DE69210817T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schraubenförmigen lebensmitteln - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schraubenförmigen lebensmitteln

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine neue Vorrichtung zum Ausbilden von schraubenförmigen Spirallebensmitteln bzw. Spirallebensmittelprodukten. Insbesondere bezieht sich diese auf ein schraubenförmiges Spirallebensmittelprodukt, wie z. B Pommes frites, und eine Lebensinittelprodukt-Schneidvorrichtung, die eine neue Eindringblattbaugruppe aufweist, die ein Lebensmittel entlang seiner Längsachse durchdringt, unmittelbar bevor das Lebensmittelprodukt in eine Schneidblattbaugruppe für schraubenförmige Ringe gefördert wird, um schraubenförmige Spiralen des Lebensmittelproduktes mit einheitlicher Länge zu schneiden.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • Während der industrielle Hintergrund, mit dem die vorliegende Erfindung entwickelt wurde, das Verarbeiten von ganzen frischen Kartoffeln zu geschnittenen Lebensmittelstücken in der Art von Pommes frites ist, soll deutlich herausgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung auf die Verwendung bei einem beliebigen Lebensmittelprodukt änderbar ist, d. h. änderbar ist, um ein Schneiden in schraubenförmige Spiralstücke. vorzunehmen, einschließlich Rüben, Karotten, Zucchini, Rettichen, Äpfeln sowie den meisten anderen Gemüsesorten und Früchten.
  • Für den Zweck dieser Offenbarung ist das verarbeitete Lebensmittelprodukt die Kartoffel; für den Fachmann sollte jedoch ersichtlich sein, daß die Lebensmittelformen, die Verfahren, Prozesse und Vorrichtungen zum Herstellen von diesen gleichermaßen auf die meisten anderen Früchte und Gemüsearten anwendbar sind.
  • Die traditionellen amerikanischen Pommes frites sind ein gut angenommenes Lebensmittel und ein gut angenommenes Verfahren zum Servieren von Kartoffeln sowohl hier, in den Vereinigten Staaten, als auch in Westeuropa. In der Tat gewinnen diese in der Welt breite Akzeptanz. Als Ergebnis hat sich ein großer Industriezweig um die Pommes frites herum entwickelt, mit Beginn bei zufriedenstellenden Gartenbauanwendungen über die Erntespeicherung zur Verarbeitung ganzer Kartoffeln zu eingefrorenen Pommes frites und schließlich zu Supermärkten, Restaurants und Fast-Food-Ketten. Dieser Industriezweig ist natürlich konsumentenabhängig. Es sind die Verbraucher, die die Nachfrage und das Wachstum in dem Industriezweig erzeugen.
  • Die typische Struktur für die Standard-Pommes-frites wurde allgemein gesprochen durch die Form der Kartoffel vorgegeben. Die wünschenswertesten Arten von Kartoffeln, die zum Verarbeiten zu Pommes frites verwendet werden, sind die Sorten, die die Kartoffel mit der größten Knolle erzeugen. Als Beispiel und zum Zweck der Darstellung in dieser Beschreibung wird die Kartoffelsorte Russet Burbank, die gewöhnlich im Staate Idaho und in den östlichen Gebieten der Staaten Washington und Oregon angebaut wird, verwendet. Diese Kartoffel ist im allgemeinen in der Form länglich und hat für die Verarbeitung zu Pommes frites eine minimale Größe von ungefähr 7,62 cm (3 Zoll) in der Länge und 5,08 cm (2 Zoll) in der Breite. Als Ergebnis kann diese allgemein so beschrieben werden, daß diese eine Längsachse, die über ihrer Länge durch den Mittelpunkt geht, und eine kürzere Querachse hat, die durch den Mittelpunkt der Kartoffel an ihrem breitesten Punkt geht.
  • Zum Verarbeiten der Standard-Pommes-frites wird die Kartoffel entlang ihrer Längsachse und parallel zu dieser in im allgemeinen rechteckige Strukturen geschnitten, um lange Pommes-frites-Stücke herzustellen, die vorzugsweise einen einheitlichen Querschnittsbereich haben. Es ist wichtig, daß die Pommes frites einen relativ einheitlichen Querschnittsbereich haben, da diese dann roh verarbeitet und zubereitet werden.
  • Der typische Verarbeitungsvorgang für Pommes frites schließt das Pellen der ganzen Kartoffeln und das anschließende Hindurchlaufen entweder durch mechanische oder hydraulisch angetriebene Kartoffelschneideinrichtungen, in der die rohe ganze Kartoffel in Pommes-frites-Stücke geschnitten wird, ein. Diese geschnittenen Lebensmittelstücke werden dann vorgekocht, um bestimmte Enzyme zu spalten, und in Vorbereitung auf das Einfrieren anfrittiert. Typischerweise werden Luftgefriergeräte verwendet, um die geschnittenen, vorgekochten und anfrittierten Pommes-frites-Stücke vor dem Verpacken schnell einzufrieren.
  • Aufgrund der Volumina der Pommes-frites-Stücke, die in jeder gegebenen Verarbeitungsfabrik verarbeitet werden, sind der Querschnittsbereich und von größerer Bedeutung die Einheitlichkeit des Querschnittsbereich und die Art des Ineinandergeratens der geschnittenen Pommes-frites-Stücke besonders wichtige Faktoren bei den Prozessen des Vorkochens, Anfrittierens und Einfrierens. Idealerweise haben die geschnittenen Pommes-frites-Stücke einen einheitlichen Querschnittsbereich und sind diese nicht zu stark so ineinandergeraten, daß diese aneinanderliegen und Bereiche mit großer Masse bilden, die zusätzliche Verarbeitungszeit für das Vorkochen, Anfrittieren und Einfrieren erfordern würden. Nachdem diese geschnitten wurden, werden diese bezüg lich der Güteklasse geprüft, um uneinheitliche Stücke und eine Qualität unterhalb der Güteklasse zu entfernen.
  • Bei all diesen Betrachtungen bezüglich des Verarbeitens und Zubereitens ist daran zu erinnern, daß der Industriezweig von der Nachfrage der Verbraucher abhängig ist. Es besteht eine konstante und ständige Nachfrage nach Schnitten von Pommes frites in neuer Form. Als Ergebnis wurden Anstren- gungen dahingehend unternommen, Pommes frites mit neuer Form zu entwickeln, wie z. B. Pommes frites, die Fischform oder die Form des Buchstabens M haben oder in einer Vielzahl anderer geometrischer Formen ausgebildet sind, wie es im US-Patent Nr. 4,911,045 des Anmelders, das am 27. März 1990 ausgegeben wurde, gezeigt ist. Während die dekorativ geschnittenen Pommes frites unter Verwendung dieser Prozesse produziert werden können und produziert werden, erhöht dieser die Verarbeitungskosten, da dieses ein zweistufiger Prozeß ist. Als erstes muß der Kern der Kartoffel in eine dekorative Form geschnitten werden; dann muß als zweites in einem unabhängigen Schneidprozeß der Kern querverlaufend zerschnitten werden, um Stücke in der Größe von Pommes frites auszubilden.
  • Eine einige Jahre zuvor entwickelte Form, die bei den Verbrauchern breite Akzeptanz gefunden hat, jedoch Probleme bei den Verarbeitern und den Gastwirten aufwirft, ist die von schraubenförmigen Spiral-Pommes-frites, die gemeinhin als gekräuseltes Q oder als gekräuselte Pommes frites bekannt sind. Diese schraubenförmigen Spiralen von Pommesfrites-Stücken werden durch einen Prozeß des In-Eingriff- Bringens der Kartoffel mit dem Ende voran in eine Baugruppe mit sich drehendem Schneidblatt mechanisch geschnitten, die eine Vielzahl von Ringschneideinrichtungen, die sich normal vom Blatt nach außen erstrecken, und ein Scherblatt hat, das ähnlich der Schneidblattbaugruppe ist, die in Fig. 3 gezeigt ist. Da die Kartoffel kontinuierlich mit dem sich drehenden Schneidblatt in Eingriff gedrückt wird, graben sich die Ringschneideinrichtungen kontinuierlich in das Kartoffelmark hinein und schneiden konzentrische Ringe in dieses. Diese konzentrischen Ringe werden dann vom Körper der Kartoffel durch das Scherblatt abgeschert und laufen durch ein Loch in der Schneidblattbaugruppe zur anderen Seite. Daraus ergibt sich die Ausbildung von schraubenförmigen Spiralen geschnittener Kartoffelstücke mit unterschiedlichen Durchmessern und, vielleicht von größerer Be- deutung, mit stark unterschiedlichen Längen. Bei den Kartoffeln sowie bei den meisten Früchten und Gemüsesorten entspannen sich nach ihrem Schneiden die spiralförmigen geschnittenen Stücke; als Ergebnis dehnen sich diese von einer geschlossenen eng gewickelten Struktur zu einer stärker offenen Spirale aus. Bei Kartoffeln bewegt sich die typische Ausdehnung gewöhnlich in den Bereichen von 100 % bis 200 %. Wenn schraubenförmige Spiralen aus Kartoffeln geschnitten werden, die 15,24 cm (6 Zoll) bis 20,32 cm (8 Zoll) lang sind, ergeben sich daraus nach dem Entspannen schraubenförmige Spiralen von 30,48 cm (12 Zoll) bis 60,96 cm (24 Zoll) Länge, die geradegezogen wirklich ein Vielfaches von 30,48 cm (1 Fuß) haben können.
  • Diese schraubenförmigen Spiralen sind aus einer Reihe von Gründen zu lang. Als erstes greifen die entspannten oder geöffneten Spiralen ineinander. Die entspannten Spiralen des Lebensmittelprodukts sind biegsam; es ist schwierig und zeitaufwendig, ineinandergreifende Spiralen mit 60,96 cm (24 Zoll) geschnittener Kartoffel von Hand zu trennen. Als zweites sind diese für eine bequeme Verarbeitung und Verpackung zu lang. Schließlich haben diesen langen Spiralen eine Neigung dazu, während der Verarbeitung zu brechen.
  • In der Tat gestatten aufgrund der Verarbeitungs- und Verpackungsprobleme kommerzielle Verarbeiter absichtlich das Brechen von langen Spiralen, um eine Ansammlung kürzerer, leichter handhabbarer Spiralstücke zu erzeugen. Das Problem besteht darin, daß lange Spiralen in zahlreiche Zufallslän gen zerbrechen, die von Teilbögen bis zu Stücken mit einem Vielfachen von 2,5 cm (1 Zoll) Länge reichen.
  • Während diese Ansammlungen von Stücken mit zufälligen Längen gewöhnlich zum Verarbeiten kurz genug und angemessen sind, stellen die Ansammlungen zufälliger Längen selbst Probleme in erster Linie bei der Portionsbemessung sowohl bei den Verpackungsgrößen als auch den Größen beim indivi- duellen Servieren dar. Außerdem ergeben sich aus den zufälligen Längen ziemlich uninteressante oder unordentliche Anordnungen auf dem Lebensmittelteller beim Servieren.
  • Das US-Patent 5,010,796, das die Grundlage des Oberbegriffs des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 bildet und das als nächster Stand der Technik auch für das unabhängige Verfahren angesehen wird, beschreibt ein System zum Zerschneiden eines Lebensmittelproduktes, wie z. B. einer Kartoffel, zu einem einschleifigen schraubenförmigen Schlitzringstreifen. Das System weist eine Schneidblattbaugruppe, die die Kartoffel zu schraubenförmigen Streifen schneidet, eine Fördereinrichtung, die die Längsachse der Kartoffel mit der Drehachse der Blattbaugruppe ausrichtet und die ausgerich tete Kartoffel mit dieser in Schneideingriff bewegt, und ein kreisförmiges Blatt auf, das unmittelbar vor ihrem Eingriff mit der Blattbaugruppe eine sich radial erstreckende Nut über die gesamte Länge der Kartoffel schneidet.
  • Das US-Patent 4,644,838 offenbart ein System zum Schneiden von Kartoffeln zu schraubenförmigen Streifen, indem die Kartoffeln einem sich drehenden scheibenförmigen Schneidblatt mechanisch zugeführt werden, das in der Lage ist, die Kartoffeln in schraubenförmige Streifen zu zerschneiden.
  • Dementsprechend ist ein schraubenförmiges spiralförmiges Lebensmittelstück notwendig, das eine Länge mit genügender Kürze aufweist, so daß dieses gegenüber dem Brechen während der Verarbeitung nicht stark empfindlich ist, wodurch die Ansammlungen mit zufälligen Längen verhindert werden. Eine zweite Aufgabe besteht darin, die Möglichkeit vorzusehen, kurze Spiralen mit vorbestimmten und einheitlichen radialen Längen zu erzeugen.
  • Eine dritte Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Schneidvorrichtung vorzusehen, die spiralförmige Lebensmittelproduktstücke mit einheitlicher radialer Länge in einem einzigen Schneidprozeß schneiden kann. Somit wird das Erfordernis einer zweiten Schneidstufe beseitigt, in der die Kartoffel quer zerschnitten wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgaben werden durch die Herstellung eines schraubenförmigen Spirallebensmittelstücks gelöst, das eine vorbestimmte und einheitliche Zahl an Spiralen oder Abschnitten von diesen hat und aus einem ganzen Lebensmittelprodukt unter Verwendung einer Schneidblattvorrichtung geschnitten wird, wobei als erstes in das ganze Lebensmittelprodukt entlang der Längsachse des ganzen Lebensmittelprodukts eine Vielzahl von beabstandeten Eindringschlitzen eingebracht wird, bevor das Lebensmittel mit einer Schneidblattbaugruppe von schraubenförmigen Spiralen in Eingriff gebracht wird. Auf diese Weise wird, wenn die Schneideinrichtung von schraubenförmigen Spiralen, die in die Kartoffel schneidet, einen Eindringschlitz erreicht hat, die kontinuierliche Spirale aus geschnittenem Lebensmittelprodukt unterbrochen und eine neue Spirale begonnen. Durch das Einstellen der Zwischenräume und der radialen Position der Eindringschlitze kann die Anzahl der Spiralen oder die Radianten des Bogens für jedes geschnittene Lebensmittelstück vorbestimmt werden.
  • Die ganze Kartoffel wird als erstes auf eine Förderkettenbaugruppe aufgebracht und entlang der Kartoffellängsachse in dieser ausgerichtet, die eine Vielzahl von übereinander angebrachten Spannbaugruppen verwendet, die so gestaltet sind, daß diese zwei Gruppen von entgegengesetzten Förderketten mit Endlosschleife in rechten Winkeln zueinander halten, um einen Transportkanal auszubilden, der geringfügig kleiner als die Größe der Kartoffeln ist, die zur Schneidbaugruppe zu fördern ist. Der Lebensmitteltransportkanal ist aus vier Förderketten mit Endlosschleife ausgebildet, die ihre Schleife an der Oberseite eines Beschickungsbehälters beginnen, von der sich diese entlang den Seiten des Beschickungsbehälters in einer parallel beabstandete Vierseitenstruktur, die den Transportkanal bildet, abwärts bewegen. Die Ketten laufen dann in der Struktur des Transportkanals über einer Reihe von Spannbaugruppen zur Oberseite der sich drehenden Schneidkopfbaugruppe abwärts, dann auswärts um Antriebsrollen herum, zurück über eine Primärspannbaugruppe und zurück zur und über die Oberseite des Beschickungsbehälters.
  • Es ist nützlich, eine dreidimensionale Gruppen an Koordinatenachsen zu definieren, indem sowohl die Position der Eindringschlitze als auch die Funktion der Spannbaugruppen analysiert werden, wobei die Mittelachse des Lebensmittellängskanals als die z-Achse definiert ist und wobei eine Planarkoordinatenachse zur z-Achse normal verläuft, die durch eine x-Achse, die ein erstes Paar von entgegengesetzten Ketten in Querrichtung schneidet, und eine y-Achse definiert ist, die das zweite Paar von entgegengesetzten Ket ten in Querrichtung schneidet. Jede Spannbaugruppe hat zwei Paare von gegenüberliegenden Kettenradrollen-Baugruppen, die unbelastet die Förderketten in Ausrichtung halten, die die Seiten des Längskanals bilden. Jede Spannbaugruppe hat als ihr Basisrahmenelement eine Basisplatte, über der in beabstandete Beziehung zwei drehbare Nockenringe gehalten werden, von denen einer die Funktion hat, die spannungsgesteuerte Freigabe der zwei gegenüberliegenden Kettenradrollen auswärts entlang der x-Achse und der verbleibenden zwei Kettenradrollenbaugruppen auswärts entlang der y-Achse zu gestatten, um zwei Funktionen auszuführen, als erstes an jeder einzelnen Kartoffel unabhängig von ihrer Größe und Form eine minimale Sollwertspannung aufrechtzuerhalten und als zweites jede einzelne Kartoffel zu zentrieren, wobei ihre Längsachse im allgemeinen mit der Mittellinie des Lebensmittelkanals oder der z-Achse zusammenfällt, wenn die Kartoffel über den Kanal, der aus den Förderketten ausgebildet ist, nach unten läuft.
  • Jedes Paar von gegenüberliegenden Rollenkettenbaugruppen hat einen mittlere gleitfähigen Schaft, an dessen einem Ende eine Kettenradrollengabel und eine Kettenradrolle befestigt ist und an dessen anderem Ende eine Rollennockengabel und eine Nockenrolle befestigt ist. Jede Nockenrolle paßt in eine bogenförmige Führung, die mit dem Mittelpunkt eines Nockenrings einstückig ausgebildet ist und sich spiralförmig von diesem auswärts erstreckt. Wenn eine Kartoffel, die sich über den Lebensmittelkanal abwärts bewegt, auf eine Kettenradrolle trifft, verschiebt diese die Kettenradrolle entlang ihrer Achse, entweder ihrer x-Achse oder ihrer y- Achse, seitlich nach außen. Die Riemenrolle, die in einem Gleitblock gehalten wird, der an der Grundplatte der Spannbaugruppe befestigt ist, wird seitlich nach außen verschoben, wobei sich die Nockenrolle in der bogenförmigen Nockenführung im Nockenring bewegt. Das wiederum dreht den Nockenring in Beziehung auf die befestigte Grundplatte, wodurch eine gleiche hin- und hergehende Auswärtsverschiebung auf die Kettenradrollenbaugruppe ausgeübt wird, die zu der entgegengesetzt ist, auf die durch die sich bewegende Kartoffel ein Stoß ausgeübt wird; somit wird durch den Nockenring ein Zentriervorgang vorgesehen, der die Kartoffel entlang der speziellen Achse zentriert.
  • Der Lebensmittel-Längskanal ist so dimensioniert, daß dieser geringfügig kleiner als die minimale Lebensmittelgröße des zu schneidenden Lebensmittels ist, womit abgesichert wird, daß jedes Lebensmittelproduktstück, daß sich durch den Lebensmittellängskanal abwärts bewegt, die Kettenradrollen der Spannbaugruppen verschiebt, wodurch abgesichert ist, daß jedes Lebensmittelproduktstück unabhängig von seiner Größe und seiner Form zu dem Zeitpunkt zentriert ist, zu dem dieses in die sich drehende Schneidkopfbaugruppe gezogen wird.
  • Das Spannen der Förderketten wird durch die Verwendung von drei getrennten Systemen vorgenommen, wobei das erste das Primärspannen der Kette durch eine Konstantspannbaugruppe ist, die federgespannt ist, um jede Kette unter einheitlicher und konstanter Spannung zu halten. Die Kettenradrollenbaugruppen wiederum sind mittels Spannfedern gespannt, die zwischen den Gleitblöcken, die an der Grundplatte befestigt sind, und den gleitfähigen Kettenradrollenbaugruppen- Schaften, die die Kettenradrollen halten, Verbindung herstellen. Wenn die Kettenradrollenbaugruppen unbelastet sind, werden diese durch diese Federn in sich nach innen erstreckende Position vorgespannt, um die Minimalgröße für den Lebensmittellängskanal aufrechtzuerhalten; diese sehen eine vorbestimmte und wählbare Vorspannung gegen Auswärtsverschiebung vor. Eine zusätzliche Vorspannung gegen Auswärtsverschiebung der Kettenradrollen wird durch eine zweite Gruppe an Spannfedern vorgesehen, die verwendet werden kann, um die Nockenringe gegen Rotation vorzuspannen, die durch die Verschiebung der Rollenbaugruppen und der verbindenden Nockenrollen hervorgerufen wird.
  • Für die Arbeit des Förderkettensystems ist es wesentlich, daß jede Endlosschleife der Förderkette mit genau der gleichen Geschwindigkeit angetrieben wird. Es ist ein Rollensystem mit synchronisiertem Antrieb vorgesehen, das vier Antriebskettenräder hat, wobei eines für jede der Förderkettenschleifen vorgesehen ist und diese miteinander mittels Antriebswellen und rechtwinkligen Kegelradbaugruppen verbunden sind. Die Bewegungsenergie wird durch einen herkömm lichen Elektromotor vorgesehen, der vorzugsweise von einem Konverter mit änderbarer Frequenz gespeist wird, um das Merkmal der einstellbaren Geschwindigkeit vorzusehen.
  • Die so gehaltenen Kartoffeln laufen bei ihrer Bewegung entlang des Längskanals vor einer Eindringblattbaugruppe vorbei, die eine Vielzahl von Blättern aufweist, die mit Intervallen zueinander beabstandet sind, die gleich Vielfa- chen der Breite der geschnittenen Lebensmittelstücke sind. Die Eindringblattbaugruppe ist eine unabhängig angetriebene Baugruppe aus konzentrischem Nocken und Verbindungselementarm, die so gestaltet ist, daß diese die Einbringblätter, die entlang der z-Achse ausgerichtet sind, in das gesamte Lebensmittelprodukt über den gesamten Weg der mittleren Längsachse des Lebensmittelprodukts treiben, um eine Reihe von zueinander beabstandeten Eindringschlitzen entlang der Längs- oder z-Achse der Kartoffel bis zur mittleren Längsachse der Kartoffel auszubilden.
  • Die Kartoffel wird dann mit einer Schneidblattbaugruppe in Eingriff gedrückt. Die Schneidblattbaugruppe ist eine sich drehende Radplatte mit Planaroberfläche. Eine Vielzahl von Blättern zum Schneiden konzentrischer Ringe, die kontinuierlich konzentrische Ringe in das Mark der Kartoffel schneiden, sind an der Planaroberf läche befestigt und erstrecken sich normal von dieser nach außen. Ein Scherblatt, das winklig montiert ist und sich von der Planarfläche der Radplatte nach außen erstreckt, schert dann die konzentrischen Ringe von der Kartoffel ab, wenn sich die Radplatte um ihre Achse dreht. Die schraubenförmigen Spiralstücke, die durch die Scherplatte geschert wurden, verlaufen dann durch ein Transportloch, das in der Radplatte ausgebildet ist, in eine zentrale öffnung einer Rotationsnabe, an der die Schneidblattbaugruppe befestigt ist.
  • Ohne die Eindringschlitze würde die Schneidblattbaugruppe kontinuierlich schraubenförmige Spiralen schneiden. Wenn jedoch das Scherblatt an jedem Schlitz vorbeikommt, ist die schraubenförmige Spirale beendet; als Ergebnis werden schraubenförmige Spirallebensmittelstücke mit einer vorbestimmten Anzahl an Spiralen ausgebildet.
  • Da die Längsbreite von jedem Schlitz die gleiche wie der Querschnittsbereich der Spiralstücke ist, und da der Längsabstand der Eindringschlitze im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Mehrfaches der Dicke des geschnittenen Lebensmittelstückes ist, ist das Endprodukt eine Vierzahl konzentrisch dimensionierter schraubenförmiger Spiralen eines geschnittenen Lebensmittelprodukts, von denen jedes eine einheitliche Anzahl schraubenförmiger Spiralen hat.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines geschnittenen schraubenförmigen Spirallebensmittelstückes, das zwei vollständige Spiralen hat.
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines geschnittenen schraubenförmigen Spirallebensmittelstückes, das eine und eine halbe Spirale hat.
  • Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der sich drehenden Schneidblattbaugruppe und der Eindringblattbaugruppe und ihrer Ausrichtung in Bezug zueinander.
  • Fig. 4 ist eine perspektivische Seitenansicht der Schneidblattbaugruppe.
  • Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines ineinandergepaßten Paares von Eindringblattbaugruppen und ihrer Ausrichtung zueinander.
  • Fig. 5 ist eine Explosionsdarstellung einer Eindringblatt baugruppe.
  • Fig. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht der Schneid-, Eindringblatt- und Förderbaugruppen.
  • Fig. 8 ist eine geschnittene Draufsicht der Förder-, der Schneid- und der Eindringblattbaugruppen.
  • Fig. 9 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Eindringblattbaugruppe.
  • Fig. 10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Spannbaugruppe.
  • Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer Spannbaugruppe.
  • Fig. 12 ist eine Explosionsdarstellung einer Rollenbaugruppe.
  • Fig. 13 ist eine Draufsicht der Fördereinrichtung-Antriebsbaugruppe.
  • Fig. 14 ist eine geschnittene Seitenansicht, die die Gleitnockensperrbaugruppen in Bezug zur Kopfbaugruppe zeigt.
  • Bestes Ausführungsbeispiel der Erfindung
  • In Fig. 1, 3 und 4 sind das geschnittene schraubenförmige Spirallebensmittelstück 10 gezeigt und die Vorrichtung, durch die dieses erzeugt wird, in der Prinzipdarstellung gezeigt. Die Schneidblattbaugruppe 200 ist aus einer Radplatte 202 ausgebildet, die eine obere Planarfläche 204 hat. Die Radplatte 202 dreht sich um die Mittelachse 206.
  • Ringschneideinrichtungen 208, die so gestaltet sind, daß diese konzentrische Ringe in den Körper der Kartoffel 14 schneiden, sind an der Radplatte 202 und der Planarfläche 204 befestigt und erstrecken sich normal von diesen nach außen. Ein Scherblatt 210 ist im allgemeinen den Ringschneideinrichtungen 208 gegenüber montiert und so gestaltet, daß dieses konzentrische Ringe der geschnittenen Kartoffelstücke abschert, wenn sich die Radplatte 202 um die Mittelachse 206 dreht. Mit der mittleren Rotationsachse 206 zusammenfallend erstreckt sich ein Kembohrer 218 von der Planarfläche 204 normal nach oben. Der Kembohrer 218 ist mit einem rückläufigen Schraubengewinde 220 versehen, das ein Steigungsmaß hat, das gleich der Tiefe oder der Dicke des geschnittenen Lebensmittelstückes ist, das durch das Scherblatt 210 geschnitten wird; dieser ist so gestaltet, daß er sich bei Antrieb oder Ziehen in die Schneidblattbaugruppe 200 in die Kartoffel 14 schraubt. Der Kembohrer 218 hat die Funktion eines Zentrierstiftes, um die Kartoffel 14 bezüglich der Mittelachse 206 stationär zu halten, wenn diese in die Schneidbaugruppe 200 gefördert wird. Die konzentrischen Stücke, die aus der Kartoffel geschnitten wurden, werden, wenn diese von der Kartoffel 14 geschert wurden, durch das ausgebildete Transportloch 212 in die mitt lere Öffnung 214 in der Rotationsnabe 226 gedrückt.
  • Wie es den Fig. 3 und 4 entnommen werden kann, ist das Schneidblatt 200 mittels Bolzens 224, die durch Bolzenlöcher 222 hindurch verlaufen, an der Rotationsnabe 226 mon tiert. Ein Kapselungsring 248, der das Halten der Kartoffel 14 in Ausrichtung mit der Schneidblattbaugruppe 200 unterstützt, wenn die Kartoffel 14 in diese gefördert wird, erstreckt sich von der Nabe 226 radial nach oben. Eine Wasserschleuderplatte 228, die die Dichtbaugruppe schützt, die sich an der Grenzfläche zwischen der Schneidkopfbaugruppe 200 und dem Nabengehäuse 216 befindet, erstreckt sich ebenfalls vom Schneidblatt 200 radial nach außen.
  • Um den Anfangsabschnitt der besten Ausführungsform der Erfindung zu verdeutlichen, ist nur der Abschnitt der mechanischen Baugruppe, der die Rotationsnabe 226 betrifft, gezeigt und beschrieben. Allgemein ausgedrückt ist die Rotationsnabeneinheit so gestaltet, daß diese in einem Kapselungsgehäuse 216 gehalten wird; somit wird zum Zweck der täglichen Instandhaltung und Reinigung ein einfaches und leichtes Entfernen der Nabe 226 und der Schneidkopfbaugruppe 200 vorgesehen.
  • Die Nabe 226, wie dies in Fig&sub4; 4 gezeigt ist, wird zur Drehung im Kapselungsgehäuse 216 mittels Kugellagerbaugruppen 232 gelagert. Die Nabe 226 ist mit einer mittleren Öffnung 214 versehen, die eine Auslaßeinrichtung für die geschnittenen Lebensmittelstücke 10 und 12 vorsieht, die die Schneidbaugruppe 200 über das Transportloch 212 verlassen. Wie es in den Fig. 4 und 7 gezeigt ist, wird der Rotationsantrieb für die Nabe 226 und die Schneidkopfbaugruppe 200 mittels eines Elektromotors, nicht gezeigt, über einen Antriebsriemen 240 und ein Nabenrad 242 vorgesehen.
  • Wie bei jeder Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung muß darauf geachtet werden, daß Öl und andere Schmiermittel für die mechanische Einrichtung die Lebensmittelschneidflächen nicht verunreinigen. Diesbezüglich wird der Dichtring 244 durch einen kreisförmigen Haltering 246 gehalten, um zu verhindern, daß Schmiermittel die Schneidblattbaugruppe 200 und die Innenflächen der Nabe 226, die mit dem Lebensmit telprodukt in regelmäßigen Kontakt gelangen, verunreinigen. Ein zusätzlicher Schutz für den Dichtring 244 wird durch die Schleuderplatte 228 vorgesehen, die sich von der Rotationsschneidkopfbaugruppe 200 nach außen erstreckt, um für Spritzwasser und spritzende Fluide beim Schneiden der Kartoffeln eine Sperre vorzusehen.
  • Wenn, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die Kartoffel 14 über die Mittelachse 206, die mit der Längsachse der Kartoffel 14 zusammenfällt und an anderer Stelle in dieser Beschreibung als z-Achse bezeichnet ist, direkt abwärts zu fördern ist, würde dann die Kartoffel 14 anschließend auf die Schraubengewinde 220 des Kernbohrers 218 aufgespießt werden, der die Kartoffel 14 bezüglich der z-Rotationsachse 206 am Ort festklemmen würde, wenn diese in die Rotations schneidbaugruppe 200 gefördert wird. Wenn dies alles wäre, was unternommen werden würde, würde dann die Kartoffel 14 in fünf konzentrische kontinuierliche schraubenförmige Spiralen geschnitten werden, von denen jede ungefähr 15 vollständige Spiralen haben würde und deren Länge in der Praxis nach dem Entspannen eine Vielzahl von 2,54 cm (Zoll) betragen würde.
  • Um das geschnittene Lebensmittelstück 10 mit doppelter schraubenförmiger Spirale zu erhalten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Reihe von Eindringblättern 252, wie es symbolisch in Fig. 3 gezeigt ist, positioniert, um in den Kern der Kartoffel bis zu ihrer mittleren Längslinie einzudringen, die gemäß Vorbeschreibung ebenfalls mit der Rotationsachse 206 der Schneidblattbaugruppe 200 zusammenfällt; somit wird eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten in Längsrichtung ausgerichteten Eindringschlitzen ausgebildet.
  • Wenn die Kartoffel 14 in Eingriff mit der Schneidblattbaugruppe 200 nach vom gedrückt wird, beginnen die Ringschneidvorrichtung 208 und das Scherblatt 210 damit, eine Vielzahl von konzentrischen kontinuierlichen schraubenförmigen Spiralen geschnittener Lebensmittelstücke zu schneiden. Wenn jedoch das Scherblatt 210 einen Eindringschlitz, der zuvor in die Kartoffel 14 durch Eindringblätter 252 geschnitten wurde, passiert, endet die Länge jedes geschnittenen Stückes; das Ergebnis ist eine Vielzahl von konzentrischen geschnittenen schraubenförmigen Spirallebensmittelstücken, die eine vorbestimmte Anzahl an Spiralradianten haben.
  • Die Länge von jedem ausgebildeten geschnittenen Lebensmittelstück wird somit durch den Längsabstand der Eindringblätter 252 entlang der z-Achse bestimmt. Wie es symbolisch in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Längshöhe jedes Eindringblattes 252 ungefähr gleich der Querschnittshöhe von jedem geschnittenen Lebensmittelstück, wie diese durch die Höhe der Schneidkante des Scherblattes 210 oberhalb der Planarfläche 204 der Schneidbaugruppe 200 bestimmt ist. Wenn jedes der Eindringblätter 252 mit dem doppelten der Höhe des Querschnittsbereiches des geschnittenen Lebensmittelstückes beabstandet ist, sind das Ergebnis geschnittene Lebensmittelstücke, die zwei vollständige schraubenförmige Spiralen haben, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
  • Fig. 2 zeigt ein geschnittenes schraubenförmiges Spirallebensmittelstück 12, das mit einer halben Spirale je Stück versehen ist&sub4; Das kann, wie es konzeptionell in Fig. 5 gezeigt ist, durch die Verwendung von zwei Eindringblattbau gruppen erreicht werden, und zwar von der rechten Eindringblattbaugruppe 264, die rechte Eindringblätter 262 hat, und der linken Eindringblattbaugruppe 268, die linke Eindringblätter 266 hat. Um diese zwei und eine halbe Spirale zu erreichen, sind die rechten Eindringblätter 262 mit dem Fünffachen der Höhe des Querschnittsbereiches des geschnittenen Lebensmittelstückes 12 beabstandet; die linken Eindringblätter 266, die ebenfalls mit dem Fünffachen der Höhe des Querschnittsbereiches des geschnittenen Lebensmittelstückes 12 beabstandet sind, greifen jedoch inmitten jeder Gruppe von rechten Eindringblätter 262 ein. Somit wird, wenn die Kartoffel 14 gleichzeitig von linken und rechten Eindringblattbaugruppen 268, 264 durchdrungen wird, eine Vielzahl von Eindringschlitzen ausgebildet, woraus sich die Ausbildung des geschnittenen Lebensmittelstücks 12 ergibt, das zwei und eine halbe Spirale des geschnittenen Lebensmittels aufweist.
  • In ähnlicher Weise sollte es deutlich werden, daß es lediglich durch das Hinzufügen von Eindringblattbaugruppen und durch das Beabstanden der Eindringblätter auf diesen möglich ist, jede Größe oder Anzahl von Radianten für jedes geschnittene Lebensmittelstück, das durch die vorliegende Erfindung erzeugt wird, zu bilden. In der Tat ist es möglich, alles von einem einfachen Teilradianten von geschnittenen schraubenförmigen Lebensmittelstücken bis hin zu einer beliebigen gewünschten Anzahl an Spiralen und Abschnitten von diesen herzustellen, die zur kommerziellen Verarbeitung und/oder zur Darbringung auf einem Lebensmittelteller geeignet sind.
  • Bei der Verwendung der sich drehenden Schneidblattbaugruppe 200 und der Eindringblätter, wie diese in Fig. 3 und 5 gezeigt sind, ist es wichtig, daß die Frucht oder das Gemüse gegenüber der Dreh- oder z-Achse 206 der Schneidbaugruppe bezüglich der unregelmäßigen Form der Frucht oder des Gemüses so genau wie möglich zentriert wird. Ein Zentrierfehler des zu schneidenden Lebensmittelprodukts ergibt selbst bei nur einigen Millimetern einen wesentlichen Anstieg bei den wegzuwerfenden Stücke oder Abfallstücken. Wenn z.B. die zu schneidenden Kartoffelstücke eine Dicke von 6 mm haben, ergibt eine Fehlausrichtung von 4 mm, daß die äußeren Schnit te der schraubenförmigen Spiralen als Abfall und daher für nicht verwendbar angesehen werden. Es ist außerdem deutlich, daß das Trennen von diesen nicht verwendbaren Abfallstücken schwierig und zeitraubend ist.
  • Wie die meisten Früchte und Gemüsesorten haben die Kartoffeln keine gleichmäßige Größe und Form. Zum Zwecke der Beschreibung ist es äußerst dienlich, alles mit einer übereinstimmenden Achsengruppe x, y und z zu orientieren, wobei die z-Achse die Vertikalachse bezüglich der Zeichnungen ist und mit der Mittelachse 206 übereinstimmt und x und y planar und horizontal sind, wie es in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist. In ähnlicher Weise wird bei länglichem Charakter der wesentlichen Kartoffelform zum Zwecke dieser Beschreibung diese als z-Achse oder Längsachse bestimmt, wobei die x- und y-Achse senkrecht zu dieser verlaufen und eine Planarachse beschreiben, die zur z-Achse normal verläuft, und bezüglich der Kartoffel eine Querschnittsachse darstellen würde. Das ist in dieser Beschreibung von Bedeutung, da die Kartoffeln, während diese im wesentlichen länglich sind, nicht notwendigerweise im Querschnitt rund sind.
  • Es wurde in der Praxis herausgefunden, daß sich Kartoffeln, die in die Zuführbaugruppe 20, wie diese in Fig. 7 gezeigt ist, eingebracht werden, sich so ausrichten, daß diese mit der z- oder Längsachse in Ausrichtung in den Förderkanal 22 verlaufen, der durch die vier Förderketten 24 ausgebildet ist, und den Kanal 22 hinunter in die Schneidbaugruppe 200 gezogen werden. Es wurde ebenfalls in der Praxis herausgefunden, daß es, um die Kartoffeln den Kanal hinunter mit ausreichender Kraft zu ziehen, um diese in die sich drehende Schneidbaugruppe 200 zu bewegen, notwendig ist, daß entweder Ketten oder Riemen mit rauher Oberfläche verwendet werden und daß diese in einer solchen Weise gehalten werden, daß diese gegen jede Seite der Kartoffel mit einer Spannkraft von zwischen 33,895 J (25 foot pounds) bis 108,464 J (80 foot pounds) gespannt werden, wobei die verwendete Ist-Spannkraft von der Anzahl veränderlicher Faktoren abhängt, die den Zustand der Kartoffeln, den Feuchtegehalt, ob sie gepellt sind oder nicht und die Ist-Oberflächenzustände der Kartoffeln einschließen. Es wurde ebenfalls in der Praxis herausgefunden, daß es notwendig ist, jede Kartoffel an allen vier Seiten mit einem gleichen Kraftbetrag zu halten. Während dieser Abschnitt über das beste Ausführungsbeispiel die Verwendung von Förderketten beschreibt, soll ebenfalls herausgestellt werden, daß För derriemen ebenfalls möglich sind, und daß die Umwandlung von Förderketten zu Förderriemen relativ einfach durch die geeignete Änderung der Bauteile vorgenommen werden kann, wie z.B. das Ersetzen der Kettenräder durch Riemenscheiben.
  • Vertikale Führungsschienen 300 und 302 sind vorgesehen, wie es in den Fig. 7, 8 und 14 gezeigt ist, um Ecklücken zwischen Förderketten 24 zu schließen. In der Praxis wurde herausgefunden, daß dieses hilfreich ist, um die gleichmäßige Längsausrichtung der Kartoffeln abzusichern, da eine Förderkette 24 gelegentlich eine Kartoffel so fest greifen kann, daß diese aus der vertikalen Ausrichtung herausgezogen wird. Direkt unterhalb der vertikalen Führungsschienen 300 und der vertikal ausgerichteten Führungsschiene 302 und Eindringblattbaugruppe 250 befinden sich Gleitnockensperrbaugruppen 304, die aus federgespannten Gleitnocken 306 gebildet sind, die in Gleitnockengehäusen 308 gehalten werden. Die federgespannten Gleitnocken 306 sind winkelförmig ausgebildet, so daß diese in die Gleitnockengehäuse 308 und dadurch aus dem Weg durch Kartoffeln gedrückt werden, die vom Lebensmittelkanal 22 in die Schneidbaugruppe verlaufen, und so daß diese in den Kanal 22 hinter das Endstück jeder Kartoffel zurückfedern, wenn diese durch die Schneidbaugruppe 200 verläuft. Das verhindert, daß der Endabschnitt jeder Kartoffel, wenn diese geschnitten wird, mit dem Gewindebohrer 218 außer Eingriff nach oben schießt. Wenn diese Endstücke auftauchen, wirken diese als Lagerfläche, gegen die sich der Bohrer 218 dreht, und können diese die kontinuierliche Förderung von Kartoffeln den Kanal 22 hinab verlangsamen und gelegentlich unterbrechen.
  • Um das gleichmäßige Ziehen der Kartoffeln vorzunehmen, ist die Förderkettenbaugruppe mit einer Vielzahl von Spannbaugruppen 30 versehen, wie es in den Fig. 7, 8, 10, 11 und 12 gezeigt ist, die so gestaltet sind, daß diese entgegengesetzte Ketten 24 in Position halten, um den Lebensmitteltransportkanal 22 auszubilden, der geringfügig kleiner als die kleinste Kartoffel ist, die zur Schneidbaugruppe gefördert werden soll.
  • Wenn die Kartoffeln durch den Lebensmittelkanal 22 und an jeder Spannbaugruppe 30 vorbei hinablaufen, bauchen die entgegengesetzten Förderketten 24 um die Kartoffel unter Spannung, die durch Spannbaugruppen 30 gesteuert wird, aus. Die Situation ist analog einem Lebensmittelstück, das geschluckt wird und durch die menschliche Speiseröhre hinabverläuft, wie es häufig mit Humor bei Comicfiguren dargestellt ist, wobei Stücke gezeigt werden, die aufeinanderfolgend durch die Kehle gehen.
  • Wenn die Förderketten 24, die den Lebensmittelkanal 22 bilden, nicht durch die Spannbaugruppen 30 federnd in Position gehalten wären und sich statt dessen allein auf innere Längsspannkräfte in den Ketten verlassen werden würde, würde sich aus den Änderungen der Querschnittsgrößen und - formen der Kartoffeln ergeben, daß einige Kartoffeln stärker als andere Kartoffeln gehalten werden würden; unzureichende Haltekräfte würden sich ergeben, woraus resultieren würde, daß das Fördersystem nicht dazu in der Lage wäre, die Kartoffeln durch die sich drehende Schneidblattbaugruppe 200 zu bewegen. Das Fördersystem würde schnell verstopfen.
  • Die Spannbaugruppe 30, die in Fig. 10 und 11 gezeigt ist, ist so gestaltet, daß diese eine minimale Sollspannung an jeder Kartoffel aufrechterhält und die Spannung sowohl in x-Achsen- als auch y-Achsen-Richtung unabhängig freigibt, wenn Kartoffeln mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Querschnittsform durch den Lebensmittelkanal 22 und im mittleren Kernbereich der Spannbaugruppen 30 nach unten laufen. Wie es Fig. 7 entnommen werden kann, ist eine Vielzahl von Spannbaugruppen 30 übereinandergestapelt vorgesehen; die Baugruppen sind jedoch identisch und funktionieren unabhängig voneinander.
  • Das Grundrahmenelement der Spannbaugruppe 30 ist eine Grundplatte 32, die an ihrem Mittelpunkt für den Durchgang des Lebensmittelkanals 22 geöffnet ist, der aus zwei Gruppen von entgegengesetzten Ketten 24 ausgebildet ist. Gegenüberliegende Rollenbaugruppen 70 erstrecken sich radial einwärts auf der x-Achse und sind miteinander verbunden, um mit dem unteren Nockenplattenring 34 zusammenzuwirken; auf der y-Achse befinden sich entgegengesetzte Rollenbaugruppen 100, die mit dem oberen Nockenplattenring 52 verbunden und betriebsfähig sind.
  • Wie es in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigt ist, ist die Rollenbaugruppe 70 so gestaltet, daß diese die Spannung an der Kette 24 freigibt, wenn eine übergroße Kartoffel durch den Lebensmittelkanal 22 abwärts verläuft. Die Rollenbaugruppe 70 weist ein Kettenrad 72 auf, das in der Kettenradgabel 74 mittels eines Achsenstiftes 76 drehbar gehalten wird. Ein Baugruppenschaft 78 erstreckt sich von der Kettenradgabel 74 nach hinten; in diesem ist, obwohl dieser im wesentlichen flach ist, eine erhöhte Rippe 106 vorgesehen, deren Funktion nachstehend beschrieben wird. Das Kettenrad 72 ist so gestaltet und hat eine solche Struktur, daß dieses die Förderkette 24 in Ausrichtung hält. Am entgegengesetzten Ende des Rollenbaugruppenschaftes 78 ist eine Rollennockengabel 80 vorgesehen, die den Rollennocken 82 mittels eines Rollennockenstiftes 84 drehbar hält. Der Rollennocken 82 wird in der Rollennockenführung 110 im unteren Nockenplattenring 34 in Position gehalten.
  • Der Rollenbaugruppenschaft 78 wird zwischen dem Gleitbock 88 und der Gleitblockabdeckung 90 auf der Gleitblocklagerfläche 92 im Gleitblock 88 gleitfähig gehalten, wobei die erhöhte Rippe 106 mit dem Rippenschlitz 104 der Gleitblockabdeckung 90 in Eingriff steht, um die seitliche Verschie bung des Kettenrades 72 zu verhindern.
  • Die Rollennockenführungen 110 erstrecken sich vom inneren Umfang sowohl des unteren Nockenplattenringes 34 als auch des oberen Nockenplattenringes 52 mit bogenförmiger Spirale auswärts. Das Paar von gegenüberliegenden Rollenbaugruppen 70 ist mittels Befestigungsbolzen 96, die durch eine Gleitblockkappe 94, die Gleitblockabdeckung 90 und den Gleitblock 88 hindurch in Eingriff stehen, an der Grundplatte 32 entlang der zuvor definierten x-Achse befestigt. Da die Rollennocken 82 von jeder der gegenüberliegenden Rollenbau gruppen 70 mit den Rollennockenführungen 110 in Eingriff stehen, ergibt sich, wenn die Kettenräder 72 durch den Durchgang einer Kartoffel durch den Lebensmittelkanal weggedrückt werden, eine Drehverschiebung des unteren Nockenplattenringes 34.
  • In gleicher Weise sind Rollenbaugruppen 100 mit den Rollennockenführungen 110 des oberen Nockenringes 52 verbunden, um, wenn eine Kartoffel durch den Lebensmittelkanal 22 läuft, eine identische hin- und hergehende Verschiebung der Rollenbaugruppen 100 in y-Richtung vorzusehen, die unabhängig von der Verschiebung der Rollenbaugruppen 70 entlang der x-Achse ist.
  • Sowohl der untere Nockenring 34 als auch der obere Nockenring 52 werden in Rotationsausrichtung mit der Grundplatte 32 mittels Gleitstiftbolzen 46 gehalten, die sich durch Löcher 50 in der Grundplatte 32 und durch Gleitstiftschlitze 36 im unteren Nockenring 34 und Gleitstiftschlitze 54 im oberen Nockenring 52 nach oben erstrecken. Es sind Abstandhalter 40 zusammen mit oberen und unteren Buchsen 42 und Zwischenbuchsen 44 vorgesehen, um den unteren Nockenring 34 und den oberen Nockenring 52 auf den geeigneten Betriebsniveaus oberhalb der Grundplatte 32 zu halten; diese sehen noch eine begrenzte Drehbewegung von jedem der Nockenringe vor.
  • In der Praxis wurde herausgefunden, daß es, wenn ein geeigneter Abstand bestimmt ist, möglich ist, eine Rollenbaugruppe 70 mit ungleichen Erhöhungseigenschaften zwischen dem Gleitblock 88 und der Gleitblockabdeckung 90 herzustellen, so daß es möglich ist, eine einzeln gestaltete Rollenbaugruppe mit entweder einem unteren Nocken 34 oder einem oberen Nockenring 52 zu verbinden, indem lediglich die Rollenbaugruppe umgedreht wird. Das vereinfacht die Betrachtungen bezüglich der Herstellung; da alle Rollenbaugruppen die gleichen sind, ist es nur ihre Orientierung, die in Ab hängigkeit davon, ob diese mit dem unteren Nockenring 34 oder dem oberen Nockenring 52 verbunden sind, verschieden ist.
  • Gemäß Vorbeschreibung ist es wichtig, daß jedes Lebensmittelstück, das durch den Lebensmittelkanal 22 nach unten läuft, über die Rotationsachse 206 der Schneidbaugruppe 200 zentriert wird. Das wird durch Spannbaugruppen 30 und eingebaute Nockenringe 34 und 52 erleichtert, da die Nockenringe eine Zentrierfunktion für die Spannbaugruppen 30 absichern, weil die Verschiebung einer Rollenbaugruppe auf einem Nockenring eine gleiche und entgegengesetzte Verschiebung der zweiten Rollenbaugruppe auf dem gleichen Nockenring ergibt, womit die Kartoffel unabhängig von ihrer Größe und Form zum Mittelpunkt des Lebensmittelkanals 22 gedrückt wird. Die Verwendung einer Vielzahl von Spannbaugruppen 30 in gestapelter Anordnung, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ergibt eine graduelle jedoch definierte Zentrierung jeder Kartoffel, wenn sich diese durch die Spannbaugruppen 30 abwärts bewegt und durch diese eingestellt wird, wobei die Kartoffel durch die hin- und hergehende entgegengesetzte Bewegung der Rollenbaugruppen jeder Spannbaugruppe 30 zum Mittelpunkt gedrückt wird.
  • Um die gleichmäßige Spannung an den Förderketten 24 über die gesamte Länge des Lebensmittelkanals 22 aufrechtzuerhalten, wenn Kartoffeln mit uneinheitlicher Größe durch diesen hindurchgehen, sind zwei unabhängige Gruppen von Spannungseinstellfedern vorgesehen. Das erste ist die Primärspannfeder 160, wie diese in Fig. 11 gezeigt ist, die den vorderen Federstift 98, der zusammen mit der Gleitblockbaugruppe an der Grundplatte 32 befestigt ist, und den Rollenfederstift 86 verbindet, der an der gleitfähigen Rollennockengabel 80 befestigt ist. Die Primärspannfeder 160 wird verwendet, um eine Spannkraft vorzusehen, damit die Rollenbaugruppe 70 so gehalten wird, daß sich die Kettenräder 72 vollständig nach innen erstrecken, damit Förderketten 24 in ihrer Position mit geschlossenem Kanal gehalten werden, und um eine einheitliche minimale Spannkraft an den Ketten 24 abzusichern, wenn das Lebensmittelprodukt den Le- bensmittelkanal 22 abwärts durchläuft, wobei die Riemenrollenbaugruppen 70 oder 100 je nach Fall entlang der x- oder der y-Achse verschoben werden. Sekundärspanneinstellfedern 162 sind ebenfalls vorgesehen und stellen zwischen den Federhalterungen 60, die sowohl am unteren Nockenring 34 als auch am oberen Nockenring 52 befestigt sind, und Gleitstiften 46 Verbindung her, um eine Spannkraft vorzusehen, die zur Rotationsverschiebung des unteren Nockenrings 34 und des oberen Nockenrings 52 entgegengesetzt ist, wenn die Rollenbaugruppen 70 und 100 von der Mittellinie des Lebensmittelkanals 22 in Längsrichtung nach außen verschoben werden. Die Spannungseinstellung wird vorgenommen, indem die Federn gewechselt werden. Stärkere Federn erhöhen die Spannung und der entgegengesetzte Fall verringerte diese in Abhängigkeit von dem zu schneidenden Lebensmittelprodukt.
  • Es ist ersichtlich, daß die Primärverschleißfläche im Spannmechanismus zwischen dem Rollnocken 82 und den Seiten der Rollennockenführungen 110 vorliegt. Dementsprechend sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel Nockenführungsverschleiß-Führungskörper 112 als Verschleißlagerflächen vorgesehen.
  • In der Praxis wurde für Kartoffeln herausgefunden, daß es in Abhängigkeit vom Zustand der Kartoffeln und der Schlüpfrigkeit der Oberflächen der Kartoffeln, die wiederum von der Pflanzensorte und dem Pellverfahren abhängt, notwendig ist, eine Spannkraft zwischen 33,895 J (25 foot pounds) bis zu 108,464 J (80 foot pounds) an den Förderketten 24 aufrechtzuerhalten. Die Anfangsspannung oder Anfangslast, wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, durch die Verwendung eines Spannkettenrades 142 aufgebracht, das an der Spannbaugruppe 140 drehbar befestigt ist. Die Kette 24 läuft auf ihrer Rückführung zum oberen Teil des Beschickungsbehälters zurück über das Spannkettenrad 142 bis zum oberen Teil des Beschickungsbehälters und über das Rückführkettenrad 148.
  • Wie es in den Fig. 7 und 13 gezeigt ist, befindet sich am unteren Ende der äußeren Schleife für jede der vier Ketten 24 ein Antriebskettenrad 136 und ein Mitläuferkettenrad 138. Die Ketten bewegen sich, nach dem diese um das unterste Kettenrad 72 herum verlaufen sind, die Mitläuferkettenräder 138 und die Antriebskettenräder 136 abwärts und um diese herum.
  • Damit dieses Fördersystem arbeiten kann, ist es zwingend notwendig, daß alle vier Ketten 24 mit gleicher synchronisierter Geschwindigkeit angetrieben werden. Das wird, wie es in Fig. 13 gezeigt ist, durch die Verwendung eines Systems ineinandergreifender Wellen mit vier Kettenantriebswellen 164 vorgenommen, wobei jede mittels rechtwinkliger Kegelradbaugruppen 132 verbunden ist. Antriebswellen 164 werden mittels Lagerungsbaugruppen 134 fest in der Position gehalten, die benachbart zu jeder Seite von jedem der Antriebskettenräder 136 positioniert sind. Energie wird durch einen herkömmlichen Elektromotor 130 vorgesehen, der mit einer der rechtwinkligen Kegelradbaugruppen verbunden ist, um die gesamte Baugruppe mit synchronisierter Geschwindigkeit anzutreiben. In der Praxis ist es notwendig, die Geschwindigkeit genau zu steuern, mit der die Förderriemenbaugruppe angetrieben wird; dieses wird durch die Verwen dung eines Frequenzwandlers für veränderliche Geschwindigkeiten einfach vorgenommen, um die Frequenz des Wechselstroms einzustellen, der dem Elektromotor 130 zugeführt wird.
  • In der Praxis wurde herausgefunden, daß, wenn die geförderten Kartoffeln vor dem Einführen in den Lebensmittelkanal 22 bewegt und ausgerichtet werden, die Kartoffeln in den Lebensmittelkanal 22 eine nach der anderen eintreten, wobei die Ketten 24 unabhängig von der Größe und der Form der Kartoffeln mittels Spannbaugruppen 30 unter einheitlicher Spannung um jede Kartoffel herum gehalten werden. Vorrichtungen zum Bewegen und Ausrichten der Kartoffeln und ande- rer Lebensmittelprodukte sind bekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. In der Praxis wurde herausgefunden, daß, wenn die Kartoffel beim Schneiden durch die sich drehende Schneidbaugruppe 200 zu gleiten beginnt, die anschließenden Kartoffeln die Abwärtsbewegung durch den Kanal 22 fortsetzen und anschließend gegen die gleitende Kartoffel stoßen und dieser buchstäblich einen zusätzlichen Stoß geben, um die Bewegung durch die Fördereinrichtung hindurch aufrechtzuerhalten.
  • Wie es in den Fig. 6 und 9 gezeigt ist, ist die Eindringblattbaugruppe 250 aus einem Verbindungselementarm 254 ausgebildet, der an zwei konzentrischen Nockenantriebszahnräder 256 und 258 drehbar befestigt ist. Wenn die zwei konzentrischen Nockenzahnräder 256 und 258 synchron gedreht werden, übersetzt der Verbindungselementarm 254 diese Drehbewegung in eine sinusförmige horizontale Bewegung entlang einer x-Achse und vertikale Bewegung entlang einer z-Achse. Der Verbindungselementarm 254 ist an konzentrischen Nockenzahnrädern 250 und 258 mittels Verbindungselementwellen 282 befestigt, die durch Verbindungselementlager 284 verlaufen, die der Schraubbefestigung der konzentrischen Nockenringe 256 und 258 an Nockbefestigungsblöcken 280 dienen.
  • Die Zähne der konzentrischen Nocken 256 und 258 stehen nicht miteinander in Eingriff, da sich diese bei Eingriff in entgegengesetzte Richtungen drehen würden. Statt dessen werden diese gleichzeitig durch ein konzentrisches Nockenantriebszahnrad 260 angetrieben, das wiederum durch ein Antriebskettenrad 262 angetrieben wird. Das konzentrische Nockenantriebszahnrad 260 und die beiden konzentrischen Nocken 256 und 258 werden zur Drehung durch ein Gehäuse gelagert, das aus der Antriebswellen-Gehäusevorderplatte 270, der Antriebswellen-Gehäusemittelplatte 272 und der An triebswellen-Gehäuserückplatte 274 gebildet ist, die verbolzt sind und eine Vorrichtung vorsehen, wobei die Antriebszahnradwelle durch zwei Antriebswellen-Lagerungsbaugruppen 266 gelagert werden kann, um übermäßigen Abrieb und Schlagen während des Betriebes zu beseitigen. In ähnlicher Weise sind die konzentrischen Nockenzahnräder 256 und 258 an der Antriebswellengehäuse-Vorderplatte 270 mittels Nockenzahnradwellen 276 montiert, die durch Nockenzahnrad- Lagerbaugruppen 278 hindurchgehen, um mit der Antriebswellengehäuse-Vorderplatte 270 Schraubeingriff herzustellen.
  • Das Eindringblatt 252 ist für die einfache und schnelle Be festigung am Ende des Verbindungselementarmes 254 durch die Verwendung von Blattbefestigungsschraubenschlitzen 290, der Befestigungsplatte 268, der Schraubenlöcher 288 und der Eindringblattbefestigungsschrauben 286, die die Baugruppe in herkömmlicher Weise verbinden, entworfen. Das Eindring blatt 252 ist mit einer Vielzahl von Einbringblättern 298 versehen, die gemäß Vorbeschreibung beabstandet sind, um an die vorbestimmte Anzahl an Spiralen des geschnittenen Lebensmittelproduktes angepaßt zu sein.
  • Ebenfalls gemäß Vorbeschreibung übersetzt die Bewegung des Verbindungselementarmes 254 die kreisförmige Bewegung der konzentrischen Nockenzahnräder in eine sinusförmige Kombination aus horizontaler und vertikaler Bewegung entlang der x- bzw. z-Achse. Die Bewegung entlang der x-Achse drückt die Eindringblätter 298 in die Kartoffel oder das andere Lebensmittelprodukt, das zu schneiden ist. Die Bewegung entlang der z-Achse ermöglicht, daß sich die Eindringblätter 298 zusammen mit der Kartoffel abwärts bewegen, wenn sich die Kartoffel durch den Lebensmittelkanal 22 nach unten bewegt. Die Beziehung zwischen der x-Achsen-Geschwindigkeit und der z-Achsen-Geschwindigkeit ist sinusförmig, da eine z-Achsen-Geschwindigkeit von 0 vorliegt, wenn sich der Verbindungselementarm 254 während seiner Drehung im oberen Teil seiner Bewegung befindet, weil zu diesem Zeitpunkt und in dieser Position die Winkelgeschwindigkeit, die durch die konzentrischen Nockenzahnräder 256 und 258 aufgebracht wird, mit der x-Achsen-Geschwindigkeit vollständig zusammenfallen. In ähnlicher Weise wird, wenn der Verbindungselementarm 254 das Ende seines Hubes 90º später erreicht, die Winkelgeschwindigkeit der konzentrischen Nockenzahnräder vollständig in z-Achsen-Geschwindigkeit übersetzt. Somit fällt die z-Achsen- oder vertikale Geschwindigkeit des Eindringblattes 252 niemals kontinuierlich mit der vertikalen oder z-Achsen-Geschwindigkeit der Kartoffel im Lebensmittelkanal 22 zusammen. Die Einbringblätter 298 treten in die Kartoffel mit einer niedrigeren Vertikalgeschwindigkeit als die der Kartoffel ein und verlassen die Kartoffel mit dieser. Dieses inherente Problem bei der Gestaltung kann auf zwei unterschiedliche Weisen ausgeglichen werden, so daß dieses kein Problem darstellt. Die erste besteht darin, daß die Vertikalhöhe oder Größe der Einbringblätter eingestellt werden kann oder schmaler gestaltet werden kann, um die vertikale Zerschneidwirkung auszugleichen; als zweites kann die Energie des mechanischen Antriebsystems eingestellt werden, so daß die Eindringblatt und der Verbindungselementarm als Kombination buchstäblich vorwärtsgezogen und um die sich bewegende Kartoffel herumgezogen werden, wenn sich diese im Lebensmittelkanal 22 abwärts bewegt, nachdem die Einbringblätter 298 in die Kartoffel eingetreten sind. In der Praxis stellt die relative Vertikalgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Einbringblättern und der Kartoffel kein Problem dar.
  • Wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist die Eindringblattbaugruppe 250 in einer Position montiert, in der das Eindringblatt 252 in den Lebensmittelkanal 22 zwischen zwei Förderketten 24 zur mittleren Dreh- oder z-Achse 206 und aus diesem heraus gleiten kann. Die Rotationsenergie des Antriebskettenrades 262 wird mittels Eindringblattmotor 292, Blattmotorantriebskettenrad 296 und Eindringblattantriebskette 294 vorgesehen.
  • Die Betriebsgeschwindigkeit der Eindringblattbaugruppe 250 muß natürlich mit der Geschwindigkeit der Förderketten 24 zeitlich gesteuert oder synchronisiert sein, so daß jedes Lebensmittelstück durchdrungen wird, sobald es durch den Lebensmittelkanal 22 geht. Das kann auf eine Vielzahl von bekannten Arten vorgenommen werden, einschließlich der Verwendung einer Art von Motor mit variabler Geschwindigkeit oder eines Frequenzwandlers. Es wurde jedoch in der Praxis herausgefunden, daß sich die Kartoffeln den Lebensmittelkanal 22 der Reihe nach mit einem großen Grad an Einheitlichkeit abwärts bewegen und daß ein akzeptierbares Eindringen in jede Kartoffel erreicht werden kann, indem lediglich die Eindringblattbaugruppe 250 zeitlich gesteuert wird, um mit einer festen Geschwindigkeit gedreht oder getrieben zu werden.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine Eindringblattbaugruppe, die nur ein Eindringblatt 252 hat, in einen Betriebsmodus mit zeitlich gesteuertem Intervall verwendet werden.
  • Es ist festzuhalten, daß es, um die perfekten schraubenförmigen Spiralen zu erhalten, wie diese in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, notwendig ist, die Position des Scherblattes 210 und die Rotationsgeschwindigkeit der Schneidbaugruppe 200 bezüglich der Position der Eindringschlitze, die durch das Eindringblatt 252 ausgebildet werden, zu synchronisieren, so daß das geschnittene Lebensmittelstück, das durch das Scherblatt 210 geschert wird, direkt und vollständig die Pfade mit den Eindringschlitzen kreuzt. Wenn dieses der Fall wäre, würde jedes geschnittene Lebensmittelstück aus der Kartoffel 14 mit Ausnahme des ersten und des letzten Stückes genau eine Länge von zwei Spiralen haben. Leider kann eine solche Synchronisation in der Praxis nicht erreicht werden; als Ergebnis stimmen die geschnittenen Lebensmittelstücke, die über das Scherblatt 210 von der ganzen Kartoffel 14 abgeschnitten werden, mit den Eindring- schlitzen nicht genau überein, woraus sich schraubenförmige Spiralstücke ergeben, die noch miteinander verbunden sind, zwischen denen sich jedoch als Ergebnis des Zusammenwirkens des Scherblatts 210 mit den Eindringschlitzen Kerben ausgebildet haben. In der Praxis wurde herausgefunden, daß diese Kerben Bruchpunkte in den langen schraubenförmigen Spiralen bilden; als Ergebnis brechen die schraubenförmigen Spiralen, während diese zu Beginn verbunden sind, meist unter ihrem eigenen Gewicht, wenn diese durch das Transportloch fallen; der Rest bricht bei weiterer Verarbeitung, woraus sich eine Ansammlung von Lebensmittelproduktstücken ergibt, von denen die überwiegende Mehrheit die gewünschte Länge hat.
  • Während das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es deutlich verständlich, daß diese Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern zur Umsetzung im Geltungsbereich der vorliegenden Ansprüche unterschiedlich abgewandelt werden kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Schneiden eines ganzen Lebensmittelprodukts (14), das eine Längsachse (206) hat, in geschnittene Lebensmittelstücke (10, 12) als schraubenförmige Schlitzringe mit einer vorbestimmten Anzahl an Radianten der Spirale, die eine Schneidblattbaugruppe (200), die so gestaltet ist, daß diese schraubenförmige Spiralen des Lebensmittelprodukts von einem ganzen Lebensmittelprodukt (14) schneidet, eine Einrichtung (22, 24) zum Ausrichten der Längsachse (206) des ganzen Lebensmittelprodukts (14) mit der Schneidblattbaugruppe (200) und eine Einrichtung zum Bewegen des ausgerichteten ganzen Lebensmittelprodukts (14) in Eingriff mit der Schneidblattbaugruppe (200) aufweist, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:
eine Einrichtung (248) zum Einbringen einer Vielzahl von beabstandeten Längseindringschlitzen in. das ganze Lebensmittelprodukt (14), wobei die Schlitze mit der Längsachse (206) des ganzen Lebensmittelprodukts (14) in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich radial in diese und entlang dieser erstrecken, unter Verwendung einer Eindringblattbaugruppe (250), die ein paar konzentrische Nockenzahnräder (256, 258), die zur synchronisierten Drehung in die gleiche Richtung betriebsfähig sind, einen Verbindungselementarm (254), der mit jedem der konzentrischen Nockenzahnräder (256, 258) betriebsfähig verbunden ist, zum Umsetzen der kreisförmigen Bewegung der konzentrischen Nockenzahnräder (256, 258) in Linearbewegungen mit sinusförmiger Beziehung in eine erste und eine zweite Richtung, ein Eindringblatt (264), das eine Vielzahl von beabstandeten Einbringblättern (262) hat, zum Einführen in ein Lebensmittelprodukt, wobei das Eindringblatt (264) an einem Ende des Verbindungselementarms (254) befestigt ist, eine Einrichtung zum synchronisierten Drehen des Paares konzentrischer Nockenzahnräder (256, 258) in die gleiche Richtung, die an den Nockenzahnrädern betriebsfähig befestigt ist, und eine Positioniereinrichtung aufweist, die die Verbindungselementarmbewegung in die erste Richtung mit der Lebensmit telproduktbewegung in die erste Richtung und die Verbindungselementarmbewegung in die zweite Richtung in das sich bewegende Lebensmittelprodukt ausrichtet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung (248) zum Einbringen einer Vielzahl von beabstandeten Längseindringschlitzen in das ganze Lebensmittelprodukt (14) ein Eindringblatt (264) aufweist, das zum Einführen in das ganze Lebensmittelprodukt (14) normal zur Längsachse (206) des ganzen Lebensmittelprodukts (14) betriebsfähig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schneidblattbaugruppe (200) eine Radplatte (202) mit einer Planarfläche zur Drehung um eine Mittelachse, eine Vielzahl von Ringschneideinrichtungen (208), die an der Planarfläche der Radplatte (202) befestigt sind und sich normal aus dieser heraus erstrecken, zum kontinuierlichen Schneiden konzentrischer schraubenförmiger Spiralen in das ganze Lebensmittelprodukt (14) und ein Scherblatt (210), das an der Planarfläche befestigt ist und sich winklig aus dieser heraus erstreckt, zum Abschneiden konzentrischer schraubenförmiger Ringe des geschnittenen Lebensmittelproduktes vom ganzen Lebensmittelprodukt (14) aufweist, wobei die Radplatte (202) ferner ein Transportloch (212), das sich benachbart zum Scherblatt (210) befindet, zum Durchlassen der abgescherten konzentrischen schraubenförmigen Ringe (10, 12) des geschnittenen Lebensmittelproduktes durch die Schneidblattbaugruppe (200) hat.
4. Verfahren zum Schneiden eines ganzen Lebensmittelproduktes (14), das eine Längsachse (206) hat, in geschnittene Lebensmittelstücke (10, 12) in Form schraubenförmiger Schlitzringe mit einer vorbestimmten Anzahl an Radianten der Spirale unter Verwendung einer kreisförmigen Schneidblattbaugruppe (200), die so gestaltet ist, daß diese schraubenförmige Spiralen des Lebensmittelproduktes von ganzen Lebensmittelprodukten (14) schneidet, das beinhaltet:
das Einbringen einer Vielzahl von beabstandeten Längseindringschlitzen in das ganze Lebensmittelprodukt (14), wobei die Schlitze mit der Längsachse (206) des ganzen Lebensmittelproduktes (14) in Längsrichtung ausgerichtet sind und sich radial in diese und entlang dieser erstrecken, unter Verwendung einer Eindringblattbaugruppe (250), die ein Paar konzentrischer Nockenzahnräder (256, 258), die zur synchronisierten Drehung in die gleiche Richtung betriebsfähig sind, einen Verbindungselementarm (254), der mit jedem der konzentrischen Nockenzahnräder (256, 258) betriebsfähig verbunden ist, zum Umsetzen der kreisförmigen Bewegung der konzentrischen Nockenzahnrä der (256, 258) in Linearbewegungen mit sinusförmiger Beziehung in eine erste und zweite Richtung, ein Eindringblatt (264), das eine Vielzahl von beabstandeten Einbringblättern (262) hat, zum Einführen in ein Lebensmittelprodukt, wobei das Eindringblatt (264) an einem Ende des Verbindungselementarms (254) befestigt ist, eine Einrichtung zum synchronisierten Drehen des Paares konzentrischer Nockenzahnräder (256, 258) in die gleiche Richtung, die an den Nockenzahnrädern (256, 258) betriebsfähig befestigt ist, und eine Positioniereinrich tung aufweist, die die Verbindungselementarmbewegung in die erste Richtung mit der Lebensmittelproduktbewegung in die erste Richtung und die Verbindungselementarmbewegung in die zweite Richtung in das sich bewegende Lebensmittelprodukt ausrichtet, Ausrichten der Längsachse (206) des ganzen Lebensmittelproduktes (14) in Übereinstimmung mit der Mittelachse (206) der Schneidblattbaugruppe (200), Bewegen des ausgerichteten und geschlitzten ganzen Lebensmittelproduktes (14) in Schneideingriff mit der Schneidblattbaugruppe (200).
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dern die beabstandeten Schlitze eingebracht werden, damit diese in der gleichen Ebene miteinander in Längsrichtung ausgerichtet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die beabstandeten Schlitze ungefähr auf halbem Wege in das Lebensmittelprodukt in eine Tiefe eingebracht werden, die im wesentlichen der mittleren Längsachse entspricht.
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