Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von stückigen verzehrbaren Produkten, insbesondere von auf etwa -9ºC gefrorenen Fleischstücken.
Zu den bekannten Zerkleinerungsmaschinen zählen Schüssel- bzw. Bowl-Kutter, Fleischwölfe, Prallmühlen, Feinzerkleinerungsmaschinen sowie Würfelschneider.
Bei dem vorstehend genannten Kutter arbeitet in einer sich drehenden, kreisrunden, muldenartigen Schüssel ein Messersatz mit unterschiedlichen, jedoch hohen Drehzahlen. Das in der Mulde befindliche Material wird durch die Schüsseldrehung immer wieder dem Messersatz zugeführt. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist in erster Linie, daß sie nur diskontinuierlich betrieben werden kann.
Demgegenüber arbeiten Fleischwölfe kontinuierlich und werden auf dem Markt für große Tonnagen und auch zur Zerkleinerung von gefrorenem Fleisch angeboten. Das aus Förderschnecke, Schneidmesser und Lochscheibe bestehende Schneidsystem weist eine relativ hohe Reibung auf, so daß der Zerkleinerungsvorgang zu einer höheren Energieeinbringung und somit zu einer Erwärmung des Produktes führt, die eine beginnende Emulgierung, also eine Produktbindung zur Folge hat.
Prallmühlen werden insbesondere in der Chemie und Pharmazie aber auch zur Verarbeitung von Kerngut wie z. B. Kakaobohnen eingesetzt. Das zu zerkleinernde Produkt wird mit hoher Geschwindigkeit auf feststehende oder rotierende harte Mahlwerkzeuge geschleudert. Fleischstücke würden in derartigen Prallmühlen eher zerrissen und zerquetscht, nicht aber geschnitten werden.
Es sind kontinuierlich arbeitende Feinzerkleinerungsmaschinen bekannt geworden (siehe z. B. DE-PS 28 23 245), die mit einem berührungfrei arbeitenden, hochtourig umlaufenden Rotor-Stator-System versehen sind. Diese hochtourig umlaufenden Schneidsysteme sind sowohl für das Schneiden als auch für das Emulgieren konzipiert. Der bei dem Einsatz dieser Maschinen üblicherweise gewünschte Emulgieranteil an dem erstellten Produkt läßt sich nicht vermeiden. Diese Feinzerkleinerungsmaschinen werden insbesondere für Produkte mit einer Partikelgröße unterhalb 2 mm eingesetzt.
Die FR-A-2 589 754 offenbart einen Fleischwolf, also eine Vorrichtung zum Zerschneiden bzw. Zerkleinern von Fleischstücken. Unter einer oberen Einfüllöffnung ist eine horizontal gelagerte Förderschnecke vorgesehen, der Schneidmesser nachgeordnet sind, die in einem Schneidgehäuse rotieren und mit lichtem axialen Abstand voneinander drehfest auf einer horizontalen Welle befestigt sind, die durch die Hohlwelle der Förderschnecke hindurchgeführt und mit hoher Drehzahl angetrieben ist gegenüber der nur langsam umlaufenden Förderschnecke. Die Austragöffnung für das zerkleinerte Gut wird durch die weitgehend offene Stirnwand des Gehäuses gebildet. Die Messerschneiden sollen an der Innenwand des zylindrischen Schneidgehäuses entlangstreifen. Der Vorschub des zu zerkleindernden Gutes sowie dessen Austrag durch die stirnseitige Öffnung erfolgen ausschließlich unter Einwirkung der Förderschnecke. Hinsichtlich des Verfahrens bzw. der Verfahrenserzeugnisse ist in dieser Vorveröffentlichung angegeben, daß keine Erwärmung des Gutes durch Reibung erfolgen soll, und daß die zerkleinerten Fleischteile auf ihrem Weg durch die Vorrichtung gut vermischt werden, so daß das Endprodukt eine homogene Farbe aufweist, also keine Fetteinschlüsse erkennen läßt. Im übrigen soll das Fleisch nicht zerquetscht sondern zerkleinert werden.
Die CH-A-294 009 offenbart eine Vorrichtung zum Zerkleinern insbesondere von tierischem Rohgewebe. Einem Grobschneidwerk mit einer 2 bis 3 mm Lochscheibe ist über eine horizontale Vorschubschnecke ein Feinschneidwerk nachgeschaltet mit einer Messerwelle, die mit etwa 3000 Umdrehungen umläuft. Diese Messerwelle ist mit Doppelmessern bestückt, die unterschiedliche radiale Längen aufweisen, und denen jeweils ringförmige Gehäuserippen zugeordnet sind, die eine örtliche Kontraktion des axial vorgeschobenen Schneidgutes bewirken sollen. Manschetten sollen diese Kontraktionswirkung noch verstärken. Der Auslaß erfolgt über einen nach unten führenden Auslaßstutzen. Jede Messerschneide der Doppelmesser ist in Form eines exzentrisch zur Messerwelle liegenden Kreisbogens ausgebildet, so daß die Messerschneiden zumindest angenähert spiralförmig zur Messerwelle verlaufen. Alle Messer sind auf derjenigen Seite zugeschliffen, zu der der Vorschub des Schneidgutes erfolgt. Hinsichtlich des erzeugten Produktes ist in der Vorveröffentlichung angegeben, daß das aus dem Auslaßstutzen austretende zerkleinerte Gut eine pasten- bis teigförmige Konsistenz aufweist.
Die DE-A-24 32 112 offenbart ein Kuttermesser, insbesondere für Fleischzerkleinerungsmaschinen zur Herstellung von Wurstwaren. Der innere, d. h. der der Messerdrehachse nächstgelegene Schneidenabschnitt und der äußere, d. h. der von der Messerdrehachse am weitesten entfernt gelegene Schneidenabschnitt sind von der gleichen Seite her und zwar von der in Förderrichtung des Schneidgutes gelegenen Seite des Messers her angeschliffen, während der mittlere Schneidenabschnitt beidseitig geschliffen ist. Alle Schneidenflanken der Schneidenabschnitte sind ballig geschliffen. Die Schneidkante des inneren Schneidenabschnittes besteht aus zwei in Messerblattebene im stumpfen Winkel zueinander, jedoch in sich gerade verlaufenden Teilstücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung zu entwickeln, mit der sich in einem kontinuierlichen Durchlauf gefrorene Fleischstücke mit einer Kantenlänge 250 x 250 x 250 mm unter geringstmöglicher Wärmeaufnahme mit einem geringstmöglichen Emulgieranteil auf eine Körnung von 2 bis 8 mm (Fleischkörnung) schneiden lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
Soweit in den Patentansprüchen Bezug genommen wird auf Fleisch, so handelt es sich hierbei nur um eine beispielsweise Produktangabe, die auch Innereien umfaßt. Andere Produktarten wie z. B. Kerngut, Obst, Gemüse oder dergleichen sind denkbar. Unter "verzehrbaren Produkten" soll auch Tierfutter, wie z. B. petfood, verstanden werden.
Ein wesentliches Erfindungsmerkmal liegt in der kontinuierlichen Arbeitsweise. Die erfindungsgemäße Schneidmaschine läßt sich somit in vorhandene, kontinuierlich arbeitende Linien einfach integrieren. Erfindungswesentlich ist ferner die Körnung der zugeführten gefrorenen Fleischstücke auf eine verhältnismäßig kleine Korngröße, wobei dieser Schnittvorgang unter möglichst geringer Energieeinbringung durchgeführt wird, damit das Endprodukt körnig bis rieselfähig ist und eine nahezu definierte Korngröße aufweist. Abweichend von den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird also ein Produkt mit einem geringstmöglichen Emulgieranteil hergestellt.
Die das Ausgangsprodukt bildenden Fleischstücke weisen meist eine kleinere Kantenlänge auf als die vorstehend zitierte Maximalangabe; es kann auch ein sogenannter Staubanteil vorliegen. Das Ausgangsprodukt kann auch Temperaturen bis in die Nähe des Gefrierpunktes aufweisen, so daß das Material als angetaut bezeichnet werden kann.
Zur Veränderung des Produktdurchsatzes und/oder der Feinheit der Produktkörnung können die Schneidwerkzeuge erfindungsgemäß hinsichtlich Drehzahl, Durchmesser, Geometrie, Anzahl und/oder axialem Abstand voneinander modifiziert werden. Hierdurch läßt sich auch die Exaktheit des Schnittes bzw. des Schneidvorganges beeinflussen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn sich die Schneidwerkzeuge leicht auswechseln lassen.
Die Zufuhr der Produktstücke in den Bereich der rotierenden Messersätze erfolgt kontinuierlich über eine Förderschnecke, ein Förderband oder aber einen Schwerkraftförderer. Dabei läßt sich durch Verstellung der Förderleistung ebenfalls die Feinheit des Endproduktes beeinflussen.
Als Antrieb für die Förderschnecke bzw. das Förderband kann ebenfalls ein Drehstrom-Motor vorgesehen werden, der ebenso wie der Drehstrom-Motor für die Messersätze mit einem vorgeschalteten Umrichter zur Drehzahl-Regelung bestückt sein kann. Unter Berücksichtigung der Pohlzahlen lassen sich jedoch zwei oder drei verschiedene Drehzahlen auch ohne Umrichter realisieren.
Bei Verwendung einer Förderschnecke lassen sich Produktdurchsatz und -qualität, also Feinheit und Körnigkeit des erzeugten Endproduktes, durch Veränderung der Drehzahl, des Schneckendurchmessers und/oder der Schneckensteigung beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich aufgrund ihrer einfachen Konzeption sehr schnell durch Messertausch und Drehzahländerung an die Endprodukt-Wünsche des Kunden anpassen. Die Maschine ist einfach im Aufbau und daher nur wenig anfällig. Sie entspricht den Hygieneanforderungen in der Nahrungsmittelverarbeitung, läßt sich in vorhandene Linien gut integrieren, ist kompakt in ihren Abmessungen und kann auch parallel oder - wenn sehr hohe Zerkleinerungsgrade gefordert sind - in Tandem angeordnet werden. Die Konzeption ist besonders für hohe Durchsatzleistungen von z. B. 40.000 kg pro Stunde geeignet, läßt aber auch sehr viel geringere Leistungen von z. B. nur 1000 kg/h zu. Das Preis-/Leistungsverhältnis zu den auf dem Markt befindlichen Maschinen ist konzeptionell bedingt sehr günstig.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Schneidemaschine umfaßt einen Drehstrom-Motor 1 mit einem horizontal ausgerichteten Wellenstumpf 2, auf dem Messer 3,3a drehfest aber leicht austauschbar befestigt sind, die in einem Schneidgehäuse 4 umlaufen. Im Boden des Schneidgehäuses 4 ist unmittelbar vor dem Motorschild 5 eine nach unten offene Austragöffnung 6 vorgesehen.
Dem Schneidgehäuse 4 ist ein Schneckengehäuse 7 vorgeschaltet, in dem eine Förderschnecke 8 umläuft, die mit dem den Messersatz tragenden Wellenstumpf 2 fluchtet und als Antrieb ebenfalls einen Drehstrom-Motor 9 aufweist. Das Schneckengehäuse 7 fluchtet mit seiner Unterkante mit der Unterkante des Schneidgehäuses 4 und weist in seiner vorderen Oberseite einen Einlauftrichter 10 für das zu zerschneidende Produkt auf. Dessen dem Schneidgehäuse 4 zugewandte Wandung bildet mit der oberen Wandung des Förderschneckengehäuses 7 eine Schneidkante 10a für eine grobe Vorzerkleinerung großer Fleischstücke.
Insbesondere Figur 1 läßt erkennen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Durchmesser der Förderschnecke 8 etwa dem Durchmesser der Messer 3,3a entspricht.
Jeder der beiden Drehstrom-Motoren 1, 9 kann mit einem vorgeschalteten Umrichter zur Drehzahl-Regelung bestückt sein.
Das zu zerkleinernde stückige Produkt, z. B. gefrorene Fleischstücke mit einer Kantenlänge von maximal 250 x 250 x 250 mm, wird in einem kontinuierlichen Produktstrom in den Einlauftrichter 10 und dadurch in den Förderbereich der Förderschnecke 8 geleitet. Übergroße Produktstücke werden von der Förderschnecke 8 vorzerkleinert. Im übrigen werden die Produktstücke in Form eines Produktstranges unmittelbar den rotierenden Messern 3,3a zugeführt, die mit jeweils axialem lichtem Abstand voneinander auf dem Wellenstumpf 2 sitzen, den Ausfallquerschnitt der Austragöffnung 6 jedoch weitgehend freihalten. Im Bereich der Austragöffnung 6 ist nur ein einziges Messer 3a vorgesehen. Die Förderschnecke 8 läuft mit 20 bis 200 U/min um, während die Messer 3,3a in entgegengesetzter Richtung mit Drehzahlen zwischen 500 und 3000 U/min rotieren. Die von der Förderschnecke 8 den Messern 3,3a zugeführten Produktstücke werden im Schneidgehäuse 4 unter geringsmöglicher Emulgierung klumpenfrei auf eine Körnung von 2 bis 8 mm geschnitten.
Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der der Figur 1 lediglich dadurch, daß der Schnekkengehäuse-Durchmesser d nur etwa dem halben Schneidgehäuse-Durchmesser D entspricht. Der Durchmesser der Förderschnecke 8 entspricht somit etwa dem Radius der Messersätze 3,3a.
Die in den Figuren 6 bis 9 dargestellte abgewandelte Ausführungsform unterscheidet sich von der der Figuren 1 bis 4 im wesentlichen in zwei Merkmalen:
Der Drehstrom-Motor 1 ist mit seinem Wellenstumpf 2 gegenüber der Horizontalen um etwa 45° geneigt angeordnet; und anstelle einer Förderschnecke erfolgt die Zufuhr der zu zerkleinernden Produktstücke unter Ausnutzung ihrer Schwerkraft über einen Einlauftrichter 11 unmittelbar in den Arbeitsbereich der Messersätze 3.
Figur 10 läßt erkennen, daß die Messer 3 als Doppelmesser ausgebildet sind, deren beiden Flügel an ihrer vorlaufenden Schneide 14 mit einem Schrägschliff 15 mit einem Schliffwinkel α von etwa 25° - 30° versehen sind (siehe auch Figur 11). Dieser Anschliffwinkel α wird entsprechend dem zu schneidenden Produkt gewählt. Stumpfe Messer werden unter diesem Winkel α nachgeschliffen. Figur 11 läßt erkennen, daß der eigentliche Schrägschliff 15 nur verhältnismäßig kurz ausgebildet ist und dann in eine ballige Förderfläche 16 übergeht, die einen Radius R aufweist und sich über die Breite x erstreckt. Diese Förderfläche 16 verleiht dem Produkt die vorstehend bereits erwähnte Förderkomponente 13. Die Länge des Schrägschliffs 15 kann etwa 2 mm betragen; die Breite x liegt im Bereich von 25 - 40 mm; die Dicke S eines Messers 3 kann zwischen 6 und 10 mm liegen.
Ein Messersatz besteht vorzugsweise aus 3 bis 5 Doppelmessern, die - wie es Figur 12 erkennen läßt - gegeneinander umfangsversetzt angeordnet sind.
Bei der in Figur 13 dargestellten abgewandelten Ausführungsform verjüngt sich der erste Abschnitt 4a des Schneidgehäuses 4 in Förderrichtung 12 gesehen im Durchmesser etwas, um so eine Stauwirkung hervorzurufen. Bei diesem Lösungsvorschlag weist das erste Messer des Messersatzes somit einen größeren Durchmesser auf als die folgenden Messer, um einen gleichbleibend großen radialen Abstand a zum Schneidgehäuse 4 aufrechtzuerhalten.