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Kennwort: Druckschneiden
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Verfahren zum Abschneiden oder Formschneiden von Nahrungsmitteln Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschneiden
oder Formschneiden von Nahrungsmitteln.
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Im folgenden sind unter dem Begriff "Nahrungsmittel" nicht nur die
Lebensmittel im engeren Sinne zu verstehen, d.h. Erzeugnisse, die hinuntergeschluckt
und vom Körper aufgenommen werden, sondern auch solche Erzeugnisse, die,wie z.B.
Kaugummi, mit den Mundschleimhäuten in Berührung kommen.
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Die oben aufgeführten Nahrungsmittel können im allgemeinen in zwei
Gruppen unterteilt werden: zur ersten Kategorie zählen die Erzeugnisse aus Hefeteig,
während die zweite Kategorie solche: "Knetmassen" (bzw. Gemische) umfaßt, die nicht
mit Hefe versetzt sind.
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Bei den für die industrielle Produktion von Hefeteigerzeugnissen bekannten
Verfahren ist im allgemeinen das Backen derselben in einem Ofen vorgesehen, der
ständig in Betrieb ist, d.h. in einem Ofen, in dem die besagten Produkte auf einem
Förderband liegen, ; das sich durch einen Ein- und Ausgang des Ofens fortbewegt,
wobei die Geschwindigkeit so bestimmt ist, daß die Zeit, die ein Bandabschnitt zum
DurchLaufen des Ofens vom Eingang bis zum Ausgang benötigt, mit der Backzeit der
Produkte übereinstimmt. Diese
Erzeugnisse werden entweder im Ofen
selbst oder in (Preß-)Formen (Gesenken) erstellt, oder aber sie werden nach dem
Formen aus der Form genommen und danach gebacken, so daß man Halbfertigprodukte
erhält, die anschließend geschnitten werden müssen, um das Endprodukt zu erhalten.
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Die Verwendung von Preßformen für die Herstellung dieser Hefeteigerzeugnisse
wirkt sich in beträchtlichem Maße ungünstig auf die Herstellungskosten aus, was
sich in relativ hohen Kosten für Anlagen und Arbeitskräfte niederschlägt, ferner
in der geringen Nutzung des Backofens, somit in einem relativ hohen Ausschuß und
in einem erhöhten Einsatz von allen möglichen (Schutz-)Mitteln gegen das Verderben
der Produkte in der Zeit zwischen dem Austritt aus dem Ofen bis zur Verpackung.
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Diese Fakten sind vor allem darauf zurückzuführen, daß die Preßformen
als solche relativ kostspielig sind und sowohl eine automatische Dosiervorrichtung
vor dem Ofen als auch eine Spül- und Sterilisierungsanlage, die parallel zur Produktionslinie
angebracht ist, erforderlich machen. Außerdem sind bei der Verwendung von Preßformen
bestimmte Betätigungen von Hand nötig, z.B. die gleichmäßige Verteilung der von
der Dosiervorrichtung kommenden Teigmenge in den Preßformen selbst und das Entformen.
Bei dem zuletzt genannten Vorgang zerbrechen in der Regel eine große Anzahl von
Stücken, die nicht weiterverwendet werden können. Darüberhinaus wird durch die Verwendung
der Preßformen die Backfläche des Ofens äußerst schlecht ausgenutzt, so daß diese
Fläche max.
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bis zu 80 % genutzt werden kann.
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Schließlich ist die Verwendung von Preßformen auch im Hinblick auf
die sich an die Entformung anschließenden Bearbeitungsphasen mit erheblichen Nachteilen
verbunden.
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Die entformten Produkte sind nämlich seitlich und an der Unterseite
mit ölpapier umgeben und weisen an ihrer Oberfläche eine relativ dünne und trockene,
verkohlte Kruste auf, welche für das Festsetzen von Keimen, die größten Bakterien,
die größtenteils das Verderben der Produkte verursachen, einen guten Nährboden darstellen.
Infolgedessen müßte es möglich sein, eine Festsetzung von Bakterien an den entformten
Produkten weitgehend zu verhindern; Die Praxis zeigt jedoch, daß sehr häufig bei
der Entformung infolge kleiner Beschädigungen der ölpapierschicht eine besonders
feuchte Oberflächenschicht des Produktes den Bakterien ausgesetzt ist. Diese feuchte
Oberfläche stellt einen besonders guten Nährboden für die Bakterien dar. Der unter
Umständen entstehende Schimmel macht die Produkte nicht nur unverkäuflich, sondern
kann dem Ansehen der Herstellerfirma einen Schaden zufügen, der nicht wieder gutzumachen
ist. Der Hersteller kann freilich keine Kosten für Schutzmittel gegen Bakterien
scheuen, wobei sich diese Mittel im wesentlichen auf die Sättigung der Umgebung
(Atmosphäre) der zu bearbeitenden Produkte mit Äthylalkohol, der allerdings verhältnismäßig
teuer ist, beschränken.
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Die Kosten für diese Haltbarmachung ("Immunisierung") steigen noch
an, wenn Hefeteigerzeugnisse durch Schneiden von Halbfertigprodukten mit mechanischen
Werkzeugen erstellt werden, und zwar nach dem Backen von Stücken, die aus der Form
herausgenommen wurden und deren Querschnitt mit der Breite des Förderbandes im wesentlichen
übereinstimmen. Bei diesem Verfahren ist die gesamte Seitenfläche der so erstellten
Produkte der Keimbildung ausgesetzt, so daß nicht nur die Kosten für die Haltbarmachung
dieser Produkte in erheblichem Maße steigen, sondern die angewandten Schutzmaßnahmen
in gewissen Fällen sich als unwirksam erweisen.
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Die Kosten für den Schutz gegen Keimbildung fallen auch bei produkten
an, die nicht mit Hefe zubereitet werden und zu deren Produktion im allgemeinen
Halbfertigprodukte mit größeren Querschnitten geschnitten werden. Das Schneiden
dieser Halbfertigpro dukte wirkt sich sehr nachteilig aus, da zu diesem Zweck im
allgemeinen
Metallsägen verwendet werden. Aufgrund der oftmals körnigen Struktur der nicht mit
Hefe zubereiteten Produkte, wie z.B. verschiedene Kekssorten oder Vollkornbrot,
wird durch das Schneiden im allgemeinen ein hoher Ausschuß erzeugt. In jedem Fall
entstehen dabei eine große Anzahl von Krümel, die nur selten während des Produktionsprozesses
wieder gewonnen werden können T7i ph und meistens nur noch für die Herstellung vom
mutter geeignet sind.
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Ein gesondertes Kapitel bilden die Produkte, welche elastomerische
Substanzen enthalten, wie z.B. Kaugummi. Solche Produkte werden nicht mit Metallsägen,
sondern mit Messern geschnitten; die Leistung dieser Messer ist jedoch deshalb erheblich
reduziert, weil sich diese Produkte nicht nur durch den Druck beim Schneiden verformen,
sondern auch den Messern hängenbleiben.
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Schließlich ist zu berücksichtigen, daß bei der Verwendung von Sägen,
Messern oder sonstigen mechanischen Schneidewerkzeugen im allgemeinen nur solche
Produkte hergestellt werden können, die im Grundriß im wesentlichen geradlinig sind,
da mit Hilfe solcher Werkzeuge die Realisierung von beliebig verlaufenden Schnittlinien
(Formschnitte) sich unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten als undurchführbar erweisen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist,ein Verfahren für die Produktion
von Nahrungsmitteln zu entwickeln, auf das die oben genannten Nachteile nicht zutreffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
zum Schneiden des Nahrungsmittels auf die Schnittstelle ein Flüssigkeits- und/oder
Gasdruckstrahl gerichtet wird, durch dessen kinetische Energie das Nahrungsmittel
aus dem Schnittbereich entfernt wird.
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Durch die Erfindung wird vorteilhaft ein berührungsfreier und damit
in bezug auf die Hygiene sehr günstiger Schnitt erreicht, bei dem ferner kein Verdrängen
des Nahrungsmittels im Schnittbereich stattfindet. Bevorzugt wird dabei das Druckmittel
vor der Berührung mit dem Nahrungsmittel sterilisiert, was durch allgemein bekannte
Sterilisationsverfahren wie Erhitzung, W-Bestrahlung oder dergleichen erfolgen kann.
Durch die kinetische Energie des Flüssigkeits- und/oder Gasdruckstrahles wird das
Nahrungsmittel aus dem Schnittbereich entfernt. Dadurch wird neben einem optimalen
sauberen Schnitt auch eine völlig ebene und reine Schnittfläche erreicht.
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Die Erfindung ist bevorzugt zum Schneiden von Backwaren der eingangs
beschriebenen Art anwendbar, wobei ein Gasdruckstrahl, vorzugsweise ein Luftdruckstrahl,
dem Abrasivstoffe beigegeben sind, besonders geeignet ist. Dabei wird mit einer
Düse, die bevorzugt aus Keramik, Saphir oder Diamant gefertigt ist, ein schaft gebündelter
und eine große Geschwindigkeit (vorteilhaft im Oberschallbereich) aufweisender Luftdruckstrahl
auf das zu schneidende Nahrungsmittel gerichtet. Dem Druckstrahl sind über eine
Mischvorrichtung Abrasivstoffe beigegeben. Die Abrasivstoffe sollen mit dem zu schneidenden
Nahrungsmittel verträglich sein.
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Bevorzugt werden als Abrasivstoffe derartige Stoffe verwendet, die
auch im Nahrungsmittel vorhanden sind, so ist zum Beispiel bei süßen Nahrungsmitteln
Zucker und bei salzhaltigen Nahrungsmitteln Salz als Abrasivstoff besonders geeignet.
Auch die Verwendung von Hartgries als Abrasivstoff ist vorteilhaft möglich. Zum
Schneiden wird die Schneiddüse so ausgebildet, daß der Druckstrahl einen Druck von
etwa 5-12 bar, vorzugsweise 6-8 bar, aufweist. Damit kann das Druckgas aus handelsüblichen
Druckgasflaschen entnommen werden. Der Düsenaustrittsquerschnitt leigt dabei bei
quadratischem Querschnitt bevorzugt im Bereich 2 von 0,0225 mm . Im Falle einer
Kreisöffnung als Austrittsquerschnitt ist ein Kreisdurchmesser von 0,46 mm besonders
günstig.
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Der Abstand zwischen dem Düsenaustritt und der Nahrungsmitteloberfläche
beträgt vorteilhaft etwa 10 - 20 mm.
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Die Abrasivstoffe sind bevorzugt pulverförmig, wobei die Pulverpartikelgrößer
im Bereich von 10-80, vorzugsweise 30-50 Mikron liegt.
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Neben den beschriebenen Nahrungsmitteln ist das Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung auch zum Schneiden von Tiefkühl-Nahrungsmittel geeignet.
Hirzu wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß zum Schneiden
der tiefgefrorenen Nahrungsmittel ein Flüssigkeitsdruckstrahl, vorzugsweise Wasserdruckstrahl,
verwendet wird. Dabei ist bevorzugt die Schneiddüse aus einem Edelstein (Saphir,
Diamant) gefertigt und weist eine Düsenbohrung mit einem Durchmesser im Bereich
von 0,05 bis 0,5 mm auf. Der Düsenabstand von dem Tiefkühlgut beträgt etwa 1-10
mm. Der Flüssigkeitsdruckstrahl weist je nach Nahrungsmittel eine Geschwindigkeit
von etwa 1000 bis 8200 m/sec. sowie einen Druck von 500 - 15 000 bar auf. Mit dem
Flüssigkeitsdruckstrahl lassen sich die tiefgefrorenen Nahrungsmittel schnell und
in bezug auf die Hygiene nahezu optimal zerteilen. Insbesondere beim Zerschneiden
von tiefgefrorenen Fischen ist das Wasserdruckschneiden vorteilhaft anwendbar.
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Bevorzugt wird dabei sowie beim Gasdruck schneiden der Abstand zwischen
Düse und Nahrungsmittel über eine Höhensteuerung (vorzugsweise Standdruckhöhensteuerung)
konstant gehalten.
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In der nachfolgenden Beschreibung von vorteilhaften Vorrichtungen
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erfindung näher erläutert,
wobei auf weitere vorteilhafte Merkmale bezug genommen wird.
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Es veranschaulicht: Fig. 1 eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in Draufsicht Fig. 2 eine Seitenansicht (Pfeil A) der in Fig. 1 veranschaulichten
Vorrichtung Fig. 3 eine schematische Darstellung der Druckstrahleinrichtung Fig.
4 den in Fig. 3 schematisch dargestellten Teilchengenerator in Einzeldarstellung.
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In Fig. 1 ist mit 10 ein schematisch dargestellter Backofen bezeichnet,
welcher zur kontinuierlichen Herstellung von gebackenem Biskuitteig dient. Der Biskuitteig
tritt dabei in Form eines mit 11 bezeichneten Stranges mit Rechteckquerschnitt aus
dem Ofen in Pfeilrichtung 12 kontinuierlich aus. Die Vorrichtung gem. Fig. 1 weist
eine quer zur Backwarenvorschubrichtung 12 bewegbare, in ihrer Gesamtheit mit 13
bezeichnete Führungseinrichtung auf, an der mindestens eine Schneiddüse 14 einer
Druckstrahleinrichtung 15 befestigt ist. Dabei ist die Führungseinriöhtung 13 als
ein den Backwarenstrang 11 überspannender Wagen 16 ausgebildet, welcher auf Schienen
17 und nicht näher dargestellten Antriebseinheiten synchron mit der Vorschubgeschwindigkeit
des Backware ns tr an ges 11 bewegbar ist. An dem Querholm 16 a des Wagens 16 ist
die Schneiddüse 14 verschiebbar befestigt. Auch hier sind der Einfachheit halber
die motorischen Antriebseinheiten für die Schneiddüse nicht näher dargestellt. Die
Druckstrahleinrichtung 15 besteht, wie Fig. 3 zeigt, aus einem Druckstrahlerzeuger
18, der über eine Leitung 19 mit der Schneiddüse 14 verbunden ist.
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Dabei weist der Druckstrahlerzeuger 18 eine Druckgasflasche 2O, vorzugsweise
eine PressluftflaSchemi t zugeordne tem Manometer 21, Druckminderventil 22 und SLcherheitsventil
23 auf. Anstelle der Druckgasflasche ist auch ein Kompressor anwendbar. Die Leitung
19 verzweigt sich nach dem Sicherheitsventil 23 in die Leitungsabschnitte 19 a und
19 bp welche an den Eingang eines vorzugsweise als Teilchengenerator 24 ausgebildeten
Zur;schers für die Abrasivstoffe angeschlossen sind, dem eine Sterilisierstufe 40
zuge-Der Teilchengenerator 24 besteht, wie Fig. 4 zeigt, auf einem zylindrischen
Gefäß, das an beiden Enden durch abnehmbare Deckel verschlossen ist. Auf dem Boden
des Gefässes befindet sich eine wenige cm hohe Schicht des für die Injektion verwendeten
Abrasivstoffes 25. Der Druckgasstrom wird vor Eintritt in den Generator in zwei
Teilströme, Leichtung 19 a und 19 b, aufgeteilt, die einzeln über Durchgangsventile
26 regelbar sind.
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** ordnet ist.
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Der Gasstrom aus Leitung 19 a tritt aus mehreren auf einem ringförmigen
Rohr 27 befindlichen Düsen 28 von ca. 1 mm Durchmesser aus und erzeugt im Inneren
des Gefässes einen "Zyklon", durch den die - Abrasiv'teilchen aufgewirbelt und dann
von dem axialen Strom aus Leitung 19 b an der trichterförmigen Öffnung 29 mitgerissen
werden. Grcßere Teilchen oder Teilchenagglomerate werden durch Aufprall auf einem
zylindrischen Schirm 3O aus der Wirbelströmung abgeschieden.
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Diese Anordnung gewährleistet eine weitgehende homogene Pulverdispergierung
und gestattet es gleichzeitig, die Teilchenkonzentration im Druckgasstrom in gewissen
Grenzen zu variieren.
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Die den Backwarenstrang 11, in diesem Fall den gebackenen Biskuitteig
unterstützenden Rollen sind mit 31 bezeichnet.
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Mit der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten, besonders vorteilhaften
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist es möglich, Teilstücke
32 mit einer bestimmten Größe von dem Strang 11 abzuschneiden. Hierzu wird der Wagen
16 synchron mit dem Strang 11 in Bewegungsrichtung 12 bewegt und gleichzeitig die
Schneiddüse 14 rechtwinklig zur Bewegungsrichtung 12 in Pfeilrichtung . z verfahren.
Während dieses Vorganges ist selbstverstandlich der Druckstrahlerzeuger 18 eingeschaltet,
so daß der Druckstrahl in Pfeilrichtung 33 aus der Schneiddüse 14 austritt. Somit
wird der Druckgasstrahl mit dem Abrasivstoff rechtwinklig zur Vorschubrichtung 12
über den zu schneidenden Biskuitteig bewegt. Es entsteht somit ein berührungsfreier
Schnitt, dessen beide Schnittflächen völlig glatt und von Rückständen frei sind.
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Im Falle von zu schneidenen tiefgefrorenen Nahrungsmitteln wird anstelle
des Druckgasstrahles ein Flüssigkeitsdruckstrahl, vorzugsweise Wasserdruckstrahl
auf das Nahrungsmittel gerichtet.
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Die Einrichtung hierzu besteht dann im wesentlichen aus einer Druckdüse,
die über entsprechende Leitungen mit einem Druckerzeuger, vorzugsweise eine Hochdruckpumpe,
verbunden ist. Da diese Bauteile an sich bekannt sind, wird hierauf nicht näher
eingegangen.
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Die veranschaulichten Ausführungsbeispiele dienen im wesentlichen
dazu, von einem Nahrungsmittelstrang gewisse Teilstücke abzuschneiden,die der späteren
Weiterverarbeitung zugeführt werden. Beispielsweise ist dieses Abschneiden bei der
Herstellung von Biskuitkuchen erforderlich, da dabei mehrere dieser Einzelstücke
zu einem mehrlagigen Biskuitkuchen übereinander gelegt werden. Zwischen den einzelnen
Lagen kann je nach Bedarf eine Füllung eingebracht werden.
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Neben diesem Abschneiden ist die Erfindung selbstverständlich auch
zum Formschneiden von Nahrungsmitteln vorteilhaft anwendbar. Eine Vorrichtung für
diesen Zweck besteht in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung darin, daß an
einer an sich bekannten Koordinaten-Führungsmaschine mit dazugehöriger Steuerung
als Schneidwerkzeug eine Druckgasdüse für Druckgas bzw. Druckflüssigkeit , die in
Abhängiglceit von Ausgangssignalen einer Roordiantensteuerung bewegbar ist.
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Eine derartige Einrichtung wird von der Anmelderin beispielsweise
unter der Bezeichnung "Führungsmaschine Statosec" vertrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders günstig anwendbar bei
Nahrungsmitteln, welche bisher zur Weiterverarbeitung bzw.
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zur Verpackung getrennt oderforitgeschnitten werden müssen, wie dies
beispielsweise bei der oben genannten Kuchenherstellung, bei der Herstellung von
Plätzchen, Keksen, Pumpernickel, Knäckebrot sowie Nougatstangen, Marzipanstangen
etc. der Fall ist.
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Auch ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar zum Herstellen von sogenannten
Formschnitten. Darunter werden Schnitte verstanden, bei denen aus einer vorgegebenen
Teig- oder Nahrungsmittelmasse in rohem oder fertigem (gebackenem) Zustand bestimmte
Figuren ausgeschnitten werden, wie dies beispielsweise bei Schokoladenfiguren oder
bestimmten Backwarenfiguren der Fall ist. Bei all diesen Anwendungsgebieten wird
durch die Erfindung ein gegenüber dem bisherigen Verfahren vorteilhafterer Schnitt
erreicht.
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