DE69519787T2

DE69519787T2 - Vorrichtung zum Auspressen von Nahrungsmittel

Info

Publication number: DE69519787T2
Application number: DE69519787T
Authority: DE
Inventors: Michio Morikawa
Original assignee: Rheon Automatic Machinery Co Ltd
Current assignee: Rheon Automatic Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2015-10-14
Also published as: EP0707795B1; JPH08107780A; JP2777640B2; ATE198402T1; US5624696A; EP0707795A1; ES2153456T3; DE69519787D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum intermittierenden Extrudieren einer vorbestimmten Menge an Nahrungsmittelmaterial, um eine vorbestimmte Menge von hoch viskoelastischem fluidem Material, das zur Herstellung von Nahrungsmitteln usw. verwendet wird, zuzuführen.
Ein für die vorliegende Erfindung relevanter Stand der Technik ist in Fig. 7 gezeigt. Eine Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen von Nahrungsmittelmaterial S weist eine Zuführpumpe P und ein Extrusionsventil V auf, wobei die Zuführpumpe P dafür ausgerichtet ist, das in einem Trichter H enthaltene Nahrungsmittelmaterial S zuzuführen.
Wenn das Nahrungsmittelmaterial S durch diese Vorrichtung zugeführt wird, wird das Material einem Zuführrohr T zugeführt, während das Extrusionsventil V geschlossen ist, und die Zuführpumpe P wird dann angehalten. Wenn sich das Extrusionsventil V öffnet, beginnt sich die Zuführpumpe P gleichzeitig zu drehen, um unter einem vorbestimmten Druck das Nahrungsmittelmaterial S in das Zuführrohr T zuzuführen. Somit wird eine vorbestimmte Menge des Nahrungsmittelmaterials S intermittierend durch den Ausgang des Extrusionsventils V ausgeworfen. Nach einer vorbestimmten Zeit hört die Zuführpumpe P auf, sich zu drehen und gleichzeitig schließt sich das Extrusionsventil V, wodurch eine vorbestimmte Menge des Materials ausgeworfen wird.
Wenn die Abstände zwischen dem Öffnen und dem Schließen des Extrusionsventils V nicht gleich sind, wird das dem Zuführrohr T zugeführte Nahrungsmittelmaterial in diesem Fall jedoch aufgrund seiner eigenen Elastizität durch die Zuführpumpe P zurück in den Trichter 11 gezogen. Dies bringt eine Änderung in der Dichte des Nahrungsmittelmaterials S mit sich und destabilisiert auch den Druck des Nahrungsmittelmaterials S in dem Zuführrohr T. Daher stellt sich hier das Problem, daß das nachfolgende Nahrungsmittelmaterial S nicht in vorbestimmten Mengen extrudiert werden kann.
In solchen Techniken des Stands der Technik zum intermittierenden Zuführen einer vorbestimmten Menge von hoch viskoelastischem Nahrungsmittelmaterial, zum Beispiel Überzugsmaterial, das aus einem hoch viskoelastischem Biskuit besteht, der zur Herstellung von Brotkuchen, wie z. B. Melonenbrot usw., verwendet wird, mit Schokoladenstückchen oder Rosinen vermischtes Überzugsmaterial, Schokoladen, Konfitüren oder Pudding, oder hoch viskoelastische Nahrungsmittelmaterialien, wie z. B. durch Kneten vermischte Seeigel und Käse, wurde das Nahrungsmittelmaterial in ungleichmäßigen Abständen aus dem Ausgang extrudiert und neigte dazu, zurückgezogen zu werden, wenn die Pumpe angehalten wurde. Der Druck in dem Nahrungsmittelmaterial nahm ab, wenn es aus dem Extrusionsventil extrudiert wurde, und auch der Druck am stromabwärtigen Ende der Zuführpumpe nahm ab.
Die US-A-3106151 offenbart eine Vorrichtung zum intermittierenden Extrudieren einer vorbestimmten Menge eines zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials, aufweisend: einen Trichter zum Aufnehmen des zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials, wobei der Trichter in sich eine Zuführpumpe an einem unteren Auswurfabschnitt davon aufweist; ein Ventil mit einem Gehäuse, das eine Auswurföffnung an einem unteren Teil davon und einen Rotor aufweist, welcher in dem Gehäuse angeordnet ist, zum Öffnen und Schließen der Auswurföffnung, um es zu ermöglichen, daß das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial intermittierend durch die Auswurföffnung ausgeworfen werden kann; und ein Zuführglied, welches den unteren Auswurfabschnitt des Trichters mit dem Gehäuse verbindet und das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial von dem Trichter zu dem Gehäuse zuführt.
Die vorliegende Erfindung ist gegenüber der US-A-3106151 dadurch charakterisiert, daß ein Drucksensor angeordnet ist, um einen Druck des zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials an einer Stelle nahe des Rotors und entlang eines Durchgangs für das Nahrungsmittelmaterial, der zwischen dem Trichter und dem Rotor durch das Zuführglied und das Gehäuse definiert ist, zu erfassen.
Vorzugsweise ist der Drucksensor ein Drucksensor vom Halbleitertyp.
Vorzugsweise schließt die Vorrichtung des Weiteren eine über einer Fördereinrichtung angeordnete Orts- oder Wegmeßeinrichtung zum Erfassen der Positionen von mit dem Nahrungsmittelmaterial zu überziehenden Artikeln ein, welche durch die Fördereinrichtung befördert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum intermittierenden Extrudieren einer vorbestimmten Menge eines zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials aus einer Auswurföffnung eines intermittierend zuführenden Ventils, das einen Rotor zum Öffnen und Schließen der Auswurföffnung aufweist, das folgende Schritte aufweist: Speisen eines Trichters, der eine Zuführpumpe an einem unteren Auswurfabschnitt davon in sich trägt, mit einem zähflüssigen Nahrungsmittelmaterial; Verbinden des unteren Auswurfabschnitts des Trichters mit dem intermittierend zuführenden Ventil, welches unter dem Trichter angeordnet ist, durch ein Zuführglied, wodurch ein Durchgang für das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial zwischen dem Trichter und dem intermittierend zuführenden Ventil definiert wird; Betreiben der Zuführpumpe, wodurch das Nahrungsmittelmaterial von dem Trichter durch den Durchgang zu dem intermittierend zuführenden Ventil zugeführt wird; und Betreiben des intermittierend zuführenden Ventils derart, daß die Auswurföffnung des Ventils durch den Rotor geöffnet und geschlossen wird, wodurch ermöglicht wird, daß das Nahrungsmittelmaterial intermittierend aus dem Ventil extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren des Weiteren den Schritt des Erfassens eines Drucks des sich nahe des Rotors befindlichen Nahrungsmittelmaterials aufweist, um die Betriebsgeschwindigkeit der Zuführpumpe basierend auf dem erfaßten Druck zu steuern, um intermittierend das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial unter einem vorbestimmten Druck zu extrudieren.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Vorderansicht, die die Struktur und Funktion einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Unteransicht des Extrusionsventils von Fig. 1 in teilweiser Verkürzung bzw. Vereinfachung;
Fig. 3 eine teilweise weggebrochene Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B von Fig. 3;
Fig. 5 eine teilweise weggebrochene erläuternde Ansicht des Extrusionsventils der ersten Ausführungsform, die dessen Struktur und Funktion zeigt;
Fig. 6 eine teilweise Querschnittsansicht von vorne, die die Struktur und Funktion einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
Fig. 7 eine teilweise Querschnittsansicht einer Vorrichtung des Stands der Technik von vorne.
In Bezug auf Fig. 1 bis 5 wird eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum intermittierenden Extrudieren einer vorbestimmten Menge an Nahrungsmittelmaterial beschrieben werden. Die Fördereinrichtung 1 kann ein Förderer sein, der sich mit einer voreingestellten Geschwindigkeit oder intermittierend bewegt. Eine Zuführpumpe 4, welche eine Zellenpumpe bzw. Drehkolbenpumpe vom Volumentyp sein kann, ist in einem Trichter 2 vorgesehen. Die Zuführpumpe schiebt das Nahrungsmittelmaterial 3 nach unten, um es zuzuführen. Mit dem Ausgang der Pumpe 4 ist das obere Ende eines Zuführrohrs 5 verbunden.
Das Nahrungsmittelmaterial 3 kann zum Beispiel viskoelastischer Biskuitteig oder ein mit Schokoladenstückchen oder Rosinen vermischter solcher Biskuitteig sein.
Ein Drucksensor 6 ist in einem Einlaßbereich 10a eines Gehäuses 8 eines Extrusionsventils 7, oder an einer Position nahe des unteren Endes des Zuführrohrs 5 angebracht. Der Drucksensor 6 mißt den Druck oder Änderungen des Drucks in dem Nahrungsmittelmaterial 3 in dem Rohr 5.
Ein Drucksensor vom Halbleitertyp wird vorzugsweise für den Drucksensor 6 verwendet, so daß er geringfügige Druckänderungen erfassen kann. Der Drucksensor 6 stellt die Drehung der Zuführpumpe 4 ein, wenn der Druck zunimmt.
Ein Druckabfall in dem Nahrungsmittelmaterial in dem Gehäuse 8 oder nahe des Ausgangs des Rohrs 5 kann erstens durch eine Änderung der Menge des Nahrungsmittelmaterials 3 in dem Zuführrohr 5 auftreten, wenn das Material aus dem Extrusionsventil 7 extrudiert wird, und zweitens, wenn das Extrusionsventil 7 geschlossen und die Zuführpumpe 4 angehalten wird, durch die stark viskoelastischen Eigenschaften des Nahrungsmittelmaterials 3, die es veranlassen, durch die Zuführpumpe 4 zurück in den Trichter 2 gezogen zu werden.
Wenn der Druck in dem Gehäuse 8 oder nahe des Ausgangs der Zuführpumpe 5 niedriger als ein vorbestimmter Wert wird, wird er aus diesen Gründen durch Drehen der Zuführpumpe 4, um das Nahrungsmittelmaterial 3 zuzuführen, erhöht. Wenn der Druck wieder den voreingestellten Wert erreicht, wird die Zuführpumpe 4 angehalten. Dadurch kann der Druck in dem Gehäuse 8 oder nahe des Ausgangs der Zuführpumpe 5 im wesentlichen konstant gehalten werden.
Das Extrusionsventil 7 weist einen Gehäuseeinlaßabschnitt 10a, einen Abschnitt zum Anbringen des Rotors 10b und eine längliche Extrusionsöffnung 13 auf. Das obere Ende des Einlaßabschnitts 10a ist mit dem unteren Ende des Zuführrohrs 5 verbunden. Ein Rotor 9 ist in dem Abschnitt zum Anbringen des Rotors 10b des Gehäuses 8 angebracht, so daß der Rotor sich hin- und herdrehen kann. Der Rotor 9 ist mit einem Einlaß 11a, einem länglichen Kanal 11b und einer länglichen Extrusionsöffnung 12 gebildet. Wenn der Rotor sich in dem Abschnitt zum Anbringen des Rotors 10b des Gehäuses 8 hin- und herbewegt, werden die Extrusionsöffnung 12, die sich am Ende des länglichen Kanals 11b befindet, und die Extrusionsöffnung 13 des Gehäuses intermittierend zueinander ausgerichtet. Die Öffnung 13 und die Öffnung 12 haben die gleichen seitlichen Abmessungen, und der Innendurchmesser des Gehäuseeinlasses 10a, der das Nahrungsmittelmaterial 3 von dem Zuführrohr 5 aufnimmt, ist im allgemeinen gleich dem des Zuführrohrs.
Ein Luftzylinder 15 ist dreh- oder schwenkbar auf einem an dem Gehäuse 8 befestigten Träger 14 gelagert, und dessen Stange 16 ist mit einem Ende eines Armes 17, der mit dem Rotor 9 verbunden ist, dreh- oder schwenkbar verbunden. Wenn sich die Stange 16 des Luftzylinders 15 hin- und herbewegt, wird daher der Rotor 9 des Extrusionsventils 7 gedreht. In Fig. 1 zeigt Bezugszeichen 20a intermittierend extrudierte Teigstücke, die dadurch von der Extrusionsöffnung 13 des Extrusionsventils 7 auf die Fördereinrichtung 1 abgeladen werden.
Durch Einstellen der Hin- und Herbewegung der Stange 16 kann das Ausmaß der Drehungen des Rotors 9 geändert werden. Dadurch kann das Ausmaß der Überlappung der Öffnung 12 und der Öffnung 13 eingestellt werden, und die Dicke des Nahrungsmittelmaterials 3, wenn es von dem Extrusionsventil 7 extrudiert wird, kann somit geändert werden.
In Bezug nun auf die Ausführungsform von Fig. 6, befindet sich eine Orts- oder Wegmeßeinrichtung 18, die zum Beispiel einen photoelektrischen Sensor aufweist, stromaufwärts des Extrusionsventils 7 und oberhalb der Fördereinrichtung 1, welche sich in einer voreingestellten Geschwindigkeit in Pfeilrichtung vorwärts bewegt. Das Extrusionsventil 7 zum Extrudieren von Überzugsnahrungsmittelmaterial 3a befindet sich stromabwärts der Orts- oder Wegmeßeinrichtung 18 und oberhalb von auf dem Förderer getragenen Teigkörpern 19.
Das Überzugsmaterial 3a kann zum Beispiel aus Biskuitteigstücken oder mit Schokoladestückchen oder Rosinen oder Konfitüre oder durch Kneten vermischten Seeigeln usw. vermischten Biskuitteigstücken bestehen.
Die Teigkörper 19 können zum Beispiel hoch viskoelastischen und fermentierbaren Brotteig, gepreßte Fischfrikadellen oder gekochte Fischpaste aufweisen. Die Körper werden intermittierend auf der Fördereinrichtung 1 abgeladen und durch sie mit einem bestimmten Abstand zwischen ihnen nacheinander befördert.
Die Struktur des Extrusionsventils 7 in Fig. 6 ist das gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
Basierend auf den durch die Orts- oder Wegmeßeinrichtung 18 erkannten Signalen steuert die Stange 16 des Luftzylinders 15 die Hin- und Herdrehung des Rotors 9 durch den Arm 17.
Bezugszeichen 20b zeigt das über die Teigkörper 19, die gerade befördert werden, extrudierte Überzugsmaterial.
Die Förderbedingungen der durch die Fördereinrichtung 1 in gleichen oder ungleichen Abständen beförderten Körper 19 werden durch die Orts- oder Wegmeßeinrichtung 18 erkannt. Basierend auf dem Informationssignal berechnet ein Timer (nicht gezeigt) den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des Extrusionsventils 7. Somit kann jeder Körper 19 synchron extrudiertes Überzugsmaterial 20b erhalten, unabhängig davon, ob die Körper 19 in gleichen oder ungleichen Abständen befördert werden.

Claims

1. Vorrichtung zum intermittierenden Extrudieren einer vorbestimmten Menge eines zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials, aufweisend:

einen Trichter (2) zum Aufnehmen des zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials, wobei der Trichter in sich eine Zuführpumpe (4) an einem unteren Abgabeabschnitt davon aufweist;

ein Ventil (7) mit einem Gehäuse (8), das eine Abgabeöffnung (13) an einem unteren Teil davon und einen Rotor (9) aufweist, welcher in dem Gehäuse (8) angeordnet ist, zum Öffnen und Schließen der Abgabeöffnung (13), um es zu ermöglichen, daß das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial intermittierend durch die Abgabeöffnung (13) ausgeworfen werden kann; und

ein Zuführglied (5), welches den unteren Abgabeabschnitt des Trichters (2) mit dem Gehäuse (8) verbindet und das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial von dem Trichter (2) zu dem Gehäuse (8) zuführt,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (6) angeordnet ist, um einen Druck des zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials an einem Ort nahe des Rotors (9) und entlang eines Durchgangs für das Nahrungsmittelmaterial, der zwischen dem Trichter (2) und dem Rotor (9) durch das Zuführglied (5) und das Gehäuse (8) definiert ist, zu erfassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Drucksensor (6) ein Drucksensor vom Halbleitertyp ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren aufweisend eine sich über einer Fördereinrichtung (1) befindliche Orts- oder Wegmeßeinrichtung (18) zum Erfassen der Positionen von mit dem Nahrungsmittelmaterial zu überziehenden Artikeln, welche durch die Fördereinrichtung (1) befördert werden.

4. Verfahren zum intermittierenden Extrudieren einer vorbestimmten Menge eines zähflüssigen Nahrungsmittelmaterials aus einer Abgabeöffnung (13) eines intermittierend zuführenden Ventils (7), das einen Rotor (9) zum Öffnen und Schließen der Abgabeöffnung (13) aufweist, aufweisend folgende Schritte:

Speisen eines Trichters (2), der eine Zuführpumpe (4) an einem unteren Abgabeabschnitt davon in sich trägt, mit einem zähflüssigen Nahrungsmittelmaterial;

Verbinden des unteren Abgabeabschnitts des Trichters (2) mit dem intermittierend zuführenden Ventil (7), welches unter dem Trichter (2) angeordnet ist, durch ein Zuführglied (5), wodurch ein Durchgang für das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial zwischen dem Trichter (2) und dem intermittierend zuführenden Ventil (7) definiert wird;

Betreiben der Zuführpumpe (4), wodurch das Nahrungsmittelmaterial von dem Trichter (2) durch den Durchgang zu dem intermittierend zuführenden Ventil (7) zugeführt wird; und

Betreiben des intermittierend zuführenden Ventils (7) derart, daß die Abgabeöffnung (13) des Ventils (7) durch den Rotor (9) geöffnet und geschlossen wird, wodurch ermöglicht wird, daß das Nahrungsmittelmaterial intermittierend aus dem Ventil (7) extrudiert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren des Weiteren den Schritt des Erfassens eines Drucks des sich nahe des Rotors (9) befindlichen Nahrungsmittelmaterials aufweist, um die Betriebsgeschwindigkeit der Zuführpumpe (4) basierend auf dem erfaßten Druck zu steuern, um intermittierend das zähflüssige Nahrungsmittelmaterial unter einem vorbestimmten Druck zu extrudieren.