugt sind, werden gewöhnlich durch Fluidwanderung von den Nadeln 68 gefüllt. Wenn das Fleisch gespritzt wurde, sind die Förderstangen 24B der Schwingbalkenfördereinrichtung in einer gewöhnlichen Nicht- Transportierstellung, wobei sie sich nicht über die Oberfläche der T-Träger 24A erheben. Die unteren Nadeln 104 sind ungefähr 1 cm (3/8 inch) hoch und dringen in das Fleischprodukt entlang vertikaler Achsen ein, die leicht von den Achsen der Einspritznadel 68 entfernt sind. Die unteren Nadeln 104 sind gegenüber den Einspritznadeln versetzt und erzeugen Hohlräume in dem Fleisch, und das Fluid, das durch die oberen Nadeln eingespritzt wurde, wandert in Richtung der Hohlräume, die durch die unteren Nadeln erzeugt wurden. Die unteren Nadeln können ebenso derart ausgebildet sein, daß sie Fluid einspritzen können.

Fig. 16 zeigt das untere Ende einer Nadel 68, die mit einem Knochen 106 in dem Fleischprodukt 108 im Eingriff ist. Die Nadel ist gegen Beschädigung geschützt, weil sie aufwärts in dem Abstreifrohr 62 gleiten darf.

Die Nadelkopfeinrichtung 20 ist in eine Anzahl einzeln kontrollierter unter Druck gesetzter Fluidzonen derart getrennt, daß die Nadeleinrichtungen einer Zone, die in einen Abschnitt des Fleisches einer bestimmten Konsistenz eingreifen, selektiv bezüglich des Fluiddruckes verändert werden können, der für einen anderen Abschnitt des Fleisches richtig sein würde, der durch eine andere Zone behandelt wird. Die Zonen separaten Fluiddruckes könnten lateral über den Kopf verteilt sein, so daß eine Verteilung gewünschter Drücke zum Einspritzen entsprechend den verschiedenen Dichten des Fleisches geschaffen werden würde, um einen gleichförmigen Prozentgehalt an Fluideinspritzung beizubehalten.

Genauer weist der Fluidvorratsbehälter 38 eine Vielzahl von Zonen oder Fluidabteilungen 38A auf, in die sich die hohlen Kolbenstangen 40, wie oben beschrieben wurde, erstrecken. Das obere Ende des Zylinderblocks 46 steht mit einer Druckluftquelle über eine Luftleitung und eine Luftreguliereinrichtung 48A in Verbindung. Eine geeignete Luftreguliereinrichtung ist der MAC Proportionaldruckregler, Modell PPC5A, der von MAC Valves, Inc. aus Wixom, Michigan, hergestellt wird. Die Luftreguliereinrichtung 48A könnte auf einen gleichen Druck gesetzt werden und den Druck in dem unter Druck gesetzten Behälter 38A, den sie kontrolliert, bestimmen. Wenn somit die Fluidpumpe (nicht gezeigt) einen Druck von 700 kPa (100 p.s.i.) erzeugt und wenn es erwünscht war, einen Fluiddruck von 210 kPa (30 p.s.i.) in der ersten Zone zu haben, würde die Luftreguliereinrichtung 48A an dem Oberteil von Zylinder 46 auf eine Stellung von 210 kPa (30 p.s.i.) bewegt werden, woraufhin die Fluidreguliereinrichtung in der Leitung zwischen der Fluidpumpe und der Kolbenstange 40 reguliert werden würde, um den Fluiddruck auf 490 kPa (70 p.s.i.) einzustellen. Dies könnte durch Einstellen der Fluidregeleinrichtung 56C des Luftdruckventils 56 erreicht werden. Die Summe der Drücke zwischen der Fluiddruckregeleinrichtung 56C und der Luftdruckregeleinrichtung 48A wird immer dem Hauptausstoßdruck der Zuführpumpe (z. B. 700 kPa (100 p.s.i.)) entsprechen.

Der Druck in den anderen Fluidzonen 38A könnte auf die gleiche Weise eingestellt werden. Das System wird durch einen Mikroprozessor (nicht gezeigt) gesteuert, der das Fleischprodukt vor und nach dem Einspritzvorgang wiegt. Wenn es erwünscht ist, das Gewicht des Fleischproduktes um 23% durch das Spritzen von Fluid zu erhöhen, und wenn der Mikroprozessor wahrnimmt, daß ein gespritztes Fleischprodukt leicht über oder unter dem festgelegten Gewicht (z. B. dem Zielgewicht) ist, werden geeignete Impulse von dem Mikroprozessor an die Luft- und Fluidregeleinrichtung 48A bzw. 56C geschickt, die oben beschrieben wurden, um eine Einstellung des Druckes in dem Fluidvorratsbehälter 38A vorzunehmen, um die erwünschte Einstellung anzupassen. Wenn das zweite hergestellte Fleischprodukt immer noch außerhalb der Einspritzparameter ist, führt der Mikroprozessor eine weitere Einstellung in der positiven oder negativen Richtung der Druckregeleinrichtungen durch, um des weiteren die Menge an Einspritzung von Fluid zu verfeinern.

Aus dem Vorangegangenen kann man ersehen, daß die Erfindung und das Verfahren dieser Erfindung zumindestens seine angegebenen Aufgaben erfüllt.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Lebensmitteleinspritzvorrichtung 10, die eine Fluidverteileinrichtung 34 mit einer Vielzahl von Fluidvorratsbehältern 38 und einer Gruppe von Einspritznadeln 68 aufweist, die mit jedem Vorratsbehälter verbunden sind. Jede Nadel 68 ist gleitbar in einem Abstreifrohr 62 montiert, das wiederum gleitbar in der Fluidverteileinrichtung 34 montiert ist. Ein Ventil 94 an dem oberen Ende des Abstreifrohres sitzt auf einem Ventilsitz 93 auf dem oberen Ende der Nadel. Ein Abstreifklotz 76 ist an dem unteren Ende jedes Abstreifrohres 62 montiert und umschließt gleitbar das untere Ende jeder Nadel 68. Jeder Fluidvorratsbehälter 38 weist eine Fluiddruckreguliereinrichtung 56 auf, um den Fluiddruck an jedem Vorratsbehälter einzustellen.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung somit ein Verfahren zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel, das aufweist: Wiegen des Lebensmittels, Spritzen des Lebensmittels mit Fluid, Wiegen des gespritzten Lebensmittels, Vergleichen des Gewichts mit einem Zielgewicht und Einstellen des Fluiddruckes in jedem Vorratsbehälter 38, so daß das nächste Lebensmittel ein Gewicht nach dem Einspritzen aufweisen wird, das in Richtung auf das Zielgewicht eingestellt ist, wenn eine Gewichtsabweichung des Zielgewichts bezüglich des ersten gespritzten Lebensmittels auftritt.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel mit einer Halteeinrichtung für das Lebensmittel an der Vorrichtung, einer Verteileinrichtung von Fluid an der Vorrichtung über der Halteeinrichtung, die an eine Quelle unter Druck stehenden Fluids angeschlossen ist, eine Vielzahl erster Einspritznadeln an der Verteileinrichtung von Fluid, die sich in Richtung auf die Halteeinrichtung erstreckt, eine Leistungseinrichtung an der Vorrichtung zum Bewegen der Verteileinrichtung von Fluid und der ersten Einspritznadeln in Richtung auf die Halteeinrichtung, um Fluid in ein Lebensmittel auf der Halteeinrichtung zu spritzen, und separaten Steuerelementen an jeder ersten Einspritznadel, um individuell die Menge an Fluid zu steuern, die jede Nadel in das Lebensmittel auf der Halteeinrichtung spritzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von sich aufwärts erstreckenden zweiten Nadeln an der Halteeinrichtung montiert sind, wobei die zweiten Nadeln angepaßt sind, um simultan in ein Lebensmittel einzudringen, in das die ersten Einspritznadeln eindringen, um Hohlräume in dem Lebensmittel zu schaffen, um Fluid aufzunehmen, das in das Lebensmittel durch die Einspritznadeln gespritzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einspritznadeln und die zweiten Nadeln im wesentlichen vertikale Achsen aufweisen, wobei die Achsen der ersten Einspritznadeln bezüglich der Achsen der zweiten Nadeln versetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritznadeln hohl sind, und jede gleitbar in einem länglichen im wesentlichen vertikalen Abstreifrohr mit einem oberen und einem unteren Ende montiert ist, gekennzeichnet durch ein in senkrechter Richtung geschlossenes Ventil in dem oberen Ende des Rohres, das mit einer Quelle unter Druck stehenden Fluids in Verbindung steht, einen Ventilsitz an dem oberen Ende jeder Einspritznadel, der angepaßt ist, um dem Ventil einen Sitz zu bieten, um eine Fluidströmung in die Nadeln zu sperren, und einen separaten Abstreifklotz an dem unteren Ende des Abstreifrohres, der gleitbar die Nadeln umschließt, die in dem Abstreifrohr montiert sind, wobei die Abstreifrohre gleitbar an der Verteileinrichtung von Fluid montiert sind, wobei die Ventile aus dem Sitz des Ventilsitzes gebracht werden, um unter Druck stehendem Fluid zu gestatten, in die Nadel zu strömen, wenn die Abwärtsbewegung der Verteileinrichtung von Fluid bewirkt, daß der Abstreifklotz mit einem Lebensmittel im Eingriff ist, um gleitend das Abstreifrohr noch oben bezüglich der Einspritznadel und der Verteileinrichtung von Fluid zu bewegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifrohr einen länglichen vertikalen Schlitz aufweist, der sich abwärts von dem Ventilsitz aus erstreckt, wobei ein Schlüsselelement an der Verteileinrichtung von Fluid sich in den Schlitz erstreckt und an die Nadel angrenzt, um die Nadel an einer Abwärtsbewegung bezüglich der Verteileinrichtung von Fluid zu hindern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine federbelastete bewegliche Ventilstange aufweist, die eine effektive Vergrößerung des Weges aufweist, die größer als die notwendige Vergrößerung des Weges ist, damit der Ventilsitz an dem oberen Ende der Nadel im Eingriff ist, so daß das Ventil mit dem Ventilsitz für eine kurze Vergrößerung der Zeit im Eingriff bleibt, wenn das Abstreifrohr leicht in einer Aufwärtsrichtung in der Verteileinrichtung von Fluid verschoben ist, woraufhin das Ventil für diese kurze Vergrößerung an Zeit geschlossen bleibt, nachdem die Nadel in ein Lebensmittel eindringt, und gerade bevor die Nadel aus einem Lebensmittel austritt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteileinrichtung von Fluid eine Vielzahl von separaten Gruppen an Nadeln aufweist, von denen jede mit einem separaten individuell unter Druck gesetzten kontrollierten Fluidvorratsbehälter in Verbindung steht, wobei jede Gruppe von Nadeln und jeder Fluidvorratsbehälter an eine Quelle unter Druck stehenden Fluids angeschlossen ist, wobei ein Steuerventil für den Fluiddruck betriebsfähig an jeden Fluidvorratsbehälter angeschlossen ist, und ein Luftdämpfungselement, das betriebsfähig mit dem Regelventil für den Fluiddruck verbunden ist, um die Menge an unter Druck stehendem Fluid zu regeln, das jedem der Fluidvorratsbehälter geliefert wird, wobei das Luftdämpfungselement betriebsfähig an eine Quelle komprimierter Luft über eine Luftregeleinrichtung angeschlossen ist, wodurch verschiedene Grade an Fluiddruck den verschiedenen Vorratsbehältern geliefert werden können, um den Druck an dem Fluid für die Gruppe von Nadeln zu variieren.

8. Verfahren zum Einspritzen von Fluid in ein Lebensmittel mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Vielzahl von Einspritznadeln für Fluid, Anschließen eines Fluidvorratsbehälters mit unter Druck stehendem Fluid an jede Einspritznadel, Wiegen eines Lebensmittels, Spritzen des Lebensmittels mit Fluid aus den Einspritznadeln für Fluid, individuelles und getrenntes Steuern der Menge an Fluid, das jede Nadel in das Lebensmittel einspritzt, Wiegen des Lebensmittels, nachdem es mit Fluid gespritzt wurde, Vergleichen des Gewichtes des Lebensmittels, in das Fluid gespritzt wurde, mit einem Zielgewicht, um eine Abweichung zwischen dem tatsächlichem Gewicht des Lebensmittels, das gespritzt wurde, und dem Zielgewicht festzustellen, und Vergrößern oder Vermindern der Menge an Fluid, das über die Einspritznadeln geliefert werden soll, damit die Gewichtsabweichung bezüglich des Zielgewichts auf ein Mindestmaß reduziert wird, um zuzulassen, daß ein zweites Lebensmittel, das dem ersten Lebensmittel im Gewicht ähnlich ist, mit Fluid gespritzt, und das Zielgewicht erreicht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Computer die benötigte Änderung in dem zu liefernden Fluid berechnet, und eine Vergrößerung oder Abnahme in dem Druck bewirkt, um das Zielgewicht zu erreichen.

10. Verfahren zum Einspritzen von Fluid in ein Lebensmittel mit folgenden Schritten: Bewegen eines ersten Satzes an Einspritznadeln von Fluid in Richtung auf ein Lebensmittel, um zu bewirken, daß sich mindestens einige Nadeln in das Lebensmittel erstrecken, Einspritzen von Fluid in das Lebensmittel über die Nadeln, die sich in das Lebensmittel erstrecken, und individuelles und separates Steuern der Menge an Fluid, das in das Lebensmittel durch jede Nadel eingespritzt wird.

11. Verfahren zum Einspritzen von Fluid in ein Lebensmittel mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Vielzahl von Einspritznadeln für Fluid, Anschließen eines Fluidvorratsbehälters mit unter Druck stehendem Fluid an jede der Einspritznadeln, Wiegen eines Lebensmittels, Spritzen des Lebensmittels mit Fluid aus den Einspritznadeln, einzelnes und separates Steuern der Menge an Fluid, die jede Nadel in das Lebensmittel einspritzt, Wiegen des Lebensmittels, nachdem es mit Fluid gespritzt wurde, Vergleichen des Gewichtes des Lebensmittels, in das Fluid gespritzt wurde, mit einem Zielgewicht, um eine Abweichtung zwischen dem tatsächlichem Gewicht des Lebensmittels, das gespritzt wurde, und dem Zielgewicht zu bestimmen, und Einstellen der Menge an Fluid, das durch die Einspritznadeln eingespritzt werden soll, so daß die Gewichtsabweichung bezüglich des Zielgewichts auf ein Mindestmaß reduziert werden wird, um zuzulassen, daß ein zweites Lebensmittel, das im Gewicht ähnlich zu dem ersten Lebensmittel ist, mit Fluid gespritzt, und das Zielgewicht erreicht wird.

12. Vorrichtung zum Einspritzen von Fluid in Lebensmittel mit einer Halteeinrichtung für Lebensmittel an der Vorrichtung, eine Verteileinrichtung von Fluid an der Vorrichtung über der Halteinrichtung, die an eine Quelle unter Druck stehenden Fluids angeschlossen ist, eine Vielzahl von Einspritznadeln an der Verteileinrichtung für Fluid, die sich in Richtung auf die Halteeinrichtung erstreckt, eine Leistungseinrichtung an der Vorrichtung zum Bewegen der Verteileinrichtung für Fluid und der ersten Einspritznadeln in Richtung auf die Halteeinrichtung, um Fluid in ein erstes Lebensmittel auf der Halteeinrichtung einzuspritzen, eine erste Wiegeeinrichtung an der Vorrichtung zum Wiegen eines ersten Lebensmittels, bevor in das Lebensmittel Fluid durch die Einspritznadeln gespritzt wurde, eine zweite Wiegeeinrichtung an der Vorrichtung, die von der ersten Wiegeeinrichtung beabstandet ist, zum Wiegen eines Lebensmittels, nachdem es mit Fluid gespritzt wurde, eine Einrichtung an der Vorrichtung zum Vergleichen des Gewichts eines ersten Lebensmittels, in das Fluid eingespritzt wurde, mit einem Zielgewicht, um eine Abweichung zwischen dem tatsächlichem Gewicht eines ersten Lebensmittels, in das eingespritzt wurde, und dem Zielgewicht zu bestimmen, und eine Einrichtung an der Vorrichtung, um die Strömung von Fluid durch die Einspritznadeln zu vergrößern oder vermindern, so daß die Gewichtsabweichung bezüglich des Zielgewichts auf ein Mindestmaß reduziert wird, um zuzulassen, daß ein zweites Lebensmittel, das im Gewicht ähnlich zu dem ersten Lebensmittel ist, mit Fluid gespritzt und das Zielgewicht erreicht wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergrößern oder Vermindern der Fluidströmung durch die ersten Einspritznadeln eine Einrichtung zum Einstellen des Druckes auf das Fluid aufweist.