DE4215527C2 - Fleisch-Portionierverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Portionieren von Fleischportionen aus einer Fleischpartie; die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Portionieren der Fleischpartien, insbesondere zum Portionieren von Kotelettsträngen mit oder ohne Knochen, vornehmlich auch zum Durchführen des zuerst genannten Verfahrens (Anspruch 1, Anspruch 11).

Das Aufteilen von größeren Fleischpartien, beispielsweise von den genannten Kotelettsträngen - auch mit oder ohne Filet oder Nacken - geschieht bisher entweder beim Schlachter nach Au­ genmaß oder aber mit automatisierten Kotelettschneidemaschinen. Solche Kotelettschneidemaschinen werden dabei erst dann rentabel, wenn große Mengen von Fleischpartien in einzelne Scheiben oder Portionen aufgeteilt werden müssen. Dies ist in der Regel beim Schlachtbetrieb selbst oder aber bei Großhandel und -vertrieb der Fall.

Eine automatische Kotelettschneidemaschine ist unter dem Typ 32 FE der Rösen & Robbert Maschinenfabrik im Handel erhältlich. Bei dieser Maschine wird der Strang oder die Fleischpartie auf einen Transporteur gelegt. Der Transporteur fördert den Strang dann durch eine Schneidstation, in der ein kreisförmig umlaufendes Schneidmesser Portionen einer immer gleichen vorgewählten Dicke abschneidet. Wesentlich ist dabei die gleiche vorgewählte Dicke der Kotelettportionen. Dazu wird der jeweilige Vorschub des Transporteurs so eingestellt, daß die Fleischpartie genau um den voreingestellten Weg längsverschoben wird (verfahren wird), welcher der konstant zu haltenden Kotelett-Scheibenstärke entspricht.

Die sich mit dem Fleischschneider ergebenden Portionen besitzen dann ein Gewicht, das innerhalb einer Bandbreite variiert. Diese Variation hat ihre Ursache in der unterschiedlichen Form (Gestalt) des jeweiligen Fleischstranges. Für einen Endver­ braucher, der seine Koteletts im Fleischerladen kauft, spielt diese Bandbreite keine Rolle, da er seinen Einkauf regelmäßig nach Gewicht bezahlt. Für ein schwereres Kotelett wird er einen entsprechend höheren Preis bezahlen als für ein gleich dickes Kotelett, das ein geringeres Gewicht (aufgrund seines geringeren Ausmaßes) aufweist.

Für Großabnehmer ist die erwähnte Bandbreite der Kotelettge­ wichte jedoch nicht akzeptierbar. Akzeptierbar wird die Band­ breite in der Regel auch für den Fleischproduzenten nicht sein. Er verkauft eine Anzahl von Koteletts - oder anderer portionierter Fleischgattungen - für einen bestimmten Preis pro Kotelett. Unterschiede in den Einzel-Kotelettgewichten wirken sich daher unmittelbar für ihn als Verlust aus, es sei denn, er kalkuliert die Bandbreite in seinen Preisen ein und nimmt für ein Kotelett geringeren Gewichtes einen im Grunde überhöhten Preis, wohingegen er für ein Kotelett höheren Gewichtes dann einen zu geringen Erlös erhält. Diese zur Begründung der Wirtschaftlichkeit erforderliche Mittelung ist damit weder für den Fleischproduzenten noch für seinen Abnehmer tragfähig.

Seine Abnehmer - die zuvor erwähnten Großabnehmer -, so etwa Kantinen, Verkehrsbetriebe oder Luftfahrtunternehmen, bieten ihren Gästen Mahlzeiten aus zubereiteten Fleischportionen an und garantieren dabei eine gewisse Mindestgröße (Standardgewicht). Sie sind an einem Standardgewicht interessiert, die Standardgröße oder Standarddicke des Kotelettes ist für sie von untergeordneter Bedeutung.

Aufgabe ist es daher, die Herstellung von gleichgewichtigen Fleischportionen aus den unterschiedlichsten Fleischpartien zu ermöglichen. Eine solche "gewichtsgetreue" Portionierung muß da­ bei auch unter dem Aspekt der Kosten betrachtet werden, denn für den Großhandel ist es wesentlich, daß die gleichgewichtigen Fleischportionen mit hoher Geschwindigkeit bei geringen Kosten herstellbar sind.

Zur Lösung schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, bei dem die Scheibenstärke der Portionen während des Portioniervorganges entsprechend einer zuvor ermittelten individuellen Ge­ wichtsfunktion der aktuellen Fleischpartie verändert wird (Anspruch 1). Zur Lösung derselben Aufgabe schlägt die Erfindung auch eine Vorrichtung vor, mit der Fleischpartien portionierbar sind (Anspruch 11). Sie weist eine Trenneinrichtung zum Abportionieren vorgebbarer Portionen von der Fleischpartie auf. Zur Verschie­ bung der Fleischpartie in ihrer Längsrichtung ist eine Ver­ fahrvorrichtung vorgesehen. Alternativ kann die Verfahrvor­ richtung auch die Trenneinrichtung gegenüber der Längsrichtung der Fleischpartie verschieben. Abhängig von Parametern der je­ weiligen Fleischpartie ist die Portionsstärke der mit der Trenneinrichtung abportionierten Fleischportionen selbständig während des Portioniervorganges veränderbar. Die Parameter sind vor dem Abportionieren erfaßt worden.

Sowohl das genannte Verfahren als auch die zur Ausführung des Verfahrens ausgebildete Vorrichtung gewährleisten gewichtsge­ treue Portionierung bei schneller und kostengünstiger Ausfüh­ rung.

Die Erfindungen machen es sich dabei zunutze, daß die aufzu­ teilende Fleischpartie im Grunde einer überschaubaren Zahl von Gattungen zuzuordnen sind. Eine Gattung wird durch eine allge­ meine Gewichtsfunktion (Anspruch 4) zunächst grundsätzlich be­ schrieben. Die allgemeine Beschreibung durch die allgemeine Gewichtsfunktion hat jedoch noch keine absolute Geltung für die individuelle Fleischpartie, die es zu portionieren gilt. Deshalb wird die individuelle Gewichtsfunktion der zu portionierenden Fleischpartie vor dem Portioniervorgang aus der allgemeinen Gewichtsfunktion ermittelt. Die individuelle Gewichtsfunktion erlaubt es dann, die Scheibenstärke der Portionen so zu verän­ dern - und dies mit hoher Geschwindigkeit und hoher Wiederga­ begenauigkeit -, daß die abgetrennten Portionen gleiches Gewicht aufweisen. Die aktuelle Fleischpartie wird also anhand ihrer individuellen Gewichtsfunktion in unterschiedlich starke aber gleichgewichtige Portionen aufgeteilt.

Diese Aufteilung übernimmt die Trenneinrichtung. Aufgabe der Verfahrvorrichtung ist es, die jeweilige Scheibenstärke einzu­ stellen, was entweder über ein Verschieben der Trenneinrichtung oder über ein Verfahren der Fleischpartie in ihrer Längsrichtung möglich ist (Anspruch 11). Die Parameter der jeweiligen (aktuellen) Fleischpartie ermöglichen die Definition der indi­ viduellen Gewichtsfunktion, welche die selbständige Adaption der Scheibenstärke S während des Betriebes mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.

Zwar ist es auch bei der eingangs erwähnten im Handel erhält­ lichen Schneidemaschine möglich, die Schnittstärkenverstellung während des Schneidens vorzunehmen. Auch damit ist eine ten­ denzielle Gewichtsanpassung möglich. Eine solche tendenzielle Gewichtsanpassung kann jedoch nur äußerst grob die Scheiben­ stärke der abzutrennenden Koteletts so verändern, daß die Bandbreite, in der sich das Gewicht der einzelnen Koteletts bewegt, nicht zu groß wird. Vor Augen führen muß man sich hierbei, daß eine solche Schnittstärkenverstellung nur von einem geübten Bediener der Maschine zutreffend vorgenommen werden kann. Eine für die Großfertigung von portionierten Koteletts erforderliche Geschwindigkeit liegt in der Größenordnung von 200 Scheiben pro Minute. Dabei ist es leicht vorstellbar, daß eine auch nur geringfügige Fehleinstellung sofort zu einer Vielzahl von falsch abgetrennten Koteletts führt, die dann im Großhandel nicht mehr verkäuflich sind. Wird also die im Handel erhältliche Maschine von einer Person bedient, die eingehend mit der Maschine und den jeweiligen physischen Charakteristika der aufgelegten Fleischstränge vertraut ist, so muß dies ein Fachmann sein. Die Beschäftigung eines Fachmannes bei einer im Grunde stumpfsinnigen und einfachen mechanischen Arbeit ist aber im Regelfall zu teuer, weshalb bei der eingangs erwähnten Maschine die gewichtsgetreue Reproduktion eines Por­ tionsgewichtes in einer hohen Zahl von abgetrennten Koteletts oder anderen Fleischstücken nicht kostengünstig möglich ist.

Selbst wenn man aber einen kostspieligen Fachmann bemühen möchte, so stellt sich schnell heraus, daß auch er die Schnittstärke nicht so schnell und genau mittels Augenmaß und manuell einstellen kann, wie es von der Erfindung - kostengünstig - bewerkstelligt wird.

Konkretisierungen der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 10 und 12 bis 16.

Anders als mit der Erfindung wird im Stand der Technik das Aufschneiden von Fleisch- und Wurstwaren vorgenommen.

So offenbart die DE 28 20 583 C2 eine Aufschnittmaschine für Lebensmittel in kreiszylindrischer Form, bei der eine Fühlereinrichtung als mechanischer, den Durchmesser des Lebensmittels abtastender Hebel ausgebildet ist. Durch das erwähnte Abtasten der kreiszylindrischen Lebensmittelform wird über die bekannte Flächenberechnungs-Gleichung eine annähernde Gewichtsbestimmung bei einer vorgegebenen Schnittstärke h durchgeführt. Der Nachteil dieser Erfassung liegt in der mechanischen Abtastung und der Beschränkung dieser Aufschnittvorrichtung auf kreiszylindrische Lebensmittel.

Etwas allgemeiner löst die DE 37 14 199 C2 das gewichtsgenaue Aufschneiden von "Produkten fester Konsistenz", namentlich also Fleisch- und Wurstwaren. Diese Offenbarung geht - anders als die vorgenannte - von einem sich ändernden Querschnitt aus und schlägt zum gewichtsgenauen Aufschneiden ohne Wiegeeinrichtung eine Beleuchtungsquelle vor, die die Schnittfläche anstrahlt, um über eine Kamera ein Videosignal (Luminanzsignal) zu gewinnen, dessen Auswertung den sich ändernden Querschnitt ergibt. Dabei wird allerdings für jeden Schnitt eine neue Querschnittsbestimmung durchgeführt, die Erfassung des zu erwartenden Gewichtes der abzutrennenden Scheibe erfolgt also nur für die gerade abzutrennende (aktuelle) Scheibe. Als Beleuchtungsquelle wird in dieser Druckschrift ein Halogen- Strahler vorgeschlagen, als Elektronik-Einrichtung wird ein Mikrocomputer mit Analog-Digitaleinrichtung eingesetzt, die das Signal von der (teuren) Kamera erfaßt. Daraus ersichtlich ist, daß die Schnittflächen-Bestimmung dieser Fundstelle keine kostengünstige Lösung sein kann.

In einer vergleichbaren Weise, jedoch mit anderen technischen Mitteln als die zuvor genannte Druckschrift, löst die DE 38 08 790 A1 das Problem gewichtskonstanten Portionierens. Vergleichbar ist insoweit, daß die jeweils freiliegende Schnittfläche bestimmt wird und unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichtes des jeweils aufzuschneidenden Produktes eine Scheibenstärke bestimmt wird, die sich an einem zu definierenden Sollgewicht orientiert. Die Berechnung erfolgt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schnitten. Anders als in der vorgenannten Druckschrift ist das technische Lösungsmittel, welches hier eine Wellenreflexion ist und berücksichtigt, daß das Reflexionsverhalten der freiliegenden Schnittfläche deutlich von dem Reflexionsverhalten des sich hinter der Schnittebene befindenden Produktes und auch der sonstigen Umgebung unterscheidet. Nicht berücksichtigen können die beiden vorgenannten Fundstellen allerdings, daß unterschiedliche spezifische Gewichte auftreten, weil sie nur die aktuelle Schnittfläche betrachten.

Hier unterscheidet sich die Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 oder 11 deutlich dadurch, daß eine Verteilung der Schnittstärken entlang des aufzuschneidenden Stranges entsprechend einer zuvor ermittelten individuellen Gewichtsfunktion erfolgt. Die dazu verwendeten Parameter werden demgemäß auch vor dem Abportionieren erfaßt, ohne daß eine aktuelle Bestimmung der Schnittfläche erforderlich wäre.

In erster Linie läßt sich die Veränderung der Scheibenstärke anhand der Steigung der Gewichtsfunktion erklären (Anspruch 2). Steigt die Gewichtsfunktion an, so wird das erfindungsgemäße Verfahren zu einer selbständigen Reduzierung der Scheibenstärke führen. Fällt dagegen die Gewichtsfunktion, so wird die Scheibenstärke selbständig erhöht werden. Bereits hiermit kann eine schon recht genaue Gewichtstreue erreicht werden. Wesentlich genauer wird die Festlegung der individuellen Ge­ wichtsfunktion dann, wenn sie aus einer für die jeweilige Gat­ tung der individuellen Fleischpartie gespeicherten allgemeinen Gewichtsfunktion abgeleitet wird sowie anhand einer abgetasteten oder eingegebenen Länge und anhand des gemessenen Gesamt­ gewichtes dieser individuellen Fleischpartie ermittelt wird (Anspruch 4). Diese Ermittlung kann eine konforme Abbildung der allgemeinen Gewichtsfunktion sein (Anspruch 10). Die dort als Gattungs-Gewichtsfunktion bezeichnete Funktion kann abhängig von der gemessenen oder eingegebenen individuellen Länge (L) in Längsrichtung gedehnt oder gestaucht werden. Abhängig von dem individuellen Gewicht (G) kann sie in Querrichtung erhöht oder reduziert werden, wobei grundsätzlich die Charakteristik der Gattungs-Gewichtsfunktion erhalten bleibt, jedoch gleichzeitig die individuelle Gewichtsfunktion für das aktuell zu portionierende Fleischgut gebildet wird (Anspruch 10).

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle Arten von Fleisch portionieren. So Koteletts, Schnitzel, Bauchspeck, Wurst und Braten. Auch Fisch läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und einer entsprechenden allgemeinen Gewichtsfunktion, die vor dem Schneiden in die individuelle Gewichtsfunktion konform abgebildet wird, bearbeiten. Dabei spielt es keine Rolle, welche Temperatur das Schneidgut hat. Auch gefrorenes Schneidgut kann portioniert werden. Hierfür kann eine Säge anstelle eines Messers vorgesehen werden. Während das Messer - auch ein rotierendes Messer - keine Verluste durch seine Schnittstärke aufweist, kennt die Säge diese Verluste. Diese Verluste machen sich in einer veränderten Scheibendicke bemerkbar, die zu einem veränderten Portionsgewicht führt. Diese Verluste durch die Sägenstärke können dann vermieden werden, wenn sie bei dem Abtrennen der ersten Portion bereits berücksichtigt wird (Anspruch 3). Dazu wird die Scheibenstärke selbständig bei dieser ersten Portion aus der individuellen Gewichtskurve der Fleischpartie ermittelt und eingestellt, bevor der Portioniervorgang eingeleitet wird. Alle folgenden Schnitte beinhalten dann die bereits vom ersten Schnitt berücksichtigte Schnittstärke der Säge.

Die Scheibenstärke kann steuerungstechnisch besonders günstig aus der individuellen Gewichtsfunktion inkrementell ermittelt werden (Anspruch 5). Dabei wird sie für jeden Portioniervorgang unabhängig ermittelt und eingestellt. Die inkrementelle Bestimmung der Portionsstärke kann durch eine Mehrzahl von In­ kremental-Längenschritten getragen werden (Anspruch 6). Die jeweilige inkrementelle Schrittweite der einzelnen inkremen­ tellen Längenschritte ergibt addiert die Scheibenstärke. Al­ ternativ hierzu kann die inkrementelle Bestimmung der Porti­ onsstärke auf einer Mehrzahl von Inkremental-Gewichtsschritten basieren (Anspruch 7). Dabei ergibt die Summe der Inkremental- Gewichtsschritte das gewünschte Portionsgewicht P. Beide Mög­ lichkeiten können auch kombiniert werden (Anspruch 8). Dabei wird das Portionsgewicht zunächst mit der einen Variante an­ genähert, um dann mit der anderen Variante unter Festlegung der endgültigen Scheibenstärke S genau erreicht zu werden.

Die inkrementelle Bestimmung der Scheibenstärke oder des Por­ tionsgewichtes basiert auf einer Zerlegung der individuellen Gewichtsfunktion in eine Vielzahl von unmittelbar aneinander­ grenzenden Rechtecken. Die Dicke jedes Rechteckes entspricht dem inkrementellen Schritt. Die Höhe jedes Rechteckes entspricht dem jeweiligen Gewichtsbelag (Gewicht pro Längeneinheit) der aktuellen Fleischpartie. Gewichtsbelag mal Länge ergibt dann das inkrementelle Gewicht, das abgetrennt würde, wenn eine Scheibenstärke des Inkrementes abgetrennt würde. Eine Mehrzahl dieser Inkremente ergibt zusammengesetzt dann ein Ziel- Portionsgewicht (Standardgewicht), welches bereits bei einer Zahl von fünf bis zwanzig inkrementellen Schritten pro Scheibenstärke der abzutrennenden Portion genauestens ein­ gestellt werden kann.

Versuche mit etwa 1 mm Längen-Inkrementalschritt haben zu hervor­ ragenden Resultaten geführt (Anspruch 9). Dabei kann das Längen- Inkrement auch in einem Berechnungszyklus variieren, indem es kurz vor erreichen des vorgegebenen Gewichtes herabgesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren lebt von der Mehrzahl gattungsgleicher allgemeiner Gewichtsfunktionen. Diese können einen Kotelettstrang definieren. Auch ein kompletter Speer (Kotelett mit Nacken) kann nachgebildet sein; möglich ist es schließlich, eine Gewichtsfunktion allgemein für den eigentli­ chen Kotelettstrang (ohne Nacken und ohne Filet) festzulegen. Ebenso können eine Vielzahl anderer Fleischstränge hinsichtlich ihrer allgemeinen Gattungs-Charakteristika vorbestimmt werden und anhand der abgetasteten oder eingegebenen Parameter (Länge, Gesamtgewicht) zu individuellen Gewichtsfunktionen führen (Anspruch 4), die eine schnelle und gewichtsgetreue Reproduktion der abgetrennten Portionen erlaubt.

Sofern im Zusammenhang der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Kotelettstränge an sich Bezug genommen wurde, versteht sich diese Bezugnahme allgemein als Fleisch- oder Fischstrang, der portioniert bzw. in Scheiben zerlegt werden soll. Auch kann eine leichte Abweichung der vorbestimmten allgemeinen Gewichtsfunktion dann eintreten, wenn der Fleischstrang von schweren oder leichten Tieren kommt. Diese Abweichung kann durch geringfügige Variation der jeweiligen Gattungs-Charakteristika leicht kompensiert werden. Das System ist weiterhin lernfähig ausgestaltbar, so daß es selbständig seine Gewichtsfunktion anpaßt.

Zur Ausführung des Verfahrens eignet sich die erwähnte Vor­ richtung mit Trenneinrichtung, Verfahrvorrichtung und Porti­ onsstärke-Verstellung abhängig von den Parametern der jeweilig aufliegenden Fleischpartie (Anspruch 11).

Die Parameter der jeweils aufliegenden individuellen Fleisch­ partie können von Einrichtungen vor Beginn oder während des Portioniervorganges erfaßt werden (Anspruch 12). Entsprechend dem Meß- oder Eingabeergebnis verfährt dann die Verfahrvor­ richtung die Fleischpartie oder die Trenneinrichtung schritt­ weise. Jeder Schritt entspricht hinsichtlich seines Weges der Scheibenstärke einer Portion. Die Einrichtungen können eine Waage und ein Längensensor sein (Anspruch 14). Als Längensensor bieten sich eine oder mehrere Fotozellen an, während die Waage zur Bestimmung des Gesamtgewichtes der Fleischpartie in den Zulauf der Verfahrvorrichtung integriert werden kann. Wird allerdings separat gemessen, eine Kotelett-Fleischpartie wiegt beispielsweise 5 kg und hat eine Länge von ca. 50 cm, so kann das Gesamtgewicht und/oder die Länge auch mittels einer Tastatur in eine Eingabeeinheit eingegeben werden. In dieselbe Eingabeeinheit kann der Benutzer die jeweilige Gattung F und das Portionsgewicht P der aktuellen Fleischpartie einstellen (Anspruch 14). Damit liegt die allgemeine Gewichtsfunktion fest, die über das Gesamtgewicht und die Länge zur individuellen Gewichtsfunktion selbständig verändert wird. Hinsichtlich der Längenmessung können die Fotozellen die Länge des Fleischstranges abtasten, wenn die Verfahrvorrichtung die Fleischpartie einmal in ihrer gesamten Länge transportiert. Damit wird die Länge durch eine binäre Entscheidung abtastbar. Neben der automatischen Abtastung ist aber auch eine benutzergeführte Längeneingabe möglich, wenn der Benutzer das Fleischstück vor Auflegen auf die Portioniervorrichtung gemessen hat.

Es kann eine Antriebsschaltung und ein Motor vorgesehen sein (Anspruch 13), welche das Verfahren der Verfahrvorrichtung maßgeblich veranlassen. Wird ein Schrittmotor eingesetzt, so kann jeder portionsstärkebestimmende Verfahrschritt mit einer Mehrzahl von Mikroschritten eingestellt werden (Anspruch 13). Auch erlaubt der Schrittmotor die zuvor erläuterte automati­ sierte Längenmessung, weil dann während des Ausbleibens des Lichtsignales der Photozelle die Anzahl der Schritte des Schrittmotors gezählt werden können. Sobald das Lichtsignal wiederkehrt, ist die Fleischpartie zuende und anhand der bis dahin gezählten Schritte kann die Länge bestimmt werden. Wenn die Länge des Transporteurs (der Verfahrvorrichtung) bekannt ist und der Fleischstrang immer an das - der Trennvorrichtung gegenüberliegende - Ende des Transporteurs gelegt wird, kann auch das Ausbleiben des Lichtsignales die Fleischstranglänge anzeigen; dabei wird der Transporteur in Richtung auf die Trennvorrichtung verfahren und bei Ausbleiben des Lichtsignales zum Verfahrweg der Abstand zwischen Photozelle und gegenüberliegendem Ende des Transporteurs addiert. Es ergibt sich die Länge des Fleischstranges.

Werden Gleichstrommotoren eingesetzt, so kann dieselbe Meßvariante verwendet werden, wenn der Gleichstrommotor mit einer konstanten Drehzahl und demnach die Verfahrvorrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt werden. Jeder Verfahr­ schritt hängt von den erfaßten (den eingegebenen und/oder ge­ messenen) Parametern P, L, G und F ab. Bei Einsatz des Schrittmotores hängt dieser Verfahrschritt, der der Scheiben­ dicke S entspricht, dann auch von der Anzahl der Mikroschritte ab, welche die Antriebsschaltung von ihm fordert.

Eine Steuereinrichtung kann ebenfalls zu den Einrichtungen (Anspruch 12) gehören (Anspruch 15). In sie können die einzu­ stellenden Parameter manuell eingegeben werden. Ihr werden auch die gemessenen Parameter zugeführt. Die gemessenen Parameter können unmittelbar und automatisch zugeführt werden, beispielsweise die Ergebnisse der Gewichts- und Längenmessung. Die manuell einzustellenden Parameter werden in der Regel die Fleisch-Gattung (allgemeine Gewichtsfunktion) und das ange­ strebte Portionsgewicht sein.

Die erwähnte Steuereinrichtung, der alle Parameter damit bekannt sind, errechnet daraus den Verfahrvorgang, der über die Antriebsschaltung und den Motor individuell für jeden Trenn­ vorgang veranlaßt wird (Anspruch 16). Jeder Verfahrschritt entspricht dabei der Portionsstärke S einer abgetrennten Fleischportion mit dem Standardgewicht P.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert werden.

Fig. 1 stellt eine Portioniervorrichtung dar, auf welcher ein individueller Fleischstrang 1 aufgelegt ist.

Fig. 2 zeigt zwei allgemeine Gewichtsfunktionen (Gattung 1, Gattung 2), welche der Ermittlung der individuellen Gewichts­ funktion zugrundegelegt werden.

Fig. 3 zeigt die daraus durch konforme Abbildung hervorgegangene individuelle Gewichtsfunktion 10, die sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung gestreckt oder gedehnt worden ist.

Fig. 4 zeigt das Integral der zuvor dargestellten individuellen Gewichtsfunktion, wobei der Endwert der Funktion dem Ge­ samtgewicht G des Fleischstranges entspricht.

Fig. 5 veranschaulicht in einer Ausschnittsvergrößerung die Bestimmung der Scheibenstärke S, wie sie inkrementell vorge­ nommen werden kann.

Fig. 6 zeigt Beispiele von Gewichtsfunktionen für eine Fleischgattung (Kotelett) und die daraus erkennbare grundsätzliche Gestaltung der allgemeinen Gewichtsfunktion "Kotelett".

Fig. 1 stellt die erwähnte Vorrichtung zum Portionieren von Fleisch in einer Seitenansicht dar. Auf einem Tisch 30 ist ein verfahrbarer Schlitten 21 vorgesehen, der auf Gleit- oder Rol­ lenlagern verschiebbar ist. Am Tisch 30 ist fest eine Schneid­ vorrichtung 20 - als rotierende Schneidvorrichtung - gezeigt. Der Schlitten 21 wird über ein Ritzel 26b seitenverschoben, das über einen Schrittmotor (nicht dargestellt) angetrieben ist. Der Schrittmotor selbst erhält seine Bewegungsimpulse von einer Antriebsschaltung 26a, die die Steuerinformation der Steuerschaltung 23 in entsprechende schrittmotorverständliche Leistungssignale umsetzt.

Zwar ist die Trennvorrichtung als rotierende Scheibe gezeigt, in gleicher Weise ist aber auch ein rotierendes Messer, das auch sichelförmig gestaltet sein kann, einsetzbar; dieses greift im Wechsel mit dem Verfahren des 21 Schlittens in den zu schneidenden Strang ein. Dadurch kann Zeit gespart werden. Wenn der Zeitfaktor von überragender Bedeutung ist, kann auch eine hydraulische Trenneinrichtung eingesetzt werden. Dabei kann auch die Verfahrbewegung des Schlittens 21 - anstelle vom Schrittmotor - von der Hydraulik übernommen werden.

Vor dem Schlitten 21 ist eine Waage 24 gezeigt. Auf ihr kann das Fleischstück 1, welches sich auf dem Schlitten 21 befindet, vor Beginn des Portioniervorganges gewogen werden. Wird der Schlitten 21 dabei an seine äußerste Anfangsposition verfahren, so kann durch geringfügiges Anheben der Waage der Schlitten mitsamt des aufliegenden Fleischstückes automatisch gewogen werden. Nach Abzug des bekannten und gleichbleibenden Gewichtes des Schlittens kann der Steuereinrichtung 23 ein Gewichtssignal G zugeführt werden.

Unabhängig von der automatischen Wägung kann auch eine perso­ nenindividuelle nicht automatisierte Wägung vorgenommen werden. Dann muß das Fleischstück 1 zunächst auf die Waage gelegt werden, um danach auf den Schlitten 21 überführt zu werden.

Der Schlitten bewegt sich aus seiner Ausgangslage (rechts im Bild) zu seiner Endlage (links im Bild). Dabei passiert er die Trennvorrichtung 20, mit der die Portionsscheiben von der Fleischpartie 1 abgetrennt werden. Der Schlitten 21 kann auch als einseitig offener Käfig ausgestaltet werden, in welchen die Fleischpartie 1 eingelegt wird. Die Schneidvorrichtung 20 arbeitet dann innerhalb dieses Käfigs (auch Messerschacht genannt). Sie ist jedenfalls relativ (in Querrichtung) zur Fleischpartie 1 beweglich. Im Beispielfall weist sie ein rotierendes Messer 20a und ein dieses mit hoher Geschwindigkeit drehenden Motor 20b auf. Während das Messer 20a im Eingriff ist, verschiebt sich der Schlitten 21 nicht. Sofort nach Beendigung des Trennvorganges wird das Messer 20a oder die gesamte Trennvorrichtung 20 angehoben oder seitlich verschoben, so daß der Schlitten 21 um die Portionsstärke (nach links) verschoben werden kann. Die Steuerung der Portionsstärke übernimmt die Steuereinrichtung 23 über die Antriebsschaltung 26a und den Schrittmotor mit angeflanschtem Ritzel 26b. Wird ein sichelförmiges Messer 20a eingesetzt, so kann dann, wenn sich das Messer außerhalb des Schneidgutes 1 befindet, der Schlitten in die neue Position verschoben werden, die für den nächsten Schnitt berechnet wurde.

Der Steuereinrichtung 23 ist neben dem beschriebenen Gewichtssignal G ein Längensignal L zuführbar. Dieses stammt von einer Fotozelle 25 (mit gegenüberliegendem Lichtsender), an welchem die Fleischpartie 1 mittels des Schlittens 21 vorbeibewegbar ist. Außerdem ist der Steuereinrichtung manuell die Gattung der Fleischpartie F und das Portionsgewicht P zuführbar. Alle Größen sowie auch der Fortschritt des Por­ tioniervorganges können von der Steuereinrichtung 23 über ent­ sprechende Anzeigen angezeigt werden. Wie das Steuergerät intern aus den vier beschriebenen Parametern Portionsgewicht P, Länge der Fleischpartie L, Gesamtgewicht der Fleischpartie G und Typ der Fleischpartie F (Gattung) die für den jeweiligen Ort 0<l<L gültige Schnittstärke S(1l) ermittelt, wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert. Maßgeblich für die Darstellung von Fig. 1 ist lediglich, daß diese Schnittstärke S(1) während des gesamten Portioniervorganges verändert wird. Diese Veränderung bewirkt die Steuereinrichtung 23 über den entsprechend angesteuerten Schrittmotor mit Ritzel 26b und demnach über die Longitudinal-Verfahrbewegung des Schlittens 21 und den dazu angepaßten Eingriff der Trennvorrichtung 20. Ihre Aufwärtsbewegung ist durch den Pfeil und ein Zahnrad mit Vertikalgestänge 40 dargestellt. Die diese Aufwärtsbewegung veranlassende und Elektrik ist nicht dargestellt, wird jedoch ebenfalls von der Steuereinrichtung 23 gesteuert.

Fig. 2 zeigt den Funktionsverlauf zweier verschiedener Fleischstränge. Mit Gattung 2 ist beispielhaft ein Kotelett­ strang dargestellt, der am Anfang und am Ende ein höheres Ge­ wicht aufweist, während er in der Mitte ein deutlich geringeres Gewicht (aufgrund seines geringeren Umfanges) hat. Neben dem Gewichtsverlauf des Kotelettstranges ist ein weiterer Strang dargestellt mit im wesentlichen fallender Charakteristik. Beide sind jeweils über die Länge l dargestellt, wobei der Anfangswert bei l=0 und der Endwert bei l=l₀ liegt. In Vertikalrichtung ist der Gewichtsbelag - auch als Wichteverteilung bezeichnet - des jeweiligen Gattungstypus aufgetragen. Der Gewichtsbelag weist hinsichtlich seiner physikalischen Einheiten Gewicht pro Länge (beispielsweise g/mm) auf. Integriert man den Gewichtsbelag über die Länge - wie dies in Fig. 4 aufgezeigt ist - so ergibt sich der Verlauf des Gewichtes längs der Fleischpartie. Dieser Gewichtsverlauf ist anfänglich Null und endet bei dem Wert l₀ am Gesamtgewicht G der individuellen Fleischpartie.

Zunächst wird aber aus dem allgemeinen Gewichtsbelag-Verlauf durch entsprechende Dehnung und Stauchung die individuelle Ge­ wichtsfunktion 10 eines individuellen zu zerteilenden Fleisch­ stranges. Diese Umformung der gattungsgemäßen Funktion nach Fig. 2 in die spezielle Funktion nach Fig. 3 wird über den Einfluß des Gewichtes und der Länge vorgenommen. Ist der Gattungstypus einmal bestimmt worden (in Fig. 1 die Eingabe F) so kann über die Messungen von L und G in der Steuereinrichtung 23 schnell die für den aktuellen Fall zutreffende individuelle Gewichtsfunktion (Fig. 3) ermittelt werden. Die allgemeinen Werte (Angangswert g_a, Endwert g_e und Länge l₀) werden zu den speziellen Größen g_a=g₁, g_e=g₂ und l₀=L, wobei die nun spezialisierte Gewichtsfunktion in ihrem Integral (Fig. 4) das Gesamtgewicht G aufweisen muß. Der Flächeninhalt zwischen Ko­ ordinatenachsen und Funktionsverlauf entspricht demnach - durch Berücksichtigung der jeweils am Ort gültigen Wichte - dem mit der Waage 24 ermittelten Gesamtgewicht.

Nachdem in der Steuereinrichtung 23 damit der aufliegende Fleischstrang 1 mit seiner individuellen Gewichtsfunktion 10 bekannt ist, kann die Steuereinrichtung 23 über die An­ triebsschaltung 26a und Steuerung der Trennvorrichtung 20 den Portioniervorgang einleiten und mit hoher Geschwindigkeit durchführen. Dabei entstehen hinsichtlich des Gewichtes regel­ mäßige Fleischscheiben.

In Fig. 5 ist im Detail die Vorgehensweise aufgezeigt, die zu einer inkrementellen Bestimmung der Schnittstärke S führt. Vorgegeben ist die Portionsstärke P. P kann beispielsweise 100 g betragen. Die Längeninkremente dl werden mit den an ihrem Ort jeweils gültigen Gewichtsbelägen g(i), wobei i die Laufvariable darstellt, multipliziert. Jedes Inkrement ergibt somit ein Inkrementalgewicht G_i=g(i)·dl. Ziel dieser inkrementalen Berechnung durch Aufsummieren der Inkrementalgewichte G_i ist es, das Portionsgewicht G zu erzeugen und dabei die Schnittstärke S als Summe der Längeninkremente dl aufzufinden.

Wird die inkrementelle Länge klein genug gewählt, also bei­ spielsweise 1 mm, wenn die regelmäßige Schnittstärke in der Größenordnung von 1 cm liegt, so wird die erläuterte Aufsum­ mierung der Inkrementalgewichte G_i solange durchgeführt, bis die Portionsstärke P erreicht ist und dann die Anzahl der Microschritte von dl errechnet und mit dem Schlitten 21 einge­ stellt. Muß genauer gearbeitet werden, also das Portionsgewicht P jedenfalls genau getroffen werden, so genügt die beschriebene inkrementelle Annäherung nicht ganz. Dann muß der letzte Inkrementalschritt weiter aufgelöst werden oder zu einem Gewichts-Inkrementalschritt ausgebildet werden, wobei dann die noch fehlende Gewichtsdifferenz zwischen erster Näherung und gewünschtem Portionsgewicht P dann mittels eines Inkremental­ schrittes erreicht wird, der größer oder kleiner als dl ist. Solche Inkrementalschritte müssen dann auch von dem Schrittmotor und der Antriebsschaltung 26a eingestellt werden können.

Fig. 6 zeigt drei verschiedene Verläufe von allgemeinen Gewichtsfunktionen, wie sie beispielhaft durch zwei Gewichtsfunktionen in Fig. 2 dargestellt wurden. Dabei sind Differenzen dargestellt die verschiedene Fleischstränge derselben Gattung "Kotelett" von einem Mittelwert haben. Deutlich erkennbar ist die generelle Gestalt der als Absolut- Funktion dargestellten Kurve 11b in Fig. 2.

Erwähnt werden soll noch, daß die dargestellte eine Fotozelle 25 nicht die einzige Weise ist, mit der eine Länge des Fleischstranges gemessen werden kann. So können in Fleisch­ strang-Längsrichtung eine Vielzahl von Fotozellen 25a, 25b, angeordnet werden, die eine unmittelbare Längenmessung des Fleischstranges ohne ein Verschieben erlauben. Auch können zwei Fotozellen in einem vorgegebenen Abstand angeordnet werden, wobei der Verfahrvorgang des Fleischstranges um diesen Abstand reduziert werden kann, da das Auslösen der zweiten - weiter rechts - liegenden Fotozelle bereits das Ende des Fleischstranges anzeigt. Zur dann gemessenen Länge des Fleischstranges ist der bekannte Abstand der Fotozellen hinzu­ zufügen. Dies ergibt die Gesamtlänge L des Fleischstranges, ohne daß dieser insgesamt verfahren werden muß. Auch mehr als zwei Fotozellen können hierbei Verwendung finden, ebenso wie eine Variante, bei der eine Photozelle 25 in Verbindung mit dem Abstand zum Ende der Verfahrvorrichtung, wo der Fleischstrang regelmäßig angelegt wird, herangezogen wird.

Erwähnt war bereits der Einsatz von gefrorenem Fisch und gefrorenem Fleisch in der dargestellten Portioniervorrichtung. Im Grunde kann mit der Vorrichtung jedwedes Schneidgut portio­ niert werden, sei dies gefroren, gekühlt oder auf Raumtemperatur befindlich. Angepaßt werden muß dabei lediglich die Trenn­ vorrichtung 20 und es muß eine entsprechende Wahl für den Typus des aufgelegten Fleischgutes mit dem Parameter F möglich sein. Ist ein solcher Typus nicht vorhanden, so kann er punktweise dem Steuergerät 23 eingegeben werden. Damit kann ein Benutzer selbstdefinierte Funktionen verwenden, die von dem vorgegebenen Wert in der Steuereinrichtung 23 abweichen können. Dieses bietet eine vielseitige Erweiterungsmöglichkeit der Schneidvorrichtung gemäß der Fig. 1 mit Funktions-Steuerungen gemäß Fig. 2 bis 5.

Dargestellt an Fig. 1 war eine Trennvorrichtung 20 an einem Ende des Fleischstranges 1. Läßt man den Fleischstrang 1 ortsfest und verändert ihm gegenüber die relative Position der Trennvorrichtung 20, wobei ein entsprechender Seilzug oder eine entsprechende Zahnstange diese Verschiebung vornehmen kann, so eröffnet sich die Möglichkeit, an beiden Enden des Fleischstranges mit zwei Trennvorrichtungen 20 Portionsstücke abzutrennen. Dies verdoppelt die Geschwindigkeit der Vorrichtung bei gleichbleibender mechanischer Festigkeit des Tisches 30 und der gesamten Verschiebetechnik. Auch verringert sich dabei das benötigte Raummaß, welches die Portioniervorrichtung mit ihrem Tisch 30 und dem relativ diesem gegenüber verschieblichen Schlitten 21 in seinen beiden Anschlags-Positionen benötigt. Der Platzbedarf beschränkt sich dann lediglich auf die Tischbreite, da längs dieses Tisches die Trennvorrichtung 20 verfährt.

War bisher von Fleisch oder Fisch in kühlem oder gefrorenem Zustand die Rede, so betrifft dies selbstverständlich auch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Knochen an dem je­ weiligen Fleischstrang. So Kotelett mit Knochen, Nacken mit Knochen oder Kotelett oder Nacken ohne Knochen neben den anderen erwähnten Typen von Fleischsträngen oder Fischen verarbeitet werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn an den Fleischstrang ohne Knochen ein Gewebeband angelegt wird, das kurz vor der Eingriffstelle des Messers 20a nach unten oder oben abgeleitet wird. Dieses Gewebeband stützt und stabilisiert das Fleisch, um eine präzise Trennung zu erlauben. Das Gewebeband kann mit Kunststoff beschichtet werden.

Wird schließlich eine dialoggeführte Optimierung eingesetzt, so kann dem Benutzer bei der Eingabe eines Portionsgewichtes P mitgeteilt werden, daß für die gegebene individuelle Fleischpartie ein geringfügig höheres oder geringfügig reduziertes Gewicht von Vorteil wäre (Restaufteilung). Dabei weiß die Steuereinrichtung 23 von vorneherein, welches Gewicht das als letzte Scheibe verbleibende Stück haben wird. Dieses Gewicht wird von der dialoggeführten Optimierung auf die anderen Scheiben verteilt, die dann geringfügig schwerer oder leichter werden - z. B. 102 g statt der zunächst vorgewählten 100 g. Der Benutzer kann den Vorschlag des Systems akzeptieren oder verwerfen, entsprechend der Wahl wird dann der Trennvorgang eingeleitet.

Claims (16)

1. Verfahren zum Portionieren von Fisch- oder Fleischportionen aus einer Fisch- oder Fleischpartie (1), insbesondere einem Speer oder Kotelettstrang, bei dem die Scheibenstärke (S) der Portionen während des Portionier­ vorganges entsprechend einer zuvor ermittelten individuellen Gewichtsfunktion (10) der aktuellen Fisch- oder Fleischpartie (1) verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Portions- oder Scheibenstärke (S) bei ansteigender Ge­ wichtsfunktion (10) selbständig reduziert und bei fallender Gewichtsfunktion (10) selbständig erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Scheibenstärke (S) der ersten Portion selbständig aus der individuellen Gewichtskurve (10) der Fleisch- oder Fischpartie (1) ermittelt und eingestellt wird, bevor der Portioniervorgang eingeleitet wird, wobei die Schnittstärke des Trennmittels (20a) der Trenneinrichtung (20) berücksichtigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die individuelle Gewichtskurve (10) aus einer für die jeweilige Gattung (F) der individuellen Fleischpartie (1) gespeicherten allgemeinen Gewichtsfunktion (11; 11a, 11b, . . . ) sowie der abgetasteten oder eingegebenen Länge (L) und des gemessenen Gewichtes (G) der individuellen Fleischpartie (1) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Scheibenstärke (S) aus der individuellen Gewichtsfunktion (10) inkrementell und für jeden Trennvorgang des Portionier­ vorganges unabhängig ermittelt und eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die inkrementelle Bestimmung der Portionsstärke (S) eine Mehrzahl von Inkremental-Längsschritten - vorzugsweise 5 bis 20 - aufweist, deren inkrementelle Schrittweite addiert die Portionsstärke (S) ergibt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die inkrementelle Bestimmung der Portionsstärke (S) auf einer Mehrzahl von Inkremental-Gewichtsschritten (G_i, g(i)) basiert, deren Summe das gewünschte Portionsgewicht (P) ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, bei dem das Portionsgewicht (P) zunächst mit der einen Variante an­ genähert wird, um dann mit der anderen Variante - unter Fest­ legung der endgültigen Portionsstärke (S) - genau erreicht zu werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem ein Längen-Inkrementalschritt zwischen 0,1 mm und 1 mm beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die allgemeine Gewichtsfunktion (11) zur Bildung der individuellen Gewichtsfunktion (10) abhängig von der gemessenen oder eingegebenen individuellen Länge (L) in Längsrichtung gedehnt oder gestaucht und abhängig von dem individuellen Gewicht (G) in Querrichtung erhöht oder reduziert wird, wobei die Charakteristik der allgemeinen Gewichtsfunktion erhalten bleibt.

11. Vorrichtung zum Portionieren von Fisch- oder Fleischpartien, insbesondere Kotelettsträngen mit oder ohne Knochen,

• a) mit einer Trenneinrichtung (20; 20a, 20b) zum Abportionieren vorgebbarer Portionen (P) von der Fleischpartie (1);
• b) mit einer Verfahrvorrichtung (21), welche die Trenneinrichtung (20) oder die Fleischpartie (1) in ihrer Längsrichtung verschiebt; dadurch gekennzeichnet,
• c) daß die Portionsstärke (S) der mit der Trenneinrichtung (20) abportionierten Fleischportionen abhängig von - vor dem Abportionieren erfaßten - Parametern (L, G, F, P) der jeweiligen Fleischpartie (1) selbständig während des Portioniervorganges veränderbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß Einrichtungen (23, 24, 25) vorgesehen sind, welche Parameter (L, G, F) der jeweiligen individuellen Fleischpartie (1) und das Portionsgewicht (P) vor Beginn oder während des Portioniervorganges erfassen und
daß die Verfahrvorrichtung (21), die Fleischpartie (1) oder die Trenneinrichtung (20) entsprechend dem Erfassungsergebnis (Meß- oder Eingabeergebnis) schrittweise verfährt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß eine Antriebsschaltung (26a) und ein - jeden portionsstärkebestimmenden (P) Verfahrschritt mit einer Mehrzahl von Mikroschritten (dl) einstellender - Schrittmotor (26b), vorgesehen sind;
• b) daß die Anzahl der Mikroschritte (dl), von den erfaßten (eingegebenen und/oder gemessenen) Parametern (P, L, G, F) abhängen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Einrichtungen (23, 24, 25) eine Waage (24) und als Längensensor (25) eine oder mehrere Fotozellen, umfassen und
• b) daß eine Eingabeeinheit vorgesehen ist, über welche ein Benutzer die Gattung (F) der aktuellen individuellen Fleischpartie (1) und das gewünschte Portionsgewicht (P) einstellt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (23, 24, 25) eine Steuereinrichtung (23) aufweisen, in welche die einzustellenden Parameter (F, P) manuell eingebbar sind und welcher die gemessenen Parameter (L, G) zugeführt werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (23) die Antriebsschaltung (26a, 26b) individuell für jeden Trennvorgang so ansteuert, daß jeder Verfahrschritt der Portionsstärke (S) entspricht.