DE4402321A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Sortieren von Nüssen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.

Vor allem in der Nahrungs- und Genußmittelindustrie werden Nüsse wie Haselnüsse vor der Verarbeitung auf die restlose Entfernung ihrer Schalen kontrolliert. Zur Zeit wird das Vorhandensein der Schale visuell durch Kontrollpersonal oder durch Prüfautomaten optisch anhand der Farbe der Nüs­ se geprüft. Aufgrund der schnellen Ermüdung des Kontroll­ personals ist die visuelle Prüfung mit einer relativ hohen Fehlerquote behaftet. Der Prüfautomat nutzt die Tatsache, daß eine dunkle Schale sich vom hellen Kern der Nüsse ab­ hebt. Dieses Verfahren ist jedoch sehr ungenau, da die Nußkerne von einer hautähnlichen Schicht und außerdem von Faserresten der Schale umgeben sein können. Daher ist vor der Farbkontrolle ein Bürstvorgang notwendig, um den hel­ len Kern freizulegen. Bei diesem Kontrollverfahren wird ein Restanteil Schalen tragender Nußkerne von etwa 3×10^-4 nicht ausgesondert.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Sortieren von Nüs­ sen zu schaffen, welches eine weitere Verminderung des Restanteiles der Schalen oder Schalenreste tragende Nuß­ kerne ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 bzw. 9 an­ gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen enthalten.

Die Erfindungsidee stützt sich auf die Tatsache, daß die Nußschale und der Kern deutlich verschiedene Härten auf­ weisen. Aus diesem Grunde ergibt sich beim Aufprallen ei­ ner Nußschale bzw. eines Schalen tragenden Kernes auf ei­ ner Prallplatte ein vom Aufprallen eines schalenlosen Nuß­ kernes deutlich verschiedenes Aufprallgeräusch. Dieses kann mehr oder weniger von den Eigenschaften des Unter­ grundgeräusches beeinflußt sein. Typischerweise ist das Aufprallgeräusch der harten Schale wesentlich impulsarti­ ger und hat das angeregte Schwingungsspektrum im Bereich von 5 bis 15 kHz eine deutlich höhere Amplitude als wenn ein Nußkern auf die Prallfläche aufschlägt. Erfindungsge­ mäß werden die Aufprallgeräusche ausgewertet und zur Tren­ nung der schalenbehafteten von den schalenlosen Nüssen herangezogen. Hierbei ist von Vorteil, daß die spezifi­ schen Aufprallgeräusche schalenbehafteter Nüsse aus einer Vielzahl Aufprallgeräusche schalenloser Nüsse heraushör­ bar sind, so daß eine Vielzahl von Nüssen zugleich dem Sortiervorgang unterzogen werden können. Da Schalenreste an nur einem Teil der Nußoberfläche vorhanden sein können, werden diese bevorzugt mehrfach und in regelloser Ausrich­ tung gegen die Prallfläche geschleudert, so daß sta­ tistisch alle Stellen der Nußoberfläche einem Aufprall un­ terworfen sind.

Bevorzugt wird als Prall- und Schleudereinrichtung eine Vibrationsförderschiene benutzt, wie sie für den Transport von großen Massen kleiner Teile üblich ist. Die Förder­ schiene ermöglicht einen quasi-kontinuierlichen Durchsatz zu sortierender Nüsse, wobei diese zugleich einer ausrei­ chenden Anzahl Stöße für die Feststellung eines Schalen­ restes unterzogen werden. Es hat sich herausgestellt, daß eine Meßzeit von 2 bis 4 Sekunden ausreicht, um auch Scha­ lenreste von 40 bis 50% der Gesamtfläche zu erkennen. Deshalb wird eine mittlere Verweilzeit der Nüsse auf der Vibrationsförderschiene von mindestens 2 bis 10 Sekunden bevorzugt.

Da die Stoßvorgänge auf der Vibrationsförderschiene sta­ tistisch verteilt alle Stellen der Nuß treffen können, ist bei einer noch teilweise vorhandenen Schale nicht genau vorhersehbar, wann bzw. an welchem Ort auf der Schiene ein Stoßvorgang eintritt, der akustisch auffällt. Aus diesem Grunde kann das Erfassen der Aufprallgeräusche und Abtren­ nen von Nüssen entlang der Vibrationsförderschiene ab­ schnittsweise erfolgen. Hierdurch können überdies die das unterschiedliche Aufprallgeräusch verursachenden Nüsse verhältnismäßig genau eingegrenzt werden. Dennoch kann ein hoher Durchsatz die Trennung mehrerer Nüsse als potentiel­ le Verursacher des unterschiedlichen Geräuschs erfordern. Insbesondere zur Detektion der schalenbehafteten Nuß kön­ nen die getrennten Nüsse mindestens noch einmal demselben Verfahren unterzogen werden. In mehreren Verfahrensstufen werden die schalenbehafteten Nüsse angereichert, wogegen die schalenlosen Nüsse einer späteren Stufe mit den scha­ lenlosen Nüssen einer früheren Stufe zusammengeführt wer­ den können. Der Anreicherung kommt zugute, daß die späte­ ren Stufen einen wesentlich geringeren Durchsatz haben und so ausgelegt werden können, daß einzelne Nüsse geprüft und gegebenenfalls aussortiert werden.

Wichtig für die Funktion der Prüftechnik ist die Sauber­ keit der Prallfläche. Mit zunehmender Betriebsdauer ist eine fortschreitende Verschmutzung der Prallfläche zu er­ warten. Daher ist bevorzugt eine intermittierende Reini­ gung der Prallfläche vorgesehen, die mit Heißdampf und/ oder Druckluft erfolgen kann.

Für die vorrichtungstechnische Umsetzung der Erfindung wird eine Einrichtung zum Schleudern der Nüsse gegen eine Prallfläche, ein Mikrophon zum Messen der Aufprallgeräu­ sche sowie eine Auswerte- und Steuereinrichtung zum Unter­ scheiden der Nüsse und Steuern einer Abzugsvorrichtung zum Trennen der schalenbehafteten Nüsse herangezogen. Die Prallfläche ist bevorzugt an einer Prallplatte ausgebil­ det. Dafür ist ein hartes Material mit hoher innerer Dämp­ fung besonders geeignet (z. B. glas- oder kohlefaserver­ stärktes Kunststoffmaterial oder Komposit-Materialien), weil hierbei das Aufprallgeräusch maßgeblich von der Be­ schaffenheit der Nuß bestimmt wird und störende Eigenfre­ quenzen der Prallplatte vermieden werden.

Sind mehrere Mikrophone entlang der Vibrationsförderschie­ ne angeordnet, ist die Wahrscheinlichkeit für das Erfassen eines auch nur selten auftretenden akustischen Fehlersig­ nals gesteigert. Bevorzugt ist jedem Mikrophon eine Ab­ zugsvorrichtung zugeordnet, so daß ein unmittelbarer Abzug der Nuß mit einem auffallenden Geräusch erfolgen kann.

Bei einer praktischen Ausgestaltung wird für den Abzug ein Absaugtrichter verwendet, in dem das Mikrophon angeordnet sein kann. Ein Sieb hinter der Absaugöffnung verhindert die Beschädigung einer Saugpumpe. Über eine geeignete Ven­ til- und Klappensteuerung kann der Absaugvorgang und eine Abgabe abgesaugter Nüsse gesteuert werden. Bevorzugt ist ein Vakuumspeicher über ein Ventil mit der Absaugöffnung verbindbar, so daß stets ein ausreichender Unterdruck für eine Absaugung zur Verfügung steht. Mehrere Absaugöffnun­ gen können mit demselben Vakuumspeicher verbunden sein.

Für eine Bewältigung eines großen Massendurchsatzes von beispielsweise mehreren Tonnen pro Stunde bzw. mehreren hundert Nüssen pro Sekunde können mehrere Sortiervorrich­ tungen im Parallelbetrieb angeordnet sein. Bevorzugt sind deren Abzugsvorrichtungen zusammengeführt. Sie können min­ destens eine weitere Vorrichtung zum Nachsortieren der Nüsse speisen.

Für die Reinigung der Prallfläche sind auf diese bevorzugt Reinigungsdüsen gerichtet. Die Prallfläche kann zum Boden hin schwenkbar gelagert sein, damit Reinigungsflüssigkeit oder kondensierter Heißdampf ablaufen kann.

Die Auswerte- und Steuereinrichtung kann außer der Ge­ räuschauswertung und gegebenenfalls der Steuerung einer Absauganlage die Steuerung von Reinigungsdüsen und gegebe­ nenfalls die Schwenkung der Prallfläche steuern.

Eine erfindungsgemäße Sortiertechnik kann mit oder ohne optische Vorprüfung durchgeführt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anliegenden Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen in der Seitenansicht;

Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in der Draufsicht;

Fig. 3 Schall- und Saugtrichter derselben Vorrichtung in einem Querschnitt um 90° gedreht.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 hat Aufgabetrichter 1, die über Zellenradschleusen 2 parallele Vibrationsförder­ schienen 3 speisen. Die Aufgabetrichter 1 und Vibrations­ förderschienen 3 sind auf Gestellen 4 so gehalten, daß die Nüsse unter Schwerkrafteinwirkung aus dem Aufgabetrichter 1 auf die Förderschienen 3 gelangen können.

Die Vibrationsförderschienen haben oben eine Prallplatte 5 von z. B. 100 mm Breite, die mit einem Aufgabeende die Mündung der Zellenradschleuse 2 unterfängt und mit einem Abgabeende über die Eingabeöffnung eines Sammelbehälters 6 für schalenlose Nüsse reicht.

Oberhalb jeder Prallplatte 5 sind drei oder mehr Schall- und Saugtrichter 7 angeordnet, die an einem weiteren Rah­ men 8 fixiert sind. Dieser Rahmen 8 trägt ferner eine Va­ kuumpumpe 9 sowie einen damit verbundenen Vakuumspeicher 10. Der Vakuumspeicher 10 ist wiederum über Ventile 11 mit den verschiedenen Absaugtrichtern 7 verbunden.

Ferner ruht auf der Oberseite des Gestelles 8 eine elek­ tronische Auswerte- und Steuereinrichtung 12, die über Leitungen 13 mit den Schall- und Saugtrichtern 7 verbunden ist.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist in jedem Schall- und Saugtrich­ ter 7 ein Mikrophon 14 angeordnet, welches sich im Trich­ terzentrum befindet. Diese Abbildung zeigt auch, daß der Schall- und Saugtrichter über die gesamte Breite der Vi­ brationsförderschiene 3 erstreckt ist. Das Mikrophon 14 ist über die Leitung 13 mit der Auswerte- und Meßelektro­ nik 12 verbunden.

An der Seite des Schall- und Saugtrichters 7 ist eine Ab­ zugsleitung 14 angeschlossen, die durch einen Sieb 15 von dem Ventil 11 getrennt ist. In der Abzugsleitung 14 ist vor dem Sieb 15 eine Fallklappe 16 angeordnet, die in Pfeilrichtung geöffnet werden kann. Das Ventil 11 und die Fallklappe 16 sind mittels der Auswerte- und Steuerelek­ tronik 12 steuerbar.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Die Zellenradschleusen 2 versorgen beide Vibrationsförder­ schienen 3 gleichmäßig mit zu sortierenden Nüssen. Auf den Vibrationsförderschienen wandern die Nüsse mit einer Ge­ schwindigkeit von typischerweise etwa 100 mm pro Sekunde. Die Vibration ist so eingestellt, daß sich die Nüsse sprunghaft von der Aufgabeseite zur Abgabeseite über dem Sammelbehälter 6 fortbewegen. Mit jedem Sprung ist ein Aufschlagstoß verbunden, der ein Geräusch erzeugt.

Die Aufprallgeräusche werden mittels der Mikrophone 14 in den Schall- und Saugtrichtern erfaßt und von der Auswerte- und Steuerelektronik ausgewertet. Stellt die Elektronik das Aufprallgeräusch einer schalenbehafteten Nuß fest, so öffnet sie das demselben Mikrophon zugeordnete Ventil 11, so daß die darunter befindlichen Nüsse abgesaugt werden. Dies setzt voraus, daß die Saugpumpe 9 einen ausreichenden Unterdruck im Vakuumspeicher 10 für die Absaugung einge­ stellt hat und die Klappe 16 geschlossen ist. Auf diese Weise werden Schalen tragender Kerne weitgehend detektiert und ausgesondert. Der Restanteil kann weitgehend reduziert werden.

Von Zeit zu Zeit wird die Klappe 16 von der Steuer- und Auswerteelektronik 12 geöffnet und die ausgesonderten Nüsse abgeführt bzw. einer zweiten Sortierstufe für eine weitere Anreicherung schalenbehafteter Nüsse zugeführt.

Claims (29)

1. Verfahren zum Sortieren von Nüssen, bei dem Nüsse mit Schale oder Schalenrest von schalenlosen Nüssen ge­ trennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nüsse gegen eine Prallfläche geschleudert, die Aufprallge­ räusche der Nüsse beim Stoß gegen die Prallfläche er­ faßt, die Nüsse mit Schale oder Schalenrest aufgrund ihrer unterschiedlichen Aufprallgeräusche von denjeni­ gen der schalenlosen Nüsse unterschieden werden und die die unterschiedlichen Aufprallgeräusche der Nüsse mit Schale oder Schalenrest verursachenden Nüsse von den übrigen Nüssen getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nüsse mit Schale oder Schalenrest aufgrund ihrer wesentlich impulsartigeren Aufprallgeräusche mit einem stärkeren Schwingungsspektrum im Bereich von 5 bis 15 kHz erkannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nüsse mehrfach gegen eine oder mehrere Prallflächen geschleudert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung einer Vibrationsförder­ schiene als Prall- und Schleudereinrichtung für einen quasi-kontinuierlichen Durchsatz zu sortierender Nüsse.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nüsse eine mittlere Verweilzeit von mindestens 2 bis 10 Sekunden auf der Vibrationsförderschiene haben.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufprallgeräusche an der Vibrationsför­ derschiene abschnittsweise erfaßt werden und in jedem der erfaßten Abschnitte Nüsse getrennt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Nüsse mindestens noch einmal demselben Verfahren unterzogen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche intermittierend gereinigt wird.

9 Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche mit Heißdampf und/oder Druckluft ge­ reinigt wird.

10. Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen, mit der Nüsse mit Schale oder Schalenrest von schalenlosen Nüssen getrennt werden, insbesondere gemäß Verfahren nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (3) zum Schleudern der Nüsse ge­ gen eine Prallfläche (5), ein Mikrophon (14) zum Mes­ sen der Aufprallgeräusche der Nüsse auf der Prallfläche, eine mit dem Mikrophon verbundene Auswerte- und Steu­ ereinrichtung (12) zum unterscheiden der Nüsse mit Schale oder Schalenrest aufgrund ihrer unterschiedli­ chen Aufprallgeräusche von denjenigen schalenloser Nüsse und eine mit der Auswerte- und Steuereinrichtung (12) verbundene Abzugsvorrichtung (7) zum Trennen der die unterschiedlichen Aufprallgeräusche der Nüsse mit Schale oder Schalenrest verursachenden Nüsse von den übrigen Nüssen aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche an einer Prallplatte (5) ausgebil­ det ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (5) aus einem harten Material mit einer hohen inneren Dämpfung ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Schleudern eine Vibrationsförderschiene (2) ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang der Vibrationsförderschiene (3) ein Auf­ gabetrichter (1) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabetrichter (1) die Vibrationsförderschie­ ne (3) über eine Zellenradschleuse (2) speist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß entlang der Vibrationsför­ derschiene (3) mehrere Mikrophone (14) verteilt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mikrophon (14) eine Abzugsvorrichtung (7) zugeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtung eine Absaugvorrichtung (7) ist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Mikrophon (14) eine Abzugsöff­ nung der Abzugsvorrichtung (7) zugeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mikrophon (14) in einem zur Prall­ fläche (5) hin geöffneten Absaugtrichter (7) angeord­ net ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung (7) zwischen Absaugöffnung und einer Saugpumpe (9) ein Sieb (15) hat.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung (7) zwischen Absaugöffnung und Sieb (15) eine Austragsklappe (16) und zwischen Sieb und Absaugpumpe (9) ein Ventil (11) angeordnet hat und die Auswerte- und Steuereinrichtung (12) beim Absaugen die Austragsklappe schließt und das Ventil öffnet und nach dem Absaugen das Ventil schließt und die Austragsklappe öffnet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventil (11) und Saugpumpe (9) ein Vakuum­ speicher (10) angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Absaugöffnungen (7) mit demselben Vakuum­ speicher verbunden sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 24, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Vorrichtungen (3, 7) zum Sortieren von Nüssen im Parallelbetrieb und mit zusammengeführten Abzugsvorrichtungen vorgesehen sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtung (7) mindestens eine weitere Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen speist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 26, da­ durch gekennzeichnet, daß Reinigungsdüsen auf die Prallfläche (5) gerichtet sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche (5) zum Boden hin schwenkbar gela­ gert ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerte- und Steuereinrichtung (12) die Reinigungsdüsen und ggf. die Schwenkung der Prall­ fläche steuert.