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Technisches Sachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Verarbeitung
von Lebensmitteln, insbesondere für die Verarbeitung von pastösen Lebensmitteln
zum Zweck des Formens geformter Gegenstände, wie Kugeln, Würste oder
dergleichen. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Formen
einzeln geformter Gegenstände
aus solchen pastösen Lebensmitteln.
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Stand der Technik
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Es
ist gemäß dem Stand
der Technik bekannt, Fleischklöße aus einem
kontinuierlichen Strom einer Fleischpaste herzustellen. Die Fleischpaste
kann von einer herkömmlichen
Dosierpumpe zugeführt
werden, welche das Produkt an einen oder mehrere Ausgabeköpfe liefert.
An dem Kopf schneidet ein Ventil oder ein Messer periodisch den
Pastenstrom zu individuell langen Stücken, welche sodann zum Kochen
in heißes
Wasser fallen können,
oder je nach Erfordernis einer anderen Verarbeitung unterzogen werden
können.
Es ist eine Vorrichtung dieses Typs bekannt, die ein Membranventil
vom Iris-Typ zum Schneiden der Paste verwendet. Der Aufbau des Ventils
ist komplex und erfordert eine große Zahl beweglicher Teile.
Für die
Verwendung in der Lebensmittelindustrie ist ein derartiger Aufbau
besonders ungeeignet, da das Reinigen des Ventils insbesondere für nicht-technisches
Personal kompliziert ist. Das Ventil ist ferner sperrig, wodurch
die Verwendung mehrerer Auslass/Ventil-Kombinationen praktisch unmöglich ist.
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Andere
Vorrichtungen sind bekannt, welche eine Platte mit einem Auslass
aufweisen, durch welchen die Paste gedrückt werden kann. Eine zweite Platte
mit einer zu dem Auslass komplementären Öffnung bewegt sich entlang
der ersten Platte, um den Auslass periodisch zu öffnen und zu schließen und den
Pastenstrom zu schneiden. Diese Vorrichtungen schneiden die Paste
effektiv in einzelne Stücke,
sie sind jedoch nicht dazu ausgebildet, diesen eine gewünschte Form
zu geben. Derartige Vorrichtungen weisen ferner eine Reihe von Nachteilen
auf; insbesondere ist die Schneidarbeit der Platten nicht optimiert
und bewirkt ein Verdrehen des Fleischkloßes, bevor dieser herabfällt. Derartige
Vorrichtungen sind ferner nicht zur Verwendung mit einer Vielzahl
von Auslässen
geeignet, da Schwankungen des Förderdrucks
zwischen den Auslässen
zu erheblichen Produktschwankungen führen kann. Aus
US 3 797 069 ist eine Vorrichtung
bekannt, bei der kugelförmige
Lebensmittelprodukte auf einen laufenden Förderer extrudiert werden. Die
Vorrichtung umfasst Platten mit Öffnungen,
welche mittels Nocken hin und her bewegt werden, die derart geformt
sind, dass sie eine Verweilzeit während des Extrudierens und
kontrollierte Öffnungs-
und Schließperioden
bewirken.
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Die
Standards der Lebensmittelindustrie steigen stetig und Lebensmittelhersteller
benötigen Verarbeitungsmaschinen,
welche wohlgeformte Produkte mit gleichbleibenden Abmessungen ausgeben. Es
besteht ferner ein Bedarf an einer verbesserten Anordnung, die einfach
und hygienisch betreibbar ist und selbst durch unqualifiziertes
Personal schnell und korrekt zusammengesetzt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Formen einzelner
Gegenstände
aus einem Strom einer Paste, umfassend eine Pastenzuführdüse, zwei
Messer, einen Mechanismus zum periodischen Bewegen der Messer entlang
der Düse, um
den Pastenstrom zu schneiden und einen einzelnen Gegenstand zu formen,
und eine Steuerung zum selektiven Steuern der Form der geformten
Gegenstände
durch das Steuern des Zuführens
von Paste in bezug auf die Bewegung der Messer. Auf diese Weise
wird ein sorgfältiges
Formen der einzelnen Gegenstände
durch das Abstimmen der Bewegung der Messer auf die Pastenausgabe
erreicht. Um dies zu erreichen, kann die Steuerung die Bewegung,
d. h. die Geschwindigkeit, der Messer zur Herstellung der geformten
Gegenstände
steuern, während
die Pastenausgabe konstant gehalten wird. Die Steuerung kann die
Pastenzuführvorrichtung,
welche die Düse
oder Düsen
beliefert, steuern oder ansonsten die Pastenförderrate steuern, indem sie
die Geschwindigkeit des Pastenstroms verändert oder Paste puffert und
freigibt. In jedem Fall hat es sich als wichtig erwiesen, einen
Druckaufbau während
der Messerschließperiode
zu vermeiden, welcher zu einem Hervorschießen der Paste führen kann,
sobald die Öffnung
wieder geöffnet
wird.
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Gemäß eines
weiteren Vorteils der Erfindung hat sich gezeigt, dass der Gegenstand
durch die Verwendung eines Messerpaares anstelle eines einzelnen
Messers mit einem gewünschten
Längsprofil
geformt werden kann. Die Verwendung zweier Messer ermöglicht es
den Messern ferner, einander vollständig zu überlappen, wodurch ein vollständiges Durchtrennen
der Paste gewährleistet
ist. Bekannte Iris-Ausbildungen können im Mittelpunkt nicht überlappen
und können
zu einem unvollständigen
Durchtrennen der Paste führen,
insbesondere wenn diese eine zähe
Konsistenz hat.
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Nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist jedes Messer eine im wesentlichen flache Platte
auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse der Düse ausgerichtet
ist und mit einer Öffnung
zum Ausrichten mit der Düse versehen
ist. Die Messer können
relativ zueinander in Querrichtung zwischen einer offenen Position,
in welcher die Öffnungen
im Wesentlichen koaxial zu der Düse
sind, und einer geschlossenen Position, in welcher die Öffnungen
nicht fluchten und jedes Messer die Düse teilweise schließt, hin
und her bewegbar angebracht sein. Die Messer können sich jeweils aus einer
geschlossenen Position in eine offene Position bewegen und danach
in die geschlossene Ausgangsposition zurückkehren. Die Messer können auch
doppeltwirkend sein und sich aus einer geschlossenen Position in
eine offene Position und anschließend weiter in eine neue geschlossene
Position bewegen. Alternativ kann die Bewegung aus einer offenen
Position über
eine geschlossene Position und weiter zu einer zweiten offenen Position
erfolgen.
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Insbesondere
zur Verwendung mit einer Paste, die Einschlüsse wie Fasern, Knorpel oder Knochen
enthalten kann, können
die Messer mit einer Schneide versehen sein, die auf einer ersten
Seite der Öffnung
angeordnet ist. Die Schneide kann beispielsweise in bezug auf den
Rest der Öffnung asymmetrisch
sein, wodurch bei der Hin- und Herbewegung der Messer die Schneidwirkung
der Messer verbessert ist. Auf diese Weise kann insbesondere im
letzten Teil des Schneidhubs eine Gleitbewegung erreicht werden.
Vorzugsweise können
die Schneide oder die Schneiden je nach der erforderlichen Arbeit geschliffen
oder gezahnt sein. Bei doppeltwirkenden Messern können zwei
Schneiden vorgesehen sein.
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Gemäß eines
besonderen Vorteils der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung
mehrere Düsen
aufweisen. Durch das Versehen jedes Messers mit mehreren, den mehreren
Düsen entsprechenden Öffnungen
kann eine Anzahl von Gegenständen
bei jeder Betätigung
der Messer geformt werden. Die Verwendung einzelner Düsen ermöglicht das
Steuern des Pastenstroms zu jeder Düse, wodurch eine Homogenität sämtlicher
geformter Gegenstände
gewährleistet
ist. Die Steuerung des Pastenstroms kann unter Verwendung bekannter
Mengenverteilervorrichtungen erfolgen, welche eine gleichmäßige Aufteilung
eines Pastenstroms auf eine Anzahl von Auslässen gewährleisten. In vorliegenden
Zusammenhang bezeichnet "Mengenverteiler" eine Vorrichtung,
die im Gegensatz zu einem Mehrfachverteiler, der Schwankungen unterworfen
ist, aktiv eine korrekte Aufteilung auf die verschiedenen Stromwege
gewährleistet.
Der Mengenverteiler kann angetrieben oder nicht angetrieben sein.
Im Falle mehrerer Düsen können sich
alle Düsen
zusammen öffnen
und schließen.
Es kann jedoch bevorzugt sein, die Düsen und die Messer paarweise
anzuordnen, wobei sich eine Düse
eines Paares öffnet,
während
die andere sich schließt.
Eine derartige Anordnung kann in Kombination mit einer gleichmäßigen Pastenströmungsrate zu
dem Düsenpaar
vorteilhaft sein.
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Bei
einer Vorrichtung mit mehreren Auslässen sind die Achsen der Düsen vorzugsweise
im Wesentlichen parallel zueinander und zu der Bewegungs richtung
der Messer ausgerichtet. Andere Ausbildungen können ebenfalls verwendet werden,
wenn das erfindungsgemäße Prinzip
der überlappenden Messer
beibehalten wird. So können
die Düsen
in einer ersten Richtung beispielsweise von links nach rechts ausgerichtet
sein, während
die Bewegung der Messer senkrecht zu dieser Richtung beispielsweise auf-
und abwärts
verlaufen kann. Bei einem alternativen kompakteren Ausführungsbeispiel
können
die Düsen
kreisförmig
angeordnet sein und die Messer können
als ein Paar von Scheiben ausgebildet sein, die jeweils mit den
Düsen ausgerichtete Öffnungen aufweisen.
Die Scheiben können
wie bei vorhergehenden Ausführungsbeispielen
hin und her bewegt werden, können
jedoch auch kontinuierlich gegenläufig drehen.
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Es
hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, eine federnde Befestigung
für die
Messer vorzusehen. Nach diesem Merkmal der Erfindung können die Messer
derart angebracht sein, dass sie sich von der Düse weg bewegen, wenn sich ein Überdruck
in der Pastenzuführdüse aufbauen
sollte, wodurch Paste seitlich zwischen der Düse und den Messern austreten
kann. Die Befestigung kann durch eine Federanordnung gebildet sein,
welche die Messer mit einer gegebenenfalls einstellbaren, bestimmten
Spannung gegen die Düse
vorspannt.
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Vorzugsweise
umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
einfach austauschbare Bauteile auf, wodurch die Einfachheit und
die Flexibilität
des Betriebs gewährleistet
ist. Insbesondere können
sowohl die Messer, die Düse
wie auch die Düsen
austauschbar sein. Im Falle einer Beschädigung oder des Verschleißes können diese
Bauteile leicht ersetzt werden oder im Falle anderer Produktionsparameter ausgetauscht
werden. Ein derartiger Austausch von Bauteilen ist besonders in
Verbindung mit einer Steuerung effektiv, welche programmierbar ist,
um je nach der Art der verwendeten Düse oder des Messers verschiedene
Steuerparameter bereit zu stellen.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Messer
eine Öffnung
zum Ausrichten auf eine Pastenzuführdüse und ein Verbin dungselement
zum Zusammengreifen mit einem Betätigungsmechanismus auf, durch
welchen das Messer entlang dem Auslass einer Düse hin und her bewegt werden
kann. Die Messer können
einzeln oder in Paaren vorgesehen sein, und können zur Gewährleistung
der korrekten Ausrichtung auf die Düse, den Betätigungsmechanismus oder aufeinander,
mit einer Indexierkerbe versehen sein.
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Erfindungsgemäß ist ferner
ein Verfahren zum Formen geformter einzelner Gegenstände aus einem
Strom eines pastösen
Produkts vorgesehen, unfassend das Extrudieren des pastösen Produkts durch
eine Düse,
das Vorsehen zweier Messer, die zu beiden Seiten der Düse angeordnet
sind, und das periodische Bewegen der Messer entlang der Düse, um den
Strom zu schneiden und die einzelnen Gegenstände zu formen. Das Verfahren
umfasst ferner das gleichzeitige Extrudieren des pastösen Produkts und
Bewegen der Messer sowie das selektive Regeln der Geschwindigkeit
des Extrudierens der Paste in Bezug auf das Bewegen der Messer,
um das Längsprofil
der geformten einzelnen Gegenstände
zu bestimmen. Vorzugsweise sind die Messer derart angeordnet, dass
sie übereinander
gleiten, und sie können
mit Profilöffnungen
zum Bilden bestimmter Formen versehen sein.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der zugehörigen
Beschreibung und den Zeichnungen, in welchen eine Anzahl von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung lediglich als Beispiele beschrieben sind:
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bildung von Fleischklößen;
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2 ist
eine dreidimensionale schematische Darstellung der Messer und Düsen der
Fleischkloßformvorrichtung
von 1;
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3 ist
eine detaillierte Darstellung des Betätigungsmechanismus von 2;
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4a, 4B und 4C sind
Darstellungen der Messer von 2 in verschiedenen
Betriebspositionen;
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5 ist
ein Zeitgebungsdiagramm der Messerposition bezogen auf den Produktstrom;
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung eines Düsenblocks nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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7A bis
J sind schematische Darstellungen alternativer Messeranordnungen.
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Arten der Durchführung der
Erfindung
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1 ist
eine schematische Darstellung der Hauptteile einer Fleischkloßformvorrichtung
1 nach einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung
1 umfasst
ein Pastenreservoir
10, eine Zuführpumpe
12 und einen
Mengenverteiler
14. Die Zuführpumpe
12 kann eine
beliebige herkömmliche Pumpe
sein, die zum Liefern eines konstanten Fleischpastenstroms von dem
Reservoir
10 zu dem Mengenverteiler
14 geeignet
ist. Der Mengenverteiler
14 ist vorzugsweise ein drehender
Mengenverteiler, wie beispielsweise die aus der PCT-Veröffentlichung
WO98/22206 bekannte nicht
angetriebene Vorrichtung vom Drehschieber-Typ. Andere Formen der
Verteilung können
ebenfalls verwendet werden, um den Pastenstrom von der Pumpe
12 auf
mehrere Zuführleitungen
16 zu
verteilen. Der Mengenverteiler
14 ist mit Auslässen zu
vier Zuführleitungen
16 versehen, die
infolge des Betriebs des Mengenverteilers
14 sämtlich eine
im Wesentlichen gleiche Menge an Paste erhalten. Jeder der Auslässe
16 ist
mit einer Düse
18 verbunden.
Ein Paar von Messern
20,
22 ist vor den Düsen
18 angeordnet,
wobei jedes mit vier Öffnungen
24,
26 versehen
ist. Die Messer
20,
22 sind mit einem Betätigungsmechanismus
versehen, der in
1 allgemein mit dem Bezugszeichen
28 bezeichnet
ist. Die Vorrichtung
1 ist ferner mit einer Steuerung
30 versehen,
dessen Funktionsweise im Folgenden noch beschrieben werden wird.
Die Steuerung
30 registriert und steuert den Betrieb der Fleischkloßformvorrichtung
1 und
ist elektrisch mit der Zuführpumpe
12,
einem Servomotor
32 und einem Drehgeber
34 verbunden.
1 zeigt
darüber hinaus
auch eine Null-Stellung
36.
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2 zeigt
in einer dreidimensionalen Darstellung weitere Details der Anordnung
der Messer 20, 22 und der Zuführleitungen 16. Die
Zuführleitungen 16 sind
als ein Mehrfachverteiler 38 dargestellt, der von einem
zur Verbindung mit dem Mengenverteiler 14 vorgesehenen
Einlassflansch 40 zu den Düsen 18 führt. Wie
aus 2 ersichtlich, können die Zuführleitungen 16 mit
einer komplexen geometrischen Form ausgebildet sein, um den Mengenverteiler 14,
der eine erste Ausrichtung und Konfiguration aufweist, mit den Düsen 18 zu
verbinden, welche eine zweite, andere Ausrichtung und Konfiguration aufweisen
können.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
tritt der Mehrfachverteiler 38 aus dem Flansch 40 im
Wesentlichen nach oben aus, ist zur Verbindung mit den Düsen 18 jedoch
im Wesentlichen vertikal nach unten ausgerichtet. Die abwärts gerichtete
Ausrichtung der Düsen 18 wird
bevorzugt, um es den geformten Fleischklößen zu ermöglichen, direkt in einen Kochbehälter zu
fallen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zuführleitungen 16 sowohl
am Flansch 40, als auch an den Düsen 18 linear angeordnet.
Der Abstand zwischen ihnen hat sich jedoch vergrößert. Es ist jedoch auch möglich, dass
der Abstand geringer wird oder die Ausrichtung sich von beispielsweise
einer linearen Anordnung am Flansch 40 zu einer kompakteren
kreisförmigen
Anordnung an den Düsen 18 verändert. Die
Verwendung eines Mengenverteilers 14, der einen stetigen Strom
zwischen den verschiedenen Zuführleitungen 16 bewirkt,
hat sich im Falle komplexer Mehrfachverteilergeometrien als wichtig
herausgestellt. Auf diese Weise kann die Pastenzufuhr zu jeder der
Düsen 18 im
Wesentlichen gleich gehalten werden.
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2 zeigt
ferner die Anordnung der Messer 20, 22 und deren
Verbindung 42 mit dem Betätigungsmechanismus 28.
Die Messer 20, 22 sind übereinander in Kontakt mit
den Düsen 18 angeordnet. Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
sind andere Elemente der Düsenanordnung
zum Stützen
der Düsen und
Messer in dieser Ansicht nicht dargestellt. In 2 befinden
sich die Messer 20, 22 und der Betätigungsmechanismus 28 in
der Null-Stellung. In dieser Position sind die Öffnungen 24 in dem
Messer 20 und die Öffnungen 26 in
dem Messer 22 teilweise aufeinander ausgerichtet.
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Die
Verbindung der Messer 20, 22 mit dem Betätigungsmechanismus 28 wird
im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher
beschrieben. Wie in der 3 dargestellt, umfasst der Betätigungsmechanismus
zwei Messerhalter 44, 46. Da die Messer 20, 22 und
die Halter 44, 46 im Wesentlichen identisch sind,
wird lediglich der Messerhalter 44 weiter beschrieben.
Ein erstes, distales Ende des Messerhalters 44 ist mit
einem Längsschlitz 48 versehen,
der zwei Arme 50, 52 bildet. Die distalen Enden
der Arme 50, 52 sind zu einer im Wesentlichen zylindrischen
Verbindungsbuchse 54 geformt. Die Arme 50, 52 sind
von einer teilweise mit einem Gewinde versehenen Bohrung 56 durchsetzt,
wodurch ein Bolzen 58 in die Gewindebohrung 56 eingesetzt werden
kann, um die Arme zusammen zu spannen. Die proximalen Enden der
Messer 20, 22 sind ebenfalls mit im Wesentlichen
zylindrisch geformten Gelenken 60 versehen, welche in der
Buchse 54 aufgenommen und eingespannt werden können, um
eine sichere Verbindung zwischen dem Betätigungsmechanismus 28 und
den Messern 20, 22 zu gewährleisten.
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Erneut
Bezug nehmend auf die 3, ist auf der dem Messerhalter 46 zugewandten
Seite des Messerhalters 44 eine Zahnstange 62 vorgesehen. Eine ähnliche
Zahnstange 64 ist auf der zugewandten Fläche des
Messerhalters 46 vorgesehen. Die Zahnstangen 62, 64 greifen
mit einem Ritzel 66 zusammen, das auf der Achse des Servomotors 32 angebracht
ist. Die Messerhalter 44, 46 sind ebenfalls mit
zwei Indexmarkierungen 68, 70 versehen, welche miteinander
fluchten, wenn der Betätigungsmechanismus 28 sich
in der Null-Stellung befindet.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4A bis 4C die
Funktionsweise der Messer 20, 22 und des Betätigungsmechanismus 28 beschrieben.
In diesen Figuren sind das Ritzel 66 und die Düsen 18 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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4A zeigt
die Null-Stellung des Betätigungsmechanismus 28,
in der die Indexmarkierungen 68, 70 miteinander
fluchten. In dieser Position überlagern
die Messer 20, 22 einander im Wesentlichen, jedoch
sind die Öffnungen 24, 26 teilweise
außer
Flucht. Die effektive Öffnung
durch die Messer hindurch ist durch die elliptische Überschneidungsfläche 72 gebildet. 4A zeigt
ferner zwei Kerben 74, 76 in den Messern 20, 24,
die in der Null-Stellung ebenfalls miteinander fluchten.
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4B stellt
die geschlossene Position der Messer dar. Durch Betätigung des
Servomotors 32 kann das (in diesen Ansichten nicht gezeigte)
Ritzel 66 über
einen bestimmten Winkel im Uhrzeigersinn gedreht werden. Durch das
Zusammenwirken der Zahnstangen 62, 64 mit dem
Ritzel 66 wird das Messer 20 um eine Strecke in
eine erste Richtung (nach rechts in 4B) bewegt,
während
das Messer 22 um die gleiche Strecke in die entgegengesetzte
Richtung bewegt wird. Der bestimmte Drehwinkel des Ritzels 66 ist
derart gewählt,
dass keine Überschneidungsfläche der Öffnungen 24, 26 vorliegt
und die Pastenzuführdüsen 18 vollständig geschlossen
sind. Eine geringfügige Überlappung
der Öffnungen 24, 26 kann
vorgesehen werden um ein effektives Schneiden der Paste zu gewährleisten.
Der Überlappungsbetrag
kann entsprechend den Gebrauchsbedingungen eingestellt werden.
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4C zeigt
die offene Position der Messer. Durch die Betätigung des Servomotors 32 kann
das Ritzel 66 gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Durch
das Zusammenwirken der Zahnstangen 62, 64 mit
dem Ritzel 66 wird das Messer 20 über die Null-Stellung
(nach links in 4B) zurück bewegt, während das
Messer 22 nunmehr über
die gleiche Strecke in die erste Richtung bewegt wird. Die Bewegung
wird fortgesetzt, bis die Öffnungen 24, 26 vollständig aufeinander
ausgerichtet sind. In dieser Position sind sie ebenfalls auf die
Düsen 18 ausgerichtet und
es kann ein Pastenstrom durch die volle Bohrung erreicht werden.
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5 ist
ein Zeitgebungsdiagramm, welches zeigt, wie die Bewegung der Messer 20, 22 in
Korrelation mit der Wirkung der Zuführpumpe 12 gebracht werden
kann, um einen im Wesentlichen kugelförmigen Fleischkloß zu bilden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird diese Korrelation durch die Softwareprogrammierung der Steuerung 30 erreicht. Es
sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch mechanische Anordnungen
verwendet werden können,
um einen ähnlichen
Effekt zu erreichen. 5 zeigt auf der vertikalen Achse
die Bewegung der Messer in bezug auf die Null-Stellung und auf der
horizontalen Achse die Bewegung des Produkts. Im vorliegenden Fall
sind die Maßeinheiten
nicht angegeben und für die
vorliegende Beschreibung irrelevant, da die relative Veränderung
dieser Werte die Form des Produkts bestimmt.
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Die
Kurve 78 in der 5 beginnt an der Position 51,
welche der geschlossenen Stellung der Messer von 4B entspricht.
Das Betätigen
des Servomotors 32 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt, dass
sich die Öffnungen 24, 26 aufeinander
zu bewegen und sich überschneiden.
Die Düsen 18 öffnen sich
und Paste beginnt zu fließen.
Die Form der Kurve 78 wird durch die Steuerung 30 bestimmt
und ist entsprechend der erforderlichen Produktform programmierbar.
Die Steuerung 30 wird mit einer Rückkopplung der Position des
Servomotors 32 durch den Drehgeber 34 versehen.
Gemäß 5 erreichen
die Messer die Null-Stellung A1, welche der 4A entspricht,
an dem Punkt, an dem 30 von insgesamt 200 Pasteneinheiten
ausgegeben wurden. Die steile Flanke der Kurve 78 am Punkt
A gibt an, dass die Messer sich an diesem Punkt schnell bewegen,
während
der vordere Rand des Fleischkloßes
geformt wird. Der Punkt C entspricht der vollständig offenen Position der Messer
entsprechend der 4C. An diesem Punkt sind die
Düsen 18 vollständig offen
und die Hälfte
der für
einen Fleischkloß erforderlichen Paste
wurde ausgegeben.
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Sobald
der breiteste Querschnitt des Fleischkloßes geformt wurde, beginnt
der Servomotor 32 im Uhrzeigersinn zu drehen, und die effektiven Öffnungen
durch die Messer beginnen, sich zu schließen. Am Punkt A2 befinden sich
die Messer wieder in der Null-Stellung. An diesem Punkt wurden etwa
170 der 200 Einheiten ausgegeben, und die Messer schließen sich
schnell, wodurch der hintere Rand des Fleischkloßes geformt wird.
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Das
Drehen des Servomotors 32 im Uhrzeigersinn und das Bewegen
der Messer wird fortgesetzt, bis die Kurve 78 den Punkt
B2 erreicht. An dem Punkt B2 befinden sich die Messer wieder in
der vollkommen geschlossenen Position gemäß 4B und das
Formen des Fleischklosses ist abgeschlossen. Während des Anfangszeitraums
des Arbeitstakts bei B1 und den letzten Phasen des Schließens B2
ist die Menge an ausgegebener Paste gering. Würde die Zuführpumpe 12 weiter
mit konstanter Geschwindigkeit betrieben, entstünde die Gefahr eines Druckaufbaus
in der Düse,
was zu einem Hervorschießen
der Paste führen
würde.
Um optimale Öffnungs-
und Schließkonturen
des Fleischkloßes
zu erreichen, wird die Betriebsgeschwindigkeit der Zuführpumpe 12 an
diesen Punkten verringert und an den Öffnungsgrad der Messer angepasst.
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Da
sowohl der Betrieb der Messer, als auch derjenige der Zuführpumpe
durch die Steuerung 30 gesteuert werden kann, kann eine
breite Vielfalt von Längsprofilen
hergestellt werden. Somit können,
indem die Düsen über einen
längeren
Zeitraum offen gehalten werden, wurstförmige Gegenstände aus Paste
geformt werden. Ähnlich
können
durch das Anhalten der Zuführpumpe
während
des Schließens
der Messer abrupte vordere oder hintere Ränder gebildet werden. Zwar
ist es in vielen Fällen
wünschenswert, jeden
Gegenstand vollständig
von dem Pastenstrom zu trennen, jedoch kann es in bestimmten Fällen wünschenswert
sein, die Messeröffnungen
nicht vollständig
zu schließen.
Auf diese Weise kann ein schwacher Verbindungssteg zwischen benachbarten Gegenständen beibehalten
werden, welcher bei der weiteren Verarbeitung der Paste vorteilhaft
sein kann.
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Der
Vorgang zum Bewegen der Messer in die Null-Stellung wird im Folgenden
ebenfalls unter Bezugnahme auf die 1 und die 4A beschrieben.
Nach einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es
zum Erreichen eines stetigen und genauen Betriebs der Fleischkloßformvorrichtung 1 wichtig,
dass die Positionen der Messer 20, 22 zuverlässig in
die Null-Stellung
verbracht werden können,
und dass dies leicht geprüft
werden kann. Die Steuerung 30 ist mit Softwareprogrammen
versehen, die eine Anzahl von Subroutinen zur Ausführung bestimmter
Funktionen, umfasst, von denen eine Anzahl im Folgenden beschrieben
wird. Insbesondere erkennen die Steuerung 30 und ihre Software
eine Null-Stellung zum Zweck des Berechnens der relativen Positionen
der Messer 20, 22. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
entspricht die Null-Stellung der halb geöffneten Position gemäß 4A,
in welcher die Messerhalter 44, 46 im Wesentlichen
aufeinander ausgerichtet sind. Diese Position kann auch durch eine
Rückkopplung
von dem Drehgeber 34 bestätigt werden. Um die Null-Stellung
erstmalig einzustellen, bewegt ein Fabrikmechaniker die Messerhalter,
bis die Indexmarkierungen 68, 70 und die Kerben 74, 76 jeweils
miteinander ausgerichtet sind. Diese Position wird sodann in der
Steuerung 30 als Null eingestellt, indem eine Subroutine "Null-Stellung Messer" in der Steuerungssoftware
eingeleitet wird. Sobald die Null-Stellung eingestellt ist, kann sie durch einen
unbefugten Benutzer nicht verändert
werden. Um das korrekte Bewegen der Messer in die Null-Stellung
zu prüfen,
kann der Benutzer die Subroutine "Null-Stellung Prüfen" einleiten. Dies veranlasst die Steuerung 30,
den Servomotor 32 in die der Null-Stellung entsprechende
Position zu bewegen. Der Benutzer kann sodann visuell prüfen, ob
die Indexmarkierungen 68, 70 und die Kerben 74, 76 korrekt
ausgerichtet sind und, falls dies nicht der Fall ist, eine Wartung
der Vorrichtung anfordern.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
die Subroutine "Null-Stellung Messer" während der
Fabrikeinstellung oder durch einen Servicemechaniker manuell ausgeführt. Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel
kann die Vorrichtung 1 derart ausgebildet sein, dass sie
sich beispielsweise bei jedem Austausch der Messer automatisch oder
durch den Benutzer veranlasst in die Null-Stellung bewegt. Die Vorrichtung 1 kann
somit mit einem automati schen Sensor versehen sein, um die Null-Position der
Messer beispielsweise auf der Basis von Signalen des Drehgebers 34 zu
lokalisieren. Bei Ausbildungen mit austauschbaren Messern, die eine
Abweichung zwischen den Null-Stellungen
haben, kann es erforderlich sein, dass der Benutzer die Subroutine "Null-Stellung Messer" beim Austauschen
der Messer abarbeiten muss.
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Die
Steuerung 30 umfasst eine Reihe anderer Subroutinen, die
für andere
Servicemechaniker oder Benutzer zugänglich sind. So kann eine Subroutine "Überlappung Einstellen" eingeleitet werden,
um die Schließüberlappung
(oder den Spalt) der Messer einzustellen. Diese Überlappung kann entsprechend den
Pasteneigenschaften eingestellt werden. Sie kann ferner zur Verbesserung
der Umkehr des Betätigungsmechanismus
während
des Verschlusszeitraums verwendet werden.
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6 zeigt
im Detail einen Querschnitt durch einen praktischen Aufbau einer
Düsenanordnung 80 nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Düsenanordnung 80 umfasst
einen Düsenblock 82, der
aus einem im Wesentlichen massiven Block aus Polyethylenterephthalat
(PETP) gebildet ist. Andere Lebensmittelhygienestandards entsprechende
Materialien können
ebenfalls verwendet werden, jedoch hat sich PETP als zur Verwendung
in der Lebensmittelindustrie bevorzugt erwiesen, sowohl aus Gründen der
Lebensmittelhygiene, als auch wegen seiner Belastbarkeit und der
leichten Reinigung. Der Düsenblock 82 kann
durch Schrauben, Klammern oder andere ähnliche Vorrichtungen an einem
Auslassflansch 41 des Mehrfachverteilers 38 angebracht sein.
Er ist mit einer Reihe von Bohrungen oder Öffnungen 84 versehen,
die zum Aufnehmen der Düsen 18 in
gleitender Passung bemessen sind. Auf diese Weise können die
Düsen leicht
untereinander ausgetauscht werden. Die Öffnungen 84 sind ferner
mit einer (nicht dargestellten) Keilnut versehen, um die korrekte
Winkelausrichtung der Düse 18 zu
gewährleisten.
Dies ist selbstverständlich
bei der Verwendung mit nicht kreisförmigen Düsen wichtig. Eine Messerplatte 88 überlagert
den Düsenblock 82 und ist
durch eine Anzahl von Federklemmen 90 federnd gegen diesen
gehalten, welche je nach der erforderlichen Spannung durch Bolzen 92 einstellbar
vorgespannt werden kön nen.
Die Messer 20, 22 sind derart eingegrenzt, dass
sie zwischen dem Düsenblock 82 und
der Messerplatte 88 gleiten. Sollte ein Überdruck in
den Düsen 18 entstehen,
der die Vorspannung der Federklemmen 90 übersteigt,
wird die Messerplatte 88 aus der Anlage an dem Düsenblock 82 abgehoben,
wodurch Paste austreten kann. Die erfindungsgemäße Fleischklossformvorrichtung 1 kann
ebenfalls mit Signalgebeeinrichtungen versehen sein, welche einen
derartigen Überdruck
beispielsweise durch Erkennen der Bewegung der Messerplatte 88 anzeigen.
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Die 7A bis 7G zeigen
zahlreiche alternative Ausführungsbeispiele
der Erfindung, bei denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind. Insbesondere können
durch das Vorsehen austauschbarer Düsen und Messer verschiedene
unterschiedlich geformte Produkte hergestellt werden und es können verschiedene
Schneideigenschaften erreicht werden.
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7A zeigt
ein Messer 20A mit einer Öffnung 24A, die eine
elliptischen Schneidfläche 25A aufweist.
Die elliptische Schneidfläche 25A ist
gegenüber
einer runden Fläche
vorteilhaft, sowohl durch das Bewirken einer besseren Schneidwirkung, als
auch dahingehend, dass sie während
des Schließens
der Messer einer kreisförmigen Öffnung näher kommt.
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7B zeigt
ein Messer 20B mit einer Öffnung 24B, die eine
asymmetrisch geformte Schneidfläche 25B aufweist,
welche unter bestimmten Bedingungen ein verbessertes Schneiden oder
Zerschneiden in Scheiben bewirkt.
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7C zeigt
ein Messer 20C mit einer Öffnung 24C, die eine
gezahnte Schneidfläche 25C aufweist.
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7D zeigt
ein Messer 20D mit einer im Wesentlichen rechteckig geformten Öffnung 24D zur Verwendung
mit einer (nicht dargestellten) rechteckigen Düse. Eine derartige Anordnung
kann beispielsweise zur Herstellung kurzer wurstförmiger Gegenstände verwendet
werden, welche eine der Länge der Öffnung 24D entsprechende
Länge und
einen deren Breite entsprechenden Durchmesser haben.
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7E zeigt
zwei Messer 20E, 22E, die in einer doppeltwirkenden
Bewegung zwischen geschlossenen Endpositionen betreibbar sind. In
jedem Takt bewegen sich die Messer 20E, 22E aus
einer ersten geschlossenen Position über die vollständig offene
Position zu einer zweiten geschlossenen Position, bevor sie über die
offene Position zur ersten geschlossenen Position zurückkehren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Null-Stellung an der vollständig offenen Position vorgesehen
sein.
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Die 7F und 7G zeigen
schematisch zwei Messer 20F, 22F, die in Verbindung
mit einem Düsenpaar 18F, 18G betätigbar sind.
Wie ersichtlich, werden beide Düsen 18F und 18G aus
einem einzelnen Auslass 16F beschickt. Das Messer 20F weist zwei Öffnungen 24F, 24G auf,
und das Messer 22F hat zwei Öffnungen 26F, 26G.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Abstand zwischen den Öffnungen 24F und 24G kleiner
als der Abstand zwischen den Öffnungen 26F und 26G ist.
In der in 7F dargestellten Position sind
die Öffnungen 24G und 26G auf die
Düse 18G ausgerichtet.
In der in 7G dargestellten Position sind
die Öffnungen 24F und 26F auf die
Düse 18F ausgerichtet
und die Düse 18G ist
geschlossen. In diesem Betriebsmodus ist entweder die eine oder
die andere der Düsen 18F, 18G stets
offen, und der Pastenstrom durch den Auslass 16F kann kontinuierlich
sein.
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7H zeigt
das Prinzip der Erfindung in einer kompakten quadratischen oder
kreisförmigen Konfiguration.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Messer 20H, 22H kreisförmig ausgebildet,
und die Düsen 18H sind
um den Umfang herum an den vier Ecken eines Quadrats angeordnet.
Eine entgegengesetzt drehende Hin- und Herbewegung der Messer 20H, 22H unter
der gleichen Geschwindigkeitsregelung wie zuvor beschrieben, gewährleistet ein
sorgsames Formen der Gegenstände.
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass, wenn die
geformten Gegenstände
in eine sich bewegende Kochflüssigkeit
oder eine andere Art von Förderer
fallen gelassen werden, dar auf geachtet werden muss, dass die Gegenstände aus
einem Takt nicht auf diejenigen des vorhergehenden Takts fallen. Nach
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 30 auch
den Betrieb anderer Zubehörteile
in dem Produktionsprozess steuern, wie das nachfolgende Bewegen
geformter Gegenstände.
Durch das Anpassen dieser Bewegung an das Herabfallen der geformten
Gegenstände
kann sichergestellt werden, dass sämtliche vier Gegenstände eines
vorhergehenden Takts durchgelaufen sind, bevor die Gegenstände des
nächsten
Takts herunterfallen. Alternativ können die nachfolgenden Gegenstände verschachtelt
angeordnet werden, indem sie herabfallen, nachdem lediglich die
ersten beiden der vorherigen Gegenstände durchgelaufen sind.
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7J zeigt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel.
Bei dem die Messer 20J, 22J zur linearen hin und
her gehenden Bewegung senkrecht zur Ausrichtung der Öffnungen 24J, 26J ausgebildet sind.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ist dargestellt, wie die Betätigung
der Messer auch von entgegengesetzten Seiten her erfolgen kann.
Dieses Ausführungsbeispiel
zeigt ferner, dass bei einem einfach wirkenden Betrieb die Öffnung keine
vollständig
geschlossene Öffnung
sein muss, da nur eine einzige Schneidfläche 25J, 27J wirksam
ist.
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Zwar
stellen die vorgenannten Beispiele bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dar, jedoch sei darauf hingewiesen, dass
verschiedene andere Ausbildungsformen ebenfalls in Betracht gezogen
werden können,
welche in den Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen fallen.