DE69000506T2 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von fruchtfleisch durch fluessigkeitsaufprall. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Extrahieren der eßbaren Komponenten aus einer Frucht, und insbesondere betrifft sie Verfahren und Vorrichtungen zum Extrahieren ganzer Saftsäckchen aus Citrusfrüchten. Noch spezieller betrifft die vorliegende Erfindung Fluidauftreffverfahren und -vorrichtungen zum Abtrennen ganzer Saftsäckchen von den Segmentmembranen der Citrusfrüchte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Verschiedene Fruchtsäfte und -getränke, welche Fruchtkomponenten enthalten, sind wegen ihres ansprechenden Geschmackes beliebt und weil sie für natürlich und nahrhaft angesehen werden. Kommerziell extrahierte und verpackte Fruchtsäfte werden in größerem Umfang konsumiert als handgepreßter Saft, u.zw. in erster Linie deshalb, weil ein handelsüblicher Saft viel praktischer ist. Es hat sich jedoch erwiesen, daß viele Konsumenten den Geschmack und die Textur von handgepreßtem Saft gegenüber kommerziell gepreßtem Saft bevorzugen. Demgemäß liegt ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung im kommerziellen Extrahieren der eßbaren Komponenten einer Frucht auf solche Art und Weise, daß der so entstandene Saft einen ähnlichen Geschmack und eine ähnliche Textur wie ein von Hand gepreßter Saft aufweist.
• Citrusfrüchte, wie Orangen und Grapefruits, bestehen im wesentlichen aus einer äußeren, gefärbten Schale (dem Flavedo) und einer inneren, weißen, schwammigen Schale (dem Albedo), einer Fasermembran unmittelbar innerhalb des Albedo, und einem inneren Fruchtfleischteil, der aus keilförmigen Segmenten gebildet ist, die durch Fasermembranen voneinander getrennt sind, welche sich radial von einem Stamm aus erstrecken. Der Stamm ist ein weicher Kern, der typischerweise mehrere große und kleine Samen enthält. Die einzelnen Fruchtfleischsegmente bestehen in erster Linie aus Saftstückchen, welche langgestreckte, tränentropfenförmige Säckchen sind, die den Fruchtsaft enthalten und welche durch ein epikutikuläres Wachs zusammengehalten werden. Die Saftsäckchen der Frucht und der Saft aus diesen Säckchen werden im allgemeinen als die für den Verzehr durch den Menschen wünschenswertesten Komponenten angesehen. Die anderen Komponenten der Frucht wie die Schale, Membranen, der Stamm und die Samen sind für andere Verwendungszwecke, z.B. als Futter für Rinder, brauchbar.
• Es ist gefunden worden, daß das zum Extrahieren der eßbaren Komponenten einer Frucht angewendete Verfahren in hohem Maße den Geschmack, die Textur und die Gesamtqualität des Endproduktes beeinflußt. Während des händischen Verpressens drückt der Verbraucher - entweder intuitiv oder wegen körperlicher Beschränkungen - nur leicht auf die Frucht, um den Saft zusammen mit den meistens zerrissenen Saftsäckchen zu extrahieren. Obwohl dieser Saft manchmal mit ein paar zerfetzten Membranen und Samen vermischt ist, wird er typischerweise fast sofort konsumiert. Im kommerziellen Rahmen hat es sich erwiesen, daß das Saftprodukt einen umso besseren Geschmack hat, je weniger der Fruchtsaft mit den unerwünschten, Geschmacksstoffe enthaltenden Komponenten der Frucht in Berührung kommt. Es wird angenommen, daß dies deshalb so ist, weil ein kommerziell verarbeiteter Saft nicht sofort konsumiert wird und weil er während des Pasteurisierens generell der Einwirkung beträchtlicher Wärme ausgesetzt ist. Werden der Saft und die einen unerwünschten Geschmacksstoff enthaltenden Komponenten, z.B. Samen und Membranen, miteinander vermischt und der Einwirkung von Wärme und Zeit ausgesetzt, dann schmeckt das Ergebnis nicht wie ein von Hand gepreßter Saft.
• Die meisten heutzutage zum Extrahieren von Saft aus Früchten verwendeten Produktionsanlagen können vielleicht am genauesten als Fruchtzertrümmerer gekennzeichnet werden. Im allgemeinen zerbrechen diese Maschinen die Frucht in ihre verschiedenen Komponenten und trennen anschließend den Saft durch kräftiges Sieben ab. Beispielsweise wird bei der in der US-A-4 700 620 beschriebenen und von der FMC Corporation vermieteten Vorrichtung die ganze Frucht zerquetscht, wodurch im wesentlichen alle Saftsäckchen zerrissen werden, während die Komponenten der Frucht während des Abfiltrierens des Saftes aneinander abgerieben und miteinander vermischt werden.
• Eine andere Art von Vorrichtung, die in der mit dem kommerziellen Extrahieren von Säften befaßten Industrie verwendet wird, kann als Reibdorn gekennzeichnet werden, wofür Beispiele in der US-A-2 737 989 (Wurgaft) und in der US-A-4 479 424 (Carroll) beschrieben sind. Bei einem grundlegenden Reibevorgang wird die Frucht zuerst in zwei Hälften geschnitten, wonach ein Reibelement in das freigelegte Fruchtfleisch hineingedrückt wird, wodurch die Saftsäckchen zerrissen werden und der Saft freigesetzt wird. Das Reibelement zerdrückt jedoch auch die Schale, Membranen und Samen der Frucht, wodurch jene unerwünschten Geschmacksstoffelemente freigesetzt werden, welche in diesen Fruchtkomponenten angetroffen werden, was zu einem schlecht schmeckenden Saft führt. Außerdem zeigen die radialen Membranen der Frucht die Tendenz, sich um sich selbst zu falten, wenn der Reibdorn gegen sie preßt und rotiert, wodurch es für den Reibdorn äußerst schwierig wird, das tief innerhalb der Fruchthälfte befindliche Fruchtfleisch zu extrahieren. Da bei kommerziellen Verfahren ein Bedarf nach hohen Saftausbeuten besteht, werden die Reibdorne gewöhnlich sehr hart in die Frucht hineingepreßt, wodurch das Problem noch weiter verschärft wird.
• Eine andere Art von technischem Verfahren und von einer technischen Vorrichtung zum kommerziellen Extrahieren von Fruchtfleisch wird allgemein als Schäler bezeichnet, wofür ein Beispiel in der US-A-3 700 017 (Vincent et al.) beschrieben ist. Bei einem solchen System wird eine von Hand aus ausgerichtete Frucht zwischen zwei Dornen angeordnet, welche scharf in die Stammenden der Schale gestoßen werden. Die Dorne werden dann gedreht, um die Frucht an Messern vorbeizudrehen, welche sich seitlich über den Umfang der Frucht bewegen, um die Schale vom Fruchtfleisch wegzuschneiden. Es hat sich gezeigt, daß durch das Zerschlitzen der Schale zu schmalen Streifen auf diese Art eine wesentliche Menge von unerwünschtem, das Fruchtfleisch verunreinigendem Schalenöl aus der Schale freigesetzt wird. Außerdem erfordern Schältechniken typischerweise eine starke Verbindung zwischen dem Dorn und der Schale, um ein angemessenes Schäldrehmoment aufrechtzuerhalten. Dies erfordert seinerseits den die Geschwindigkeit beschränkenden und daher kostspieligen Schritt des Ausrichtens von Hand aus, um den Dorn nahe beim Fruchtstamm einzuführen, wo die Dicke der Schale am größten ist. Nicht-kugelförmige Früchte, z.B. solche, die beim Transport eingebeult wurden, komplizieren den Schälvorgang noch weiter. Insbesondere gilt, daß bei annehmbaren Produktionsgeschwindigkeiten entweder etwas Schale auf dem Fruchtfleisch verbleibt oder etwas Fruchtfleisch mit der Schale entfernt wird, so daß sich ein Kompromiß zwischen Verunreinigung und Fruchtfleischausbeute einstellt. Schließlich müssen die geschälten Fruchtfleischbällchen weiter verarbeitet werden, um den Saft von den Membranen, Stämmen und Samen abzutrennen. Zu diesem Zweck kann eine Bandpresse verwendet werden, wobei die Bänder sowohl als Förderbänder für die Fruchtbällchen als auch als Sieb zum Abfiltrieren des Saftes von den Membranen, dem Stamm und den Samen der Frucht wirken. Auch hier werden im wesentlichen alle Saftsäckchen zerrissen.
• Eine andere Art von bekanntem Extraktionssystem umfaßt die Verwendung verschiedener chemischer Bäder, z.B. Alkali/Phosphat und Säure, um die Umfangs- und Segmentmembranen von den geschälten Fruchtbällchen abzulösen. Zwei Beispiele sind in der US-A-4 560 572 (Watanabe) und in der US-A-4 139 651 (Sekiguchi) beschrieben. Die US-A-4 560 572 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Saftsäckchen mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche 1 und 6. Es wird jedoch angenommen, daß diese Systeme zur Herstellung von Saft in einem kommerziellen Rahmen unattraktiv wären, u.zw. wegen der hohen Kosten, die mit den erforderlichen Chemikalien verbunden sind, und wegen der diesen Systemen eigenen Beschränkung der Durchsatzgeschwindigkeit. Außerdem wird angenommen, daß die bei diesen Verfahren verwendeten Chemikalien eine sehr nachteilige Wirkung auf den Geschmack und die Textur des Fruchtsaftes haben würden.
• Noch eine andere Extraktionstechnik umfaßt die Anwendung von Hochdruck-Fluidstrahlen; Beispiele hiefür umfassen die US-A-1 982 741 (Keenan) und die US-A-4 300 448 (Hyashi et al.). Generell umfaßt diese Art von System die Schritte des Ausrichtens der Frucht, derart, daß sie senkrecht zum Stamm in zwei Hälften geschnitten werden kann, und des Anordnens des freigelegten Fruchtfleisches vor einer Fluidstrahldüse. Durch das aus der Düse ausgestoßene Hochdruckfluid wird das Fruchtfleisch aus der Schale gesprengt. Obgleich bei Anwendung dieses Verfahrens ungeborstene Saftsäckchen erhalten werden können, zeigen die Segmentmembranen der Frucht dennoch die Tendenz, sich um sich selbst zu falten, und behindern dadurch die Fähigkeit des Fluidstrahles, das am tiefsten innerhalb der Schale befindliche Fruchtfleisch herauszulösen. Demzufolge sind Fluiddrücke erforderlich, welche hoch genug sind, um sowohl die Membranen als auch die Saftsäckchen abzulösen. Bei einem solchen Druck zerreißt das Fluid viele der Saftsäckchen und zeigt auch die Tendenz, die Segmentmembranen der Frucht zu zerfetzen. Die so entstandene Saftaufschlämmung kann nicht leicht von Membranverunreinigungen gesäubert werden, ohne auch die wünschenswerten, ungeborstenen Saftsäckchen zu eliminieren. Außerdem stellt der Schritt des Ausrichtens eine kritische Beschränkung für die Verarbeitungsgeschwindigkeit dar, weil angenommen wird, daß es keine verläßliche, automatisierte Vorgangsweise gibt, um eine im wesentlichen runde Citrusfrucht auszurichten.
• Im Lichte der obigen Ausführungen liegt das Hauptziel der vorliegenden Erfindung im Extrahieren der Saftsäckchen und des Saftes aus einer Frucht mit sowenig Verunreinigung durch Membranen und Schalenöl wie möglich, so daß der so entstandene Saft selbst nach einer weiteren Verarbeitung, Verpackung und Lagerung einen Geschmack aufweisen wird, der jenem von handgepreßtem Saft ähnlich ist.
• Ein weiteres Hauptziel der vorliegenden Erfindung liegt im Extrahieren der Fruchtsaftsäckchen aus einer Frucht, ohne einen wesentlichen Teil der zerbrechlichen Saftsäckchen zu zerreißen und ohne die Segmentmembranen der Frucht zu zerfetzen, so daß die Saftsäckchen von den Membranen leicht abgetrennt werden können.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Erzielung hoher Ausbeuten an Saftsäckchen und eßbarem Fruchtfleisch im Rahmen eines kommerziellen Verfahrens.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt im Extrahieren eines Teiles der verfügbaren ganzen Saftsäckchen aus einer Frucht ohne die Samen der Frucht zu stören, um den weiteren Verfahrensschritt des Abtrennens der Samen von den ganzen Saftsäckchen zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der innere Fruchtfleischabschnitt aus ganzen Früchten entweder mit einem halbkugelkernbildenden oder einen kugelkernbildenden Verfahren oder durch sorgfältiges Handschälen herausgelöst, um Fruchtfleischstücke zu erzeugen, die im wesentlichen keine Außenschalen oder -membranen mehr aufweisen. Ein besonders bevorzugtes Verfahren und eine besonders bevorzugte Vorrichtung zur Gewinnung solcher Fruchtfleischstück ist in der gemeinsam übertragenen US-A-4 937 068 mit dem Titel "Method of and Apparatus for Extracting Fruit Meat and Juice from a Fruit" beschrieben, die am 26. Juni 1990 veröffentlicht worden ist. Bei diesem kugelkernbildenden Verfahren werden im wesentlichen kugelförmige Fruchtstücke erzeugt, welche dann einzeln per Hand oder automatisch drosselgesteuert über eine Rutsche der Saftsäckchen-Extraktion gemäß der vorliegenden Erfindung zugeführt werden können.
• Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die einzelnen Fruchtstück per Hand in eine Fluidauftreffkammer eingesetzt. Ein Druckfluid wird dann durch Öffnungen in den Seitenwänden der Kammer eingeblasen bzw. eingespritzt. Jede Öffnung ist vorzugsweise von der Mittellinie der Kammer derart versetzt, daß der Fluidstrom sowohl das Fruchtstück um die eigene Achse dreht als auch auf demselben auftrifft. Es wird angenommen, daß das Drehmoment des auftreffenden Fluides die Saftsäckchen lockert und sie von den radial ausgerichteten Segmentmembranen des Fruchtstückes trennt. Durch Steuern des Fluiddruckes und der Auftreff-Einwirkungszeit werden im wesentlichen alle Saftsäckchen von den Membranen abgelöst, während die Membranen unversehrt und am zentralen Stamm des Fruchtstückes befestigt verbleiben. Alternativ können ein niedrigerer Fluiddruck und/oder eine kürzere Auftreff-Einwirkungszeit ermöglichen, daß die äußeren Saftsäckchen abgelöst werden, ohne die inneren Saftsäckchen zu entfernen, welche die Samen des Fruchtstückes in der Nähe des Stammes umgeben.
• Eines oder beide Enden der Fluidauftreffkammer sind offen, um ein Ausspülen und Sammeln der abgelösten Saftsäckchen zu ermöglichen. Vorzugsweise ist das offene Ende der Kammer mit einem Siebteil bedeckt, um den restlichen Teil des Fruchtstückes innerhalb der Kammer zu halten, wodurch die abgelösten Saftsäckchen in wirksamer Weise von den Membranen der Fruchtstücke getrennt werden. Sobald der Ablösvorgang beendet ist, wird das Sieb von einem Ende der Kammer entfernt, um ein Entfernen des zurückbleibenden Fruchtstückteiles zu ermöglichen.
• Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Fluid kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Kombination von beiden sein, z.B. Wasser und/oder Druckluft. Beide Fluide wirken im wesentlichen bei dem gleichen Druck und bei der gleichen Konfiguration der Öffnungen in gleicher Weise, wenn sie zum Extrahieren von Orangensaftsäckchen verwendet werden. Filtrierte Druckluft wird jedoch bevorzugt, weil sie sich von den Saftsäckchen und dem Saft leichter trennen läßt.
• Bei einer Alternative zu der obigen Ausführungsform sind keine Öffnungen in den Seitenwänden der Kammer vorhanden. Stattdessen wird zumindest ein Fluidstrom in die Kammer durch ein mit einem Sieb versehenes Ende der Kammer mit Hilfe einer äußeren Düse eingeblasen bzw. eingespritzt. Bei noch einer anderen alternativen Ausführungsform wird das Fluid in die Kammer aus Öffnungen in den Seitenwänden und aus Düsen eingeblasen bzw. eingespritzt, welche an dem mit einem Sieb versehenen Ende der Kammer angeordnet sind.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mehrere Fluidauftreffkammern in einem kreisförmigen Muster mit gleichem Abstand voneinander und mit parallelen Achsen in einem rotierenden Rad einer rotierenden Trommel angeordnet. Das Fluid wird von einer zentralen Quelle auf alle Kammern verteilt, während sich das Rad dreht. Bei vertikaler Radachse und einem Siebteil am unteren Ende jeder Fluidauftreffkammer spülen die Schwerkraft und die Fluidströmung die abgelösten Saftsäckchen aus den Kammern heraus und in einen Sammelbehälter hinein.
• Bei dieser Drehradkonfiguration der vorliegenden Erfindung wird jede Kammer über ihr oberes offenes Ende mit einem Fruchtstück beladen, während sie unter einer äußeren Beschickungseinrichtung mit fester Position vorbeigeführt wird. Die oberen Enden werden dann aufeinanderfolgend mit Abdeckplatten verschlossen, wonach für eine gegebene Zeitspanne Hochdruckfluid in jede Kammer eingeblasen bzw. eingespritzt wird, während sich das Rad weiterdreht. Dann wird jede Kammer aufeinanderfolgend an einer festen Position entleert, bevor sie neuerlich beladen wird, wodurch ein kontinuierliches Verfahren geschaffen wird. Die Anzahl der Kammern im Rad, ihr Abstand und die Geschwindigkeit der Raddrehung bestimmen die Anzahl der Fruchtstücke pro Stunden, die verarbeitet werden können. Beispielsweise kann unter Verwendung von Druckluft als Fluid, Valencia- Orangenstücken mit einem Durchmesser von 2 Zoll (5,1 cm) und eines Rades mit 20 Kammern eine Verfahrensgeschwindigkeit von über 200 Fruchtstücken pro Minute erreicht werden. Die so entstandene Aufschlämmung von Saft und Saftsäckchen ist im wesentlichen durch Membranstücke nicht verunreinigt, und das Gewichtsverhältnis von Saftsäckchenfeststoffen zu Saft beträgt etwa 60 : 40.
• Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Fruchtstücke, jeweils eines auf einmal, in das obere Ende eines offenen Auftreffrohres fallengelassen. Das Rohr ist so geneigt, daß die Stücke in vorhersagbarer Weise auf einer Seite des Rohres mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit hinunterrollen oder -gleiten. Druckfluid wird in das Rohr von Öffnungen eingeblasen bzw. eingespritzt, welche in gegenseitigem Abstand entlang der Längserstreckung des Rohres angeordnet sind. Die Öffnungen sind vorzugsweise auf einer Seite des Rohres gegenüber der anderen versetzt und unter einem Winkel zur Rohrachse angeordnet, um zu bewirken, daß sich die Fruchtstücke um ihre eigene Achse drehen, während sie sich an den Öffnungen vorbeibewegen. Das Rohr ist im wesentlichen eine einzelne Auftreffkammer, in der die Fruchtstücke sich sowohl geradlinig bewegen als auch drehen. Die Zeitspanne, die ein Fruchtstück für seine Bewegung über die ganze Länge des Rohres benötigt, ist typischerweise kleiner als jene Zeitspanne, die erforderlich ist, um sämtliche Saftsäckchen von den Membranen des Fruchtstückes abzulösen. Diese Ausführungsform ist daher in erster Linie für Verwendungszwecke bestimmt, wo nur eine teilweise Extraktion der Saftsäckchen erwünscht ist, um ein Extrahieren der Samen zusammen mit den Saftsäckchen zu vermeiden. Mehrere Fruchtstücke können gleichzeitig durch das Auftreffrohr hindurchgeführt werden, doch werden sie vorzugsweise voneinander getrennt, um die Drehung jedes einzelnen Stückes nicht zu behindern.
• Am Ausgangsende des Auftreffrohres ist eine horizontale, siebartige Fördereinrichtung angeordnet, auf welcher die ausgelösten Saftsäckchen und die restlichen Teile der Fruchtstücke abgelagert werden. Der Saft und die Saftsäckchen treten durch die siebartige Fördereinrichtung hindurch und gelangen in einen feststehenden Sammeltrichter. Die zurückbleibenden Fruchtstückteile, welche aus den radialen Membranen, den Stämmen und großen Samen bestehen, können nicht durch die Oberfläche der siebartigen Fördereinrichtung hindurchtreten und werden beim Riemenscheibenende der Fördereinrichtung in einem gesonderten Sammeltrichter gesammelt. Ein weiterer Fluidstrom, der von oben auf die Fördereinrichtung gerichtet ist, hilft mit, bereits ausgelöste Saftsäckchen von den zurückbleibenden Fruchtstückteile und der Oberfläche der Fördereinrichtung wegzuspülen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer einzelnen Fluidauftreffkammer der vorliegenden Erfindung, welche mit einem kugelförmigen Fruchtstück beladen ist;
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht in einem Querschnitt nach der Schnittlinie 2-2 aus Fig. 1;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht in einem Querschnitt nach der Schnittlinie 2-2 aus Fig. 1, die aber das Fruchtstück zeigt, während Fluid darauf auftrifft, um die Saftsäckchen abzulösen und auszusieben;
• Fig. 4 ist eine weitere Seitenansicht in einem Querschnitt nach der Schnittlinie 2-2 aus Fig. 1, welche den zurückbleibenden Fruchtstückanteil zeigt, aus dem die Saftsäckchen durch das Fluidauftreffverfahren vollständig herausgelöst wurden, und wobei ein Siebende der Kammer entfernt worden ist, um den zurückbleibenden Fruchtstückanteil zu entnehmen;
• Fig. 5 ist eine vereinfachte schematische Perspektivansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit kontinuierlich drehender Trommel gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 6 ist eine vergrößerte Seitenansicht in einem Querschnitt nach der Schnittlinie 6-6 aus Fig. 5, welche das Fluidverteilungssystem der Vorrichtung im Detail zeigt;
• Fig. 7 ist eine vergrößerte Untersicht in einem Querschnitt nach der Schnittlinie 7-7 aus Fig. 6, welche den kreisbogenförmigen Durchgang des Fluidverteilers zeigt;
• Fig. 8 ist eine vergrößerte Seitenansicht in einem Querschnitt nach der Schnittlinie 8-8 aus Fig. 5, welche eine Fluidauftreffkammer des rotierenden Rades zusammen mit einem oberhalb der Kammer montierten nockengesteuerten Abdeckplattenmechanismus sowie einen äußeren Schneckenaufgeber und eine Rutsche zum Einbringen eines Fruchtstückes in die Kammer zeigt, während diese unterhalb vorbeigeführt wird; und
• Fig. 9 ist eine schematische Seitenansicht, welche ein unter einem Winkel verlaufendes Fluidauftreffrohr und eine siebartige Fördereinrichtung am unteren Ende des Rohres zum Trennen des Saftes und der Saftsäckchen von den restlichen Teilen der Fruchtstücke zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Die nachstehend beschriebenen Fluidauftreffverfahren und -vorrichtungen verarbeiten Fruchtfleischstücke, welche aus ganzen Früchten ausgelöst worden sind. Das in höchstem Maße bevorzugte Verfahren und die in höchstem Maße bevorzugte Vorrichtung, welche zum Auslösen von Fruchtfleischstückchen aus ganzen Früchten verwendet wird, ist in der gemeinsam übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 291 920 beschrieben, welche am 29. Dezember 1988 eingereicht worden ist und durch Bezugnahme in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Kurz gesagt wird eine ganze Frucht zwischen zwei elastischen Schalen ergriffen und gedreht, während eine auskehlende Klinge in tangentialen Kontakt mit der Außenschale der Frucht gebracht wird und eine Kerbe einschneidet. Als nächstes wird eine halbkugelförmige Kernschälklinge in die Kerbe eingesetzt und gedreht, was ein im wesentlichen kugelförmiges Fruchtfleischstück sauber aus der Außenschale der Frucht und deren peripherer Membran herauslöst. Fruchtfleischstücke, die auf diese Art erhalten worden sind, werden für die praktische Ausführung der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, weil die Segmentmembranen des Fruchtstückes ("Membranfetzen") mit dem Mittelstamm fest verbunden sind und daher auch nicht leicht wegbrechen, wenn das Stück der Einwirkung von Fluiddruck ausgesetzt wird, wie nachstehend noch eingehender erläutert wird.
• Die vorliegende Erfindung kann auch mit Fruchtfleischstücken durchgeführt werden, die auf andere Weise erhalten worden sind, z.B. auf jene Weise, die in der gemeinsam übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 202 172 beschrieben ist, welche am 3. Juni 1988 eingereicht worden ist und durch Bezugnahme in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Andere Methoden umfassen das Schälen per Hand, das Schälen mit einer Maschine oder die Verwendung chemischer Bäder, um die Außenschale der Frucht zu entfernen.
• Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 - 4 dargestellt. Zunächst sei auf die Fig. 1 und 2 verwiesen, worin eine allgemein mit 1 bezeichnete Fluidauftreffvorrichtung eine Fluidauftreffkammer 11 aufweist, die durch eine durchgehende Seitenwand 12 und entfernbare Endrahmenklammern 15 begrenzt wird, welche Siebdrähte 16 tragen. Die Fluidauftreffvorrichtung 1 umfaßt auch obere und untere Fluid-Vielfachverteilerblöcke 17 und 27 und Fluidverteilerrohre 18 und 19, welche mit einer (nicht dargestellten) Druckfluidquelle in Fluidverbindung stehen. Zwei Paare von Öffnungen 13 und 14 erstrecken sich von den Vielfachverteilern 17 und 27 durch die Seitenwand 12 und in die Kammer 11 hinein. Diese Öffnungen lenken das Fluid von den Verteilerblöcken 17 bzw. 27 auf ein im Inneren der Kammer 11 angeordnete Fruchtstück 20. Paare von Öffnungen werden gegenüber Einzelöffnungen bevorzugt, um die auf das Fruchtstück 20 wirkende Kraft des Fluidstrahles besser im Gleichgewicht zu halten, was seinerseits das Fruchtstück 20 während des Auftreffens des Fluides in der Mitte der Kammer 11 im Gleichgewicht hält. Eine Anordnung der Öffnungen 13 und 14 der folgenden Art, kombiniert mit einem Durchmesser des im wesentlichen kugelförmigen Fruchtstückes 20 von 2,0 - 2,4 Zoll (5,1 - 6,1 cm) und einer kubischen Kammer 11 mit einer Kantenlänge von 2,4 - 3,0 Zoll (6,4 - 7,6 cm) ergibt ein Auftreffmoment 21, welches bewirkt, daß sich das Fruchtstück 20 um seine eigene Achse dreht, wenn Druckfluid in die Kammer 11 eingeblasen bzw. eingespritzt wird. Ein erstes Paar nebeneinanderliegender Öffnungen 13 ist vorzugsweise um 0,5 Zoll (1,3 cm) auf der Schnittlinie 2-2 vom Mittelpunkt der Kammer 11 wegversetzt. Ein zweites Paar nebeneinanderliegender Öffnungen 14, welches in der Kammer 11 dem ersten Paar gegenüberliegt, ist um den gleichen Abstand, aber auf der entgegengesetzten Seite des Mittelpunktes der Kammer 11 von diesem wegversetzt. Außerdem sind beide Öffnungen jedes Paares voneinander um vorzugsweise 1,0 Zoll (2,5 cm) entfernt und haben zum Mittelpunkt der Kammer 11 im wesentlichen den gleichen Abstand.
• Die Fig. 3 und 4 zeigen die Fluidauftreffvorrichtung 1 im Betrieb. Zunächst wird ein Fluid, das vorzugsweise unter einen Druck von 10 - 60 psig gesetzt worden ist, in die Kammer 11 über die Öffnungspaare 13 und 14 eingeblasen bzw. eingespritzt. Alle Öffnungen haben den gleichen Durchmesser von vorzugsweise 0,06 - 0,13 Zoll und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von vorzugsweise größer als 5:1. Es wird angenommen, daß diese Beziehungen zwischen den Abmessungen der Öffnungen bewirken, daß sich die austretenden Fluidströme säulenförmig ausbilden, was die Auftreffwirksamkeit auf dem Fruchtstück 20 erhöht. Wenn das Fruchtstück 20 durch das Moment 21 um seine eigene Achse in Drehung versetzt wird, werden die Saftsäckchen 22 von den radialen Membranen 24 gelöst. Es wird angenommen, daß diese Eigendrehung nicht nur alle Teile des Fruchtstückes 20 den Fluidströmen aussetzt, sondern auch dazu beiträgt, die abgelösten Saftsäckchen 22 auszubringen, und auch verhindert, daß sich die radialen Membranen 24 um sich selbst falten. Das Fluid zusammen mit den abgelösten Saftsäckchen 22 und etwas Saft 23 aus jeglichen, bei diesem Vorgang geborstenen Saftsäckchen werden aus der Kammer 11 über die Siebdrähte 16 an beiden Enden der Kammer 11 herausgespült, wo sie gesammelt werden.
• Das Auftrefffluid ist bevorzugt Druckluft, die von den Saftsäckchen 22 und vom Saft 23 leicht getrennt werden kann. Andere Fluide wie Wasser, Saft oder Stickstoff können ebenfalls verwendet werden. Die Siebdrähte 16 sind weit genug voneinander entfernt, um ein Hindurchtreten der Saftsäckchen 22 zwischen ihnen zu ermöglichen, aber genügend nahe beieinander, um den verbleibenden Teil des Fruchtstückes 20 in der Kammer 11 zurückzuhalten. Wenn das Auftreffen des Fluides über vorzugsweise 1 - 6 Sekunden fortdauert, werden im wesentlichen alle Saftsäckchen von den radialen Membranen 24 des Fruchtstückes 20 gelöst. Der zurückbleibende Fruchtstückteil 20' wird aus radialen Membranen 24 bestehen, die unversehrt geblieben sind und am zentralen Stamm 25 des Fruchtstückes befestigt verbleiben, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Es ist auch beabsichtigt, daß der zurückbleibende Fruchtstückteil 20' radiale Membranen 24 aufweist, an denen noch einige Saftsäckchen zusammen mit einigen oder allen Samen des Fruchtstückes befestigt verbleiben.
• Es ist wünschenswert, daß die Saftsäckchen- und Saft-Aufschlämmung so frei von Verunreinigungen durch Membranen wie möglich ist. Es wird angenommen, daß Membranstücke zu den unerwünschten Geschmacksnuancen beitragen, die in Säften anzutreffen sind, welche nach dem meisten der zum Stand der Technik gehörenden Extraktionsverfahren erhalten worden sind, wenn die verunreinigte Aufschlämmung der Einwirkung von Wärme im Pasteurisierungsverfahren ausgesetzt wird oder zugelassen wird, daß sich der Saft und die Membranen über mehrere Stunden miteinander vermischen. Um die Ausbeute an Saftsäckchen 22 von den radialen Membranen 24 zu maximieren, ohne diese Membranen während des Fluidauftreffens zu zersetzen, führt eine optimale Kombination von Bedingungen zu den besten Ergebnissen. So ist beispielsweise gefunden worden, daß zum Verarbeiten eines Valencia-Orangenstückes mit einem Durchmesser von 2,3 Zoll (5,8 cm) vier Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,06 Zoll und einer Länge von 0,5 Zoll, gefilterte Druckluft mit 40 psig, eine kubische Kammer 11 mit 2,5 x 2,5 Zoll und eine Fluideinwirkungsdauer von 4 Sekunden eine solche optimale Kombination von Bedingungen ist. Eine gute Ausbeute an abgelösten Saftsäckchen tritt auch bei vier Öffnungen mit 0,13 Zoll Durchmesser und einer Druckluft mit 40 psig in weniger als 1 Sekunde ein, doch unterliegt die Übereinstimmung von einer Orange zu einer anderen einer größeren Streuung als bei der optimalen Kombination. Eine gute Ablösausbeute tritt ferner auch bei vier Öffnungen mit 0,13 Zoll Durchmesser und Druckluft mit 10 psig in 4 Sekunden auf, aber der Gesamtluftverbrauch ist wesentlich größer als bei der optimalen Kombination.
• Es hat sich gezeigt, daß die Form der Kammer 11 sowie deren Ausrichtung wenig Auswirkung auf die Ergebnisse des Fluidauftreffens hat, wenn im wesentlichen kugelförmige Fruchtstücke verarbeitet werden; bei nicht-kugelförmigen Fruchtstücken fördert jedoch eine zylindrische Kammer die Fruchtstück-Eigendrehung leichter. Ein Vorteil von kugelförmigen Fruchtstücken gegenüber anderen Formen besteht abgesehen davon, daß diese Form ideal für eine Eigendrehung ist, in der Integrität der Verbindung zwischen radialen Membranen und Stamm. Andere Formen wie Halbkugeln, Würfel und Keile haben Membranen, die vom Stamm leichter wegbrechen, wodurch die Saft- und Saftsäckchen-Aufschlämmung möglicherweise verunreinigt werden kann.
• Eine Alternative zu der bevorzugten Öffnungsanordnung verwendet zumindest eine außerhalb der Fluidauftreffkammer angeordnete Düse, die einen Fluidstrom in die Kammer über ein mit einem Sieb versehenes Ende der Kammer richtet, u.zw. anstelle von oder zusätzlich zu Seitenwandöffnungen.
• Wenn irgendeine äußere Membran oder Schale auf der Oberfläche des Fruchtstückes 20 verbleibt, dann werden die Saftsäckchen 22 darunter im allgemeinen nicht von den radialen Membranen 24 gelöst. Das Verfahren arbeitet aber auf dem freiliegenden Saftsäckchenabschnitt des Fruchtstückes 20 wie beabsichtigt. So werden beispielsweise Saftsäckchen aus Orangenstücken mit zylindrischem Kern mit Schalenkappen an jedem Ende in einer zylindrischen Kammer in wesentlichem Maße herausgelöst, wenn die Längsachsen des Stückes und der Kammer zu Beginn parallel liegen.
• Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 5 - 8 dargestellt. Diese Ausführungsform ist insofern auf der in den Fig. 1 - 4 dargestellten ersten Ausführungsform aufgebaut, als mehrere Fluidauftreffkammern in einer allgemein mit 3 bezeichneten Hochgeschwindigkeits-Produktionsmaschine vorgesehen sind, welche den kommerziellen Zielen der Erfindung entsprochen hat. In Fig. 5 trägt ein auf dem Boden montiertes Gestell 26 eine vertikal ausgerichtete Welle 28, die in Lagern 29 und 30 gelagert ist. Die Lager 29 und 30 haben (nicht dargestellte) Verriegelungskrägen, welche eine Axialbewegung der Welle 28 verhindern. Die Welle 28 wird über ein Antriebsgetriebe angetrieben, welches beispielsweise einen auf dem Gestell 26 montierten Motor 32 aufweist, der über ein Drehzahlreduziergetriebe 33, eine auf der aus dem Getriebe 33 austretenden Welle montierte Riemenscheibe 34 und eine auf der Welle 28 montierte Riemenscheibe 35 wirkt. Ein Rad 36 ist am unteren Ende der Welle 28 mit Hilfe einer Nabe 37 (Fig. 6) befestigt, die an der Unterseite 38 des Rades 36 befestigt ist und am Ende der Welle 28 festgesteckt oder verkeilt ist. Ein Fluid-Vielfachverteiler 39, der auf dem Gestell 26 montiert ist, liegt auf der Oberseite 40 des Rades 36 auf. Das Fluid wird aus einer (nicht dargestellten) externen Quelle über einen Filter 42 und ein Fluidrohr 18 zum Vielfachverteiler 39 geleitet. Der Vielfachverteiler 39 hat einen kreisförmigen Schlitz 44 (Fig. 7), vorzugsweise mit einer Bogenlänge von 240º, mit welchem das Fluidrohr 18 verbunden ist.
• Das Rad 36 weist eine Vielzahl von Fluidauftreffkammern 10 auf, die mit gleichem gegenseitigen Abstand in einem konzentrischen Muster angeordnet sind, wobei ihre Achsen vorzugsweise parallel zur Achse des Rades 36 verlaufen und sie sich von der Oberseite 40 des Rades 36 zur Unterseite 38 des Rades 36 erstrecken. Einwärts und auf den gleichen Radiuslinien wie die Kammern 10 weist die Oberseite 40 des Rades 36 ferner ein konzentrisches Muster aus in gleichem gegenseitigen Abstand angeordneten Löchern 45 auf, deren Anzahl der Anzahl von Fluidauftreffkammern entspricht und die sich auf dem gleichen Radius wie der Schlitz 44 des Vielfachverteilers 39 befinden. Ein radialer Durchgang 46 erstreckt sich von jedem Loch 45 bis zu einem zylindrischen Einsatz 47 im Rad 36. Der Einsatz 47 hat bevorzugt zylindrische durchgehende Seitenwände 48, welche jeweils eine Fluidauftreffkammer 10 definieren. Der radiale Durchgang 46 ist mit den Öffnungspaaren 13 und 14 (in Fig. 8 gezeigt) verbunden, welche sich durch die Seitenwände 48 in das Innere der Kammer 10 jedes Einsatzes 47 erstrecken.
• Im Betrieb strömt das Fluid, wenn sich das Rad 36 dreht, vom Schlitz 44 des stationären Vielfachverteilers 39 durch die Löcher 45, die in Fluidverbindung mit dem Schlitz 44 stehen, und von dort über die radialen Durchgänge 46 zu den Kammern 10 über die Öffnungspaare 13 und 14 in den Seitenwänden 48 der Einsätze 47. Die anderen Löcher 45, welche nicht mit dem Schlitz 44 in Fluidverbindung stehen, nehmen solange kein Fluid auf, bis sie selbst unter den Schlitz 44 gelangen. Auf diese Weise findet das Fluidauftreffen in zwei von drei Kammern 10 gleichzeitig statt, und jede Kammer nimmt das Fluid während der gleichen Zeitspanne auf. Bei einem Rad 36 mit einem bevorzugten Durchmesser von 36 Zoll und vorzugsweise 20 Fluidauftreffkammern führt eine Radgeschwindigkeit von 10 U/min zu einer Fluidauftreffzeit von 4 Sekunden pro Kammer. Wird als Auftrefffluid vorzugsweise Druckluft verwendet und sind vorzugsweise vier Öffnungen pro Kammer vorhanden, wobei jede Öffnung einen Durchmesser von 0,06 Zoll hat, dann beträgt der gesamte Luftstrom etwa 150 SCFM bei einem Luftdruck von 40 psig. Diese Bedingungen reichen aus, um im wesentlichen alle Saftsäckchen aus einem kugelförmigen Valencia-Orangenfruchtstück mit einem Durchmesser von 2,0 Zoll (5,1 cm) herauszulösen, ohne im wesentlichen die radialen Membranen des Fruchtstückes zu zerfetzen.
• Es ist möglich, daß das Fluid in alle Kammern gleichzeitig eingeblasen bzw. eingespritzt wird; im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird jedoch bevorzugt, das Einströmen des Fluides während des Beladens der Kammern 10 mit Fruchtstücken und während des Ausbringens der zurückbleibenden Fruchtstückteile aus den Kammern 10 zu unterbrechen. Eine solche Anordnung setzt den Fluidverbrauch auf ein Minimum herab und verbessert die Einschließung der abgelösten Saftsäckchen, wenn die oberen Enden der Kammern 10 aufeinanderfolgend geöffnet werden. Ein bevorzugtes Fluidverteilungssystem, wie es in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt ist, weist nur ein Mindestmaß an Teilen auf, die leicht gereinigt und realisiert werden können.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen die Wechselwirkung zwischen dem Fluid-Vielfachverteiler 39 und dem Rad 36. Der Vielfachverteiler 39 ist sowohl am Gestell 26 als auch auf der Welle 28 abgestützt. Krägen 76 und 77 auf der Welle 28 halten die vertikale Lage des Vielfachverteilers 39 konstant, während das Gestell 26 eine Verdrehung des Vielfachverteilers 39 verhindert. Lager 78 und 79 ermöglichen eine Drehung der Welle 28 und der Wellenkrägen 76 und 77, während der Vielfachverteiler 39 stationär bleibt. Vorzugsweise wird zwischen dem Vielfachverteiler 39 und der Oberseite 40 des Rades 36, welches durch die Nabe 37 an der Welle 28 befestigt ist, ein Spalt aufrechterhalten. O-Ringe 80 und 81 in kreisförmigen Nuten 86 und 88 des Vielfachverteilers 39 dichten den Vielfachverteiler 39 gegen das rotierende Rad 36 ab, so daß das Fluid aus dem Schlitz 44 nur zu den Löchern 45 im Rad 36 gelangen kann. Um zu verhindern, daß das Fluid in Löcher 45 eindringt, welche sich nicht direkt unter dem Schlitz 44 befinden, ist ein Gleitblock 82 mit einer Bogenlänge von vorzugsweise 110º und einer Breite größer als der Durchmesser der Löcher 45 durch vorzugsweise zwei schraubenförmige Druckfedern 84 vom Vielfachverteiler 39 gegen die Oberseite 40 des Rades 36 federbelastet, um die Löcher 45 unter dem Gleitblock 82 abzudecken.
• Ein anderes Verfahren zur intermittierenden Abgabe von Fluid an die Kammern 10 in einem Drehrad 36 verwendet ein am unteren Ende der Welle 28 montiertes axial festgelegtes rotierendes Verbindungsstück. Das rotierende Verbindungsstück verbindet das stationäre Rohr 18 mit radialen Rohren, die sich vom rotierenden Teil des rotierenden Verbindungsstückes bis zu den Öffnungen der Fluidauftreffkammern 10 erstrecken. Ein mechanisch betätigtes Spindelventil in jedem radialen Rohr wird geöffnet und geschlossen, um den Fluidstrom zu steuern, beispielsweise mit Hilfe eines stationären Nockens.
• Die Fluidauftreffkammern 10 haben obere und untere Enden, welche der Oberseite bzw. der Unterseite des Rades 36 entsprechen. Das Rad 36 hat eine Dicke von vorzugsweise 150 % des größten zu verarbeitenden Fruchtstückdurchmessers. Die Fruchtstücke 20 werden unter Einwirkung der Schwerkraft in die oberen Enden der Kammern 10 eingebracht. Die nach dem Auslösen der Fruchtsäckchen zurückbleibenden Teile der Fruchtstücke 20 werden unter Einwirkung der Schwerkraft über die unteren Enden der Kammern 10 ausgebracht. Während des Fruchtstückeinbringvorganges wird am unteren Ende der Kammer 10 bevorzugt ein Siebteil 58 angeordnet, um das Fruchtstück abzustützen; und während des Fluidauftreffvorganges verbleibt der Siebteil unter der Kammer 10, um das Fruchtstück abzustützen. Außerdem verschließt ein Deckel 50 bevorzugt das obere Ende der Kammer 10, so daß alle herausgelösten Saftsäckchen und jeglicher herausgelöster Saft nach unten austritt, wo sie bzw. er gesammelt wird. Eine Art, die oberen Enden der Kammern 10 zu verschließen, besteht darin, die Radoberseite 40 neben einer (nicht dargestellten) stationären Platte rotieren zu lassen, welche die gewünschte Bogenlänge an Auftreffkammern 10 abdeckt. Da durch dieses Verfahren die Kammern 10 während des Fluidauftreffens nicht in angemessener Weise dicht verschlossen werden können, besteht ein bevorzugtes Verfahren darin, für jede Kammer 10 eine individuell angelenkte Abdeckplatte 50 vorzusehen, wie dies in den Fig. 5 und 8 dargestellt ist. In Fig. 8 ist die Abdeckplatte 50 mit einem Schwenkarm 52 verbunden, der an einem Schwenklager 54 angelenkt ist, welches an der Oberseite 40 des Rades 36 befestigt ist. Eine Steuerschiene 56, die am stationären Vielfachverteiler 39 befestigt ist, verläuft zunächst zum rückwärtigen Ende des Schwenkarmes 52 hinunter, um die Abdeckplatte 50 anzuheben, u.zw. in einer Stellung genau vor dem Punkt, wo ein Fruchtstück 20 in die Kammer 10 eingebracht wird. Nach dem Beladeabschnitt hat die stationäre Steuerschiene 56 einen Anstiegsbereich, um zuzulassen, daß das Gewicht der Abdeckplatten 50 diese aufeinanderfolgend auf die Oberteile der Einsätze 47 absenkt, um die oberen Enden der Kammern 10 zu verschließen, wie dies in den Fig. 5 und 8 gezeigt ist.
• Unterhalb der Kammern 10 zeigt die Fig. 5 Schienen 58, die von der Unterseite 38 des Rades 36 einen Abstand von vorzugsweise 0,06 Zoll haben. Die Schienen 58 sind genügend breit und voneinander genügend beabstandet, um als Siebelemente zu wirken. Das Sieben erlaubt den Durchtritt der Saftsäckchen 22, aber nicht der zurückbleibenden Anteile der Fruchtstücke 20. Die Schienen 58 sind stationär und haben eine Bogenlänge von vorzugsweise 300º. Die Schienen 58 sind an einem Ende an der Seite eines offenen Behälters 60 und am anderen Ende an der Seite eines Trichters 62 befestigt. Ihr Bogen beginnt unter den Auftreffkammern 10, wo die einzelnen Abdeckplatten in der vollständig geöffneten Stellung sind. Während des Fluidauftreffvorganges fließen die Saftsäckchen 22, der Saft 23 und das Fluid durch die Schienen 58 in den Behälter 60, der eine zentrale Abflußöffnung und ein Auslaßrohr 64 hat. Nachdem der Fluidauftreffvorgang jeweils in einer Kammer 10 unterbrochen worden ist und die Schienen 58 zu Ende sind fällt der verbleibende Anteil des Fruchtstückes 20 aus der Kammer 10 den Trichter 62. Der Trichter 62 hat ein Auslaßrohr 66.
• Wenn Artikel mit allgemeiner Größe und Form kontinuierlich drosselgesteuert einer Maschine vom Rotationstyp zugeführt werden, besteht ein Verfahren, das zur Steuerung der Lage und des Zuführzeitpunktes jedes Artikels verwendet wird, im Zuführen mit Hilfe eines Schneckenaufgebers. Zwei Schneckenaufgeber 68 und Zuführrutschen 70, die am Gestell 26 befestigt sind, sind in Fig. 5 gezeigt. Jeder der Schneckenaufgeber 68 lädt ein Fruchtstück in jede zweite Auftreffkammer 10, wenn sich das Rad 36 dreht. Zwei Schneckenaufgeber erlauben es, Fruchtstücke von zwei verschiedenen Quellen zuzuführen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die empfindlichen Fruchtstücke vor dem Fluidauftreffvorgang zusammmenzuführen. Jeder Schneckenaufgeber muß einen Gewindegang haben, der in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Vorbeitreten der offenen Auftreffkammern steht, um verläßlich ein Fruchtstück in jede Kammer zu laden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden zwei Schneckenaufgeber 68 jeweils mit Hilfe eines flexiblen Kabels 72 von einem Antriebsgetriebe 74 angetrieben, das am Motor 32 angeschlossen ist, welcher derselbe Motor ist, der die Welle 28 antreibt. Bei dieser Antriebsanordnung führt jeder Schneckenaufgeber 68 eine Umdrehung pro Zehntel Umdrehung des Rades 36 durch bzw. pro zwei Kammern 10, die unter jedem Schneckenaufgeber durchtreten. Der Schneckenaufgeber 68 hat eine Ganghöhe, die vorzugsweise geringfügig größer als der Durchmesser der größten zu verarbeitenden kugelförmigen Fruchtstücke 20 ist. Wenn sich der Schneckenaufgeber 68 dreht, wird ein Fruchtstück 20 entlang der Rutsche 70 zum Abgabepunkt 71 bewegt. Das Fruchtstück 20 fällt dann durch die Schwerkraft in die Kammer 10 des Rades 36, welche gerade unter dem Abgabepunkt 71 durchtritt.
• Fig. 8 zeigt den Einsatz 47, die Abdeckplatte 50 und den Schneckenaufgeber 68 deutlicher als Fig. 5. Die Abdeckplatte 50 ist am Schwenkarm 52 angelenkt, so daß sie sich mit dem Oberteil des Einsatzes 47 über der Auftreffkammer 10 selbsttätig ausrichtet, wenn sie geschlossen wird. Zusätzlich ist eine elastische Oberfläche 90, vorzugsweise ein Silikongummiblatt mit einer Dicke von 0,06 Zoll, auf der Unterseite der Abdeckplatte 50 bevorzugt mittels eines Silikongummiklebstoffes aufgeklebt und trägt dazu bei, das obere Ende der Kammer 10 abdichtend zu verschließen. Ein Nockenstößel 92 ist am rückwärtigen Ende des Schwenkarmes 52 befestigt, um an der stationären Steuerschiene 56 mit Rollreibung abzurollen. Die Steuerschiene 56 hebt die Abdeckplatte 50 genügend hoch, so daß ein Fruchtstück 20 vom Schneckenaufgeber 68 und der Rutsche 70 in die Kammer 10 fallen gelassen werden kann. Das obere Ende der Kammer 10 ist vorzugsweise 1 Zoll tief angesenkt, um ein größeres Ziel für das Fallenlassen des Fruchtstückes 20 zu bieten, als es vom Durchmesser des zylindrischen unteren Endes der Kammer 10 geboten würde.
• Die Seitenwände 48 des zylindrischen Einsatzes 47 haben eine 360º-Umfangsnut 94, welche die Öffnungspaare 13 und 14 mit dem radialen Durchgang 46 im Rad 36 verbindet. Die gegenüberliegenden Öffnungen, die vom Mittelpunkt der Kammer 10 wegversetzt sind, können von jeder Position um die Achse der Kammer 10 in die Kammer 10 gerichtet werden und dennoch Fluid von der Nut 94 empfangen. O-Ringe 96 und 98 im Einsatz 47 dichten beide Seiten der Nut 94 ab, um ein Lecken des Fluids um den Einsatz 47 zu vermeiden.
• Wenn Fluidsäckchen 22, Saft 23 und Fluid von der Kammer 10 über die Schienen 58 in den Behälter 60 gelangt, wird sich das Fluid, das bevorzugt ein Gas ist, durch die Schwerkraft von den Saftsäckchen 22 und dem Saft 23 trennen und aus dem oberen Ende des Behälters 60 durch den Spalt zwischen dem Rad 36 und den Wänden des Behälters 60 ausströmen. Wenn das Fluid eine Flüssigkeit ist, wird es stattdessen zusammen mit den Saftsäckchen 22 und dem Saft 23 zum Rohr 64 im Behälter 60 fließen.
• Der Schneckenaufgeber 68 ist an einer Welle 100 befestigt, welche in (nicht gezeigten) Lagern einseitig gelagert ist, die am Gestell 26 befestigt sind. Die einseitige Lagerung der Welle 100 ermöglicht, daß der Schneckenaufgeber 68 und der Abgabepunkt 71 der Rutsche 70 so nahe wie möglich an der offenen Auftreffkammer 10 angeordnet werden können, um eine verläßliche Schwerkraftaufgabe in diese Kammern zu gewährleisten. Die Welle 100 ist direkt an eine flexible Welle 72 angekuppelt, welche in Fig. 5 gezeigt ist.
• Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung, die soeben beschrieben wurde, werden die Fluidauftreff-Einwirkungszeit und der Fluiddruck bei einer gegebenen Radgeschwindigkeit konstant gehalten. Weil ebendiese Druck- und Zeitvariablen bestimmen, wie vollständig die Saftsäckchen ausgelöst werden können, ohne die radialen Membranen bei einer gegebenen Größe des Fruchtstückes zu zerfetzen, tritt der optimale Betrieb auf, wenn alle Fruchtstücke gleiche Größe haben. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bilden eines kugelförmigen Kernes sind in der gleichzeitig anhängigen und gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 291 920 mit dem Titel "Method and Apparatus for Extracting Fruit Meat and Juice from a Fruit", eingereicht am 29. Dezember 1988, beschrieben, welche durch Bezugnahme in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, und diese Vorrichtung bzw. dieses Verfahren erzeugt kugelförmige Fruchtstücke gleicher Größe mit hoher Gesamtausbeute und Gleichförmigkeit der Fruchtfleischauslöse. Von einer Ausführungsform der kugelkernbildenden Maschine wird erwartet, kugelförmige Fruchtstücke mit einer Geschwindigkeit von 100 pro Minute zu erzeugen. Zur optimalen Produktion hat ein bevorzugtes Extraktionssystem zwei solche kugelkernbildende Maschinen, welche die kugelförmigen Fruchtstücke direkt einem einzigen Fluidauftreffrad zuführen.
• Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 9 dargestellt ist, werden die Fruchtstücke 20 einzeln per Hand oder alternativ beispielsweise durch den Schneckenaufgeber 68 und die Rutsche 70 aus Fig. 8 dosiert in das offene Ende 120 eines geneigten hohlen Rohres 122 eingebracht. Das hohle Rohr 122 besitzt durchgehende Seitenwände 123 und ist an einem (nicht gezeigten) am Boden montierten Gestell befestigt. Das Rohr 122 ist bevorzugt 3 - 6 Fuß (0,9 - 1,8 m) lang und hat vorzugsweise einen zylindrischen inneren Querschnitt, der ungefähr 20 - 50 % größer als der Durchmesser der größten zu verarbeitenden Fruchtstücke 20 ist. Das Rohr 122 ist gegenüber der Horizontalen vorzugsweise um 30º - 60º geneigt, u.zw. oberhalb und gegenüber einem im wesentlichen horizontalen siebartigen Förderband 124. Das untere Ende 121 des Rohres 122 liegt bevorzugt 1 - 2 Fruchtstückdurchmesser oberhalb des Förderbandes 124. Das Förderband 124 läuft um zwei Scheiben 126 und 128, die an Wellen 130 bzw. 132 befestigt sind. Die Wellen 130 und 132 werden vom selben (nicht gezeigten) Gestell getragen, welches das Rohr 122 abstützt. Die Welle 132, die an der Kopfscheibe 128 befestigt ist, wird von einer (nicht gezeigten) Antriebseinrichtung angetrieben, z.B. einem Konstantgeschwindigkeits-Wechselstrommotor mit Drehzahlreduziergetriebe.
• Um den Mittelabschnitt des Rohres 122 liegt ein erster Druckfluid-Vielfachverteiler 125, der über ein Rohr 127 an eine (nicht gezeigte) Druckfluidquelle angeschlossen ist, bevorzugt mit gefilterter Luft mit einem Druck von 60 psig. Eine Vielzahl von Fluidauftrefföffnungen 140 erstreckt sich durch die Seitenwände 123 des Rohres 122. Die Öffnungen 140 sind bevorzugt auf einer Seite gegenüber der anderen Seite versetzt und verlaufen in Bezug zur Mittellinie des Rohres 122 in einem Winkel, um Fluid derart in das Rohr 122 einzublasen bzw. einzuspritzen, daß das Fluid auf dem Fruchtstück 20 auftrifft und bewirkt, daß sich dieses um seine eigene Achse dreht, während es sich gleitend oder rollend an den Öffnungen 140 vorbeibewegt. Bevorzugt sind vier bis zwölf Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,06 Zoll bis 0,13 Zoll in einem Abstand von 3 - 6 Zoll (7,6 - 15,2 cm) über der Länge des Rohres 122 verteilt angeordnet. Die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung des Fruchtstückes, der Fluiddruck und die Größe und Anzahl der Öffnungen 140 bestimmen das Ausmaß, in dem die Saftsäckchen 22 vom Fruchtstück 20 gelöst werden, während dieses durch das Rohr 122 durchtritt. Wegen der kurzen Zeit, während der die Fruchtstücke 20 einer vernünftigen Anzahl von stationären Öffnungen im Rohr 122 ausgesetzt werden können, wird diese Ausführungsform bevorzugt nur zur teilweisen Extraktion der Saftsäckchen eingesetzt. Das heißt, die inneren Saftsäckchen und die Samen nahe dem zentralen Stamm des Fruchtstückes können mit dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht von den radialen Membranen des Fruchtstückes entfernt werden.
• Das in Fig. 9 dargestellte Fluidauftreffverfahren führt dazu, daß Fluid, gelöste Saftsäckchen 22, Saft 23 und zurückbleibende Fruchtstückteile 20' alle aus dem Rohr 122 an seinem Ausgangsende 121 austreten. Das siebartige Förderband 124 dient zum Trennen des Fluides, des Saftes 23 und der Saftsäckchen 22 vom zurückbleibenden Fruchtstückanteil 20' , indem es sich langsam unter dem Ausgangsende 121 in Richtung des Pfeiles 141 bewegt. Die Öffnungen im siebartigen Förderband 124 erlauben es nicht, daß der zurückbleibende Anteil 20' durch sie hindurchtritt. Unterhalb des Förderbandes 124 befindet sich ein erster stationärer Sammeltrichter 142. Die Saftsäckchen 22 und der Saft 23 fallen durch die Öffnungen im siebartigen Band 124 in den Trichter 142. Die zurückbleibenden Fruchtstückteile 20' werden dann zu einem zweiten stationären Sammeltrichter 144 an der Förderband-Kopfscheibe 128 befördert. Wenn sich das Förderband 124 um die Kopfscheibe 128 bewegt, fallen die verbleibenden Fruchtstückanteile 20' in den Trichter 144. Um das Entfernen bereits abgelöster Saftsäckchen 22 von den zurückbleibenden Teilen 20' zu erleichtern und das Förderband 124 abzuspülen1 werden bevorzugt Fluiddüsen 146 verwendet. Mehrere solcher Fluiddüsen 146 sind oberhalb des Förderbandes 124 nahe dem Ausgangsende 121 des Rohres 122 befestigt. Diese Düsen werden mit Druckfluid gespeist, das von einem zweiten Fluid-Vielfachverteiler 148 kommt, der an ein von der Fluidquelle kommendes Rohr 127 angeschlossen ist. Das Druckfluid ist bevorzugt ein Gas, so daß es sich durch die Schwerkraft von der Saft- und Saftsäckchen-Aufschlämmung im Trichter 142 trennt.
• Alternativen zu einem siebartigen Förderband 124 wären unter anderem ein Vibrationssiebförderer und ein rotierendes Scheibensieb. Alles, was notwendig ist, ist irgendein Siebmittel, um die Saftsäckchen 22 hindurchtreten zu lassen, und ein Mittel zum Entfernen der zurückbleibenden Fruchtstückanteile 20' vom Ausgangsende 121 des Austreffrohres 122. Es könnte sogar ein geneigtes stationäres Sieb verwendet werden, über das die zurückbleibenden Fruchtstückanteile 20' abwärts rollen oder gleiten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Entfernen von Saftsäckchen (22) aus den Sektoren eines Stückes (20) einer Citrusfrucht, welches Stück dadurch erhalten worden ist, daß von einer ganzen Citrusfrucht die äußere Schale und die äußeren Membranteile im wesentlichen entfernt worden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Abstützen des Stückes (20) derart, daß es relativ frei ist, sich schnell zu drehen; Richten eines Fluids auf das Stück (20) mit ausreichender Intensität und während einer ausreichenden Zeitspanne, damit die Saftsäckchen (22) der Frucht aus den Sektoren des Stückes (20) entfernt werden; und Sammeln der Saftsäckchen (22) und jeglichen Saftes, der durch Bersten irgendwelcher dieser Saftsäckchen (22) freigesetzt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Richtens des Fluids als Fluidstrom auf das Stück (20) in einer Richtung umfaßt, die mit der Mitte des Stückes (20) nicht ausgerichtet ist, wobei dieser Fluidstrom mit ausreichender Intensität und während einer ausreichenden Zeitspanne auf das Stück gerichtet wird, damit sich das Stück (20) schnell dreht, so daß die genannten Saftsäckchen (22) der Frucht aus den Sektoren des Stückes (20) entfernt werden, während sich dieses schnell dreht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem mehrere Fluidströme gleichzeitig auf das Stück gerichtet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem jeder der mehreren Fluidströme in einer Richtung gerichtet wird, die mit der Mitte des Stückes (20) nicht ausgerichtet ist, so daß jeder dieser Ströme ein Drehmoment beisteuert, um das schnelle Drehen des Stückes (20) zu bewirken.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Fluid vorzugsweise Druckluft ist oder gegebenenfalls ein Saft der gleichen Art wie die genannte Frucht oder Wasser sein kann.

6. Vorrichtung (1) zum Entfernen von Saftsäckchen (22) aus den radialen Sektoren eines Stückes (20) einer Citrusfrucht, welches Stück (20) dadurch erhalten worden ist, daß von einer ganzen Citrusfrucht die äußere Schale und die Teile der äußeren Membran im wesentlichen entfernt worden sind, wobei diese Vorrichtung (1) gekennzeichnet ist durch eine Fluidauftreffkammer (11, 122), welche Mittel zum Abstützen des Stückes aufweist, derart, daß es relativ frei ist, sich schnell zu drehen, durch Mittel zum Einführen des Fruchtstückes (20) in die Fluidauftreffkammer (11, 122), durch Mittel zum Einblasen bzw. Einspritzen eines Druckfluids in die Kammer (11, 122), derart, daß das Fluid auf das Fruchtstück (20) mit ausreichender Intensität und Dauer auftrifft, um die Saftsäckchen (22) vom Fruchtstück (20) abzutrennen, durch Mittel zum Sammeln der Saftsäckchen (22) und jeglichen Saftes, der durch Bersten irgendeines der Saftsäckchen freigesetzt worden ist, und durch Mittel zum Entfernen des abgetrennten Teiles des Fruchtstückes (20) aus der Vorrichtung (1).

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, welche ferner Mittel zum schnellen Drehen des Fruchtstückes (20) innerhalb der Fluidauftreffkammer (11, 122) umfaßt, wobei diese Mittel durch Mittel zum Richten wenigstens eines Stromes des Fluids in einer Richtung gebildet sind, welche mit der Mitte der Fluidauftreffkammer (11, 122) nicht ausgerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher die Kammer (11, 122) gegebenenfalls im wesentlichen würfelförmig oder rohrförmig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, welche Drehmittel, eine Mehrzahl der Fluidauftreffkammern (11), die längs des Umfanges dieser Drehmittel angeordnet sind, und Mittel zum Drehen der Drehmittel umfaßt, wobei die Mittel zum Einführen eines der Fruchtstücke (20) in jede der Auftreffkammern (11) in einer Beschickungsstation angeordnet sind, wobei die Fluidauftreffmittel so angeordnet sind, daß sie die Saftsäckchen (22) und den Saft aus zerrissenen Säckchen (22) aus jedem der Fruchtstücke (20) entfernen, während dieses Stück (20) aus der Beschickungsstation zu einer Entladestation der Drehmittel befördert wird, und wobei die Mittel zum Entfernen des restlichen Teiles des Fruchtstückes aus jeder Auftreffkammer an der Entladestation der Drehmittel angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner Mittel zum schnellen Drehen des Fruchtstückes (20) innerhalb jeder der Fluidauftreffkammern (11) umfaßt, wobei diese Mittel zum schnellen Drehen ihrerseits Mittel zum Richten wenigstens eines Stromes des Fluids in einer Richtung aufweisen, welche mit der Mitte jeder dieser Fluidauftreffkammern (11) nicht ausgerichtet ist.