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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verpacken von Lebensmittelstücken in Siegelfolien nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Bei den Lebensmittelstücken kann es sich insbesondere um Käseblöcke handeln.
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Bei vorbekannten Vorrichtungen dieser Art werden die Käseblöcke mit einem Laufband transportiert. Entlang des Laufbands sind Einrichtungen zur Zufuhr einer Siegelfolie sowie Siegelstationen zum Längs- und Querversiegeln angeordnet. Normalerweise wird zunächst längs und anschließend vorder- und hinterseitig querversiegelt. Damit die Folie eng an dem Produkt anliegt, wird es nach den Siegelvorgängen durch einen Schrumpftunnel geleitet.
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Bei Lebensmitteln sind jedoch Schwankungen in den Abmessungen von Produkt zu Produkt unvermeidlich. Folglich lässt sich auch durch noch so exakte Folienführung nicht ausschließen, dass es zur Bildung von Luftnestern innerhalb der versiegelten Folie kommt, die sich auch durch den anschließenden Schrumpfvorgang nicht beseitigen lassen. Die Erfindung möchte diesem Problem abhelfen. Sie tut dies mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Schutzanspruchs 1. Die Merkmale der Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Erfindung beruht auf den Gedanken, verbleibende Lufteinschlüsse vor dem Abschluss der Versiegelungsvorgänge durch die Druckwirkung eines Gasstroms aus der Verpackung auszutreiben. Hierzu wirkt der Gasstrom auf die bereits auf dem Lebensmittelstück aufliegende Folie ein. Durch den von außen auf die auf dem Lebensmittelstück liegende, aber noch nicht ganz verschlossene Folie drückenden Gasstrom wird die Luft aus Luftnestern wirksam angetrieben. Der Einsatz eines Gasstroms hat den besonderen Vorteil, dass er einerseits eine für Lebensmittel besonders schonende Behandlung darstellt, andererseits unempfindlich gegenüber Schwankungen in den Abmessungen des Produkts ist.
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Der Begriff Lebensmittelstück im Sinne der Erfindung umfasst solche Lebensmittel, die nicht flüssig oder pulverig sind, sondern eine beständige Form haben. Bevorzugt geeignet ist die Vorrichtung für Lebensmittelstücke mit glatter Oberfläche, insbesondere Käselaibe. Weiter bevorzugt haben die Lebensmittel einen konstanten Querschnitt, beispielsweise eine Zylinderform, wobei insbesondere im Wesentlichen quaderförmige Lebensmittelstücke bevorzugt sind, etwa Käseblöcke in Quaderform. Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auch auf die Kombination der Vorrichtung mit einem Lebensmittelstück.
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Eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung kann insbesondere ein oder mehrere Förderbänder umfassen. Die Förderrichtung ist vorzugsweise linear, kann aber auch gekrümmt sein. Es kann eine Steuereinrichtung für das bzw. die Förderbänder vorhanden sein, die die Fördergeschwindigkeit an die jeweiligen Arbeitsvorgänge anpasst, ggf. auch ein zeitweiliges Anhalten bewirkt.
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Eine erfindungsgemäße Folienzufuhreinrichtung umfasst Führungseinrichtungen für die Folie, mit denen sie beispielsweise von einer Vorratsrolle zum von der Fördereinrichtung geförderten Lebensmittelstück geführt wird. Die Folienzufuhreinrichtung kann insbesondere eine oder mehrere Formschultern umfassen. Eine Vorratsrolle kann Bestandteil der Folienzufuhreinrichtung oder aber auch einer davon gesonderten Einrichtung sein.
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Eine erfindungsgemäße Faltungseinrichtung umfasst Führungseinrichtungen für die Folie, die so ausgestaltet und angeordnet sind, dass das von der Fördereinrichtung geförderte Lebensmittelstück von der Folie eingeschlagen wird. Die Faltungseinrichtung kann mit der Folienzufuhreinrichtung kombiniert sein, etwa indem einzelne Führungseinrichtungen für die Folienzufuhr und auch Einschlagfunktionen übernehmen.
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Erfindungsgemäße Längs- und Quersiegeleinrichtungen umfassen Wärmezufuhreinrichtungen, die geeignet sind, eine solche Wärmemenge auf die Folie aufzubringen, dass Folienbereiche flächig zusammengeschweißt werden. Hierbei kann es sich insbesondere um Siegelbacken handeln, die vorzugsweise elektrische Energie in Wärme umwandeln. Die Anzahl der Siegelorgane ist unerheblich. Insbesondere kann die Quersiegeleinrichtung auf zwei Stationen verteilt sein, eine für die Querversiegelung des vorlaufenden Verschlusses und eine für den nachlaufenden.
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Da das Querversiegeln nach der Erfindung in jedem Fall nach dem Längsversiegeln stattfindet, ist die Quersiegeleinrichtung stromab der Längssiegeleinrichtung angeordnet. Dabei bezieht sich der Begriff „stromab” auf die Förderrichtung der Fördereinrichtung.
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Eine erfindungsgemäße Gaszufuhreinrichtung umfasst Gasleitorgane, die angeordnet und geeignet sind, den erfindungsgemäßen Gasstrom zu erzeugen. Die Gaszufuhreinrichtung kann insbesondere eine Rohrleitung sowie eine Düse am Ende dieser Rohrleitung umfassen. Die Gaszufuhreinrichtung und insbesondere die Düse können einzeln oder zusammen feststehend oder aber auch beweglich angeordnet sein. Eine bewegliche Anordnung in Förderrichtung ist besonders bei sehr langen Lebensmittelstücken vorteilhaft. Die Gaszufuhreinrichtung kann auch eine Gasquelle, etwa einen Ventilator umfassen.
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Vorteilhafterweise ist die Gaszufuhreinrichtung zum Aufbringen eines Warmgasstroms von mindestens 80°C eingerichtet. Als besonders vorteilhaft haben sich Temperaturen zwischen 120°C und 180°C erwiesen. Zur Gaserwärmung kann die Gaszufuhreinrichtung Heizorgane für den Gasstrom aufweisen. Bei der Verwendung warmen Gases ist der Luftraustrieb besonders effektiv, da die zusätzliche Wärmeeinwirkung zu einer plastischen Verformung der Folie führt, was eine Wiederherstellung der ausgetriebenen Luftnester unterbindet. Außerdem erzeugt die Schrumpfung der Folie infolge der Wärmeeinwirkung einen zusätzlichen Verdrängungseffekt für Luftnester. Da die Gaszufuhr und folglich auch das Schrumpfen noch vor dem endgültigen Versiegeln erfolgt, tritt der entweichenden Luft kein Widerstand entgegen, so dass dieser Prozess ausgesprochen effektiv ist. Besonders vorteilhaft ist es deshalb auch, wenn die Siegelfolie eine Schrumpffolie ist und die erfindungsgemäße Vorrichtung in Kombination damit zur Verfügung gestellt wird. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Regelungseinheit für die Temperatur des Gasstroms aufweist. Dann kann die Temperatur an die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung und/oder die Folienqualität angepasst werden.
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Als Gas kommt in erster Linie Luft in Betracht. Da es aber nicht auf die chemische, sondern die mechanische Wirkung des Gasstroms ankommt, können auch andere Gase Verwendung finden, insbesondere für Lebensmittel unschädliche Gase, etwa Luft mit höherem Stickstoffanteil, reiner Stickstoff, reines Kohlendioxid, Edelgase oder Mischungen aus den vorgenannten Gasen. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Versiegeln unter einer Schutzgasatmosphäre eingerichtet ist, so besteht der erfindungsgemäße Gasstrom vorzugsweise zu mindestens 50%, weiter bevorzugt vollständig aus diesem Schutzgas.
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung auch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Quersiegeleinrichtung derart, dass der vorder- und hinterseitige Quersiegelverschluss in zeitlich beabstandeten Quersiegelvorgängen hergestellt werden. Dies ermöglicht, in der Folienverpackung vorhandene Restluft dann mit dem Gasstrom auszutreiben, wenn bereits die Längsversiegelung und eine Querversiegelung hergestellt wurden, die Verpackung aber noch offen ist. Dementsprechend ist die Gaszufuhreinrichtung in diesem Fall vorzugsweise so eingerichtet, dass der Gasstrom zwischen den Quersiegelvorgängen aufgebracht wird. Dies erfordert nicht unbedingt, dass er zu anderen Zeiten abgeschaltet ist, wenngleich dies vorteilhaft ist. Bei einer Aufbringung des Gasstroms zwischen den Quersiegelvorgängen ist es weiter vorteilhaft, wenn die Gaszufuhreinrichtung so angeordnet ist, dass der Gasstrom im Anschluss an den ersten Quersiegelvorgang an dem zuerst quer versiegelten Ende auf das eingeschlagene Lebensmittelstück trifft. Dann werden zuvörderst Luftnester in diesem Bereich erfasst und in Richtung auf das noch nicht quer versiegelte Ende des Lebensmittelstücks ausgestrieben. Die Bewegung des Lebensmittelstücks auf der Fördereinrichtung kann dazu ausgenutzt werden, mit dem Gasstrom vom verschlossenen zum offenen Ende das Lebensmittelstück abzufahren, etwa indem die erfindungsgemäße Vorrichtung eingerichtet ist, mit der Fördereinrichtung das Lebensmittelstück zu fördern, während der Gasstrom das Lebensmittelstück vom einen zum anderen Ende, vorzugsweise vom geschlossenen offenen Ende, der Länge nach überstreicht. Denkbar ist auch, den Gasstrom so breitflächig auszubilden, dass er das gesamte Lebensmittelstück der Breite nach erfasst, jedenfalls aber auch das zuerst quer versiegelte Ende. Bevorzugt ist die Gaszufuhreinrichtung so ausgerichtet, dass der Gasstrom in einer Richtung auf das Lebensmittelstück trifft, die mit einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Quersiegelverschlüssen einen von dem noch nicht versiegelten Ende aus gesehenen stumpfen Winkel einschließt. In diesem Fall hat der Gasstrom von Anfang an eine Strömungskomponente in Richtung auf das noch nicht versiegelte Ende, was den Luftaustrieb begünstigt.
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Vorteilhafterweise weist die Fördereinrichtung eine Trageinrichtung auf, auf der das geförderte Lebensmittelstück auflegen kann, wobei die Gaszufuhreinrichtung in diesem Fall den Gasstrom von der der Trageinrichtung gegenüberliegenden Seite des Lebensmittelstücks aufbringt. Eine solche Trageinrichtung kann insbesondere das Trum eines Laufbandes sein. Es befindet sich dann unterhalb des Lebensmittelstücks. Die Gaszufuhreinrichtung bringt den Gasstrom in diesem Fall von oben auf das Lebensmittelstück auf. Der Gasstrom ist dann in einem Bereich des Lebensmittelstücks wirksam, wo am ehesten Luftnester zu erwarten sind, nämlich der Oberseite. Allerdings schließt auch diese Weiterbildung der Erfindung nicht aus, dass die Gaszufuhreinrichtung zusätzlich für einen Gasstrom von anderen Seiten sorgt, etwa unter Verwendung zusätzlicher Düsen. Insbesondere ist es aber vorteilhaft, wenn die Faltungseinrichtung so eingerichtet ist, dass die Folie an den zwischen der Trageinrichtung und der gegenüberliegenden Seite befindlichen Längsseiten des Lebensmittelstücks eng, vorzugsweise unter Spannung, angelegt wird. In diesem Fall kann ein Gasstrom von der der Trageinrichtung gegenüberliegenden Seite besonders wirksam sein.
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Vorteilhafterweise weist die Gaszufuhreinrichtung eine Unterbrechungseinrichung für den auf das Lebensmittelstück gerichteten Gasstrom auf. Mit Unterbrechung ist dabei gemeint, dass der Gasstrom nicht mehr auf das Lebensmittelstück trifft. Konstruktiv vorzugswürdig ist eine Ablenkeinrichtung. Sie sorgt dafür, dass der Gasstrom im Bedarfsfall vom Lebensmittelstück weggelenkt wird. Kontruktiv besonders einfach und daher vorteilhaft ist die Verwendung einer kippbaren Umlenkklappe als Ablenkeinrichtung. Auch ist es vorteilhaft, für den abgelenkten Gasstrom eine umschlossene Abfuhrleitung, beispielsweise aus einer Rohrleitung, vorzusehen. Während die Unterbrechungseinrichtung dafür sorgt, dass das Lebensmittelstück nicht unnötig stark einer Gas- bzw. Wärmezufuhr ausgesetzt wird, verhindert eine Abfuhrleitung Gas- und Wärmeströmungen im umgebenden Bereich, die für das Wartungspersonal störend sein würden. Vorzugsweise, ist die Abfuhreinrichtung daher mindestens 2 m lang, so dass das nicht benötigte Gas sicher aus dem Arbeits- und Wartungsbereich gelangt.
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Bei Verwendung einer Unterbrechungseinrichtung ist es weiter vorteilhaft, wenn eine Steuereinrichtung zu deren Betätigung vorgesehen und eingerichtet ist, den Gasstrom nach dem ersten Quersiegelvorgang ein- und nach dem zweiten Quersiegelvorgang abzuschalten. Hierdurch wird eine unnötige Gasbeaufschlagung und Belastung der Folie und des Lebensmittelstücks vermieden.
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Ebenso ist es bei Verwendung einer Unterbrechungseinrichtung vorteilhaft, eine Steuereinrichtung zum automatischen Abschalten des Gasstroms bei Stillstand der Fördereinrichtung vozusehen. Auch in diesem Fall wird eine unnötige Belastung der Folie und des Lebensmittelstücks durch Gas- und ggf. auch Wärmezufuhr vermieden.
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Vorteilhafterweise weist die Gaszufuhreinrichtung eine Düse auf, die den Gasstrom zu einem quer zur Förderrichtung ausgerichteten Gas- oder im Fall der Verwendung von Luft Luftvorhang formt. Der Luftaustrieb ist dann besonders wirksam. Die Breite dieses Vorhangs sollte mindestens der des Lebensmittelstücks entsprechen.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die Gaszufuhreinrichtung Gasleiteinrichtungen zur Ablenkung der seitlichen Abschnitte des Gasvorhangs hin zur Mitte des Gasvorhangs umfasst. In diesem Fall kann das eingeschlagene Lebensmittelstück auch eine Staudruckbeaufschiagung von der Seite erfahren, was den Luftaustrieb auf den Seiten weiter begünstigt.
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Soweit vorstehend oder nachfolgend von Steuereinrichtungen die Rede ist, die verschiedene Funktionen übernehmen, kann es sich um eine einzige Steuereinrichtung handeln, die sämtliche Funktionen übernimmt oder auch mehrere. Ob die Steuerung elektronisch, mechanisch oder auf andere Weise erfolgt, ist unerheblich. Bevorzugt ist allerdings eine elektronische Steuereinrichtung, für die weiter bevorzugt eine Speichereinhat programmierbar ist, so dass die zeitliche Abfolge der Siegel- und Gaszufuhrvorgänge produktabhängig eingestellt werden kann. Weiter bevorzugt ist eine Speichereinheit vorgesehen, in der die für bestimmte Lebensmittelprodukte abgestimmten Steuerungsparamater abgelegt und aus der sie im Bedarfsfall abgerufen werden können.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2: eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Gaszufuhreinrichtung ohne Düse;
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3: eine perspektivische Ansicht einer Düse für die erfindungsgemäße Gaszufuhreinrichtung;
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4: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Düse für die erfindungsgemäße Gaszufuhreinrichtung;
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5: eine Gaszufuhreinrichtung gemäß der Erfindung für die Zuleitung eines Gasstroms von unterhalb des Lebensmittelstücks;
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6: einen vergrößerten Ausschnitt aus 5.
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In 1 sieht man quaderförmige Lebensmittelstücke 1, die auf zwei Förderbändern 2a, 2b einer Fördereinrichtung in Richtung der mit dem Pfeil F gekennzeichneten Förderrichtung gefördert werden. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Lebensmittelstücken 1 um Käseblöcke, die unmittelbar vor dem Verpacken mit dem Förderband 2a durch ein Salzbad 3 gezogen werden. Nach Verlassen des Salzbads 3 werden sie vom Förderband 2a dem Förderband 2b übergeben. Dort gelangen sie zunächst unter ein Trocknungsgebläse 4. Salzbad und Trocknungsgebläse sind hier beispielhaft für vorgeschaltete Arbeitsgänge geschildert. Nach dem Trocknen werden die Lebensmittelstücke 1 in eine von einer unterhalb des Förderbands 2b angeordneten Rolle 6 abgezogenen Siegelfolie 7 eingeschlagen. Hierzu wird die Folie 7 zunächst durch eine Formschulter 8 umgelenkt. Die weiteren Einschlagorgane sind bekannt und werden aus Übersichtlichkeitsgründen in der schematischen Darstellung nicht dargestellt. Nach dem Einschlagen der Lebensmittelstücke 1 mit der Siegelfolie 7 und weiteren Förderung in Richtung F gelangen die Lebensmittelstücke 1 zu einer Längssiegelstation 9, die mit einer Siegelbacke 9a eine Längsversiegelung herstellt, so dass die Lebensmittelstücke 1 sich von hier an in einem Folienschlauch befinden. Mit eingeschlagen ist eine Vakuumlanze 5 für eine nachfolgende Evakuierung der Verpackung. Nach weiterer Förderung gelangen die Lebensmittelstücke 1 zu einer Quersiegelstation 10, die die Querversiegelung sowohl des vor- als auch des nachlaufendne Endes mit Siegelbacken 10a bewirkt. Hierzu können die Siegelbacken 10a beweglich entlang einer in der Zeichenebene geschlossenen, insbesondere eliptischen, Bahn geführt sein.
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In dem Ausführungsbeispiel werden die vorlaufenden Enden der Lebensmittelstücke 1 zuerst querversiegelt. Bevor die nachlaufendne Enden querversiegelt werden, gelangen die Lebensmittelstücke 1 in den Gasstrom 11a einer stromab der Querversiegelungseinrichtung 10 angeordneten und insgesamt mit 11 bezeichneten Gaszufuhreinrichtung. Dabei erzeugt eine Düse 11b einen sich vertikal zur Zeichenebene erstreckenden Gasvorhang 11a, der sich über die volle Breite der Lebensmittelstücke erstreckt und während der Förderung der Lebensmittelstücke diese vom bereits querversiegelten vorlaufenden Ende zum anderen Ende überstreift und dabei alle Luftnester aus der Verpackung ausstreift. Zeitgleich und/oder bereits davor beginnend saugt die Vakuumlanze 5 Luft aus der Verpackung, so dass sich die Wirkungen des Gasvorhangs 11a und der Vakuumlanze 5 gegenseitig ergänzen.
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Weiter weist die Gaszufuhreinrichung eine Umlenkklappe 11c auf, die den Gasstrom in ein Ableitungsrohr 11d ablenken kann, so dass er nicht mehr auf Lebensmittelstücke trifft. Eine (nicht eingezeichnete) Steuerung sorgt dafür, dass die Umlenkklappe 11c bei Stillstand des Förderbandes 2b den Gasstrom 11a automatisch in das Rohr 11d ablenkt.
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In 1 ist das Ableitungsrohr 11d zur Veranschaulichung der Darstellung als innerhalb der Zeichenebene abgehend eingezeichnet. Es kann ebenso senkrecht zur Zeichenebene und aus Platzgründen zunächst parallel zum Zuleitungsrohr 11e verlaufen, wie in 2 dargestellt. Hier sieht man auch einen Betätigungshebel 11f für die Umlenkklappe 11c, mit dem der Gasvorhang rasch und effektiv abgestellt werden kann. Dieser Hebel kann z. B. mit dem Kolben eines (nicht gezeigten) Pneumatikzylinders verbunden sein. Der Zylinder wiederum kann von einer Steuerung betätigt werden.
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Nach Abschluss aller Siegelvorgänge gelangen die verpackten Lebensmittelstücke 1 in einen Schrumpftunnel 12. Der dort durchgeführte Schrumpfprozess ist wesentlich effektiver als bei vorbekannten Vorrichtungen, da störende Luftnester bereits aus den Verpackungen ausgetrieben sind.
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3 zeigt eine für die Erzeugung des Gasvorhangs besonders geeignete Düse 11b für die Gaszufuhreinrichtung 11. Zur Ausbildung eines breiten Gasvorhangs ist sie gegenüber dem Anschlussstutzen verbreitert. Über ihre Breite verteilt weist sie Gasleiteinrichtungen in Form von Leitblechen 11b.1, 11b.2 usw. auf, die zu den Seiten hin stärker angestellt sind, um so eine Ablenkung der seitlichen Abschnitte des Gasvorhangs hin zur Mitte des Gasvorhangs zu bewirken. Hierdurch werden die Lebensmittelstücke 1 auch von den Seiten angeströmt, wodurch etwaige Luftnester an den Seiten besonders effektiv ausgetrieben werden.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform für eine Düse 11b' für eine erfindungsgemäße Gaszufuhreinrichtung 11. Diese Düse 11b' ist geeignet, Lebensmittelstücke 1 von drei Seiten zu umgeben und einen von diesen drei Seiten kommenden Gasstrom zu erzeugen. Hierzu sind an allen drei dem Lebensmittelstück 1 zugewandten Innenseiten der Düse 11b' Luftschlitze 11g vorgesehen. Die Breite der Luftschlitze 11g kann mittels eines vorgehängten, verschiebbaren Regelblechs 11h eingestellt werden. Denkbar ist auch, dieses Regelblech mit einem Antrieb zu versehen, der wiederum von einer Steuerung angesteuert ist. Beim vollständigen Verschluss der Luftschlitze 11g wirkt das Regelblech 11h als Unterbrechungseinrichtung.
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Besonders bei Lebensmittelstücken, die keine ebene Auflagefläche haben, ist es wünschenswert, die Gaszufuhreinrichtung 11 so auszubilden, dass sie auch oder ggf. nur einen Gasstrom von unten erzeugt. 5 zeigt eine entsprechende Düse 11b' für zylinderförmige Lebensmittelstücke 1'. Der in 5 mit dem Kreis A gekennzeichnete Bereich ist in 6 vergrößert dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Fördereinrichtung am Ort der Düse 11b' unterbrochen, und zwar hier in zwei Förderbandabschnitte 2b und 2c. Die Düse 11b' weist an ihrer dem Lebensmittelstück 1' zugewandten Seite zwei Reihen feiner Luftaustrittslöcher auf, mit denen ein das Lebensmittelstück übergreifender, von unten strömender Gasvorhang gebildet wird. Denkbar sind auch andere Anzahlen an Reihen für die Luftaustrittslöcher oder anstelle oder zusätzlich zu den Löchern die Verwendung eines oder mehrerer Luftaustrittschlitze quer zur Förderrichtung F.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gaszufuhreinrichtung 11 sowohl mit einer Düse 11b' wie der nach 5 und 6 als auch mit einer wie der in 3 oder 4 gezeigten auszustatten. In diesem Fall können die Lebensmittelstücke 1 bzw. 1' von allen Seiten angeströmt werden.
