加工植物产品的方法和设备

本发明涉及到一种将食品机械地切割成各种形状的方法和设备。

在很久以前，人们就知道为了装饰目的，用手工将植物产品或类似物切割成各种形状。用样地，在很久以前，人们就知道用机械设备将植物产品切割成各种简单、一般的长形形状，例如，可用CUISINART（一种商标）将食品切割成长条状或肉汁菜丝和类似形状。

然而，这些公知的方法和设备不能用于工业上将大批量产品切割成复杂的、通常为非长形的形状。

因而，本发明的目的是提供一种将产品自动地切割成各种形状的改进了的方法和设备。

按照本发明，提供了一种将植物加工成预定形状的产品的方法和设备，其特征在于，将植物切成一个圆柱芯，再横切芯以得到一个预定形状物。本发明的另一种情况是在植物上切出圆柱塞，再在圆柱塞上切出一个圆柱套，然后塞的底部与植物脱离，从而形成一个杯。本发明的再一种情况是将植物劈开，对置段被挖空，在芯上刻出一个空腔，用辅助旋转刀紧密接触对置的切刀，从而形成一个心形芯。

本发明的实施例将结合附图加以说明：图1是本发明的产品切割装置的第一个实施例的局剖透视图，示出了正在把土豆切割成巴黎式（parisienne）形状的产品;

图2是图1设备的局剖侧视图;

图3是图1设备中用于切割巴黎式（parisienne）形状土豆的旋转切刀的局剖透视图;

图4示出了在图1设备的操作中，图3的一对旋转切刀的局剖侧视图;

图5是类似于图4的视图，它表示将巴黎式（parisienne）形状产品卸下;

图6是图1设备的一对适用于切割圆柱形植物产品的旋转切刀的局剖侧视图和该产品的透视图;

图7是类似于图6的一对适用于切扁圆形植物产品的旋转切刀的局剖视图和这种产品的透视图;

图8是另一个类似于图6的一对适用于切圆环状植物产品的旋转切刀的局剖视图和这种产品的透视图;

图9是用于将产品供到图1的切割台上的旋转供料辊的透视图;

图10是本发明的切割设备的第二个实施例的局剖透视图;

图11是图10所示切割设备的侧视图;

图12是沿箭头12方向看去的图10所示切割设备的仰视图;

图13是图10所示切割设备的将土豆定位准备切割时的侧视图;

图14是类似于图13的设备切入土豆时的局剖侧视图;

图15是另一个类似于图13的视图，示出了土豆切割部分的断面;

图16是本发明的切割设备的第三个实施例的局部纵剖面图;

图17是沿图16的17-17线方向的视图;

图18-21是类似于图16的视图，示出了将土豆切成巴黎式（parisienne）形状产品的逐个操作步骤;

图22示出了本发明的切割设备用于生产一种被挖空了的植物产品时的第四个实施例的透视图;

图23是图22的设备在操作中的局剖平面视图;

图24是本发明第五个实施例的局剖侧视图，示出了用于制成一种空心植物产品的切割设备;

图25是类似于图24的视图，示出了该设备穿入植物时的情形;

图26是类似于图25的视图，示出了设备在植物内扩张从而切掉芯的情形;

图27是第六个实施例的透视图，示出了产生心形植物产品的切割设备;

图28是图27的设备穿入植物时的侧视图;

图29类似于图28，示出了设备的用来加工成形产品的切割刀;

图30示出了用图27-29所示设备加工出的产品。

图1-9示出的第一个实施例总地包括一个切割设备10。它包括一个由料斗装置14供给植物的供料台12和一个通向收集台18的切割台16。供料台12和切割台16装在一对间隔设置的支承架20之间。

供料台12包括一个从进料孔23通向平台26的中心孔24的向下倾斜的供料斜台22，平台26上有多个邻近中心孔的导向隔板28。一个弹簧篮30位于中心孔24下方，用气动或液压油缸（未示出）操纵的一个可沿导轨33滑动的往复柱塞32位于中心孔上方，并且柱塞与中心孔和篮在同一轴线上。

切割台16位于供料台12的正下方，它包括一个竖的切割管34和一对对置的、水平布置的切割件36，切割件36与管成直角紧密接触。与弹簧篮30和柱塞32同一轴线排列的管34具有一个上切割刃38。每个切割件36紧靠在护罩42下，并且与管34中的孔44同一轴线。每个护罩42上均突起一个流体管出口46。

切刀组件36（详见图3）由成十字形排列的多个刀48组成，刀48装在轴50的端部并且由固定到刀上的圆柱形套52包住。刀48的切割刃54向内弯曲以在套52的一端形成一个半球凹槽。

位于管34下方的收集台18包括一个水平螺旋供料轴56。在管34的底部和供料轴56之间有一个倾斜的偏导板58。

料斗装置14（见图9）包括一个环带输送机60、一个进料槽62和一个倾斜的、可旋转的装料辊64。辊64较低的出料端66具有一个由多个孔68组成的环，孔68上带有装料铲70。装料铲70安装在邻近每个孔的辊的低端内面上。磁性近程检测器72和74装在位于进料槽62上的框架76上，检测器72和74与邻近于辊的进料端80并安装在辊64上的一圆周排列的磁性凸缘78相关联作用。邻近于辊64有一个固定的圆形限制条82，用以拦住在除了最上面的孔之外的所有孔68中外溢的土豆，而最上面的孔与供料台12的进料孔23对齐。辊64由电机86皮带84带动。

在图1-9示出的实施例的操作中，土豆90沿输送机60传送并供入槽62中，从而向下跌入到倾斜的可旋转的辊64中。随着辊64旋转，每个铲70向上带起单个土豆90a直到带铲的孔68与进料口23对齐为止。随后，土豆落到供料斜台22上，在隔板28的引导下，穿过平台26上的孔24，然后落入弹簧篮30内。

当土豆90a位于弹簧篮30内时，柱塞32动作并向下传送，将土豆推到竖管34的切割刃38上。由于柱塞32连续地向下移动，切割刃38加工出一个中心圆柱形土豆芯90b，柱塞将土豆芯向下压入管34内，一直压到土豆芯与孔44和切割件36水平对齐为止。土豆芯90b外周的土豆屑92落入到碎片储存斗中（未示出）。

当圆柱芯90b与切割件36水平对齐时，切割件动作，以从相反方向接近圆柱芯，见图3，在同一时间轴向旋转，以切割球状产品90c。根据由刀48的切割刃54所形成的凹槽的不同外形，可以生成不同形状的产品90c，例如，参照图6、7和8，示出的切割件36分别产生出一个圆柱形的产品90d、扁圆产品90e和一个环形产品90f。

一旦加工出成形产品，切割件36退回到它们的原始位置，见图2，导管46中的水流喷射到来自管34和/或来自任何一个切割件36中的产品90c上。水流也同样冲洗自来管34中的多余的碎片92。

辊64的旋转运动控制着土豆加工过程的时间顺序。当辊移到土豆90a从孔68通入到供料台12的进料孔23的这一位置时，磁性凸缘78触动最近的检测器74，并且给柱塞32一个动作信号以将土豆推入管34内。柱塞32周期性动作，当它到达它在管34中的行程的下端时，也即当土豆芯90b与切割件36成一直线时，柱塞给切割件一个动作信号，然后它向上退回到它的静止状态的原始位置。在辊连续旋转时，磁性凸缘78触发邻近的检测器72，给经过管46的水流一个信号，凸缘78的长度决定了流注动作的时间的长短。

图10-15示出的第二个实施例由一个切割设备100组成，它包括一个外圆柱形切割管102和一个同轴的内圆柱形切割管104，外、内切割管均固定到一个十字形的支柱106上，该支柱具有从一个可旋转的传动轴108上径向伸出的突缘107。见图11：（1）内切割管104的底边缘109位于外切割管102的底边110的上方，即内管限定在外管之内;（2）位于内、外切割管104、102之间的支柱106的凸缘107的下端112位于内切割管104的上边缘113的下方，并同时位于外切割管102的底边缘110的上方;（3）设置在内切割管104内的支柱106的凸缘107的下端115终止在内切割管104的底边缘109上。一个刀片120从外切割管102上横向伸出，而它的前置切割刃122与支柱106的凸缘107的下端112位于同一平面。

外切割管102带有一个套筒124，该套筒夹持一个可在套筒中旋转的竖轴126，一个弧形切割齿128固定到轴126的下端，而该齿的切割刃跟随着外切割管102的弧线动作。轴126的上部穿过一个固定在轴108上的凸缘130，并且轴126在凸缘130的上方弯转一个角度以形成一个曲柄臂132。曲柄臂132的上端与圆盘136中的弧形长槽134相啮合。圆盘136同轴地安装在传动轴108上，并且可在传动轴上自由地旋转。扭簧138的一端连到圆盘136上的套管139上，而其另一端连到轴108上。圆盘制动器140悬装在圆盘136的周边上。一个气体或水导管（未示出）的喷嘴148（图15）位于切割管102和104的上方。

一个可横向移动的夹持装置141位于切割设备100的下方，它由一个平台142和一个V型托架144组成，托架144位于平台上方并且偏离传动轴108的轴线。弹性材料制成的环146从托架144横向伸出，而环的中心位于传动轴108的轴线上。

图10-15示出的实施例的操作见图13-15。土豆150在环146内位于平台142上，将环146收紧，从而顶靠着托架144将土豆夹住，由此而将土豆直接地放入切割设备100的下方（见图13）。然后，传动轴108以一个可观的速度（如2500转/分）沿箭头151的方向旋转，切割设备100放低到土豆150上。由于切割设备100向下移动，齿128和外切割管102的下端咬入土豆150，在土豆上切割出一个圆环空腔152以得到一个圆柱形塞153，同时，切割管102和凸缘107的下端115在塞153上切出一个与空腔152同心的圆柱形套154。在同一步骤中，刀片120修整土豆外部158的上部，而凸缘107的下端112修整在切割管102和和104之间的土豆的环形部分（上述内容见图14）。在达到了一个预定的深度后，圆盘制动器140克服扭簧138的作用而动作，以放慢圆盘136的旋转速度，此时该圆盘将曲柄臂132推向长槽134的端部（见图10、11），以引起齿128向内移动穿过外切割管102的底部110（见图12中的虚线）。向内弯曲的长槽134适应曲柄臂132的运动的径向分量。齿128的内移切断了土豆在外切割管中的部分，从而形成了一个内杯156和一个外杯158。在完成这些步骤后，切割设备100带着倚靠在齿128上的杯156而提升。然后，平台142带着托架144横移，除去土豆150的外杯158并用适宜的装置（未示出）来收集。之后，圆盘制动器140断开，使扭簧138将齿128移回到它的静止位置，在喷嘴148中的射流的作用下（气体或水呈喷射状），迫使内杯156脱离切割管102和104，并落到一个适宜的收集装置上（未示出）。如果需要，可在切割管104和102的下端109和110中刻一个横向缺口，以造成一个促使杯156从设备100上分离的芒刺。应当理解到，切割管102和104的壁是薄的，并不需要用以切穿植物的斜角刃。

图16-21示出的第三个实施例，由一个固定的竖切割管200组成，它具有一个上切割孔202和一对对置的圆形孔204，每个孔有一个与其相切的水平长槽206。一个可旋转的纵向柱塞208与管200同轴线排列并位于管的上方。固定到柱塞208下端的是一个头帽210，该头帽有一对相互垂直依靠的凸缘，该凸缘形成一个横向尺寸能穿过管200的十字形刀212。与管200相联系的管状的水平切割头214包括一个带有一连着的水平滑板218的水平切割管216。斜切管216的一端以提供一个向下斜向管200的斜前刃220，刃220的一侧220a是锋利的，而刃220的另一侧220b是圆滑的。滑板218相切地连在切割管216上并且向前突伸向管200以收尾于切割刃222，板的宽度略微小于管200中长槽206的宽度。邻近切割头214和孔204a处，装设有一个气体喷嘴224。

在图16-21装置的操作中，用在图1和2中示出的供料台12将土豆230对中地放在管200的切割刃202上，见图16。将柱塞208放低以使刀212咬入土豆的顶部并且柱塞继续下降，见图18，管200的切割刃202将土豆230成形出芯部230a，该芯部被下推在管200中与孔204对齐。在下一个步骤中，见图19，前移切割头214，使滑板进入长槽206中并切下土豆230的底部，该底部成为碎片232而从管200中落下。然后，使柱塞208旋转。随着切割头214继续向前移动，切割管216进入孔204a中，使得当柱塞旋转时切割刃220a从芯部230a上切成一个成形产品230b，见图20。随着切割头214向前移动，从喷嘴224中喷出的射流喷进已向前移动经过喷嘴的切割头的管216中，该射流使得碎片232和成形产品230b均脱离管子，通过孔204b进到滑板218上，然后离开滑板，在设备的下方被收集。接着上个步骤（见图21），将柱塞208从管200上退回，并且从刀212上去掉任何存留的土豆碎片。

应当理解到，除了球形（parisiennes）外的成形产品均可用图16-21所示出的实施例加工出来。只要改变切割管216的断面形状就可以得到不同形状的成形产品。通过改变切割刃220的外形，还可以改进切割头214的切割效率。

在此使用的“植物”术语包括水果。

图22-23示出的实施例由一个托架300组成，托架包括一个形成了一个开口壳的内衬套，该壳带有一对由弹性材料（如泡沫橡胶）制成的半椭圆杯302，每个杯由多个弹簧片304支承。片簧304附着在一对横向挠性轴306上，一对可围绕点309旋转的油缸和活塞组件307可横向移动轴306。

把托架300放在邻近于切割装置308的位置上，切割装置308包括一对在平台312上的直立面板310，两面板的会聚处形成一个竖刀314。在每个面板310的中心有一个椭圆形孔316。一个可轴向旋转的竖轴318位于两板310之间，刀组件320从轴上横向伸出。刀组件320包括一个带有一对同轴的半圆形刀324（外）和326（内）的凸缘322，刀324和326的前刃327是锋利的。沿箭头328所指示的旋转弧线，刀324、326穿过对置的孔316。相对于弧线328，内刀326略微超出外刀324，这样有利于切割。刀组件320是可更换的，可提供其它的构造。一个附加的刀组件（未示出）可与刀组件320完全相反地连接在轴318上。导板330（仅在图23中示出）平行于每个面板310。

在图22和23示出的装置的操作中，将植物（图中示出的为土豆334）放在托架300上的两杯302之间，然后在油缸和活塞组件307的作用下关闭托架。托架300沿箭头330的方向向前移向切割装置308，刀314从两杯302之间穿过并且接触到土豆334。随着托架的前移，刀314将土豆334对劈成两半，土豆的两部分334a和334b在板310的面上滑动直到它们静止下来覆盖在孔316上为止，见图23。导板330横向靠压在片簧304上，将土豆扇体334a、334b压向面板310，随后，轴318旋转360°以穿过每一土豆段暴露在孔316中的那一部分，从而挖掉两个土豆段的暴露部分。刀324向前越过刀326，这样有助于切割加工。在轴318旋转后，托架300退回，油缸和活塞组件307将托架打开，使得空心的土豆扇体334a、334b从杯302中落下。然后，在油缸和活塞组件307的作用下，托架300被再次关闭，锁住另一个土豆。用一个适当的装置（未示出）来收集土豆扇体334a、334b，而扇体中被刀324、326挖掉的材料在落到切割装置308的下方时，同样也用一种适宜的方式来收集。

在图24-26示出的实施例中，钻孔工具400安装在一个设置于支座402正上方的传动装置（比如钻床）401上。钻孔工具400包括一个带有多个弹簧刀406的竖轴404，弹簧刀与轴相平行。轴404是管状的并且具有多个位于轴套408和钻套410之间的横向小孔405。传动装置401包括一个用于将流体供入到轴404中的流体进口管407。刀406的一端由可在轴404上滑动的轴套408夹持，而其另一端则夹在同样为轴的钻孔端的钻套410内。一个平行于轴404的推杆412一端装在传动装置413上，另一端固定到轴套408上，支座402包括多个带有内衬的指形件414，内衬形成了一个由适当的缓冲材料制成的杯416。

在图24-26示出的装置的操作中，一个植物（图中示出的是土豆418）放在支座402上，然后，钻孔工具400的轴404放低以将土豆418钻孔，见图25，直到钻套410邻近于土豆的下端及杯416为止，接着，沿箭头420的方向移动推杆412，见图26，使刀406在箭头422的方向上横向弯曲。然后，旋转轴404，在土豆418的中心部分424上刻出一个空腔。在中心部分424中的松散材料被穿过轴404的喷射流体从土豆418上冲掉，该喷射流体是通过小孔405而进入到中心部分的，它通过孔425将上述松散材料带走。孔425由轴套408形成，当轴套连同推杆412退回时，孔425打开。

图27-30示出的第六个实施例由一对对置的向下倾斜的切刀500构成，每个切刀500的断面形状为U型槽502，并且它的一端是斜切的以形成一个平行于垂直平面506的切割刃504。切刀500的放置位置使其轴线508与平面506成一个大约40°的A角，从而每个切割刃相对于切刀轴线508也倾斜一个大约40°的角度。每个切刀500在槽的轮廓上带有一把U型刀510，刀510位于槽502底部上的一个长槽512中。每把刀510的一端由一个固定到刀上的销514铰接在切刀上，这样，刀510可在切刀上自由地转动。每个销514带有一个位于切刀外表面上的小齿轮516，可滑动地安装在夹持件520上的齿条518与小齿轮516相啮合，夹持件520连接在切刀的外表面上。长槽512的外形是这样的，即当刀510旋转时，允许刀510脱离开槽502的底部，见图。

切刀500位于支座522之上（见图28，29），该支座522包括多个带有一个内衬的指形件524，内衬形成了一个由适当的缓冲材料做成的杯526。

在图27-29所示实施例的操作中，一个土豆528（或是其它适宜的植物或水果）放在与垂直平面506对中的支座522上，然后，切刀500沿箭头530的方向向纵前方移动，以切入土豆并且使两切刀会合，从而在垂直平面506上切刃504贴靠在一起。下一步是，每个切刀500的齿条518沿箭头532的方向前进（见图29），这样便使刀510在图29中的箭头534所示出的圆弧内旋转。刀510前进越过平面506，顺序地进行一个完整的切割。不难看出，切刀500和刀510的操作产生了一个心形芯部536，在除去了由于切割操作而形成的土豆帽538之后，心形芯部536便可取下。