DE4402321C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8.

Vor allem in der Nahrungs- und Genußmittelindustrie werden Nüsse wie Hasel­ nüsse 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 Nüsse geprüft. Aufgrund der schnellen Ermüdung des Kontrollpersonals 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 abhebt. 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 hellen Kern freizulegen. Bei diesem Kontrollver­ fahren wird ein Restanteil Schalen tragender Nußkerne von etwa 3 × 10^-4 nicht aus­ gesondert.

Aus der US 4 212 398 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Schalenresten und Nüssen bekannt. Dabei werden gemahlene Partikel, so wie Nüsse und Schalenfragmente, vereinzelt und nacheinander auf eine Prallplatte ge­ schickt. Die beim Aufprall entstehenden Schwingungen werden einer Signalana­ lyse unterzogen. Je nach Ergebnis wird das Partikel mittels einer Blasdüse mehr oder weniger aus der Rückprallbahn abgelenkt. Die Durchsatzleistung der bekann­ ten Sortiereinrichtung ist extrem gering. Außerdem weist sie eine hohe Fehlerrate auf, da Partikel mit nur teilweise anhaftenden Schalen mit einer Wahrscheinlichkeit nicht korrekt ermittelt werden, die dem freien Anteil ihrer Oberfläche entspricht. Wenn beispielsweise nur 1/10 der Oberfläche einer Nuß mit Schale bedeckt ist, ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Schale nicht ermittelt wird, 90%.

Die DE 41 25 045 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Sortieren von Abfallge­ mischen, bei dem Abfallobjekte mit akustischen Wellen bestrahlt werden und die von den bestrahlten Abfallobjekten ankommenden Wellen in einer Signalverarbei­ tungsvorrichtung zur Identifizierung der Abfallobjekte zwecks Steuerung einer Abtrennvorrichtung bearbeitet werden. Dabei werden die Abfallobjekte auf einem Transportband befördert.

Die DE 42 41 262 C1 bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vereinzelung von Ob­ jekten aus Objektgemischen, die eine Rüttelvorrichtung als erste Fördereinrichtung zur Vereinzelung der Objekte und Bewegung derselben in Förderrichtung aufweist. Ferner weist sie eine zweite Fördervorrichtung auf, von der die ausreichend verein­ zelten Objekte aufgenommen werden. Des weiteren ist eine dritte Fördervorrich­ tung zur Aufnahme nicht ausreichend vereinzelter Objekte zwecks Rückführung auf die Rüttelvorrichtung vorhanden sowie Sensoren, welche Aufgabevorrichtun­ gen ansteuern, die ausreichend vereinzelte Objekte auf die zweite Fördervorrich­ tung und nicht ausreichend vereinzelte Objekte auf die dritte Fördervorrichtung leiten. Die Rüttelvorrichtung hat an der Oberfläche Rillen, welche einzelne Objekte voneinander getrennt aufnehmen sollen. Die Vereinzelung dient der Vorbereitung einer Sortierung, weil eine einwandfreie Erkennung einzelner Objekte nur dann zu­ verlässig durchführbar sein soll, wenn sich das zu identifizierende Objekt in ausrei­ chendem Abstand von anderen Objekten befindet.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine schonendere Technik zum Sortieren von Nüssen mit höherer Durchsatzleistung und verbesserter Sicherheit zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüche 1 bzw. 8 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindungsidee stützt sich auf die Tatsache, daß die Nußschale und der Kern deutlich verschiedene Härten aufweisen. Aus diesem Grunde ergibt sich beim Auf­ prallen einer Nußschale bzw. eines Schalen tragenden Kerns auf einer Prallplatte ein vom Aufprallen eines schalenlosen Nußkernes deutlich verschiedenes Aufprall­ geräusch. Dieses kann mehr oder weniger von den Eigenschaften des Untergrund­ geräusches beeinflußt sein. Typischerweise ist das Aufprallgeräusch der harten Schale wesentlich impulsartiger und hat das angeregte Schwingungsspektrum im Bereich von 5 bis 15 kHz eine deutlich höhere Amplitude als wenn ein Nußkern auf die Prallfläche aufschlägt. Erfindungsgemäß werden die Aufprallgeräusche ausgewertet und zur Trennung der schalenbehafteten von den schalenlosen Nüssen herangezogen. Hierbei ist von Vorteil, daß die spezifischen Aufprallgeräusche schalenbehafteter Nüsse aus einer Vielzahl Aufprallgeräusche schalenloser Nüsse "heraushörbar" 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 Aus­ richtung gegen die Prallfläche geschleudert, so daß statistisch alle Stellen der Nuß­ oberfläche einem Aufprall unterworfen sind.

Als Prall- und Schleudereinrichtung wird 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 ausreichenden Anzahl Stöße für die Feststellung eines Schalenrestes 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 Zellradschleu­ sen 2 parallele Vibrationsförderschienen 3 speisen. Die Aufgabetrichter 1 und Vi­ brationsförderschienen 3 sind auf Gestellen 4 so gehalten, daß die Nüsse unter Schwerkrafteinwirkung aus dem Aufgabetrichter 1 auf die Virbationsförderschie­ nen 3 gelangen können.

Die Vibrationsförderschienen 3 haben oben eine Prallplatte 5 von z. B. 100 mm Breite, die mit einem Aufgabeende die Mündung der Zellenradschleuse 2 unter­ fängt und mit einem Abgabeende über die Eingabeöffnung eines Sammelbehälters 6 für schalenlose Nüsse reicht.

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

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

Wie die Fig. 3 zeigt, ist in jedem Schall- und Absaugtrichter 7 ein Mikrophon 14 angeordnet, welches sich im Trichterzentrum befindet. Diese Abbildung zeigt auch, daß der Schall- und Absaugtrichter 7 über die gesamte Breite der Vibrationsförder­ schiene 3 erstreckt ist. Das Mikrophon 14 ist über die Leitung 13 mit der elektroni­ schen Auswerte- und Steuereinrichtung 12 verbunden.

An der Seite des Schall- und Absaugtrichters 7 ist eine Abzugsleitung 14' ange­ schlossen, die durch ein Sieb 15 von dem Ventil 11 getrennt ist. In der Abzugslei­ tung 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 elek­ tronischen Auswerte- und Steuereinrichtung 12 steuerbar.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Die Zellenradschleusen 2 versorgen beide Vibrationsförderschienen 3 gleichmäßig mit zu sortierenden Nüssen. Auf den Vibrationsförderschienen 3 wandern die Nüsse mit einer Geschwindigkeit 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 Ab­ saugtrichtern 7 erfaßt und von der elektronischen Auswerte- und Steuereinrichtung 12 ausgewertet. Stellt diese das Aufprallgeräusch einer schalenbehafteten Nuß fest, so öffnet sie das demselben Mikrophon 14 zugeordnete Ventil 11, so daß die dar­ unter befindlichen Nüsse abgesaugt werden. Dies setzt voraus, daß die Vakuum­ pumpe 9 einen ausreichenden Unterdruck im Vakuumspeicher 10 für die Absau­ gung eingestellt hat und die Fallklappe 16 geschlossen ist. Auf diese Weise werden Schalen tragende Kerne weitgehend detektiert und ausgesondert. Der Restanteil kann weitgehend reduziert werden.

Von Zeit zu Zeit wird die Fallklappe 16 von der elektronischen Steuer- und Aus­ werteeinrichtung 12 geöffnet und die ausgesonderten Nüsse abgeführt bzw. einer zweiten Sortierstufe für eine weitere Anreicherung schalenbehafteter Nüsse zuge­ führt.

Claims (25)

1. Verfahren zum Sortieren von Nüssen, bei dem Nüsse mit Schale oder Schalenrest von schalenlosen Nüssen getrennt werden, bei dem die Nüsse mittels einer Vibra­ tionsförderschiene quasi-kontinuierlich gefördert werden, die Aufprallgeräusche der Nüsse beim Aufprallen auf die Prallplatte der Vibrationsförderschiene erfaßt werden, wobei die Aufprallgeräusche von mehreren Aufprallvorgängen jeder Nuß erfaßt werden, die Nüsse mit Schale oder Schalenrest aufgrund ihrer unterschied­ lichen Aufprallgeräusche von denjenigen 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, bei dem die Nüsse mit Schale oder Schalenrest auf­ grund ihrer wesentlichen impulsartigeren Aufprallgeräusche mit einem stärkeren Schwingungsspektrum im Bereich von 5 bis 15 kHz erkannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Nüsse eine mittlere Verweilzeit von mindestens 2 bis 10 Sekunden auf der Vibrationsförderschiene haben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Aufprallgeräusche an der Prallplatte der Vibrationsförderschiene abschnittsweise erfaßt werden und in jedem der erfaßten Abschnitte Nüsse getrennt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Nüsse mindestens noch einmal mittels einer Vibrationsförderschiene sortiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Prallfläche der Vibra­ tionsförderschiene intermittierend gereinigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Prallfläche mit Heißdampf und/oder Druckluft gereinigt wird.

8. Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen, mit der Nüsse mit Schale oder Schalenrest von schalenlosen Nüssen getrennt werden, insbesondere gemäß Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die eine Vibrationsförderschiene (3) zum Fördern der Nüsse, ein Mikrophon (14) zum Messen der Aufprallgeräusche der Nüsse auf einer Prallfläche (5) der Vibrationsförderschiene (3), das die Aufprallgeräusche mehrerer Aufprallvorgänge jeder Nuß mißt, eine mit dem Mikrophon verbundene Auswerte- und Steuereinrichtung (12) zum Unterscheiden der Nüsse mit Schale oder Schalenrest aufgrund ihrer unterschiedlichen 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.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Prallfläche (5) aus einem harten Mate­ rial mit einer hohen inneren Dämpfung ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der am Anfang der Vibrationsförder­ schiene (3) ein Aufgabetrichter (1) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Aufgabetrichter (1) die Vibrationsför­ derschiene (3) über eine Zellenradschleuse (2) speist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der entlang der Vibrations­ förderschiene (3) mehrere Mikrophone (14) verteilt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der jedem Mikrophon (14) eine Abzugsvor­ richtung (7) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der die Abzugsvorrichtung eine Absaugvorrichtung (7) ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüche 13 und 14, bei der jedem Mikrophon (14) eine Abzugsöffnung der Abzugsvorrichtung (7) zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der das Mikrophon (14) in einem zur Prallfläche (5) hin geöffneten Absaugtrichter (7) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der die Absaugvorrichtung (7) zwischen Absaugöffnung und einer Saugpumpe (9) ein Sieb (15) hat.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Absaugvorrichtung (7) zwischen Ab­ saugöffnung und Sieb (15) eine Austragsklappe (16) und zwischen Sieb und Ab­ saugpumpe (9) ein Ventil (11) angeordnet hat und die Auswerte- und Steuerein­ richtung (12) beim Absaugen die Austragsklappe schließt und das Ventil öffnet und nach dem Absaugen das Ventil schließt und die Austragsklappe öffnet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der zwischen Ventil (11) und Saugpumpe (9) ein Vakuumspeicher (10) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der mehrere Absaugöffnungen (7) mit dem­ selben Vakuumspeicher verbunden sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, die mit mehreren Vorrichtungen zum Sortieren von Nüssen derselben Art im Parallelbetrieb und mit zusammenge­ führten Abzugsvorrichtungen angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, bei der die Abzugsvorrichtung (7) mindestens eine weitere Vorrichtung zum Sortieren von Nüssen speist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 22, bei der Reinigungsdüsen auf die Prallfläche (5) gerichtet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Prallfläche (5) zum Boden hin schwenkbar gelagert ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, bei der die Auswerte- und Steuerein­ richtung (12) die Reinigungsdüsen und ggf. die Schwenkung der Prallfläche (5) steuert.