Lebensmittelfördervorrichtung, sowie Verfahren zum Fördern eines Lebensmittels

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lebensmittelfördervorrichtung, insbesondere für Fleisch oder Teigwaren, mit einem Lebensmittel-Einlass, einem Lebensmittel-Auslass, einer zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordneten Förderkammer, und einer sich in der Förderkammer erstreckenden Förderschnecke, sowie ein entsprechendes Verfahren.

Fördervorrichtungen der vorstehend genannten Art werden zur, insbesondere automatisierten, Herstellung und Verarbeitung von pastösen Lebensmitteln wie beispielsweise Fleischbrät oder Teig eingesetzt. Im Folgenden wird synonym für Lebensmittel auch der Begriff "Produkt" verwendet. Im Bereich der Lebensmittelindustrie herrscht einerseits ein hoher Kostendruck, andererseits bestehen hohe Anforderungen an die Produktqualität. Beim Fördern und Verarbeiten pastöser Lebensmittel nimmt die Anwesenheit von Gasen, die in Form von Gasblasen vorliegen, im Produktstrom großen Einfluss auf das Erscheinungsbild des Produkts sowie auf die Verarbeitungsqualität. Verarbeitende Betriebe und Hersteller von Vorrichtungen zur Lebensmittelförderung sind somit in zunehmendem Maße bestrebt, hohe Produktqualität bei gleichzeitig möglichst gutem Erscheinungsbild bereitzustellen.

Hierfür kommt dem Entgasen, das heißt dem Eliminieren großer Gasblasen aus dem Produktstrom, eine große Bedeutung zu. Bekannte Vorrichtungen und Verfahren setzen zum Verkleinern von Gasblasen in dem Produktstrom Düsen ein, welche stromabwärts Verdichtung, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit nach der Düse ansteigt und die im Produktstrom befindlichen Gasblasen aufgerissen werden. Obwohl der Vorgang des Eliminierens insbesondere großer Gasblasen bei solchen Vorrichtungen und Verfahren bereits im Allgemeinen zufriedenstellend funktioniert, wird das Produkt in der Düse hohen Scherkräften ausgesetzt, was zu einer Produktstressung führt. Dies wird als nachteilig empfunden. Zudem können keine großen und/oder scherempfindlichen Einlagen durch eine Düse gefördert werden bzw. muss der Düsendurchmesser an die Einlagengröße angepasst werden, was die optimale Funktion der Düse beeinflusst.

Aus EP 0 294 226 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrudieren von feuchter Vollkornmasse bekannt, wobei ein Zwillingsschraubenextruder eingesetzt wird, der einen stromaufwärts angeordneten schraubenförmigen Zuführbereich, einen stromabwärts angeordneten schraubenförmigen Führungs-Schraubenbereich, zwei Mittenbereiche, und drei Abstreiferbereiche aufweist. Die Abstreiferbereiche wechseln sich mit den Zuführ- und Führungs-Schraubenbereichen ab. Die Anstellwinkel der Abstreifer unterscheiden sich in verschiedenen Bereichen, um unterschiedlich starke Voroder Rücktriebe des geförderten Lebensmittels zu erzeugen.

EP 0 294 226 A2 offenbart eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vor dem Hintergrund lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lebensmittelfördervorrichtung und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, welche eine Eliminierung großer Gasblasen in dem geförderten Lebensmittel bei geringerer Produktstressung ermöglicht.

Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe durch eine Vorrichtung entsprechend Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren entsprechend Anpruch 7. Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass eine Homogenisierung des geförderten Produkts möglichst frühzeitig im Förderstrom eine nachträgliche Beschleunigung und Scherbeanspruchung mittels beispielsweise Düsen entbehrlich macht. Es gelingt mittels eines in der Förderkammer stromabwärts des Förderkammereinlasses vorgesehenen spindelfreien Abschnitts, das geförderte Produkt bereits so zu homogenisieren, dass die beim Lebensmittel-Einlass noch vorhandenen Gasblasen durch das Durchlaufen des spindelfreien Abschnitts bereits verkleinert und verteilt werden. Dies geschieht deswegen, weil in dem spindelfreien Abschnitt keine gezwungene Strömungsbewegung des Lebensmittels vorherrscht, sondern sich das Lebensmittel chaotisch ausbreiten kann. Auf diese Weise homogenisiert und mit kleineren, verteilten Blasen versehen, liefert das aus dem Auslass der Förderkammer abgegebene und ultimativ aus dem Auslass der Lebensmittelfördervorrichtung abgegebene Produkt bereits ein verbessertes Erscheinungsbild, ohne dass das Durchlaufen einer das Produkt stressenden Düse notwendig ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die durch den spindelfreien Abschnitt erreichte Kompensation von Druckschwankungen. Der spindelfreie Abschnitt wird als Reservoir genutzt, indem er durch das Zuführen von Lebensmittel in den Lebensmittel-Einlass immer vollständig gefüllt wird. Vorzugsweise ist die Steigung der Förderkurve vor dem spindelfreien Abschnitt größer als die Steigung hinter dem Lebensmittel-Einlass immer vollständig gefüllt wird. Vorzugsweise ist die Steigung der Förderkurve vor dem spindelfreien Abschnitt größer als die Steigung hinter dem spindelfreien Abschnitt, so dass immer mehr Material in den spindelfreien Abschnitt hinein als heraus transportiert wird.

Die vorstehend genannten Vorteile ergeben sich sowohl bei Lebensmittelfördervorrichtungen, die eine mit einer einzigen Förderschnecke bestückte Förderkammer aufweisen, als auch insbesondere bei Lebensmittelfördervorrichtungen, die eine mit zwei Förderschnecken bestückte Förderkammer aufweisen. Solche Förderkammern sind auch Bestandteil von Doppelspindelpumpen.

Die Erfindung umfasst, dass die Förderschnecke eine erste Förderschnecke Ist, und die Vorrichtung ferner eine sich in der Förderkammer erstreckende zweite Förderschnecke aufweist, welche kämmend mit der ersten Förderschnecke in Eingriff steht, und indem die zweite Förderschnecke einen einlassseitigen Spindelabschnitt, einen auslassseitigen Spindelabschnitt, und einen die Spindelabschnitte trennenden spindelfreien Abschnitt aufweist.

Die spindelfreien Abschnitte der ersten Förderschnecke und der zweiten Förderschnecke sind axial auf einer Höhe in der Förderkammer angeordnet. Axial ist hierbei bezogen auf die Längsachse der Förderkammer zu verstehen. Bei parallel ausgerichteten Förderschnecken ist axial, demzufolge auch bezogen auf die Schneckenachsen zu verstehen. Dadurch, dass die spindelfreien Abschnitte jeweils auf gleicher Höhe in der Vorderkammer angeordnet sind, ergibt sich im Abschnitt der spindelfreien Abschnitte ein Bereich in der Förderkammer, in dem das von den Förderschnecken bis dahin separat geförderte Lebensmittel zusammengeführt wird, und sich in ungeordneter (chaotischer) Strömung miteinander vermengt. Hierbei wird eine gute Homogenisierung des Lebensmittels und Verteilung der Blasen erreicht.

Vorzugweise ist der spindelfreie Abschnitt bzw. sind die spindelfreien Abschnitte stromabwärts des Förderkammereinlasses angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Homogenisierung in einem geschlossenen System stattfinden kann. Zugleich ist der spindelfreie Abschnitt bzw. sind die spindelfreien Abschnitte vorzugsweise stromaufwärts des Förderkammerauslasses bzw. des Auslasses der Lebensmittelfördervorrichtung angeordnet.

Gemäß der Erfindung ist die Steigung der Förderschnecken in dem auslassseitigen Spindelabschnitt jeweils im Vergleich zu dem einlassseitigen Spindelabschnitt reduziert. Hierdurch wird erzielt, dass der in dem einlassseitigen Spindelabschnitt geförderte Volumenstrom größer ist als der in dem auslassseitigen Spindelabschnitt geförderte Volumenstrom. Hiermit einhergehend ist eine Verdichtung des Lebensmittels. Diese Verdichtung ermöglicht eine Portionierung unmittelbar im Anschluss an das Durchlaufen der Fördervorrichtung. Dies ist insbesondere im Zusammenhang damit vorteilhaft, dass das Produkt beim Durchlaufen des auslassseitigen Spindelabschnittes bereits durch das Durchlaufen des spindelfreien Abschnittes homogenisiert ist und eine gute Blasenverteilung aufweist.

Vorzugsweise sind in dem auslassseitigen Spindelabschnitt der Förderschnecke oder in dem auslassseitigen Spindelabschnitt der Förderschnecken 1,5 oder mehr Spindelumdrehungen ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass mit hoher Wiederholgenauigkeit portioniert werden kann. Besonders bevorzugt liegt die Zahl der Spindelumdrehungen in einem Bereich von 1,5 bis 2,5. In diesem Auswahl-Bereich wird ein guter Kompromiss aus geringer Produktstressung einerseits und hoher Portioniergenauigkeit andererseits erreicht. Hinzu kommt eine akzeptable Portionierleistung. Die Portioniergenauigkeit wird außerhalb dieses besonders bevorzugten Bereichs dadurch beeinflusst, dass drehwinkelabhängig unterschiedlich viele Kammern zwischen den Förderschnecken gebildet werden.

Die Anzahl der Spindelumdrehungen entspricht der Anzahl der Kammern.

Weiter vorzugsweise sind in dem auslassseitigen Spindelabschnitt der Förderschnecke oder in dem auslassseitigen Spindelabschnitt der Förderschnecken 3 oder weniger Spindelumdrehungen ausgebildet. Hierdurch wird im Zusammenhang mit den bevorzugten Steigungen gewährleistet, dass die Produktbeanspruchung nicht unzulässig hoch wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der spindelfreie Abschnitt der Förderschnecke bzw. der spindelfreie Abschnitt der Förderschnecken eine axiale Länge in einem Bereich von 10 mm bis 50 mm auf.

Hierdurch wird gewährleistet, dass bei gleichzeitig geringem konstruktiven Aufwand und vertretbarem Lebensmitteleinsatz ein ausreichend großes Reservoir zum Einstellen des Dichtbereichs und zum Ausgleichen von Druckschwankungen vorhanden ist. Insbesondere durch ein im Vergleich zu dem einlassseitigen Spindelabschnitt reduzierte Spindelsteigung im auslassseitigen Spindelabschnitt wird dafür gesorgt, dass das Reservoir in dem spindelfreien Abschnitt im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung immer vollständig gefüllt ist.

Die Förderschnecke oder die Förderschnecken sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens in einem Bereich zwischen dem Förderkammereinlass und dem spindelfreien Abschnitt relativ zu der Wand der Förderkammer abgedichtet, und zwar gegen einen Übertritt von Lebensmittel aus dem spindelfreien Abschnitt in Richtung des Förderkammereinlasses. Hierdurch wird gewährleistet, dass das durch den spindelfreien Abschnitt geschaffene Reservoir vollständig gefüllt bleibt und eine optimale Blasenverteilung und Zerkleinerung durch die Vermengung des Fluids in dem vorzugsweise vollständig gefüllten Reservoir vorgenommen werden kann. Zum Verbessern der Entgasung des Lebensmittelstroms ist es von Vorteil, wenn die Abdichtung zwischen den Förderschnecken und der Förderkammer zwischen dem Förderkammereinlass und dem spindelfreien Abschnitt nicht gasdicht ist, sondern lediglich den Übertritt von Lebensmittel verhindert, so dass durch die Komprimierung des Lebensmittels verdrängtes Gas entweichen kann.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Fördern eines Lebensmittels, insbesondere Fleisch- oder Teigware, entsprechend Anspruch 7.

Die Erfindung löst die eingangs in Bezug auf die für die eingangs genannte Vorrichtung genannte Aufgabe auch für ein Verfahren der vorsehend genannten Art, mit den Schritten:

• Einführen eines Lebensmittels in eine Fördereinrichtung mittels eines Lebensmittel-Einlasses,
• Fördern des Lebensmittels durch eine Förderkammer in Richtung eines Lebensmittel-Auslasses, wobei das Lebensmittel in der Förderkammer von einer Förderschnecke oder von zwei kämmend miteinander in Eingriff stehenden Förderschnecken gefördert wird, und
• wobei das Lebensmittel in der Förderkammer einen spindelfreien Abschnitt durchläuft, welcher einen einlassseitigen Spindetabschnitt und einen auslassseitigen Spindelabschnitt trennt.

Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen. Dies gilt auch für die nachfolgend geschilderten Weiterbildungen des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst, dass bei zwei Förderschnecken in der Förderkammer der Schritt ausgeführt wird:

• Zusammenführen des von der ersten Förderschnecke geförderten Lebensmittels mit dem von der zweiten Förderschnecke geförderten Lebensmittel in den spindelfreien Abschnitten, wobei die spindelfreien Abschnitte der ersten Förderschnecke und der zweiten Förderschnecke axial auf einer Höhe in der Förderkammer angeordnet sind.

Weiter vorzugsweise erfolgt das Zusammenführen des von der ersten Förderschnecke geförderten Lebensmittels mit dem von der zweiten Förderschnecke geförderten Lebensmittel stromabwärts eines Förderkammereinlasses.

Weiter umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt:

• Portionieren des geförderten Lebensmittels mittels der Förderschnecke oder der Förderschnecken mittels Durchführen des Lebensmittels durch einen auslassseitigen Spindelabschnitt der Förderschnecke oder der Förderschnecken, wobei die Steigung der Förderschnecke oder die Steigung der Förderschnecken in dem auslassseitigen Spindelabschnitt im Vergleich zu dem einlassseitigen Spindelabschnitt reduziert ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:

• Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
• Figur 2 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Schnittdarstellung, und
• Figur 3 eine Projektion der Detailansicht aus Figur 2.

In Figur 1 ist eine Lebensmittelfördervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Lebensmittel-Einlass 3 und eine Lebensmittel-Auslass 5 auf. Zwischen dem Lebensmittel-Einlass 3 und dem Lebensmittel-Auslass 5 erstreckt sich ein Förderweg. Teil dieses Förderweges ist eine Förderkammer 7. In der Förderkammer erstreckt sich eine Förderschnecke 9. Die Förderschnecke 9 kann als einzige Förderschnecke in der Förderkammer 7 vorgesehen sein, oder als Teil einer Doppelspindelpumpe eine erste Förderschnecke darstellen. Aus Figur 3 ergibt sich die Anordnung zweier Förderschnecken in der Förderkammer 7.

Die Figuren 1 und 2 sind auch gültig für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit nur einer Förderschnecke.

Die Förderschnecke 9 weist in der Förderkammer 7 einen einlassseitigen Spindelabschnitt 11 und einen auslassseitigen Spindelabschnitt 13 auf. Zwischen dem einlassseitigen und dem auslassseitigen Spindelabschnitt 11, 13 erstreckt sich ein spindelfreier Abschnitt 15. In dem spindelfreien Abschnitt 15 ist eine Kavität ausgebildet, die nach außen von der Wand der Förderkammer 7 und nach innen von der Welle der Förderschnecke 9 begrenzt wird. Bei einer Förderkammer mit zwei Förderschnecken, die jeweils einen spindelfreien Abschnitt aufweisen, wird die Kavität durch die beiden spindelfreien Abschnitte definiert. Vorzugsweise sind die spindelfreien Abschnitte bei einer mit zwei Förderschnecken bestückten Förderkammer axial auf gleicher Höhe (siehe Figur 3) angeordnet.

Die Förderkammer 7 ist in einem Grundkörper 4 mit einem Gehäuse untergebracht, welcher mit Fußpunkten 6 zur Aufstellung am Betriebsort ausgerüstet ist.

Die teilweise Schnittdarstellung gemäß Figur 2 zeigt die Anordnung verschiedener Abschnitte in der Förderkammer 7 in deren Längserstreckung bzw. axialer Richtung. Die in der Förderkammer 7 angeordnete Förderschnecke 9 weist auf einer den auslassseitigen Spindelabschnitt 13 und dem spindelfreien Abschnitt 15 abgewandten Seite des einlassseitigen Spindelabschnitts 11 einen Spindelabschnitt 17 mit stark reduzierter Spindelsteigung auf. Die stark reduzierte Spindelsteigung in dem Spindelabschnitt 17 verhindert, dass übermäßig viel, bestenfalls gar kein, Lebensmittel von dem Förderkammereinlass 19 aufwärts entgegen der Förderrichtung in der Förderkammer verteilt wird. Dies vermindert Verunreinigungen und erleichtert die Wartung. Insbesondere wird hierdurch die Vakuumpumpe vor dem Ansaugen von Produkt geschützt. Der Spindelabschnitt 17 geht in den einlassseitigen Spindelabschnitt 11 über, welcher eine bestimmte Steigung aufweist. Die Steigung ist dazu angepasst, durch den Förderkammereinlass 19 zugeführtes Lebensmittel mit einem ersten Volumenstrom in Richtung des Lebensmittel-Auslasses 5 zu fördern.

Stromabwärts von dem einlassseitigen Spindelabschnitt 11 ist der spindelfreie Abschnitt 15 angeordnet. Dieser weist eine vorbestimmte Länge auf, vorzugsweise eine Mindestlänge von 10 mm oder mehr. Der splndelfreie Abschnitt 15 ist dazu angepasst, ihm von der Förderschnecke 9 oder den Förderschnecken zugeführtes Lebensmittel zu sammeln und zu vermischen.

Stromabwärts von dem spindelfreien Abschnitt 15 ist der auslassseitige Spindelabschnitt 13 angeordnet. Der auslassseitige Spindelabschnitt 13 weist eine im Vergleich zu der Steigung des einlassseitigen Spindelabschnitts 11 reduzierte Spindelsteigung auf. Diese reduzierte Spindeisteigung führte dazu, dass dem auslassseitigen Spindelabschnitt zugeführtes Lebensmittel mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit, also geringerem Volumenstrom abgefördert wird, als das Lebensmittel von dem einlassseitigen Spindelabschnitt zugeführt wird. Dies hat zwei Effekte: einerseits wird der spindelfreie Abschnitt 15 vollständig mit Lebensmittel befüllt, andererseits findet im spindelfreien Abschnitt 15 und zu gewissem Anteil noch danach im auslassseitigen Spindelabschnitt 13 eine Verdichtung des Lebensmittels statt. Durch diese Verdichtung und die Vermischung des Lebensmittels im spindelfreien Abschnitt 15 wird die Homogenität des Lebensmittels erhöht, indem Luftblasen verteilt und verkleinert werden. Zudem wird Luft durch die Kompression verdrängt.

Für eine vorteilhafte Funktionsweise ist der Spindelabschnitt 15 stromabwärts vom Förderkammereinlass 19 angeordnet und gegen diesen bzw. gegen die Förderkammerwand in einem Bereich 21 lebensmitteldicht abgeschlossen. Hierunter wird verstanden, dass in den spindelfreien Abschnitt 15 gefördertes Lebensmittel nicht außen an der Förderkammerwand entlang entgegen der Förderrichtung entweichen kann. Optional kann die Dichtung derart gewählt sein, kann insbesondere ein Spalt vorgesehen sein, dass das verdrängte Gas entweichen kann.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht der Detailansicht zu Figur 2. In den Figuren 1 und 2 war es noch offen gelassen, ob es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine Förderkammer 7 mit einer einzigen Förderschnecke 9 oder mit zwei Förderschnecken handelt. Aus Figur 3 ergibt sich die Anordnung eines Ausführungsbeispiels mit zwei Förderschnecken. Die Vorrichtung gemäß Figur 3 weist in der Förderkammer 7 eine erste Förderschnecke 9 und eine zweite Förderschnecke 29 auf. Die Förderschnecken sind korrespondierend, insbesondere spiegelverkehrt ausgebildet und stehen miteinander kämmend in Eingriff. Die erste Förderschnecke 9 ist gemäß den Figuren 1 und 2 ausgebildet. Die zweite Förderschnecke 29 weist analog einen einlassseitigen Spindelabschnitt 31 und einen auslassseitigen Spindelabschnitt 33 mit im Vergleich zu dem einlassseitigen Spindelabschnitt 31 reduzierter Spindelsteigung auf. Der einlassseitige Spindelabschnitt 31 und der auslassseitige Spindelabschnitt 33 sind durch einen spindelfreien Abschnitt 35 voneinander beabstandet bzw. getrennt. Die spindelfreien Abschnitt 15, 35 sind axial auf einer Höhe angeordnet, so dass sie einen zusammenhängenden Freiraum zwischen den Wellen der Förderschnecken 9, 29 und der Wand der Förderkammer 7 ausbilden. Die einlassseitigen Spindelabschnitte 11, 31 sind in Figur 3 unmittelbar unter (wenn man annimmt, dass es sich um eine Draufsicht handelt) dem Förderkammereinlass 19 angeordnet.

Die zweite Förderschnecke 29 weist auf der dem auslassseitigen Spindelabschnitt 33 und dem spindelfreien Abschnitt 35 abgewandten Seite des einlassseitigen Spindelabschnitts 31 einen Spindelabschnitt 37 mit stark reduzierter Spindelsteigung auf. Dieser vollführt die gleiche Funktion wie der Spindelabschnitt 17 der ersten Förderschnecke 9.