Die Erfindung betrifft ein Abscheide- und Rückführungssystem, welches bevorzugt in Verbindung mit Lebensmitteln für den Fertiggebrauch zum Einsatz kommt.

Aus dem Stand der Technik sind grundsätzlich Vorrichtungen bekannt, welche mithilfe von Vakuum bzw. Unterdruck Beschickungsgut transportieren und selbiges einer Weiterverarbeitungseinheit wie beispielsweise einer Dosier- oder Verpackungsanlage zuführen.

Beispielsweise beschreibt die US 4 067 366 A eine derartige Vorrichtung zum Befüllen hermetisch verschlossener Behälter mit einer vordefinierten Menge an Flüssigkeit. Sie umfasst einen Vorratsbehälter für die abzufüllende Flüssigkeit, einen Trennbehälter unter Vakuum und eine Befülldüse mit drei Öffnungen. Die erste und zweite Öffnung sind dabei über eine Leitung mit dem Trennbehälter verbunden. Die dritte Öffnung ist wiederum über eine Leitung mit der Atmosphäre verbunden. Die Verbindungsleitung zu dem Vorratsbehälter ist mit einem zu einer Druckquelle hin öffnenden Ventil und Mitteln ausgestattet, die das Ventil öffnen, wenn die gewünschte Menge an Flüssigkeit in den hermetisch verschlossenen Behälter eingefüllt ist.

Auch die BE 487 404 A betrifft eine dementsprechende Vorrichtung zum Abgeben von abgemessenen Mengen von Flüssigkeit. Diese umfasst einen Kolben, der so angeordnet ist, dass er in der Lage ist, eine Hin- und Herbewegung in einem Zylinder auszuführen, der mit einer Kammer in Verbindung steht, welche mit Einlass- und Auslassleitungen ausgestattet ist, die mit Rückhalteventilen versehenen sind. Dabei sind die Einlassleitung und eine Leitung, die von einem Flüssigkeitsbehälter kommt, mit einem Dichtungselement oder Füllkopf verbunden und so angeordnet, dass sie mit der Öffnung eines Behälters kommunizieren und diese verschließen, wenn sie gegen diese drücken, so dass die Bewegung des Kolbens in dem Zylinder in einer Richtung die Luft aus dem Zylinder verdrängt und durch die Kammer ausgestoßen wird, während er bei der Bewegung in die entgegengesetzte Richtung Luft aus dem Behälter saugt, sodass eine bestimmte Menge an Flüssigkeit in den Behälter gezogen wird, die durch den Hub bestimmt wird.

Durch die Verwendung eines Befüllungssystems, welches mit einem Vakuum bzw. Unterdruck beaufschlagt wird und somit das zu beschickende Medium in die gewünschte Endposition bringt, wie dies bereits aus dem Stand der Technik ersichtlich ist, ergeben sich Problemstellungen, welche sich gerade im Bereich der Lebensmittelverarbeitung manifestieren.

So werden diese Systeme beispielsweise meist direkt oder nur über einen mechanischen Filter an einen Vakuumerzeuger angeschlossen. Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls das Prinzip der Verdrängungspumpe als Vakuumverdichter bekannt. Diese und ähnliche Systeme sind in der Verwendung im Lebensmittelbereich aufgrund ihrer Eigenschaften nach Möglichkeit nicht zu verwenden, da aus der Praxis bekannt ist, dass es trotz mechanischer Filtereinrichtungen, wie grob- und feinmaschigen Sieben, zu Verunreinigungen des Transportmediums kommen kann. Des Weiteren wird durch die alleinige Verwendung eines Abscheiders, nach welchem Grundprinzip dieser auch immer funktioniert, das abgeschiedene Lebensmittel meist unbrauchbar und kann somit nicht mehr verarbeitet werden. Daraus folgt ein Ausschuss bei jedem Beschickungsvorgang, welcher dem jeweiligen Produktions- oder Verarbeitungsbetrieb Mehrkosten verursacht, da dieser weder verkauft, noch in irgendeine Art und Weise verwendet werden kann, sondern im Regelfall vernichtet werden muss.

Die Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun, ein System zu etablieren, welches im lebensmitteltechnischen Bereich seine Anwendung findet und mit entsprechenden Materialien ausgeführt ist.

Durch die Anforderungen hinsichtlich der Hygiene der Komponenten im lebensmittelverarbeitenden Bereich ist darauf zu achten, dass das System einerseits den Beschickungsprozess der zu beschickenden Lebensmittel unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Vakuums bzw. Unterdrucks beschleunigt und andererseits durch das Beaufschlagen mit Vakuum bzw. Unterdruck das jeweilige Lebensmittel nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Überdies ist es wichtig, dass die vakuumerzeugenden Betriebsmittel durch den laufenden Betrieb nicht in Mitleidenschaft gezogen werden und nicht in direkten Kontakt mit dem zu transportierenden Medium kommen.

Idealerweise wird das Lebensmittel, welches nicht der dafür vorgesehenen Dosierung zugeführt wird, sondern mit einem Vakuum bzw. Unterdruck weitergesaugt wird, schnellstmöglich wieder dem ursprünglichen Vorratsbehältnis zugeführt. Es ist ebenfalls zu präferieren, dass das Lebensmittel, welches nicht dem jeweiligen Vorratssystem der Dosier- oder Verpackungseinheit zugeführt werden kann, noch einmal separiert wird und nach dieser Separation aus hygienischen Gründen nicht mehr dem Transport- bzw. Dosiersystem zugeführt werden kann.

Durch die Verwendung eines Vakuums bzw. Unterdrucks ist es ebenfalls zu präferieren, das Gesamtsystem so zu konstruieren, dass es in sich geschlossen und luftdicht ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt nun bezüglich der Verwendung im lebensmitteltechnischen Bereich eine Neuerung dar. Sie ist in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt und zeigt:

• Fig. 1 a) Das Anschlussstück an die Dosieranlage, welches mit einem entsprechenden einfachen Verschlusssystem ausgeführt ist.
• Fig. 1b) Eine Perspektivenzeichnung des Anschlussstücks mit möglichst vorteilhaft ausgestalteten, austauschbaren, mechanischen Dichtungs- und Filtereinlagen.
• Fig. 2a) Eine partielle Explosionszeichnung des Separationsteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Fig. 2b) Eine Zusammenstellung des Separationsteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Fig. 3a) Eine partielle Explosionszeichnung des Rückführungssystems für Lebensmittel.
• Fig. 3b) Längsschnitt des rückführenden Teils der Erfindung während eines Dosiervorgangs.
• Fig. 3c) Längsschnitt des rückführenden Teils der Erfindung während des Rückführungsvorgangs.
• Fig 4) Schematische Zusammenstellung von Fig. 1, 2 und 3

Jener Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welcher für die Separierung und Abscheidung der Gesamtvorrichtung bzw. einer Dosier- oder Verpackungsanlage zuständig ist, beinhaltet einen Vakuumverdichter, welcher platzsparend und vorteilhaft in vertikaler Einbaurichtung angebracht ist und das Gesamtsystem mit einem Vakuum bzw. Unterdruck beaufschlagt. Alternativ kann die Einbaurichtung aber auch horizontal sein, oder bei entsprechender Einrichtung an ein Zentralvakuumnetz angeschlossen werden. Zu der bevorzugten Ausgestaltungsform des Vakuumverdichters gehört beispielsweise eine sogenannte Venturidüse. Das Prinzip der Venturidüse ist dadurch charakterisiert, dass durch ein glattes, in der Mitte verengtes Rohrstück ein gasförmiges oder flüssiges Medium strömt und an der verengten Stelle der dynamische Druck maximal wird. Durch die besondere Geometrie der Düse, bei welcher zwei gegeneinander gerichtete Kone an der verengten Stelle zusammentreffen und sich dort ebenfalls ein Abnahmerohr befindet, steigt die Geschwindigkeit des Strömungsmediums im Verhältnis der Querschnitte. Durch den sinkenden Druck am Abnahmerohr entsteht ein Differenzialdruck, welcher zum Ansaugen von Flüssigkeiten oder Gasen verwendet werden kann.

Nun wird der Vakuumverdichter, beispielsweise also eine Venturidüse, so verbaut, dass auf einer Seite des Verdichters ein Schalldämpfer 8 zur Geräuschdämmung montiert sein kann und der Vakuumerzeuger 7 auf der anderen Seite mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung luftdicht verbunden ist und somit das System mit Vakuum bzw. Unterdruck beaufschlagt wird.

Zur Kontrolle und zur einfacheren Fehlersuche im Fehlerfall wird zwischen dem Vakuumverdichter und der Anlage ein Vakuummeter 6 zwischengeschaltet, welches über den aktuellen Druck zwischen dem Verdichter und der Anlage kontinuierlich Aufschluss gibt. Dies ist insofern vorteilhaft, da das Vakuummeter 6 über Undichte und Funktionsfähigkeit des Vakuumverdichters Aufschluss gibt und im Fehlerfall sehr einfach ein Fehler am Vakuumverdichter bzw. der Systemdichtheit gefunden werden kann.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Vakuummeter 6 ein Behälter 11 nachgeschaltet, welcher für das Auffangen des zu separierenden Mediums dient.

Dieser Behälter 11 ist am besten so ausgestaltet, dass es einer zylindrischen Mantelfläche ähnelnd und an der quasi fehlenden Grund- und Deckfläche luftdicht an jeweils eine entsprechend abgedichtete, idealerweise metallische Grund- und Deckfläche montiert wird. Die Grund- und Deckfläche werden mittels einer längs des Behälters 11 befindlichen Montagesäule so befestigt, dass sie mit der zylindrischen Mantelfläche einen Zylinder beschreiben, welcher die Höhe der Montagesäule aufweist.

Die Grundfläche weist eine Bohrung auf, in welche beispielsweise ein Kugelhahn 9 eingesetzt werden kann, der natürlich ebenfalls luft- und flüssigkeitsdicht ausgeführt ist. Dieser Kugelhahn 9 ermöglicht es, im Bedarfsfall den Behälter 11 sauber und ohne ein komplettes Zerlegen der Vorrichtung zu entleeren.

Auf der Deckfläche befindet sich ein Anschluss, welcher über das Vakuummeter 6 zum Vakuumverdichter führt, und eine Anschlussmöglichkeit 10 für den Anschlussschlauch, welcher nötig ist, um das Gesamtsystem mit Vakuum bzw. Unterdruck zu beaufschlagen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung fixiert sein, welche die Grund- und Deckfläche mit der Montagesäule verbindet. Aufgrund dieser vorteilhaften Befestigung und der vorteilhaften Ausgestaltungsform der Schraubverbindung, welche als Rändelschraube, Flügelmutter oder Ähnlichem ausgeführt werden kann, wird der komplette Separationsteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Werkzeug zerlegt und gewartet bzw. gereinigt. Aus der Praxis ist bekannt, dass in lebensmittelverarbeitenden Betrieben diese Wartung bzw. Reinigung mindestens einmal täglich durchzuführen ist. Durch diese Wartungsintervalle und die Tatsache, dass diese Maschinen bei jeder Änderung des Beschickungsgutes ebenfalls einer Reinigung unterzogen werden müssen, kann das Potential der einfachen Zerlegbarkeit ohne Werkzeuge dauerhaft genutzt werden.

Von der bereits beschriebenen Anschlussmöglichkeit 10 an der Deckfläche führt ein lebensmittelgerechter Schlauch von der Separationseinrichtung zum vorgeschalteten Rückführungssystem für liquide Bestandteile des Dosier- bzw. Verpackungsvorgangs.

Der grundsätzliche Aufbau des Rückführungssystems besitzt einen Antriebszylinder 12, welcher in vertikaler Hubrichtung montiert und am oberen Ende des Rückführungsystems platziert ist. Dieser Antriebszylinder 12 kann beispielsweise als Kolbenantrieb oder elektromechanischer Zylinder ausgeführt werden und ist in seiner vertikalen Hubrichtung mit dem Rückführungszylinder 19 über einen Verbindungsflansch luftdicht verbunden.

Der Rückführungszylinder 19 beinhaltet nun mehrere Einzelelemente, welche für die Durchführung der Rückführung zwingend notwendig sind. So befindet sich im Inneren des Rückführungszylinders 19 ein Kolben 22, welcher ebenfalls vertikal entlang des Rückführungszylinders 19 linear beweglich ist und über eine Nut 20 verfügt. Mit diesem Kolben 22 ist außerdem ein Verschlusskolben 16 verbunden, welcher aufgrund der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Kolben 22 und dem Verschlusskolben 16 die Hubbewegungen des Kolbens 22 ebenfalls ohne Zeitverzögerung ausführt.

Am unteren Ende dieses Verschlusskolbens 16 ist ein Schlussstück 21 montiert, welches vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes hat und die Deckfläche des Kegelstumpfes mit dem Ende des Verschlusskolbens 16 ebenfalls formschlüssig verbindet. Am Rückführungszylinder 19 der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden sich überdies jene Anschlüsse, die mit der Dosier- bzw. Verpackungsmaschinerie 18 und dem Abscheidesystem 15 verbunden sind. Der Verschlusskolben 16 ist während des ordnungsgemäßen Betriebs des Rückführungssystems in einen Verschluss eingesetzt, in welchem er aufgrund des Antriebszylinders 12 in vertikaler Hubrichtung bewegt wird.

Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nötig, dass alle erfindungsgemäßen Komponenten luft- bzw. flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. So wird der Anschlussflansch 1, welcher sich auf dem Verbindungsstück (Fig. 1) befindet, an ein Dosier- bzw. an ein Verpackungssystem angeschlossen. Dieses Verbindungsstück beinhaltet mehrere Dichtungen 2 und 5, welche ein luft- und flüssigkeitsdichtes Anflanschen an den vorgeschalteten Dosier- bzw. Verpackungssystemen ermöglichen.

Durch die Ausgestaltung dieses Anschlusses wird in vertikaler Richtung beispielsweise ein Siebeinsatz 3 eingebaut, welcher mittels Flanschdichtung 4 mit dem Verbindungsflansch 1 eine nach außen luft- und flüssigkeitsdichte Verbindung eingeht. Dieser Siebeinsatz 3 ist hauptverantwortlich dafür, dass die nicht liquiden Bestandteile der jeweiligen Lebensmittel mechanisch vom erfindungsgemäßen System getrennt werden.

Das Anschlussstück (Fig. 1) wird für den Betrieb des Systems beispielsweise an eine Dosiereinheit oder eine Verpackungseinheit angeschlossen, und durch die nach außen luftdichte Verbindung zum Vakuumerzeuger 7 wird das Lebensmittel, welches der Dosier- oder Verpackungseinheit zugeführt wird, mit einem Unterdruck beaufschlagt. Dieser Unterdruck hat zur Folge, dass das Lebensmittel in die entsprechende Dosierkammer oder Verpackungskammer gesaugt wird und entsprechend der jeweiligen Maschine verarbeitet werden kann.

Grundsätzlich sollte darauf geachtet werden, dass der Wirkungsgrad der vorgeschalteten Anlagen möglichst hoch ist, sodass sich am schon beschriebenen Siebeinsatz 3 tatsächlich nur jene liquiden Bestandteile der Lebensmittel absondern, die nicht in die Verarbeitung einbezogen werden.

Durch die Bauweise des Siebeinsatzes 3 werden die liquiden Anteile, welche beispielsweise aus ungebundenen oder lose anhaftenden Saucen und Mayonnaisen bestehen, durch das Anschlussteil in eine entsprechende lebensmittelkonforme Schlauchleitung gesaugt. Am anderen Ende dieser Schlauchleitung befindet sich nun der Anschluss 18 an das Rückführungssystem, und die liquiden Anteile des Beschickungsgutes werden über den beaufschlagten Unterdruck in das Rückführungssystem gesaugt. Nun hat der bereits beschriebene Verschlusskolben 16, welcher sich im Inneren des Rückführungszylinders 19 befindet, eine Nut 20, über welche sich der Unterdruck bei der in Fig. 3b ersichtlichen Antriebszylinderstellung ausbreiten kann und die liquiden Anteile in das Rückführungssystem saugt. Die so in das Rückführungssystem gebrachten Lebensmittel sammeln sich unter dem Verschlusskolben 16 in einem Reservoir 17 im Verschluss des Rückführungssystems. Da der Antriebszylinder 12 nach Möglichkeit mit den vorgeschalteten Dosier- bzw. Verpackungseinheiten synchronisiert wird, wird mit jedem Takt der Dosier- bzw. Verpackungseinheit die durch den Unterdruck im Rückführungssystem befindlichen liquiden Anteile mittels einer Hubbewegung des Antriebszylinders 12 für die Beförderung in Förderrichtung des Rückführungssystems freigegeben. Hilfreich hierbei ist das formschlüssig mit dem Verschlusskolben 16 verbundene kegelstumpfförmige Schlussstück 21, das jeweils die Anschlüsse 15 und 18 schließt bzw. wieder öffnet. (Fig. 3b und 3c). Wie ebenfalls in der Fig. 3c ersichtlich, ist der Unterdruckstrom, welcher in Fig. 3b ersichtlich ist, durch diese Stellung des Verschlusskolbens 16 ebenfalls unterbrochen. Durch die Synchronisierung des Antriebszylinders 12, welche vorzugsweise mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) realisiert wird, kann dieses Unterbrechen des Unterdruckstroms mithilfe des Verschlusskolbens 16 so in den Gesamtprozess eingebaut werden, dass genau bei dieser Verschlusskolbenstellung beispielsweise der Dosier- bzw. Verpackungsvorgang selbst vonstattengeht. Durch die Tatsache, dass bei einigen Vorgängen der vorgeschalteten Anlagenteile permanentes Vakuum bzw. permanenter Unterdruck für die Weiterverarbeitung der Lebensmittel nicht zu präferieren ist, wird mit dieser Strömungsunterbrechung trotz des anliegenden Vakuums bzw. Unterdruckstroms ein Zeitfenster geschaffen, in welchem der Dosier- bzw. Verpackungsvorgang vonstattengehen kann.

Gleichzeitig mit diesem Unterbrechen des Unterdruckstroms wird durch den Luftanschluss 14 gefilterte Druckluft in das System eingebracht, wobei eine alternative Ausführungsform beispielsweise auch über eine eigene Kolbenpumpe ausgeführt werden kann. Durch die Luftkanäle, welche im Verschlusskolben 16 eingearbeitet sind, wird das rückzuführende Lebensmittel in die richtige Förderrichtung gebracht. Mithilfe dieser am Luftanschluss 14 eingebrachten, gefilterten Druckluft wird das rückzuführende Lebensmittel dem ursprünglichen Vorratsbehälter für das jeweilige Lebensmittel zugeführt. Durch die im Verschlusskolben 16 eingearbeiteten Luftkanäle werden eingeschlossene Luftpolster bzw. Vakuumeffekte mit dämpfendem Charakter unterbunden.

Nun kann es durch das Vakuum bzw. den Unterdruck vorkommen, dass sich Partikel des liquiden Lebensmittels, welche eigentlich über das Rückführungssystem an den Vorratsbehälter der Gesamtanlage hätten befördert werden sollen, eben nicht dort befinden, sondern aufgrund des Vakuums bzw. des Unterdrucks in Richtung des Vakuumerzeugers 7 weiterbefördert wurden.

Wie bereits beschrieben, wird das Rückführungssystem zum einen an den Vorratsbehälter und zum anderen an das Abscheidesystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekoppelt.

Da es vorkommen kann, dass sich die liquiden Lebensmittel nicht im dafür vorgesehenen Reservoir 17 des Rückführungssystems absetzen und so dem Vorratsbehälter zugeführt werden können, wird das Rückführungssystem dem Abscheider vorgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass die besagten, nicht durch das Rückführungssystem erfassten liquiden Lebensmittel sich im Behälter 11 des Abscheiders sammeln und das Risiko eines Schadens am Vakuumerzeuger 7 somit minimiert ist.

Durch die regelmäßige Entleerung dieses Abscheidesystems ist ebenfalls gewährleistet, dass die überflüssigen Lebensmittelpartikel nicht in den Vakuumerzeuger 7 gelangen und diesen verunreinigen bzw. Grundlage für Bakterien schaffen. Aufgrund der Ausgestaltung des Vakuumerzeugers 7 als Venturidüse wird dieses Risiko ebenfalls minimiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt diesbezüglich ein immenses Potential an Kostenreduktion in lebensmittelverarbeitenden Betrieben, da das separierte und in den Vorratsbehälter rückgeleitete liquide Lebensmittel dem Arbeitsprozess wieder zugeführt werden kann und nicht gänzlich entsorgt werden muss. Durch diese Maßnahme spart der verarbeitende Betrieb an Rohstoffkosten und durch die Integrität der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese in bereits bestehende Anlagen integriert werden.

1)

Anschlussflansch

2)

Siebdichtung

3)

Siebeinsatz

4)

Flanschdichtung

5)

Verbindungsflansch

6)

Vakuummeter

7)

Vakuumerzeuger

8)

Schalldämpfer

9)

Kugelhahn

10)

Anschluss an das Rückführungssystem

11)

Behälter

12)

Antriebszylinder

13)

Verbindungsflansch

14)

Luftanschluss

15)

Anschluss an Abscheider

16)

Verschlusskolben

17)

Reservoir

18)

Anschluss an ein Dosier bzw. Verpackungssystem

19)

Rückführungszylinder

20)

Nuten

21)

Schlussstück

22)

Kolben

23)

Anschluss an einen Vorratsbehälter