Einrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln mit Ultraschall und ultraschallerregte Schneidwerkzeuge

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln mit Ultraschall und ultraschallerregte Schneidwerkzeuge, insbesondere zum Schneiden von Teig-und Backwaren, auch geeignet zum Schneiden von beispielsweise Käse, Fisch, Fruchtschnitten und ähnlichen Produkten.
Die geschaffene Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtungen 2 in Einzel- oder Paaranordnung in einer Schneidmaschine angeordnet sind, die Träger von Schneidwerkzeugen 1 sind, welche fest in den jeweiligen Schneideinrichtungen 2 eingebunden und mit je einem US-Wandler 6 mit Sonotrode verbunden sind, wobei das Schneidgut 8 zu den Schneidwerkzeugen 1 bewegt wird, die fest angeordneten Schneidwerkzeuge 1 über ihre jeweilige Schneideinrichtung 2 verschwenkbar, somit waagerecht und senkrecht zum Schneidgut 8 verstellbar sind.
Die zum Einsatz kommenden ultraschallerregten Schneidwerkzeuge 1 sind dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidwerkzeuge 1 mit einem US-Wandler 6 mit Sonotrode verbunden sind, die Schneidwerkzeuge 1 fest in ihrer Einrichtung 2 angeordnet und mit unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sind, die Schneidwerkzeuge 1 als Kreismesser, Sichelmesser, Halbkreismesser - bumerangförmig, Rechteckmesser oder gerade, einseitig eingespannte Stahlklinge sowie als Spatenklinge ausgebildet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln mit Ultraschall und ultraschallerregte Schneidwerkzeuge, insbesondere zum Schneiden von Teig-und Backwaren, auch geeignet zum Schneiden von beispielsweise Käse, Fisch, Fruchtschnitten und ähnlichen Produkten.

[0002] Das Schneiden von Lebensmittelprodukten mittels ultraschallerregter Messer ist bekannt und findet überwiegend im industriellen Bereich Anwendung.
Derartige Schneidvorrichtungen und Messer sind in der WO 94/22645 und der EP 084 2018 B1 beschrieben.
Auf eine Schneidvorrichtung für ein elektrisches Haushaltsgerät bezieht sich die WO 94/22645, welche mit einem Messer ausgebildet ist, welches durch einen Piezoschwinger angeregt wird und ein Messer zum Einsatz kommt, welches als eine längliche Klinge ausgebildet ist, die an einem Ende nahezu rechtwinklig abgewinkelt ist und der Biegeradius dieser Abwinklung und der Messerwerkstoff an die Frequenz des Piezoschwingers angepasst ist.
Ein Messer in Form einer rotierenden Scheibe, welche ultraschallerregt wird, beschreibt die EP 084 2018 B1. Dieses Schneidwerkzeug wird durch einen Ultraschallgenerator erregt und zusätzlich in eine Rotation versetzt, so dass hier ein kombiniertes Schneidwerkzeug vorgestellt wird, welches, um erforderliche Schnittqualitäten zu erreichen, zum einen ultraschallerregt wird, aber zusätzlich eine rotative Bewegung benötigt, um den geforderten qualitativen Anforderungen zu entsprechen.

[0003] Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass deren Einsatzgebiete sehr eng begrenzt sind und deren Anwendungen mit hohen technischen Aufwendungen und finanziellen Kosten verbunden sind.

[0004] So ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln mittels Ultraschall zu schaffen, welche im industriellen Bereich anwendbar ist und diese Einrichtung mit ultraschallerregten Schneidwerkzeugen ausgebildet ist, mit denen insbesondere Teig- und Backwaren, aber auch andere Lebensmittel, wie Käse, Fisch, Fruchtschnitten und ähnliche Produkte, geschnitten werden können, dies unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Lösungen.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4 gelöst. In den Unteransprüchen sind besondere Ausführungsformen und vorteilhafte Lösungen der Erfindung angegeben.

[0006] So sind gemäß der Erfindung Lebensmittelschneidemaschinen der genannten Gattung mit Einrichtungen ausgebildet, die unter Beachtung der jeweils zu realisierenden Schneidprozesse so in der entsprechenden Schneidmaschine angeordnet sind, dass sie zum einen Träger der jeweiligen Schneidwerkzeuge sind und zum anderen die Positionierung der Schneidwerkzeuge zum zu schneidenden Lebensmittelprodukt gewährleisten, dies unabhängig davon, ob Schneidvorgänge in Längs- oder Querrichtung zum zu schneidenden Produkt durchgeführt werden sollen.
Zur Erfindung gehört gleichfalls, dass die geometrischen Formen der ultraschallerregten Schneidwerkzeuge dem zu schneidenden Gut angepasst sind und analog die Zuordnung des Ultraschall-Wandlers mit Sonotrode, die mit dem Schneidwerkzeug verbunden ist. Die Schneidwerkzeuge sind in ihrer Form der jeweiligen Schneidaufgabe angepasst und über die Einrichtung in den technologischen Prozess der Schneidmaschine eingeordnet, dies unter Beachtung der Zuführung des Schneidgutes, der Schneidmodule, der Lagesicherung der erforderlichen Schall- und Arbeitsschutzelemente sowie der Abführung des Schneidgutes aus der Maschine einschließlich der Parametersteuerung.
Die vorteilhaften Schneideffekte dieser vorgestellten Lösung ergeben sich aus der Zuführung des Schneidgutes zu dem in der Einrichtung starr angeordneten Schneidwerkzeug, welches mit einer auf das Produkt abgestimmten Geometrie ausgebildet ist und in bekannter Art und Weise mit Ultraschall angeregt und so in Schwingungen zwischen 18 bis 30 kHz versetzt wird.

[0007] Mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden, dies unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungs-/ Anwendungsbeispiele, die sowohl die geometrischen Formen der Schneidwerkzeuge dokumentieren, als auch deren Einbindung in Schneideinrichtungen und deren Zuordnung und Positionierung zum jeweiligen Schneidgut.

[0008] Es zeigen:

Figur 1:

Messerformen für ultraschallerregte Schneidwerkzeuge, die Anregung erfolgt senkrecht, d. h. quer zur Fläche,

Figur 2:

ultraschallerregte Schneidwerkzeuge, die Anregung erfolgt längs zur Fläche der Schneidwerkzeuge,

Figur 3:

die Anordnung eines ultraschallerregten Schneidwerkzeuges in einer Schneideinrichtung und deren Position zum Schneidgut in einer prinziphaften Darstellung,

Figuren 4 a und 4 b:

eine prinziphaft dargestellte Anordnung von Kreismessern in Schneideinrichtungen von Schneidmaschinen und eine Draufsicht,

Figur 5:

ein Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4, bei dem die Schneidwerkzeuge versetzt zueinander angeordnet sind,

Figur 6:

ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung und Ausführung eines Schneidwerkzeuges und der Zuordnung zum zu schneidenden Gut.

Figuren 7 a und 7 b:

ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich dem nach Figur 6, bei dem das Schneidwerkzeug ein Sichelmesser, ein bogenförmig gestaltetes Messer ist,

Figuren 8 a und 8 b:

eine Anordnung von Schneidwerkzeugen, welche nicht rotieren, aber verfahrbar sind,

Figur 9:

eine paarweise Anordnung von als Kreismesser ausgebildeten Schneidwerkzeugen,

Figur 10:

eine prinziphafte Darstellung der Doppelanordnung der erfindungsgemäßen Einrichtungen mit länglich ausgebildeten Schneidwerkzeugen,

Figur 11:

den Einsatz eines als Spaltenklinge ausgebildeten Schneidwerkzeuges.

[0009] Die Figuren 1 und 2 zeigen Messerformen für ultraschallerregte Schneidwerkzeuge 1, welche kreisrund, in Kreissegmentform, als Kreisbogen, ähnlich bumerangförmig und als längliches Flächenteil ausgebildet sind, welche an der jeweils mit einem Kreuz gekennzeichneten Stelle, der Aufnahmestelle 11, mit Ultraschall-Wandlern 6 mit Sonotrode versehen sind, die die Schneidwerkzeuge 1 anregen. Die in Figur 1 dargestellten Schneidwerkzeuge 1 werden senkrecht zur Fläche des jeweiligen Schneidwerkzeuges 1 angeregt. Schneidwerkzeuge 1, ausgebildet als Spatenklinge bzw. Längsklinge, sind in der Figur 2 gezeigt, der jeweilige US-Wandler 6 mit Sonotrode wird zur Aufnahmestelle 11 der gezeigten Schneidwerkzeuge 1 befestigt und die Anregung der Schneidwerkzeuge 1 erfolgt längs zu ihrer Fläche, wie mit den Pfeilrichtungen angegeben.

[0010] Die Ausbildungen der ultraschallerregten Schneidwerkzeugen 1 sind nicht auf die dargestellten geometrischen Abbildungen beschränkt, sondern sind anpassbar dem jeweiligen technologischen Schneidprozess.

[0011] Die in den Figuren 3 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen die Anordnung von ultraschallerregten Schneidwerkzeugen 1 zu Schneideinrichtungen 2, welche in der jeweiligen Scheidmaschine angeordnet sind und es wird gezeigt, wie die prinziphaft dargestellten Schneideinrichtungen 2 mit den angeordneten ultraschallerregten Schneidwerkzeugen 1 zum Schneidgut 8 positioniert sind bzw. positioniert werden können.

[0012] Die Figur 3 zeigt dabei die Anordnung eines ultraschallangeregten Schneidwerkzeuges 1, welches einseitig und fest in der Schneideinrichtung 2 eingespannt ist, wobei die Schneideinrichtung 2 selbst schwenkbar zum Drehteller 3 verstellbar ist, auf dem das zu schneidende Schneidgut 8, beispielsweise ein Tortenboden, aufliegt. Mit den Pfeilen 5, 4 sind zum einen die Schwenkrichtung der Schneideinrichtung 2 und zum anderen die Drehrichtung/Beweglichkeit des Drehtellers 3 dokumentiert.

[0013] Die Figuren 4 a und 4 b zeigen, wie die anderen nachfolgenden Ausführungsbeispiele auch, eine prinziphafte Anordnung von Schneidwerkzeugen 1 zu den Schneideinrichtungen 2 und der Zuordnung/Anordnung zu der jeweiligen Schneidmaschine mit den Zusatzeinrichtungen, hier ein Transportband 7 mit aufliegendem Schneidgut 8, und zwei Scheidwerkzeugen 1, hier in Form von Kreismessern, welche starr in den Schneideinrichtungen 2 befestigt sind, d. h. die Kreismesser sind nicht rotativ gelagert, allerdings höhenverstellbar in bzw. mit der Schneideinrichtung 2 (Figur 4 a). Figur 4 b zeigt die Draufsicht dieser Schneideinrichtung 2 und aus Figur 5 ergibt sich, wie die beiden Schneideinrichtungen 2 mit den zugeordneten Schneidwerkzeugen 1 zueinander versetzt sind, um das Schneidgut 8 auch vollflächig zu schneiden.

[0014] Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Figur 6 gezeigt. Hier erfolgt der Transport und das Schneiden des Schneidgutes 8 auf beiden Seiten vom Schneidwerkzeug 1, welches bei dieser Ausführung gleichfalls als Kreismesser ausgebildet ist. Bei dem Schneidgut 8 handelt es sich beispielsweise um Brötchen, die auf dem Transportband 7 in paralleler Anordnung aufliegen und mittels Andruck- und Führungsrollen oder -bändern 12 positioniert werden.

[0015] Die Darstellungen nach den Figuren 7 a und 7 b beziehen sich auf ein ähnliches Anwendungsbeispiel, wie in Figur 6 dargestellt und beschrieben, allerdings ist das Schneidwerkzeug 1 hier als ein Sichelmesser, ein bogenförmig gestaltetes Messer ähnlich einem Bumerang ausgebildet, welches mit einem US-Wandler 6 mit Sonotrode verbunden und in der Schneideinrichtung 2 befestigt ist. Die Zuführung des Schneidgutes 8 zum Schneidwerkzeug 1 erfolgt in den gezeigten Pfeilrichtungen.

[0016] Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 8 a und 8 b gezeigt, bei denen als Kreismesser ausgebildete Schneidwerkzeuge 1 zum Einsatz kommen. Diese Schneidwerkzeuge 1 sind nicht rotierend in der Einrichtung 2 gelagert, allerdings schwenkbar bzw. verfahrbar angeordnet. Gemäß der Figur 8 a ist das Schneidwerkzeug 1 linear zum Schneidgut 8 verfahrbar, gekennzeichnet durch die Pfeilrichtungen. Das Schneidgut 8 liegt auf einer Auflage 9 auf, welche mit einer oder mehreren Nuten 10 ausgebildet ist, in die das Schneidwerkzeug 1 hineinragt und somit das Schneidgut 8 vollflächig geschnitten bzw. getrennt wird.
Aus der Abbildung nach Figur 8 b ergibt sich, dass die Schneideinrichtung 2 mit dem eingesetzten Schneidwerkzeug 1 so angeordnet ist, dass das Schneidwerkzeug 1 mit der Schneideinrichtung 2 senkrecht zum Schneidgut 8 verfahrbar ist, wie durch die Pfeilrichtungen dokumentiert.
Aus dieser Darstellung ergibt sich ferner, wie die Nuten 10 in der Auflage 9 für das Schneidgut 8 ausgebildet sind und gleichfalls wird gezeigt, wie die Schneideinrichtung 2 mit dem Schneidwerkzeug 1 jeweils zum Schneidgut 8 positioniert wird, um ein qualitätsgerechtes Schneiden/Trennen des Schneidgutes 8 zu gewährleisten.

[0017] Eine paarweise Anordnung von Schneideinrichtungen 2 mit den zugeordneten Schneidwerkzeugen 1 ist in der Figur 9 gezeigt. Die Arbeits- und Funktionsweise der Schneideinrichtungen entspricht der Schneideinrichtung 2 nach Figur 8 b.

[0018] Eine Doppelanordnung von Schneideinrichtungen 2 zu einem Schneidgut 8, welches sich beispielsweise auf einem Transportband 7 befindet, zeigt die Figur 10. Bei dieser Variante sind die als Klingen ausgebildeten Schneidwerkzeuge 1 bis zu einer Länge von 300 mm ausgebildet, einseitig in der zugehörigen Schneideinrichtung 2 eingespannt und werden in ihrer Längsrichtung durch den jeweils zugeordneten US-Wandler 6 angeregt.

[0019] Die Darstellung nach Figur 11 zeigt den Einsatz eines Schneidwerkzeuges 1 in Ausbildung einer Spatenklinge, welche beispielsweise aus einem sehr dünnen Blech, ca. 1 mm, hergestellt ist und in bereits beschriebener Art und Weise in der Schneideinrichtung 2 befestigt ist und über den vorgesehenen US-Wandler 6 erregt wird. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass die Spatenklinge eine zusätzliche Bewegung ausführt, indem die Spatenklinge auf und ab bewegt wird, wie mit den Pfeilrichtungen dokumentiert. Die Spatenklinge selbst ist fest in der Schneideinrichtung 2 eingespannt.

[0020] Derart ausgebildete Schneidwerkzeuge 1 sind kostengünstig herstellbar, ihre dickenmäßige Ausgestaltung wirkt sich positiv auf das Schneidgut 8 aus, insbesondere durch eine sehr geringe Verdrängung des Materials im unmittelbaren Schneidprozess. Ferner ist vorteilhaft, dass die vorgestellten Schneidwerkzeuge 1 auswechselbar sind, somit die Effektivität beim Schneiden selbst und die Effektivität von Schneidmaschinen erhöht werden.

Ansprüche

1. Einrichtung zum Schneiden von Lebensmitteln mit ultraschallerregten Schneidwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneideinrichtungen (2) in Einzel- oder Paaranordnung in einer Schneidmaschine angeordnet sind, die Träger von Schneidwerkzeugen (1) sind, welche fest in den jeweiligen Schneideinrichtungen (2) eingebunden und mit je einem US-Wandler (6) mit Sonotrode verbunden sind, wobei das Schneidgut (8) zu den Schneidwerkzeugen (1) bewegt wird, die fest angeordneten Schneidwerkzeuge (1) über ihre jeweilige Einrichtung (2) verschwenkbar, somit waagerecht und senkrecht zum Schneidgut (8) verstellbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Lebensmittelschneidemaschine ein oder mehrere Schneideinrichtungen (2) mit ultraschallangeregten Schneidwerkzeugen (1) vorgesehen sind, die Schneidwerkzeuge (1) waagerecht und/oder senkrecht über ihre Schneideinrichtungen (2) zum Schneidgut (8) verstellbar sind und die Schneidwerkzeuge (1) in Mehrfachanordnung nebeneinander oder in Kaskadenanwendung hintereinander in Bewegungsrichtung des Schneidgutes (8) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneidwerkzeuge (1) aus einem Stahl, auch gehärtet oder Edelstahl magnetisiert, bestehen und Bruchstücke detektierbar sind.

4. Ultraschallerregte Schneidwerkzeuge für den bestimmungsgemäßen Einsatz in einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneidwerkzeuge (1) mit einem US-Wandler (6) mit Sonotrode verbunden sind, die Schneidwerkzeuge (1) fest in der Schneideinrichtung (2) angeordnet und mit unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sind.

5. Ultraschallerregtes Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneidwerkzeuge (1) als Kreismesser, Sichelmesser, Halbkreismesser - bumerangförmig, Rechteckmesser oder gerade, einseitig eingespannte Stahlklinge sowie als Spatenklinge ausgebildet sind.

Zeichnung