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Vorrichtung zum Injizieren eines Fluids in
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Backware Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Injizieren eines
Fluids, wie Wasserdampf oder Wasser, in Backware mit Hilfe von hohlen Nadeln, die
an einem Nadelträger angeordnet sind und jeweils zeitweilig an eine Fluidquelle
anschließbar sind, wobei der Abstand zwischen dem Nadelträger und der Backware veränderbar
ist, um die Nadeln in die Backware zu stechen und das Fluid in die Krume der Backware
zu injizieren.
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Bei tiefgefroren eingelagerten Backwaren zeigt sich häufig der Nachteil,
daß sich die Krume und die Kruste der Backware voneinander lösen. Wie im deutschen
Patent 2 856 272 vorgeschlagen wurde, kann dieser Nachteil in der Weise behoben
werden, daß Wasser oder Wasserdampf in bestimmter Menge vor der.
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Tiefgefriervorgang in die Krume injiziert wird.
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Es sind bereits Vorrichtungen zum Injizieren von fluiden Medien in
Nahrungsmittel bekannt. Solche beispielsweise in der offengelegten deutschen Patentanmeldung
P 27 o3 435 beschriebenen Vorrichtungen sind allerdings nicht zum Behandeln von
empfindlicher Backware geeignet, da diese von ihrer Konsistenz und Form her gesehen
ganz spezielle Anforderungen und Bedingungen
im Zusammenhang mit
der Frage stellt, wie und wo die Injektionsnadeln an der Backware angesetzt und
eingestochen werden müssen. Weiterhin haben Versuche gezeigt, daß sich zufriedenstende
Ergebnisse nur erzlfl(n Jassen, wenn das Fluid vor dem Injizieren in zweckentsprecherder
Weise aufbcreitet wrd, da andernfalls die behandelte Backware unter anderem durch
Formänderung oder durch Zerstörung der Kruste Schaden nehmen wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrrichtung,
mit der auf einfache und effektive Weise ein Fluid in Backprodukte injiziert werden
kann und die außerdem einen im wesentlichen vollautanatischen Ablauf der hierzu
erforderlichen Behandlungsschritte bietet, ohne daß hierbei die Backware durch mechanische
Einwirkung übermäßig belastet wird. Weiter hin soll bei Verwendung von Wasserdanpf
als zu injizierendes Fluid eine bescnders vorteilhafte Anordnung und Ausbildung
des hierfür notwendigen Dampferzeugers vargeschlagen werden.
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Zur ibsung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Vorrichtung nach
der Erfindung so ausgebildet, daß der Abstand zwischen dem Nadelträger und einem
die zubehandelnde Backware aufnehmenden Tisch derart veränderbar ist, daß bei Verringerung
des Abstandes die durch Ausnehmungen des Tisches tretenden Nadeln in die Backware
gestochen werden, wobei die Backware vcn einem Halter auf der Tischfläche niedergehalten
wird, und daß nach s endic:n.g de£ Lnjektionsvorganges der Abstand zwischen dem
Nadelträger und dem Tisch wieder vergroßerbar ist, um hierbei die Nadeln aus der
Backware zu ziehen und den Nadelträger und/oder den Tisch in die Ausgangslage zu
bringen, bei der sich die freien Enden der Nadeln unterhalb der Tisch fläche befinden.
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Der Nadelträger kann unterhalb eines die zu behandelnde Backware aufnehmznden
Tisches taktweise aufwärts und abwärts verstellbar sein, um beim aufwärts
die
Backware zu stechen, wobei die Backware von dem gegenläufig zum Nadelträger verfahrbaren
Halter auf dem Tisch gehalten wird, und daß nach Ab, schluß des Injektionsvorganges
die Nadeln durch einen abwarts gerichteten Hub des Nadelträgers aus der Backware
ziehbar und zumindest bis unter die Tischoberfläche absenkbar sind, während der
Halter zur Freigabe der auf dem Tisch weitelzutransportierenden Backware anhebbar
ist.
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Zweckmäßigerweise wird der Nadelträger mit einem Dampferzeuger als
Fluidquelle kombiniert, wobei die Zufuhr vom Dampf zu allen Nadeln über ein einzelnes
Ventil oder zu einzelnen Nadelgruppen über je ein Ventil geregelt wird, das bei
Aufwärtshub des Nadelträgers durch den dabei vom Halter auf die Backware ausgeübten
und auf den Ventilkopf übertragenden Gegendruck geöffnet und beim Abwärtshub des
Nadelträgers schließlich wieder geschlossen wird.
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Jedem Ventil ist eine in den Tisch eingelassene Druckplatte zugeordnet,
die sich oberhalb des zu ihr gehörenden Ventils befindet und vertikale Kanäle für
den Durchgang der Nadeln beim Aufwärtshub des Nadelträgers hat. Der Ventilkopf und
die erwähnte Druckplatte stehen über teleskopisch zusammenwirkende Bauelemente in
Verbindung, und zwar in der Weise r daß die Strecke der größtmöglichen Relativbewegng
zwischen der Druckplatte und dem Ventilkopf kleiner ist als die Strecke der möglichen
Relativbewegung zwischen dem Ventilsitz und der Druckplatte, derart, daß das Ventil
durch Abheben des Ventilkopfes vom Ventilsitz betätigt wird, sobald der Nadelträger
zumindest um das Maß der zuerst erwähnten Strecke angehoben ist. Dabei werden diese
Vorgänge so gesteuert, daß das Fluid erst dann
aus den Nadeln austretep
wird, wenn diese um ein bestimmtes Maß durch die Kruste in die Krume eingestochen
wurden. Entsprechend wird der Dampfaustritt aus den Nadeln unterbunden, bevor diese
durch Absenken des Nadelträgers wieder aus der Backware gezogen werden.
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Der Ventilsitz kann an einem hohlen Nadelkopf ausgebildet sein, der
die stehend auf ihm angeordneten Nadeln trägt und dessen Hohlraum einerseits mit
den Nadelkanälen und andererseits bei geöffnetem Ventil mit dem Dampferzeuger Verbindung
hat. Der Dampferzeuger weist eine obere und eine untere Kammer auf.
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Der unteren beheizten Kammer wird das zu verdampfende Wasser zugeführt.
Der in dieser Kammer erzeugte Wasserdampf wird schließlich über eine Verbindung
nach oben in die obere und ebenfalls beheizte Kammer geleitet, die als Darfreservoir
dient und der das Ventil oder die Ventile zugeordnet ist bzw.
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sind. Weiterhin wird ein Regler vorgesehen, mit dem das über eine
Pumpe in die untere Kammer gefördertc wasser auf einem vorbestimmten Pegel gehalten
wird, so daß die untere Kammer jeweils nur teilweise mit Wasser und im übrigen mit
Dampf gefüllt ist.
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Die Backware kann an der vorderen Bedienungsseiwe der Vorrichtung
von Hand oder auch maschinell auf dem Tisch abgelegt werden, um von dort aus in
den Wirkungsbereich der Injektionsnadeln weitertransportiert zu werden. Dies geschieht
mit Hilfe eines über der Tischfläche verfahrbaren Rakels, der aus einer vorderen
Position unter Mitnahme der auf dem Tisch
abgelegten Backware in
eine hintere Position längs verstellbar ist, bzw r oich die auf dem Tisch li.egende
Backware dann oberhalb des Nadelträgers bzw. der Nadeln befindet, so daß die Nadeln
durch Anheben des Nadelträgers in die vom Halter gegen die Tischfläche gehaltene
Backware gestoßen werden können. Währenddessen fährt der Rakel wieder in die hintere
Position zurück, so daß ohne Zeitverlust gleich neue zu behandelnde Backware vor
dem Rakel auf dem Tisch abgelegt werden kann.
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In der anlie<jenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bei abgenommener Seitenverkleidung in teilweisem Längsschnitt, Figur
2 einen Ausschnitt aus der Figur 1 im größeren Maßstab, Figur 3 einen Schnitt durch
den oberen Teil des Nadelträgers mit einar Ventil und dessen Betätigungseinrichtung,
Figur 4 eine Frontansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung und Figur 5 eine entsprechende
Frontansicht bei abgenommener vorderer Verkleidung.
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Der Nadelträger 1 für die Injektionsnadeln 2 besteht aus einer später
noch im einzelnen beschriebenen Baugruppe und ist unterhalb eines die zu behandelnde
Backware 3 aufnehmenden Tisches 4 vertikal heb- und senkbar angeordnet. Die Nadeln
2 sind gemäß Figur 4 zu vier gesonderten Nadelgruppen 2a,2b,2c und 2d zusammengestellt.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils eine dieser Nadelgruppen in Seitenansicht.
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Im Tisch 4 sind Ausnehmungen vorgesehen, durch welche die Nadeln 2
bzw. Nadelgruppen 2a-2d beim aufwärts gerichteten Hub des Nadelträgers 1 treten
und schließlich in die über nonen befindliche Backware 3 eindringen werden, die
beim Einstechen der Nadeln und erforderlichenfalls auch während des Injektionsvorganges
von einem gegenläufig zum Nadelträger verfahrbaren Halter 5 mit geringem Druck auf
der Tischfläche gehalten wird. Nach Beendigung des Injektionsvorganges werden die
Nadeln 2 durch abwärts gerichteten Hub des Nadelträgers aus der Backware gezogen,
und zwar zumindest bis unter die Tischoberfläche, damit die Backware ungehindert
auf dem Tisch weiterbefördert werden kann, und zwar unter Hinweis auf die Figuren
g und 2 nach rechts.
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Der Nadelträger 1 ist mit einem Dampferzeuger 6 als Fluidquelle kombiniert,
der eine obere Kammer 7 und eine untere Kammer 8 aufweist. Beide Kammern werden
elektrisch durch Stromwärme beheizt. Die elektrischen Widerstandselemente sind in
den Wänden der beiden K<'mmern eingezogen oder eingebettet, wie es in Figur 2
durch di scilwarz ausgelegten Kreisflächcn
angedeutet ist. Im übrigen
sind die Kammerwandungen mit einer Isolierung 9 gegen Wärmeabstrahlung nach außen
abgedeckt.
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Das zu verdampfende Wasser kommt aus einem Wasserbehälter 10 zu einer
Membranpumpe 11, die das Wasser über nicht im einzelnen gezeigte Schlauchverbindungen
in die untere Kammer 8 des Dampferzeugers fördert, und zwar über einen Schwimmer-Regler
12, der das Wasser in der Kammer 8 so auf einem festgelegten Pegel hält, daß nur
ein Teil der Kammer mit Wasser gefüllt ist, während sich im oberen Kammervolumen
der Wasserdampf bildet.
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Dieser Dampf strömt über die vertikal verlaufende Verbindung 13 in
die obere Kammer 7, die somit laufend einen bestimmten Dampfvorrat zur Verfügung
hält. Das spezielle Zweikæ-mersystem für den Dampferzeuger hat im Vergleich zu einem
Einkammersystem den Vorteil, daß das zugeförderte kalte Wasser nicht zu einer übermäßigen
Kondensation des gebildeten Dar:pfes führen wird und daß vor allem in der oberen,
als Dampfreservoir dienenden Kammer auf keinen Fall Dampf kondensieren wird.
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An die obere Kammer 7 ist ein Ventil oder sind mehrere Ventile 14
angeschlossen. Die Anzahl dieser Ventile richtet sich nach der Anzahl der unabhängig
voneinander mit Dampf zu versorgenden und somit selbsttätig wirkenden Nadelgruppen.
Man wird also der oberen Kammer 7 vier Ventile zuordnen, wenn alle vier Nadelgruppen
2a-2d mit Dampf versorgt werden sollen und die zu diesen Nadelgruppen gehörenden
Ventile gesondert durch je ein
Backprodukt beim Aufwärtshub des
Nadelträgers 1 betätigbar sein sollen.
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Jedes Ventil wird so ausgelegt, daß es beim aufwärts gerichteten Hub
des Nadelträgers durch den dabei von der Backware 3 bzw. vom Halter 5 ausgeübten
Gegendruck geöffnet und beim Abwärtshub des Nadelträgers wieder geschlossen wird.
Zu diesem Zweck ist für jedes Ventil 14 in den Tisch 4 eine Druckplatte 15 eingelassen,
die sich oberhalb des zugehörigen Ventils befindet und vertikale Kanäle 16 für den
Durchgang der Nadel 2 hat, die stehend auf einem Nadelkopf 17 befestigt sind.
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Der Nadelkopf macht die Vertikalbewegungen des Nadelträgers 1 in jedem
Fall gleichsinnig mit, während die Druckplatte 15 nur in gleicher Weise mitbewegt
wird, solange sie nicht mit e-,Fsr-ezhendem Gegendruck auf eine über ihr befindliche
und vom Halter 5 auf dem Tisch 4 niedergehaltene Backware trifft, da dann nämlich
das Ventil 14 zum Einführen von Dampf in die Nadeln 2 geöffnet wird.
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Um diese Funktion unter Berücksichtigung der vorgegebenen Bewegungsstrecken
zu erreichen, stehen die Druckplatte 15 und der tropf 18 des Ventils 14 über teleskopisch
zusammenwirkende Teile in Verbindung. Hierzu gehören die begrenzt um die Stekke
a in der zentrischen Bohrung 19 der Druckplatte 15 verschiebbare Hülse 20 und die
starr mit dem Ventilkopf 18 verbundene Ventilstange 21, zwischen der und der Hülse
20 eine Relativbewegung um die Strecke b zugelassen ist. Im übrigen kann sich der
Darstellung nach Fig. 3 entsprechend der Nadelkopf
17 und der
an ihm ausgebildete Ventilsitz 22 relativ zur Druckplatte 15 um eine Strecke verstellen,
die größer ist als die mögliche Relativbewegung zwischen der Druckplatte 15 und
dem durch die Druckfeder 23 in Schließstellung gehaltenen Ventilkopf 18.
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Mit anderen Worten ausgedrückt soll also die der Summe aus den Strecken
a und b entsprechende Strecke für die größtmögliche Relativbewegung zwischen der
Druckplatte 15 und dem Ventilkopf 18 kleiner sein als die Strecke der möglichen
Relativbewegung zwischen dem Ventilsitz 22 und der Druckplatte 15, so daß das Ventil
14 durch Abheben des Ventilkopfes 18 vom Ventilsitz 22 betätigt werden wird, sobald
der Nadelträger 1 zumindest um die Strecke a + b angehoben ist. Dabei muß verständlicherweise
der auf die Druckplatte 15 von oben einwirkende Druck so groß sein, daß die Vorspannung
des Ventilkopfes 18 durch die Feder 23 überwunden werden kann.
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Bei so geöffnetem Ventil 14 kann Dampf aus der Kammer 6 in den Raum
24 und von dort durch den Ringschlitz 25 in den Hohlraur.
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des Nadelkopfes 17 bis in und durch die Nadeln 2 strömen, so daß die
Backware 3 über die eingestochenen Nadeln mit Wasserdampf beaufschlagt werden wird.
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Parallel zur oberen Fläche des Tisches 4 kann ein Rakel bzw.
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Mitnehmer 26 aus einer vorderen Position (Fig. 1) unter Mitnahme der
vor dem Rakel auf dem Tisch abgelegten Backware in eine hintere Position verstellt
werden, bei der sich die Backware oberhalb der Nadeln 2 bzw. des Nadelträgers befindet
(Fig. 2).
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Zweckmäßigerweise wird der Rakel gleich nach Erreichen dieser hinteren
Position wieder zurück in die Ausgangsposition bewegt, um gleich erneut weitere
zu behandelnde Backware vor dem Rakel auf der Tischfläche ablegen zu können, während
die vorher vorgeschobene Backware behandelt wird. Nach Beendi n(3 des Injektionsvorganges
fährt der Nadelträger 1 nach unten und der Halter 5 nach oben, so daß die Backware
3 auf dem Tisch nach rechts (Fig. 2) weitergeschoben werden kann. Dies geschieht
im Prinzip selbsttätig durch die vom Rakel nachgeförderte Backware, die beim Einlaufen
des Rakels in die erwähnte hintere Position gegen die behandelte Backware stößt
und diese weiterbewegt.
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An die horizontale ebene Fläche des Tisches 4 schlicßt sich gemäß
Fig. 1 eine tiefer versetzt angeordnete Abstellfläche 27 an, auf der ein Sammelbehälter
für die behandelte Backware abgestellt werden kann. Andererseits besteht natürlich
auch die Möglichkeit, am Ende des Tisches einen Förderer für die Backware anzuschließel.
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Der Rakel 26 besteht im wesentlichen aus einer quer und horizenta
titer den Tisch 4 verlaufenden Platte, die in Förderrichtung gesehen offene Ausnehmungen
haben kann, welche die vorn auf dem Tisch 4 abgelegte Backware teilweise umfassen
und dafür sorgen, daß die Backware beim Verschieben mit dem Rakel nicht seitlich
ausweicht.
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Die vertikalen Verstellbeweguncjen des Nadel trägers 1 und des
Halters
5 und die horizonte Verstellbewegung des Rakels 26 sind zwangsweise synchronisiert
und werden mit Hilfe von Steuerscheiben erzeugt, die gemäß Fig. 5 gemeinsam auf
einer Welle 28 befestigt sind, die von einem Motor 29 iiber Kettenräder 30,31 und
eine diese Räder verbindende Kette 32 angetrieben wird. Die Taktzeiten der jeweiligen
Verstellbewegungen können durch Änderung der Drehzahl des Motors 29 geregelt werden.
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Die beiden Kurbel scheiben 33 mit den angelenkten Hebeln 34 wirken
auf die untere Traverse 35 des Nadelträgers 1 . Uber die gleichen Kurbelscheiben
und die angelenkten Hebel 36 kann der Halter 5 vertikal auf- und abwärts verstellt
werden. Die Nockenscheibe 37 dient zur Betätigung der Wasserpumpe 11, während mit
der Nockenscheibe 38 der Rakel 36 verstellt wird.
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Die Anordnung der notwendigen Hebel und Lenker ergibt sich aus der
Fig. 1.
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Da die Höhe der zu behandelnden Backware je nach Art der Backware
unterschiedlich sein kann, sollte die Endstellung des Halters 5 veränderbar sein.
Gleiches gilt entsprechend für die Endstellung bzw. hintere Position des Rakels,
die in Abstimmung auf die verschiedenen Breiten bzw. Durchmesser der Backware veränderbar
ist, damit die Backware möglichst immer mittig über den Nadeln 2 zu liegen kommt.
Dementsprechend werden gesonderte Stellmotore 39,40 vorgesehen, mit denen die Endstellungen
des Halters 5 und des Rakels 26 unabhängig von ihren im übrigen konstant vorgegebenen
Verstellwegen verändert werden
können.
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Der Halter 5 hat auf seiner dem Tisch 4 zugekehrten Seite ein Polster
41, das beim abwärts gerichteten Hub des Halters von oben auf die Backware 3 trifft
und dabei elastisch ausgelenkt wird, damit die Backware nicht übermäßig gegen den
Tisch 4 gedrückt wird und hierdurch Schaden erleiden kann.
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Abweichend vom vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte die
erf»RSungsgemäße Vorrichtung auch so konzipiert werden, daß sowohl der Tisch als
auch der Nadelträger gegenläufig höhenverstellbar angetrieben werden oder daß der
Nadelträger ortsfest ist, während der Tisch relativ zum feststehenden Nadelträger
vertikal verstellbar ist. Im Prinzip kommt es nämlich nur darauf an, den Abstand
zwischen dem Nadelträger und dem die Backware aufnehmenden Tisch verändern zu können,
um bei Verringerung dieses Abstandes die durch die Ausnehmungen des Tisches tretenden
Nadeln in die Backware zu stechen und bei einer nachfolgenden Vergrößerung des Abstandes
zwischen dem Nadelträger und dem Tisch die Nadeln aus der Backware zu ziehen. Dabei
wird der die Backware aufN1en Tisch drückende Halter zumindest die 0> Absenkbewegung
des Tischs mitmachen müssen, damit die Backware beim Eindringen der Nadeln nicht
vom Tisch abgehoben wird. Im übrigen muß der die Backware übe den Tisch schiebende
Mitnehmer nicht unbedingt zusammen mit dem Tisch höhenverstellbar sein.
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*;Chließlich besteht bei dieser Lösung auch die Möglichkeit, daß der
Dampferzeuger ebenso wie der Nadelträge als eine ortsfeste und gegebenenfalls vom
Nadelträger getrennte Baueinheit in-
Weiterhin kann der fest in
der Vorrichtung integrierte Tisch 4 entfallen und durch einzelne an sich bekannte
Backbleche ersetzt werden. Dabei kann das mit der abgebackenen Backware aus dem
Backofen genommene Backblech lose auf einer nicht weiter gezeigten Fördereinrichtung
abgesetzt oder auch lösbar mit dieser verbunden werden Die Fördereinrichtung, beispielsweise
ein Kettenförderer mit umlaufend angetriebenen Ketten, bewegt das Backblech längs,
also gemäß Figur 1 nach rechts, und taktweise durch die Vorrichtung, und zwar horizontal
beispielsweise in der Ebene des in der Zeichnung dargestellten Tisches 4.
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Im Boden der Backbleche sind die erforderlichen Ausnehmungen für den
Durchgang der Injektionsnadeln so angeordnet, daß sich jeweils am Ende der absatzweisen
Backblechverstellungen bestimmte Ausnehmungen über den Nadeln befinden, so daß durch
Anheben des Nadelträgers oder Absenken des Backbleches die Nadeln durch die Ausnehmungen
bewegt und in die Backware gestochen werden können.
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Diese Möglichkeit bietet insbesondere den Vorteil, daß die fertig
gebackene Ware nach Entnahme aus dem Backofen auf den jeweiligen Backblechen belassen
werden kann und daß die einzelnen Backbleche nacheinander gleich auf der Fördereinrichtung
der Vorrichtung abgestellt werden können, ohne daß we beim vorher besc,- .r,enen
Ausführungsbeispiel die Backware einzelnd auf dem Tisch abgelegt
werden
muß. Der Injektionsvorgang kann auch in diesem Fall vollautomatisch weiter ablaufen,
in,dem das jeweilige Backblech, ausgehend vom einer vorgegebenen Anfangsstellung,
mit der Fördereinrichtung um eine bestimmte Strecke durch die Vorrichtung bewegt
wird, dann die Nadel durch die Ausnehmungen des Backbleches in die darauf befindliche
Backware gestochen werden, um Wasserdampf zu injizieren, und indem schließlich das
Backblech nach Herausziehen der Nadel aus der Backware weiterbewegt wird, um dann
den nächsten Injektionsvorgang einzuleiten.
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Im Vergleich zu herkömmlichen Backblechen müssen die für diese Verfahrensweise
erforderlichen Backbleche also nur zusätzlich mit den Ausnehmungen versehen sein,
die beim eigentlichen Backvorgang nicht stören werden. Außerdem muß natürlich dafür
gesorgt werden, daß die zu behandelnde Backware so auf dem Backblech liegt, daß
die Injektionsnadeln beim Durchtritt durch die Ausnehmungen auf die Backware treffen
werden. Im übrigen kann die Backware auch nach dem Injektionsvorgang auf den von
der Fördereinrichtung abzunehmenden Backblechen verbleiben und zusammen mit diesen
in den Gefrierraum einer Tiefgefrieranlage abgestellt werden.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung nach
der Erfindung natürlich auch zum Injizieren von Wasser oder anderen flüssigen Medien
geeignet ist. In diesem Fall würde der Dampferzeuger entfallen und der Nadelträger
stattdessen mit einem Flüssigkeitsreservoir in Verbindung stehen, aus dem bei Bedarf
Flüssigkeit unter Druck taktweise in die
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