DE3018008A1 - Vorrichtung zum formen von kugelkoerpern aus geschnittenen stuecken eines stranges - Google Patents

Vorrichtung zum formen von kugelkoerpern aus geschnittenen stuecken eines stranges

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DE3018008A1 DE19803018008 DE3018008A DE3018008A1 DE 3018008 A1 DE3018008 A1 DE 3018008A1 DE 19803018008 DE19803018008 DE 19803018008 DE 3018008 A DE3018008 A DE 3018008A DE 3018008 A1 DE3018008 A1 DE 3018008A1
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Kazuo Ido
Junichi Naka
Yasuo Omi
Hitoshi Sano
Shigekatsu Sato
Kozo Taneda
Takanori Wada
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Description

Anmelder: Snow Brand Milk Products Co., Ltd.
Nr. 36-lo8, Naebo-cho 6-chome, Higashi-ku Sapporo (Hokkaido), Japan
Vorrichtung zum Formen von Kugelkörpern aus geschnittenen Stücken eines Stranges
Vertreter: Patentanwälte
Dipl.-Ing. S. Schulze Horn M. Sc, Dr. H. Hoffmeister
Goldstr. 36
44oo Münster
030062/0644
• ι
Vorrichtung zum Formen von Kugelkörpern aus geschnittenen Stücken eines Stranges
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen von Kugelkörpern aus geschnittenen Stücken eines Stranges, der aus einem Extruder mit Spritzkopf gepreßt wird. Der halbfeste, mittels eines Extruder-Spritzkopfes gepreßte Strang wird in Stücke fester Länge geschnitten, anschließend werden die Strangabschnitte zu kugelförmigen Körpern geformt, wobei es sich bei dem halbfesten Strang beispielsweise um Käse handeln kann, dessen physikalische Eigenschaften starken Änderungen, insbesondere unter Einfluß der Temperatur, unterworfen sind.
Handelsübliche Käsezubereitungen, z. B. sogenannter Schmelzkäse, wurden bisher nach dem in Figur 1. schematisch dargestellten Verfahren hergestellt. Hierbei wird ein Ausgangsmaterial durch Vermischen des Grundkäses mit einem Sekundärmaterial zubereitet. Das sich ergebende Ausgangsmaterial wird unter Wärmeeinfluß in einen Schmelzzustand emulgiert. Die Schmelze wird kontinuierlich durch einen Kühlzylinder geleitet, um sie in einen halbfesten Zustand zu versetzen. Anschließend wird das Ausgangsmaterial über den Extruder-Spritzkopf zu einem halbfesten Strang verpreßt.
Ö30062/0&U
S-
Der Strang wird mit einem Dreh- oder Pendelmesser, das vor dem Spritzkopf angeordnet ist und intermittierend mit einer festen Periode betrieben wird, zu Stücken vorbestimmter Länge geschnitten. Anschließend wird das mittels einer geeigneten Formmaschine in eine vorgesehene Form gebrachte oder mittels der Schneideinrichtung geschnittene Produkt verpackt.
Das vorstehend beschriebene, bekannte Verfahren hat jedoch Nachteile. Bei Käse ist bei niedriger Temperatur die Viskosität stark erhöht. Da das Wärmeleitvermögen der Masse beeinträchtigt ist, kann der Käse eine ungleichförmige Struktur erhalten. Aus diesem Grund erwies es sich bisher als unmöglich, die Strangpreßgeschwindigkeit konstant zu halten, so daß es bisher auch sehr schwierig war, konstante Abschnittslängen einzuhalten.
Außerdem sind das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung mit dem Nachteil behaftet, daß die geschnittenen Stücke nicht zu kugeligen Körpern geformt werden können, ohne daß eine getrennte Formmaschine durchlaufen wird. Infolgedessen ist es unmöglich, eine kontinuierliche Arbeitsweise vom Strangpressen bis zur Formung der Kugelkörper zu realisieren, so daß auch eine optimale wirtschaftliche Produktion nicht erzielbar war.
0300B2/0S44
β-
Auch wurde bisher noch keine Formvorrichtung entwickelt, welche automatisch und kontinuierlich die genannten Kugelkörper ohne Formbeeinträchtigung herzustellen vermochte. Infolgedessen besteht seit langer Zeit ein Bedarf für eine derartige Vorrichtung.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik auszuschalten. Hierzu soll eine Formvorrichtung geschaffen werden, mit welcher ein halbfester Strang mit einem festen Durchmesser zu Stücken · vorbestimmter Länge geschnitten werden kann, die nachfolgend zu Kugelkörpern geformt werden können. Die Vorrichtung soll in der Lage sein, einen mittels eines Spritzkopfes extrudierten halbfesten Strang eines festen Durchmessers unabhängig von der Extrudiergeschwindigkeit zu Stücken vorgegebener Länge zu schneiden.
Die Erfindung bezweckt weiterhin die Schaffung einer Formvorrichtung, die aus Abschnitten eines halbfesten Stranges ebenmäßige Kugelkörper zu liefern vermag.
Die genannten Aufgaben werden durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die die in den beiliegenden Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale besitzt.
030062/0644
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt:
- eine vor dem Extruder-Spritzkopf angeordnete Meßfühlereinheit zur Abgabe eines Signals bei Feststellung des Vorderendes des aus dem Spritzkopf extrudierten Stranges,
- eine Schneideinrichtung zum Schneiden des aus dem Spritzkopf extrudierten Stranges bei Eingang des Signals von der Meßfühlereinheit,
- einen drehbaren Formteil zur Aufnahme der geschnittenen Strangstücke in einer umlaufenden konkaven Haupt-Formnut in der Außenumfangsflache des drehbaren Formteils,
- einen festen Formteil mit einer konkaven Hilfs-Formnut, die an der Außenseite des drehbaren Formteils angeordnet ist und zusammen mit der Haupt-Formnut einen Formraum mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bildet.
In groben Zügen kann demnach die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben werden: eine Meßfühlereinheit, die mit einem Abstand vor dem Spritzkopf angeordnet ist, stellt das Vorderende des aus dem Spritzkopf extrudierten halbfesten Stranges fest. Sie liefert daraufhin ein Signal zu der Schneideinrichtung, die den Strang schneidet, wobei die abgeschnittenen Strangstücke von einer konkaven Haupt-Formnut im Außenumfang eines drehbaren Formteils aufgenommen werden, wobei sich die Strangstücke längs der Innenseite eines Formraurns bewegen können, der durch das Zusammenwirken
03D062/Q6U
zwischen der Haupt-Formnut und einer konkaven Hilfs-Formnut festgelegt wird. Auf diese Weise werden die Strangstücke zu Kugelkörpern geformt.
Die Vorrichtung gemäß Erfindung besitzt vergleichsweise kleine Abmessungen, weil ihre Meßfühlereinheit einen sogenannten Näherungsschalter aufweist, der aus hygienischen Gründen für die Verwendung bei strangförmigen Nahrungsmitteln, wie Käse, vorteilhaft geeignet ist.
Bei der Vorrichtung gemäß Erfindung ist die Haupt-Formnut des drehbaren Formteils tiefer als die Hilfs-Formnut des festen Formteils, wobei sich letztere zudem vom Einlaufzum Auslaufende hin zunehmend vertieft, so daß einwandfrei kugelförmige Körper mit gleichmäßigem Durchmesser und ohne Oberflächenunregelmäßigkeiten oder dergleichen erhalten werden können.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die Erfindung auf beliebige halbfeste Stoffe anwendbar, die ähnliche Eigenschaften wie Schmelzkäse besitzen. Zur beispielhaften Erläuterung ist daher die Erfindung in Bezug auf eine Vorrichtung zum Formen von Käsekugeln beschrieben.
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•J-
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen:
Figur 1 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Herstellung von Käsekugeln aus Schmelzkäse,
Figur 2 eine Seitenansicht auf eine Formvorrichtung gemäß Erfindung,
Figur 3 eine Ansicht der linken Seite der Vorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 4 eine teilweise aufgeschnittene, in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilansicht der Vorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 5 einen lotrechten Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung nach Figur 4, von der rechten Seite her gesehen,
Figur 6 ein teilweise im Schnitt dargestelltes Detail der Vorrichtung gemäß Erfindung,
Figur 7 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht zur Veranschaulichung der Beziehung
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ΊΟ-
zwischen dem drehbaren und dem festen Formteil zur Formung von Kugelkörpern,
Figur 8 eine Seitenansicht einer Anordnung, bei welcher jeweils mehrere Vorrichtungen gemäß der Erfindung links und rechts nebeneinander angeordnet sind, und
Figur 9 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Figur 8.
Figur 1 ist bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert worden.
Die Vorrichtung gemäß den Figuren 2 bis 7 weist einen Extruder-Spritzkopf 1 auf, der mittels einer Tragplatte an der Seite eines Rahmens 2 angebracht ist. Das Basisende (rechtes Ende gemäß Figur 3) des Spritzkopfes 1 ist mit einem (nicht dargestellten) Extruder verbunden.
Vorderhalb des Spritzkopfes 1 ist in einem zweckmäßigen Abstand zu diesem eine mittels einer Stellschraube 4 einstellbare Tragplatte 5 angeordnet. An der Tragplatte 5 ist, dem Spritzkopf 1 gegenüberstehend, eine Elektrode eines Berührungsschalters 6, d. h. eine Art Näherungsschalter, angebracht. Der Außenmantel eines Gehäuses 10
030062/064*
■ Μ-
für diese Elektrode 9 ist mit Gewinde versehen. Das Gehäuse 10 ist somit in eine Gewindebohrung der Tragplatte 5 eingeschraubt. Weiterhin ist am Gehäuse 10 ein Handgriff 7 mit einer zwischen diesem und die Tragplatte 5 eingefügten Feder 8 montiert. Das Gehäuse 10 ist mittels des Handgriffs 7 drehbar, wodurch die Relativstellung der Elektrode 9 zum Spritzkopf 1 einstellbar ist.
Eine Ausführungsform des Berührungsschalters 6 ist in Figur 6 dargestellt, wobei ein stoßspannungsunterdrückender Widerstand ("surge killer"), Varistor oder dgl. als Elektrode 9 benutzt wird, die mit der Basis eines ersten Transistors 13 eines Darlington Schaltkreises 12 verbunden ist, welcher die Transistoren 13 und 14 und ein Relais 15 enthält. Dieser Schaltkreis 12 ist mit einem Kreis verbunden, in welchem der Spritzkopf 1 mit einer Schwachstromquelle V, z. B. von 3 V, und einem zwischengefügten veränderlichen Widerstand 16 kombiniert ist.
über dem Spritzkopf 1 ist eine Schneideinrichtung angebracht, die eine auf der Welle 19 eines Motors 18 montierte Klinge 20 besitzt. Der Motor 18 ist am Rahmen parallel zum Spritzkopf angeordnet. Diese Klinge 20 ist abwärts und praktisch senkrecht zur Achse des Spritzkopfs in eine Position unmittelbar vor dem Spritzkopf 1 bewegbar.
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ρ- 301-8003
φ-
Unter dem Spritzkopf ΐ ist eine Welle 24 über eine Kupplung 23 mit der Welle eines Motors 22 verbunden, der praktisch parallel zum.Spritzkopf-vom Rahmen 2 getragen wird. Die Welle 24. .ist in einem Lager 26 gelagert, das seinerseits in einer am Rahmen befestigten Halterung 25 montiert ist. Am Vorderende der Welle 24.ist ein drehbarer Formteil 28 mittels einer Befestigungsmutter, 29 angebracht.
Wie insbesondere .aus Figur 5 hervorgeht, besteht der drehbare Formteil 28 aus einer Scheibe 31-, die in ihrem Außenumfang eine Haupt'-Formnut öder -vertiefung 3Ö mit halbkreisförmigem, konkavem Querschnitt aufweist. Diese Scheibe 31 ist so angeordnet., daß die Formnut 30 den unteren Teil eines zwischen dem Auslaß des Spritzkopfes-. 1 und der Elektrode. 9: des Schalters 6 gebildeten Raums durchläuft»
Die Scheibe 31 zerfällt in zwei Teile. Ein nahezu halbkreisförmiger fester Formteil 32 besitzt eine konkave gekrümmte Umfangsfläche, die sich längs der einen Hälfte (linke Seite gemäß Figur 2 und 4) des drehbaren Formteils 28 in dessen Umlaufrichtung erstreckt. Auf der Innenseite des festen. Formteils 32 ist eine halbkreisförmige^ konkave Hilfs-Formnut 33 ausgebildet, die einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt und zusammen mit der Haupt-Formnut 3& einen Formraum 34 festlegt, dessen Querschnitt im wesent-
lichen kreisförmig ist. Der feste Formteil 32 ist dabei mittels einer am Lager 26 montierten Halterung 36 am Rahmen befestigt. Die Halterung 36 ist in der Nähe des Unterteils des Spritzkopfes 1 mit einem Anschlag 37 versehen.
Gemäß Figur 7 ist die Nut 30 tiefer als die Nut 33. Für die Berechnung der Tiefe an der Austrittsseite gilt, daß dann, wenn der Radius des Formraumes 34 mit r bezeichnet wird, die Tiefe der Nut 30 gleich r + α ist, während die Tiefe der Nut 33 r - α entspricht. Die Wandfläche des Abschnitts 2 α der Nut 30 ist im wesentlichen eben.
Die Hilfs-Formnut 33 ist am Einlaufende am flachsten und vertieft sich in Richtung auf das Auslaßende. Mit anderen Worten: wenn die Mittelpunkte des umlaufenden Formteils und der Nut 33 mit 0 und die Abstände von diesen Mittelpunkten zur Außenumfangsflache der Nut 33 an Einlaß und Auslaß mit S1 bzw. S2 bezeichnet werden, kann die oben genannte Beziehung mit S2 > S1 ausgedrückt werden.
Gemäß den Figuren 2 und 3 ist weiterhin ein Steuer- und Schaltkasten 38 vorgesehen, während gemäß den Figuren 4 und 5 eine Rutsche 39 zum Austragen der Formkörper und ein Abstreifer 40 zum Auswerfen der Formkörper vorgesehen sind.
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■ Μ- :
Im folgenden wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erläutert. Wenn der extrudierte Käsestrang 17 beispielsweise gemäß Figur 6 aus dem Spritzkopf 1 austritt und mit der Elektrode 9 in Berührung gelangt, fließt durch den Käsestrang 17 zwischen dem Spritzkopf 1 "und der Elektrode 9 ein schwacher elektrischer Strom zu dem ersten Transistor 13. "Dieser Strom wird durch den zweiten Transistor 14 bis zur Aktivierung des Relais 15 verstärkt. Das betätigte Relais 15 schaltet den Motor 18 ein, der seinerseits das Messer 20 in Drehbewegung setzt, das den Käsestrang 17 an der Vorderseite des Spritzkopfes abschneidet. Die relative Lage zwischen dem Spritzkopf 1 und der Elektrode 9 ist dabei durch Verdrehen des Gehäuses 1O relativ zur Tragplatte 5 zweckmäßig eingestellt worden. Da außerdem die Stromquelle V für den Berührungsschalter 6, wie erwähnt, eine niedrige Spannung liefert, besteht keine Möglichkeit für eine elektrische Funkenbildung bei der Kontaktierung der Elektrode 9 mit dem Käsestrang. Elektrische Funken oder Lichtbogen haben normalerweise einen ungünstigen Einfluß auf den Käse, doch kann ein solcher Einfluß mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, kann der Käsestrang 17 durch entsprechende Einstellung der relativen
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Lage zwischen Spritzkopf 1 und Elektrode 9 unabhängig von der Extrudiergeschwxndigkext stets in Stücke gleichbleibender Länge geschnitten werden.
Die auf diese Weise geschnittenen Käsestücke fallen in die Nut 33 in der den drehbaren Formteil 28 bildenden Scheibe 31 herab. Der Anschlag 37 gewährleistet dabei, daß die Käsestrangstücke einwandfrei und ohne Abweichung aus der vorgesehenen Bewegungsbahn in die Nut 33 hineinfallen. Bei der Drehung der Scheibe 31 werden die Käsestücke zum oberen Einlaßende des festen Formteils 32 gefördert, in den durch die Nuten 30 und 33 der beiden Formteile 28 bzw. 32 gebildeten Formrauiri hineingeführt und dann am unteren Auslaßende auf die Rutsche 39 ausgetragen. Beim Durchgang durch den vom Einlaufende zum Auslaufende des festen .Formteils verlaufenden Formraum werden diese Käsestrang stücke durch beide Nuten 30 und 33 zu Kugelkörpern geformt.
Die Nut 30 ist aus den im folgenden angegebenen Gründen tiefer geformt als die Nut 33. Wenn nämlich beide Nuten 30 und 33 dieselbe Tiefe besäßen, ergäben sich die folgenden Nachteile: zum einen würden die Käsestücke am Äuslaßende zur Rutsche durch die Scherkräfte beeinträchtigt werden, die aufgrund des erhöhten Reibungswiderstandes
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in der Nut 33 und die Wechselwirkung zwischen der Drehbewegung der Nut 30 sowie die der gleichzeitigen Drehbewegung der Käsestücke selbst hervorgerufen wird, so daß diese Käsestücke eine verformte Kugelgestalt erhalten würden- Da außerdem bei gleich tiefen Nuten die Drehrichtung der Käsestücke im Formraum 34 konstant wäre, könnten die Käsestücke aus dem Spalt zwischen den beiden gegenüberstehenden Flächen bei-der Formteile 28 und 30 herausgedrückt werden, so daß Produkte mit unerwünschten Unebenheiten an der Oberfläche geformt werden würden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diese Nachteile erfolgreich dadurch ausgeschaltet, daß die beiden Nuten und 33 mit den vorher angegebenen Abmessungen ausgebildet werden. Bezüglich des Tiefenunterschieds zwischen den beiden Nuten ist darauf hinzuweisen, daß zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können, wenn gemäß Figur 7 folgende Bedingungen erfüllt sind:
1 /ύΟ
P = 0,1 m oder weniger, vorzugsweise etwa 0,05 mm,
wobei bei einem Durchmesser D von z. B. 18 mm α etwa 0,75 mm beträgt und al sowie cx2 den größten bzw. kleinsten Wert von α angeben. -
Da außerdem die Nut 33 an der Auslaßseite tiefer ist als
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- /if·
an der Einlaufseite (d. h. S2 > S1 gemäß Figur 7), werden die Gutstücke in dieser Nut 33 an der Einlaufseite der Nut an einer mechanischen Spannung oder Belastung unterworfen und dann allmählich in Richtung auf ihre Auslaßseite entlastet. Die Drehbewegung der Gutstücke im Formraum 34 gestaltet sich somit komplex, so daß die Verhinderung einer Entstehung von Oberflächenunregelmäßigkeiten begünstigt wird und außerdem die Gutstücke gleichmäßig und ohne Verformung ausgetragen werden können, weil die am Auslaßende der Nut 33 auftretende Reibung niedrig ist.
In den Figuren 8 und 9 ist eine Anordnung aus erfindungsgemäßen Vorrichtungen dargestellt, bei welcher je drei Formvorrichtungen mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau jeweils in einer Reihe auf der linken und rechten Seite angeordnet sind und ein Gutaufnahmebehälter 4 2 zur Aufnahme der geformten Käsekugeln in der Mitte zwischen den beiden Vorrichtungsgruppen vorgesehen ist. Die Formvorrichtungen ruhen dabei jeweils auf Sockeln 43.
Obgleich vorstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, ist die Erfindung keineswegs hierauf beschränkt. Vielmehr sind dem Fachmann innerhalb des Erfindungsrahmens verschiedene Änderungen bzw. Abwandlungen möglich.
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Claims (6)

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Formen von Kugelkörpern aus geschnittenen Stücken eines Stranges, der aus einem Extruder mit Spritzkopf gepreßt wird, gekennzeichnet durch
- eine vor dem Extruder-Spritzkopf (1) angeordnete Meßfühleinheit (6) zur Abgabe eines Signals bei Feststellung des Vorderendes des aus dem Spritzkopf (1) extrudierten Stranges (17),
- durch eine Schneideinrichtung (20) zum Schneiden des aus dem Spritzkopf (1) extrudierten Stranges (17) bei Eingang des Signals von der Meßfühlereinheit,
- durch einen drehbaren Formteil (28) zur Aufnahme der geschnittenen Strangstücke in einer umlaufenden, konkaven Haupt-Formnut (30) in der Außenumfangsflache des drehbaren Formteils (28),
- und durch einen festen Formteil (32) mit einer konkaven Hilfs-Formnut (33) , die ,an der Außenseite des drehbaren Formteils (28) angeordnet ist und zusammen mit der Haupt-Formnut (30) einen Formraum (34) mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühleinheit (6) einen Kontakt- oder Näherungs-
030062/08 UI*
COPY
■ ι
schalter umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (20) auf einer Welle eines Motors (18) montiert ist, der durch ein von der Meßfühlereinheit (6) abgegebenes Signal betätigbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der drehbare Formteil (28) eine in einem Raum zwischen dem Spritzkopf (1) und der Meßfühlereinheit angeordnete Scheibe (31) aufweist, die so angeordnet ist, daß die Häupt-Formnut den unteren Teil dieses Raums durchläuft.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnut (30) des drehbaren Formteils (31) eine größere Tiefe besitzt als diejenige (33) des festen Formteils.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formnut (33) des festen Formteils an der Einlaufseite am flachsten ist und sich zur Auslaßseite hin zunehmend vertieft.
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DE19803018008 1979-06-26 1980-05-10 Vorrichtung zum formen von kugelkoerpern aus geschnittenen stuecken eines stranges Granted DE3018008A1 (de)

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