DE3744437A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer knet- und mischmaschine - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer knet- und mischmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Knet- und
Mischmaschine, gegebenenfalls mit den ihr zugeordneten Auslaßvor
richtungen der die Zutaten enthaltenden Silos, insbesondere für Mehle
und Wasser, zur automatisierten Teigherstellung für Brot oder Gebäck
unterschiedlichster Rezepturen, wobei die Knet- und Mischmaschine zur
Programmierung ihrer verschiedenen Geschwindigkeitsbereiche mit einem
Zeitschaltsystem versehen ist und Sensoren zur Messung von Teig
zustandsgrößen aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung
zur Herstellung des Verfahrens, bestehend aus einer Knet- und
Mischmaschine, einem integrierten oder als selbständige Einheit
arbeitenden Rechner sowie Sensoren, welche die Zustandsgrößen der
Zutaten und des Teiges während des Knet- und Mischprozesses
kontinuierlich messen.
Es ist seit langem das Bestreben, die Herstellung von Teigen für Brot
oder Gebäck zu automatisieren. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es
erforderlich, daß möglichst wenige Veränderliche den Herstellungsprozeß
beeinflussen. Hierzu zählen besonders die Eigenschaften der Zutaten und
ihr unterschiedliches Verhalten durch äußere Bedingungen, wie Feuchtig
keit und Temperaturen der Bearbeitungsräume.
Mehle verhalten sich nicht nur unterschiedlich hinsichtlich ihrer Art,
wie Roggen- oder Weizenmehl, sondern bei gleicher Art sind die Eigen
schaften noch abhängig vom Herkunftsort und vom Jahrgang. Um das
unterschiedliche Verhalten möglichst zu reduzieren und zu normieren,
stellen die Mühlen Verschnitte her, so daß definierte Mehleigenschaften
vorliegen. Durch Typenbezeichnungen, wie beispielsweise Roggenmehl Typ
997 oder 1150 oder Weizenmehl Typ 1050, kann sichergestellt werden, daß
die verwendeten Mehle unabhängig vom Herstellungsort und Jahrgang sind
und definierte Eigenschaften besitzen, welche einem automatischen
Herstellungsprozeß zugrundegelegt werden können.
Zur Reduzierung der Beeinflussung des Herstellungsprozesses durch
äußere Bedingungen, wie Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur, ist es
bekannt, den Herstellungsprozeß in klimatisierten Räumen durchzuführen.
Dies ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden, welcher praktisch nur
von Großbetrieben wirtschaftlich aufgebracht werden kann.
So ist es bereits bekannt, für die komplexen Funktionsabläufe bei der
Teigherstellung in Großbetrieben mit klimatisierten Räumen Rechner bzw.
Computer zur Steuerung der gesamten Anlage einzusetzen. Danach werden
beispielsweise die einzelnen Mehlsorten automatisch aus den Silos
abgerufen, abgewogen und gefördert und die entsprechend temperierte
Wassermenge beigegeben. Von dem zentralen Rechner wird der Ablauf des
Misch- und Knetprozesses gesteuert, wobei alle Funktionen in der
richtigen Reihenfolge ablaufen. Hierfür werden spezielle Pumpen in
Verbindung mit Trockenstoffdosiereinrichtungen verwendet. Die Dosierung
der flüssigen Bestandteile übernehmen Dosierpumpen und Dosierbandwaagen
oder Waagen mit Kippbebältern geben die pulverförmigen Stoffe zu. Die
Dosiergeräte können verschiedenen Teigsorten bzw. Rezepturen beispiels
weise durch Vorwahleinstellung angepaßt werden.
Aus der EP-A2 01 91 288 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Teigbereitung für Brot oder Feingebäck bekannt, bei dem ein Mischer
verwendet wird, dem Zutaten zugeführt werden, welche zu einem Teig
verarbeitet werden, dessen Zustand überprüft und durch Zugabe eines
Hauptbestandteils periodisch geändert wird. Hierbei wird bei der
Eingabe in den Mischer ein Hauptbestandteil in einer Menge eingegeben,
die anteilsmäßig unterhalb einer Mindestmenge liegt, welche unter
Berücksichtigung veränderlicher Materialeigenschaften anzusetzen ist.
Die Eigenschaft des Teiges bzw. sein Zustand wird in einem ersten
Meßzeitpunkt anhand einer Sonde ermittelt, welche als Spezialsonde
ausgebildet ist und die Temperatur des Teiges und einen Wert bestimmt,
mit dem auf die vorhandene Viskosität geschlossen wird. Durch Messungen
in bestimmten Intervallen werden die noch fehlenden Mengen an be
stimmten Zutaten ermittelt und zugegeben.
Dieses Verfahren nähert sich asymptotisch dem Sollwert, in dem zu
bestimmten Zeitpunkten jeweils reduzierte Mengen an Zutaten, vornehm
lich Wasser, zugegeben werden.
Eine solche Teigbereitung setzt neben allgemeinen Erkenntnissen für
jedes Rezept und für jede zu bearbeitende Menge eine große Zahl von
Kennlinienfelder oder Datenfelder voraus, die den Meßwerten in den
entsprechenden zeitlichen Phasen zuzuordnen sind und welche in Pilot
projekten unter gleichen oder vergleichbaren Zuständen vorbestimmt
werden müssen.
Dieses bekannte Verfahren ist wegen der aufwendigen Voraussetzungen
äußerst kompliziert und mögliche Störungen in den Intervallen zwischen
den festgelegten Meßzeiten können als solche nicht erkannt und berück
sichtigt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere für Bäcke
reien der herkömmlichen Art, d.h. für nichtklimatisierte Backstuben ge
ringen Außmaßes, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens vorzuschlagen, mit dessen Hilfe eine automatische
Teigbereitung einer großen Anzahl von Rezepten in einfacher Weise
durchgeführt werden kann, wobei eine Knet- und Mischmaschine als
zentrale Steuereinheit oder ein separater Rechner eingesetzt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß in
das als programmierbarer Rechner mit Eingabetastatur ausgebildete
Zeitschaltsystem zum Aufruf eines gespeicherten Rezepts und seines
Herstellprogrammes eine Kennung eingegeben wird, wodurch mit Hilfe des
angewählten Programmes die erforderlichen Zutaten hinsichtlich ihrer
Menge und ihrer notwendigen Zustandsgrößen angezeigt oder durch
Ansteuerung entsprechender Schaltkreise von den Auslaßvorrichtungen der
betreffenden Silos angefordert und in vorgegebener Menge unter program
mäßiger Berücksichtigung ihrer fortlaufend gemessenen und dem Rechner
zugeführten Eingangszustandsgrößen dem Knetbottich zugegeben werden,
wobei ferner während des gesamten Misch- und Knetprozesses im Bottich
durch mindestens einen Sensor aufgenommene Temperaturwerte dem Rechner
fortlaufend zugeleitet werden, welcher diese zur Erzielung programmäßig
vorgegebener Sollwerte des Teigzustandes in der Knetphase auswertet und
Steuerbefehle zur Anpassung des Misch- und Knetprozesses an die
Knetmaschine abgibt.
Danach werden sämtliche Zutaten nach dem gewählten Rezept und in der
vorgegebenen Menge in den Knetbottich gegeben, wobei die Temperatur des
erforderlichen Wassers aufgrund der Temperaturwerte der Zutaten errech
net und vorbestimmt wird. Mit Hilfe der fortlaufend gemessenen Tempe
ratur des Teiges wird das Zeitschaltsystem der Knet- und Mischmaschine
gesteuert, so daß beispielsweise bei Erreichen des Sollwertes der
Knetvorgang automatisch beendet wird.
Die Temperaturen des Teiges werden vorteilhaft an seiner Oberfläche im
Bottich der Knet- und Mischmaschine während des gesamten Misch- und
Knetprozesses gemessen und dem Rechner zur Auswertung und konti
nuierlichen Steuerung der Knet- und Mischmaschine zugeführt. Der
Rechner legt die Laufzeiten der Geschwindigkeitsstufen der Knet- und
Mischmaschine aufgrund der fortlaufend aufgenommenen Temperaturmeßwerte
fest und steuert diese während des gesamten Herstellungsprozesses.
Die Zustandsgrößen der Zutaten werden dem Rechner gemäß der Erfindung
direkt eingegeben oder werden von den Meßsonden automatisch abgerufen
und dem Rechner zugeführt.
Die Temperaturmessung der Oberfläche des Mischgutes und Teiges erfolgt
in Weiterbildung der Erfindung im Bottich der Knet- und Mischmaschine
mit Hilfe eines als Strahlungssonde ausgebildeten Sensors, deren
Meßstrahl auf die Teigoberfläche gerichtet ist.
Gemäß der Erfindung sind in dem Rechner der Knet- und Mischmaschine
eine Vielzahl von Rezepturen mit Mengenangaben und Zustandsgrößen sowie
funktionalen Abhängigkeiten zwischen diesen veränderbaren Größen
gespeichert, so daß bei Vorgabe einer bestimmten Menge einer Zutat die
Mengen der davon abhängigen weiteren Zutaten und ihre Zustandgrößen als
Steuergrößen vorliegen und funktional wirksam sind.
Die Meßwerte der von der Knet- und Mischmaschine entfernt liegenden
Sensoren können vorteilhaft auch drahtlos übertragen und dem Rechner
zugeführt werden, so daß sich eine Verkabelung erübrigt.
Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist das Zeitschalt
system nach der Erfindung als programmierbarer Rechner mit Eingabe
tastatur und einer optischen Anzeigevorrichtung (Display) ausgebildet,
wobei in dem Rechner eine ausreichende Speicherkapazität vorgesehen
ist, so daß eine Vielzahl Rezepte und ihre Herstellprogramme ge
speichert werden können. In dem Knetbottich ist vorteilhaft ein
Temperatursensor angeordnet, dessen Meßwerte dem Rechner zuführbar
sind.
In Weiterbildung der Erfindung ist der programmierbare Rechner als
zentrale Steuereinheit ausgebildet und ist von der Knet- und Misch
maschine mechanisch getrennt jedoch elektrisch verbunden angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der programmierbare
Rechner mit dem Zeitschaltsystem der Knet- und Mischmaschine integriert
und im Kopfteil derselben angeordnet.
Der in dem Knetbottich angeordnete Temperatursensor ist vorteilhaft als
Strahlungssonde ausgebildet, so daß die Temperatur der Teigoberfläche
in dem sich drehenden Bottich entlang einer Kreislinie kontinuierlich
während des gesamten Herstellungsprozesses gemessen werden kann.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
zeigen:
Fig. 1 eine Teig- und Knetmaschine in Seitenansicht, und
Fig. 2 eine Konsole mit einer Anzeige- und Bedienungsvorrich
tung.
In Fig. 1 ist ein rotierbarer Bottich 1 auf einem fahrbaren Getriebe-
bzw. Maschinengehäuse 2 befestigt. In den Bottich 1 ragen Knetwerkzeuge
3, die in dem Turm 4 des Getriebe- bzw. Maschinengehäuses 2 geführt
werden. Das Schutzgitter 5 ist um den Drehpunkt 6 schwenkbar gelagert
und innerhalb des Gehäuses mit einem nicht näher dargestellten Schalter
mechanisch verbunden. Die Betätigungsorgane befinden sich an der
Frontseite 7 des Turmes 4, welche anhand der Fig. 2 näher beschrieben
werden. In der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der
Rechner mit seinen Speichern und Prozessoren in dem Turm 4 angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt die Bedienungskonsole 8 mit den Anzeigeelementen und
Tastaturen für die Eingabe. Die Anzeigefelder 9 bis 14 bestehen bei
spielsweise aus mehrstelligen Flüssigkristallanzeigen. So zeigt das
Feld 9 die Laufzeit an, während das darunter befindliche Feld 15,
welches aus Halbleiterleuchtdioden aufgebaut ist, die dazugehörigen
Geschwindigkeitsstufen angibt. Das Feld 10 ist für die Anzeige der
Temperatur der Teigoberfläche im Bottich 1 vorgesehen. Durch diese
Anzeige ist neben der automatischen Funktion auch eine Überwachung des
Arbeitsprozesses durch die Bedienungsperson möglich.
Das Feld 11 gibt das Teiggewicht in Kg an, welches dem im Feld 13
angezeigten Programm oder der eingegebenen Vorgabe entspricht. Das Feld
12 ist, ähnlich wie das Feld 9, mit einem Leuchtdiodenfeld 16
gekoppelt, so daß das Feld 12 die Menge und das Feld 16 die spezifische
und dazugehörige Substanz bzw. Zutat durch Aufleuchten anzeigt. Das
Feld 14 gibt die Teigausbeute in Prozent an.
Bei den Feldern 17, 18 und 19 handelt es sich um Tastaturen zur
Betätigung und Steuerung der Vorrichtung sowie zur Eingabe von Werten
der verschiedensten Art, wie aus der Symbolik ersichtlich ist.
Die Tastatur besteht dabei aus einer Folientastatur, welche in der
staubhaltigen Luft in der Backstube besonders gut geeignet ist. Eine
solche Tastatur läßt sich auch sehr leicht reinigen.
Die Steuerung weist als potentialfreie Kontakte die folgenden Ausgänge
auf, nämlich die Drehzahl I in der niedrigen Stufe, die Drehzahl II in
der hohen Geschwindigkeitsstufe, die Laufrichtung links, die Laufrich
tung rechts, die Mehlsiloanforderung, die Wasserdosierungsanforderung
und die Eingänge, nämlich für den Sicherheitsschalter vom Schutzdeckel
5, für das Strahlungsthermometer, welches als Pyrosor ausgebildet ist.
Die Temperaturmessung erfolgt damit berührungsfrei, so daß keine
Temperaturbeeinflussung durch Reibung am Thermometer und damit
Verfälschung der Messung auftreten kann.
Das gesamte Steuer- und Rechnerprogramm wird von einem Mikroprozessor
geführt.
Die Eingabe neuer Programme oder die Anderung bereits eingegebener
Programme erfolgt durch Betätigung der Taste PROGR im Tastenfeld 18 und
Eingabe eines vorgegebenen Codes. Der Aufruf eines gespeicherten Pro
grammes geschieht durch Betätigung der Taste PROGR im Feld 18 und
Eingabe einer vorgegebenen Programmnummer im Tastenfeld 19. Durch
Betätigung der Starttaste im Feld 17 läuft das gewählte Programm ab.
In einer einfachen Ausführungsform zeigt die Anzeige die erforderlichen
Werte der Zutaten und ihrer Temperaturen an, wobei die Misch- und
Knetmaschine vom Prozessor automatisch gesteuert wird.
In einer erweiterten Ausführungsform der Erfindung ist die Knet- und
Mischmaschine als zentrale Steuereinheit ausgebildet, welche die Silos
und den Wasseraufbereiter und Mischer regelt und die entsprechenden
Zutaten programmgemäß abruft, welche über nicht näher dargestellte
Mittel, wie Bänder und Zuführungsrutschen oder Röhren dem Bottich
zugeführt werden.
Schließlich läßt sich der Prozessor auch außerhalb der Knet- und
Mischmaschine anordnen, so daß dieser sich für weitere Zwecke verwenden
läßt. In diesem Fall ist die Knet- und Mischmaschine galvanisch mit dem
Rechner verbunden, so daß seine Steuerung durch den entfernt liegenden
Prozessor gegeben ist.
Claims (12)
1. Verfahren zur Steuerung einer Knet- und Mischmaschine, gegebe
nenfalls mit den ihr zugeordneten Auslaßvorrichtungen der die
Zutaten enthaltenden Silos, insbesondere für Mehle und Wasser,
zur automatisierten Teigherstellung für Brot oder Gebäck nach
unterschiedlichsten Rezepturen, wobei die Knet- und Misch
maschine zur Programmierung ihrer verschiedenen Geschwindig
keitsbereiche mit einem Zeitschaltsystem verbunden ist und
Sensoren zur Messung von Teigzustandsgrößen aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß in das als programmierbarer Rechner mit
Eingabetastatur ausgebildete Zeitschaltsystem zum Aufruf eines
gespeicherten Rezepts und seines Herstellprogrammes eine Kennung
eingegeben wird, wodurch mit Hilfe des angewählten Programmes
die erforderlichen Zutaten hinsichtlich ihrer Menge und ihrer
notwendigen Zustandsgrößen angezeigt oder durch Ansteuerung
entsprechender Schaltkreise von den Auslaßvorrichtungen der
betreffenden Silos angefordert und in vorgegebener Menge unter
programmäßiger Berücksichtigung ihrer fortlaufend gemessenen und
dem Rechner zugeführten Eingangszustandsgrößen dem Knetbottich
zugegeben werden, und daß ferner während des gesamten Misch- und
Knetprozesses im Bottich durch mindestens einen Sensor
aufgenommene Temperaturwerte dem Rechner fortlaufend zugeleitet
werden, welcher diese zur Erzielung programmäßig vorgegebener
Sollwerte des Teigzustandes in der Knetphase auswertet und
Steuerbefehle zur Anpassung des Misch- und Knetprozesses an die
Knetmaschine abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bottich der Knet- und Mischmaschine während des gesamten Misch-
und Knetprozesses Temperaturen der Teigoberfläche gemessen und
dem Rechner zur Auswertung und kontinuierlichen Steuerung der
Knet- und Mischmaschine zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rechner die Laufzeiten der Geschwindigkeitsstufen der Knet-
und Mischmaschine aufgrund der fortlaufend aufgenommenen Tempe
raturmeßwerte festlegt und steuert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zustandsgrößen der Zutaten dem Rechner eingegeben oder
automatisch abgerufen und dem Rechner zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmessung der
Oberfläche des Mischgutes und Teiges im Bottich der Knet- und
Mischmaschine mit Hilfe eines als Strahlungssonde ausgebildeten
Sensors erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung der Soll
werte des Teigzustandes in der Endphase des Knetvorganges vom
Rechner Steuerbefehle zur ergänzenden Zuführung einer aus
temperiertem Wasser bestehenden Zutat ausgehen oder diese Zutat
durch Ansteuerung der Auslaßvorrichtung des betreffenden Wasser
behälters in der vom Rechner ermittelten Temperatur dem Bottich
der Knet- und Mischmaschine zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rechner der Knet-
und Mischmaschine eine Vielzahl von Rezepturen mit Mengenangaben
und Zustandsgrößen sowie funktionalen Abhängigkeiten zwischen
diesen veränderbaren Größen gespeichert sind, so daß bei Vorgabe
einer bestimmten Menge einer Zutat die Mengen der davon
abhängigen weiteren Zutaten und ihre Zustandgrößen als Steuer
größen vorliegen und funktional wirksam sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der von der
Knet- und Mischmaschine entfernt liegenden Sensoren drahtlos
übertragen und dem Rechner zugeführt werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 bis 8 mit einer Knet- und Mischmaschine, welche gegebenenfalls
mit den ihr zugeordneten Auslaßvorrichtungen der Silos, insbe
sondere für Mehle und Wasser, zur automatisierten Teigher
stellung für Brot oder Gebäck unterschiedlichster Rezepturen,
mit einem Zeitschaltsystem verbunden ist und Sensoren zur
Messung von Teigzustandsgrößen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zeitschaltsystem als programmierbarer Rechner mit
Eingabetastatur (17, 18, 19) und einer optischen Anzeigevor
richtung (Display) (9 bis 16) ausgebildet ist, wobei in dem
Rechner eine Vielzahl Rezepte und ihre Herstellprogramme
gespeichert sind und daß in dem Knetbottich (1) ein Temperatur
sensor angeordnet ist, dessen Meßwerte dem Rechner konti
nuierlich zuführbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
programmierbare Rechner als zentrale Steuereinheit ausgebildet
und von der Knet- und Mischmaschine getrennt angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
programmierbare Rechner mit dem Zeitschaltsystem der Knet- und
Mischmaschine integriert und im Kopfteil derselben angeordnet
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der in dem Knetbottich angeordnete Temperatursensor als
Strahlungssonde ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873744437 DE3744437A1 (de) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer knet- und mischmaschine |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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