CN105899080B

CN105899080B - 填充模具构件中的腔的方法

Info

Publication number: CN105899080B
Application number: CN201480072025.0A
Authority: CN
Inventors: H·P·G·梵杰尔文
Original assignee: GEA Food Solutions Bakel BV
Current assignee: GEA Food Solutions Bakel BV
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: CN105899080A; JP6612755B2; RU2654799C1; US20220338527A1; JP2017502654A; WO2015082284A3; EP3076796A2; CA2932043A1; WO2015082284A2; EP4252537A1; US11412773B2; US20160302470A1

Abstract

本发明涉及一种采用食物团块模制产品的方法，包括：‑移动模腔，所述模腔为穿过供给通道的模具构件的一部分，将所述团块填充至腔中，其中所述供给通道连接至供给泵，泵送所述团块通过供给通道至腔中，‑确定和/或检测模腔相对于供给通道的位置，控制泵的所需设定压力。

Description

填充模具构件中的腔的方法

技术领域

本发明涉及一种采用食物团块模制产品的方法，包括：

-移动模腔，所述模腔为穿过供给通道的模具构件的一部分，将所述团块填充至腔中，其中所述供给通道连接至供给泵，泵送所述团块通过供给通道至腔中。

-确定和/或检测模腔相对于供给通道的位置，

-控制泵的所需设定压力。

背景技术

该方法在现有技术中众所周知，且能够用于填充模具构件中的腔，所述模具构件将用于形成食品，例如采用肉、鱼、土豆或蔬菜。该模具构件可为在两个位置之间线性往复的板，或者旋转滚筒。模具构件包括多个模腔，所述腔可成排设置，可垂直于模具构件运动的方向延伸，特别地为平行于滚筒的旋转轴线。如果模具构件为滚筒，在优选的实施例中，其采用不锈钢管形元件形成。为此，可应用管形元件肋板，所述肋板在滚筒的纵向方向上成排设置。多孔材料的元件，例如采用烧结不锈钢制成，可设置于肋板之间。每排都应当设置有流体通道，流体通道在滚筒的纵向方向上延伸且位于管形元件和多孔结构的外直径之间。在填充腔的过程中，留在腔中的空气能够经由腔和周围的多孔结构的壁以及经由通道逸出滚筒。在排出成型产品的过程中，流体经由压力源流动通过通道和通过多孔结构至腔。该流体流将消除成型产品和腔之间的粘附力，结果是成型产品将会在例如带上排出。为了防止在将成型产品排出腔的过程中流体会流向相邻排，可参照WO 2012107236，其中描述有滚筒设计和流体流动通过模具滚筒。

还可参照WO 2013107815，其中描述有可与模具构件一起使用的团块供应***和工艺。在本专利申请的其中一个实施例中，描述有一种正位移供给泵的使用和设计，以及还描述有一种压力控制***，用于均衡泵、分隔器和滚筒的宽度上的压力，以实现在滚筒的纵向方向上所有成型产品重量相同。

该申请还描述了一种对模具构件中的腔的压力受控填充和体积受控填充。控制单元可例如设置为智能化，如果上一排没有完全填充就调整对下一排腔的填充。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术中已知的采用食物团块模制产品的方法。

该目的通过一种采用食物团块模制产品的方法实现，包括：

-确定和/或检测模腔相对于供给通道的位置，

-根据所需的设定压力控制泵的压力，

其中，所需的设定压力增大以用食物填充腔，然后在腔已经填满时或之后根据模腔相对于供给通道的位置而减小。

本发明的方法实现了维持易碎且其结构容易破坏的产品(例如鱼)的质量和结构。由于有压力控制，压力改变可以是渐进的，避免了过大的压力和不必要的挤压力矩。本发明的方法进一步的优势为低填充压力，即在填充期间食物团块所受的压力，其导致在密封板和模具构件(例如滚筒)之间和在切割构件和滚筒之间的低压力，结果是滚筒弯曲更小、食物团块在密封板和滚筒之间的泄露更少以及密封板和切割构件的寿命更长。

针对本发明的该实施例的公开内容还适用于本发明的其它实施例并可与其它实施例相关，反之亦然。

本发明基于一种具有供给泵和模具构件的***，包括腔，所述供给泵优选为正位移泵，所述模具构件优选为旋转模具滚筒。供给泵优选为但不限于具有转子的正位移泵。供给泵将食物团块从料斗泵送至模具构件的腔中，食物团块在模具构件的腔中形成为最终的食物产品，例如肉饼。

所述***可用于处理肉、鱼、土豆和蔬菜(例如菠菜)等。特别地，所述***可用于执行本发明的方法。本发明的方法特别适用于处理易碎和容易破坏的产品，例如高质量的全肌肉肉制品。优选地，模具构件为滚筒，其从填充位置旋转至排出位置，在填充位置处，其腔填充有食物团块，在排出位置处，成型产品从腔中移出。

模具构件，优选地为模具滚筒，包括用于形成产品的模腔，其优选地至少部分采用多孔材料制成，例如采用烧结金属材料制成。每个多孔腔连接至一流体通道，流体通道更优选地在滚筒的纵向方向上延伸。在滚筒从排出位置旋转至填充位置的过程中，腔可优选地由空气填充。在产品腔中填满产品的过程中，腔内的空气将优选地至少部分通过多孔腔的多孔壁排出。

此外，或者替代地，产品中的气体，例如空气，可通过多孔材料和经由流体通道从产品中去除，例如排至周围环境。

根据本发明，对模腔相对于供给通道的位置进行确定和/或检测。这可例如通过传感器进行。

此外，对根据所需的设定压力的泵压力进行控制，其中，所需的设定压力增大以用团块填充腔，然后在腔已经填满时或之后根据模腔相对于供给通道的位置而减小。

由于在填充各个腔或一排腔完成后减小的压力，对食物团块的破坏至少得以降低。由于是对压力而不是运送的体积进行控制，因此确保了每个腔完全填满。

优选地，所需的设定压力根据一斜面增大和或减小。由于食物团块上压力的这种逐渐增大，对食物团块的破坏至少得以降低。

在本发明的又另一个优选的实施例中，所需的设定压力在填满腔后减小至零。可选地，所需的设定压力在填满腔后维持在高于零。

本发明的另一个主题是一种采用食物团块模制产品的方法，包括：

-移动模腔，所述模腔为穿过供给通道的模具构件的一部分，将所述团块填充至腔中，其中所述供给通道连接至供给泵，泵送所述团块通过供给通道至腔中，

-确定和/或检测模腔相对于供给通道的位置，

-对泵进行控制

其中在填充模腔的过程中对体积流量进行控制。

根据本发明的该实施例，在填充每个腔的过程中和/或在填充一排腔的过程中，对排出至待填充的腔中的体积流量(即每时间单位(例如秒)食物团块的体积(例如公升))进行控制。能够利用例如传感器(例如流量计)对体积流量进行测量。该传感器的信号传送至一控制单元，其控制供给泵，例如其旋转速度。可选地，一传感器(例如摄影机)可观察模腔的填充程度并将其信号发送至控制供给泵的控制单元。可选地，在填充一个腔的过程中的体积流量的图象可为一预定的曲线。

优选地，在填充模腔的过程中体积流量不是恒定的。更优选地，体积流量随模腔垂直于模具构件的运动方向的延伸而改变。该实施例在该延伸不恒定的情况下是优选的。例如在生产圆形或椭圆形肉饼的过程中就是这种情况。

在本发明的优选实施例中，基于针对一个腔待运送的食物团块的体积以及基于填充腔所需的补偿对食物团块的体积流量进行控制。

优选地，在填充腔的过程中，对已经运送至模腔中的食物团块的体积进行至少一次测量。基于该测量，优选地对食物团块的体积流量进行调节。

优选地，在将模腔填充至一定百分比后对食物团块的体积流量进行调节。操作人员可设置需要对各个模腔填充的程度。一旦达到了该程度，体积流量就改变，优选为降低。

本发明的另一个实施例为一种采用食物团块模制产品的方法，包括：

-确定和/或检测模腔相对于供给通道的位置，

-对泵进行控制

其中泵的压力和/或体积流量自动调节为适应模具构件的运动速度。

本发明的该实施例具有以下优势，即操作人员只需要设定模具构件的运动速度，特别是模具滚筒的旋转速度。然后填充循环自动适应。

优选地，选择与模具构件的运动有关的所需的设定压力，使得在填充过程中模腔所覆盖的距离等于或大于模腔在模具构件的运动方向上的长度。

本发明的该优选的实施例具有以下优势，即填充模腔能够非常缓和地进行。

本发明的另一个实施例为优选地根据以上权利要求中任一项所述的一种采用食物团块模制产品的方法，包括：

-移动相邻排的模腔，所述模腔为穿过供给通道的模具构件的一部分，将所述食物团块填充至腔中，其中所述供给通道连接至供给泵，供给泵泵送所述团块通过供给通道至腔中。

-其中供给通道的宽度大于两排模腔之间的距离，这样，供给通道就可以同时与两个不同排中的两个模腔流体连通，

-控制泵，这样，作用在食物团块上的设定压力在填充各个模腔的过程中变化和/或在填充一个模腔完成后变化，

其中在供给通道与两相邻排的腔重叠的过程中，针对两个模腔的设定压力图象是相同的。

优选地，用于填充模腔的设定压力在重叠结束后增大。

优选地，在两排腔与供给通道重叠的过程中，设定压力维持在一恒定值。该恒定的压力可为零巴或高于零巴。

本发明的另一个优选的实施例为一种采用食物团块模制产品的方法，包括：

-移动相邻排的模腔，所述模腔为穿过供给通道的模具构件的一部分，将所述食物团块填充至腔中，其中所述供给通道连接至供给泵，供给泵泵送所述团块通过供给通道至腔中，

-其中供给通道的宽度为满足供给通道可同时与两个不同排中的两个模腔流体连通，

-控制泵，使食物团块的体积流量在填充各个模腔的过程中变化和/或在填充一个模腔完成后变化，

其中，在供给通道与两相邻排的腔重叠的过程中，针对两个模腔的体积流量是相同的。

优选地，在重叠终止后体积流量增大。

-移动模腔，所述模腔为穿过供给通道的模具构件的一部分，将所述团块填充至腔中，其中所述供给通道连接至供给泵，供给泵泵送所述团块通过供给通道至腔中。

-确定和/或检测模腔相对于供给通道的位置，

-对泵进行控制

其中，对腔的填充部分通过控制泵的压力执行以及部分通过控制泵转移的体积和/或泵的流量执行。

优选地，首先通过控制泵转移的体积和/或泵的流量填充每个腔，然后通过控制泵的压力填充每个腔。

附图说明

现在根据图1-16对本发明进行说明。所述说明不限制本申请的保护范围。所述说明分别适用于所有发明。

图1所示为一种与团块供应***结合的食物形成装置。

图2所示为用作模具构件的旋转滚筒。

图3和4所示为一种根据现有技术的填充方案。

图5a–7d所示为第一发明方法的实施例。

图8a–12b所示为第二发明方法的实施例。

图13a–13b所示为第三发明方法的实施例。

图14a–14b所示为设定压力的自动调节。

图15a–15h所示为本发明方法的实施例，其中考虑了供给通道的宽度。

图16所示为本发明的食物团块形成***。

具体实施方式

图1所示为团块供应***2，包括供给泵4和料斗3，且其经由团块运送装置5和分配器6连接至形成装置1。形成装置在此处设置有模具滚筒。密封板7将用于减少/防止食物团块漏至周围环境。模具滚筒围绕一轴线旋转，且在填充位置将食物团块压进腔9中对模具滚筒进行填充。在排出位置将成型产品排出，此处为排出在传送带上。本领域的技术人员理解模具构件也可为往复运动的模具板。

在模具构件为旋转滚筒的情况下，其可设计为如图2中所示。在该实施例中，一多孔结构11设置于肋板10之间，模腔9设置于多孔结构内。该多孔结构在填充腔的过程中可用于通气，且可用于将成型产品与压缩气体一起排出模腔。滚筒具有六排腔，每排具有五个腔9，通常平行地对腔进行填充，且所有在一排中的腔都根据相同的控制方案进行控制。

图3所示为在用作模具构件的滚筒中用于填充腔的未受控***。该***为通常已知和使用的成型***。供给泵4从料斗3泵送食物团块且经由供给通道12进入模具滚筒的腔9中。唯一的设定值是泵的旋转速度sDP，其为输入源15和/或控制单元16中的设置项。

可对该***进行监控，以便作用于团块上的压力不会超过预设的最大许用压力。这种监控***可用于本申请中的所有实施例中。

图4a所示为一压力受控***。因此，压力测量装置17(例如一传感器)设置于供给通道中，用于测量团块的实际压力p-fc。

图4b所示为所需压力图象p-set与模具构件(此处为滚筒)的旋转角度(旋转位移)的图象。该实施例中的控制***在本领域中众所周知用于将食物材料填充在滚筒型模具构件和板型模具构件中的腔中。p-set为输入至输入源15和/或控制单元16的一设定的所需压力，并表示填充腔应当采用的所需压力。设定压力为恒定的，不论腔是否与供给通道12接触。p-set为供给通道中(优选地相对来说更接近供给通道的出口)的所需压力。

在生产的过程中，控制单元16将实际压力p-fc与所需压力p-set相比较。一旦腔与供给通道连通，团块就将流至腔中，压力p-fc将会下降低于p-set。控制单元将响应并将发送信号s-cp至供给泵，结果是团块上的压力将增大。当p-fc超过p-set时泵将停止。输入源15和/或控制单元16处的另一个输入值为泵的速度sDP。

进一步，取决于将会使用的控制器和控制环的类型，P、I和/或D设置项可为当与设定压力p-set产生偏差时用于确定响应的输入参数。为了简化形成装置的操作，P、I和D设置项也可为机器设置(machine settings)，且在这种情况下将只需要偶尔改变。

泵的速度sDP和P、I和D设置项在所有本文件中描述的压力受控***中可为输入参数。

图5a-5c所示为一种更复杂的压力控制***。图5a中的滚筒设置有6排，每排设置有多个模腔。每个腔的特征在于Bmc(模腔起点)、Emc(模腔末端)和Lc(模腔在滚筒的周向方向上的长度)。供给通道12的特征在于Bfc(供给通道起点)、Efc(供给通道末端)和Wfc(供给通道在滚筒周向方向上的宽度)。供给通道的宽度覆盖滚筒在轴向方向上的整个长度。

模具***包括一传感器，所述传感器连接至一控制单元，这样，控制单元就能获悉腔关于供给通道位置的位置。因此，每排腔都将以相同的方式填充，以防止成型产品的重量差异和变形，与产品在哪排滚筒中形成无关。因此，设置有检测装置13，通过检测装置13能够确定腔和/或滚筒关于供给通道位置的位置。取决于所选择的检测装置，也将使用一个或多个(例如针对每排)腔和/或滚筒定位点14。

供给通道12中的压力将优选地控制为一值，所述值根据在滚筒的与供给通道起点Bfc成一直线时的部分处的所需压力p-set。即，在图5a的实施例中，只要不进行填充，供给通道12中的压力为零巴，一旦Bmc(腔9的起点)通过Bfc(供给通道起点)，供给通道12中的压力将增大。由于供给通道12和空腔9之间的压力差，团块将从供给通道流至腔中。一旦腔末端Emc已经通过了供给通道起点Bfc，设定压力就将再次降至零。对于下一排腔执行相同的控制方案。

图5b所示为控制单元16接收信号p-fc(供给通道中的实际压力)和信号s-pd(腔和/或滚筒的实际位置信号)。进一步，其接收所需压力p-set与滚筒的旋转角度的图象，参见图5c。该压力图象包括参数p(压力等级)、p-ba(用于确定压力斜升的压力形成角度)以及p-ra(用于确定压力斜降的压力减小角度)，且与待填充的腔9的尺寸有关。周期长度限定为滚筒的旋转角度，其与一排腔相对应。

在***内，所有种类的延迟都可能发生，参见图5b；压力测量装置17的响应时间、检测装置13的响应时间、PLC/控制单元16的响应时间、泵和滚筒之间的团块的惯性、使用的团块的压缩率、泵的响应时间的惯性等。优选地，控制单元16会将这些延迟考虑在内，并将基于设定压力p-set与滚筒的旋转角度的图象结合预期延迟计算信号s-cp以相应地控制泵。

取决于所使用的检测装置13和滚筒定位点14，控制单元需要额外的信息，例如滚筒的直径、滚筒中的排数、滚筒中腔的周向位置以及取决于实施例还有腔的长度Lc。滚筒的旋转速度sMM可在控制单元内基于信号s-pd进行计算或者可为一输入参数。这适用于所有本文件中使用检测装置13的进一步描述的实施例。

填充长度，即滚筒的旋转角度，在本控制方案中不是输入参数，其中填充在填充长度期间进行，而是例如取决于p-set、食物团块的速度和/或滚筒的旋转速度。优选的是实现一填充长度，其等于或大于各个模腔在滚筒的周向方向上的长度。

主要取决于食物团块的流动特性和食物团块的内部结合力，可采用其它设定压力p-set与滚筒(在模具构件为滚筒的情况下)的旋转角度的图象以及模腔的相对位置和长度，如图6a至6h所示的图象。在所有的这些实施例中，在对模腔进行填充的情况下，泵将根据选择的压力优选地仅在供给通道中的食物团块上作用压力。优选地，在没有对腔进行填充的情况下，没有压力作用于食物团块上。

通常，在压力与滚筒的旋转的图象的长度短于Lc的情况下，填充腔的起点将没必要为恰好Bmc通过Bfc，而是可以提前或延迟，具有补偿参数o-sp。在压力图象的长度等于Lc但小于Lc+Wfc的情况下也是这样。压力图象最长的可能长度为腔的长度Lc加上供给通道12的宽度Wfc。

图6d所示为供给通道中团块上的压力与滚筒的旋转角度的图象的作用起点由于补偿参数o-sp≠0而相对于模腔的起点Bmc延迟。在对具有良好流动特性的团块进行处理的情况下这是典型的压力图象，因此填充腔的时间相对较短。一旦团块的流动已经停止，供给通道中团块上的压力可降低和/或调节至零巴。

图6g所示为供给通道中团块上的压力与滚筒的旋转角度的图象的起点相对于模腔的起点Bmc提前。在对具有较差流动特性的团块进行处理的情况下这是典型的压力图象，因此填充腔的时间将相对较长。

图6c所示为供给通道中团块上的压力与滚筒的旋转角度的图象的停止点o-ep相对于模腔末端Emc提前。在对具有相对较小的内部结合力(内聚力)的团块进行处理的情况下这是典型的压力图象。没有必要保持团块上的压力直到所填充的腔的末端Emc已经完全通过供给通道的起点Bfc。

图6h所示为供给通道中团块上的压力与滚筒的旋转角度的图象的停止点o-ep相对于模腔末端Emc延迟。在对具有内部结合力(内聚力)的团块(通常例如纤维产品)进行处理的情况下这是典型的压力图象。优选地，压力必须保持在团块上直到所填充的腔的末端Emc已经完全通过供给通道的末端Efc。这将防止所谓的回流，即食物团块从所填充的腔流回供给通道。

在图6i中，为一实施例，所示为多个压力等级与滚筒的旋转角度的图象。图6j和6k所示为对设定压力p-set与腔的填充时间的图象的影响。在两个附图中，腔都将完全填充，在图6j中，填充时间必须要短且因此需要高压。在图6k中，团块具有更多时间流至腔中，且因此压力将相对较低。

图7a所示为设定压力p-set与滚筒的旋转角度的图象，其中一永久压力正作用于供给通道中的团块上。

可参照例如US4356595，其中模具构件为模具板，其在填充位置和排出位置之间进行往复运动。在填充的过程中，填充压力相对较高，且一旦模具板移动离开填充位置并到达排出位置，该压力将降低至较低压力。在模具板的向内的行程中，压力保持较低，且一旦空腔到达填充位置，压力将再次增大。

图7a中的压力图象基于根据图6b的压力图象。所述压力表示最小的预设值和最大的预设值，其为在该实施例中作用于食物团块上经过一对应于Lc(模腔在滚筒的周向方向上的长度)的长度。一旦Bmc(腔9的起点)经过Bfc(供给通道的起点)，团块上的压力就将增大。一旦腔的末端Emc经过供给通道的起点Bfc，设定压力将减小至最小的预设值，其在此种情况下不为零巴。当腔没有完全填充时和当其仍然与供给通道接触时，取决于腔内的实际压力，进一步的填充将以最小的预设压力进行或腔内的团块将降低至最小的预设值。在腔完全通过供给通道且不需要团块流的情况下，团块仍然受到最小的预设压力，其高于零巴，且其将作用于滚筒的封闭的外表面上。

图7b中的压力图象基于根据图6h的压力图象，且在滚筒的旋转速度相对较大(高达25r/min)的情况下和在时间不足以从零巴形成填充腔的压力和/或填充腔之后时间不足以使压力降回零巴的情况下特别有利。可持续获得的最小压力在填充腔的过程中可导致团块上较低的最大压力以及当处理团块在填充后有回流风险的情况下也是有利的。

图7c中的压力图象基于根据图6c的压力图象，但是相较于根据图6c的实施例，一旦模腔的起点Bmc通过供给通道的起点Bfc，对腔的填充就将已经开始。因此，填充将部分以最小预设压力进行以及部分以最大预设压力进行。在该实施例中，只要模腔的末端Emc已经通过供给通道的末端Efc，压力就将保持在腔中的食物团块上。

在图7d中，团块上的压力在滚筒旋转的过程中持续增大，优选地直到腔的末端Emc已经通过供给通道的末端Efc。这对获得所有成型产品上总是相同的压力是特别有利的，不论产品是在滚筒中的哪一排中形成的。

降低至最小的预设压力值也可应用于图5和图6的其它实施例，这些实施例未在图7中描述。

图8a所示为本发明利用体积受控***对腔进行填充的第一实施例。供给泵4从料斗3和供给通道12泵送一优选地为预设体积的食物团块至模具滚筒的腔9中。

图8b中的图象所示为泵所转移的体积V(每周期的体积)与滚筒的旋转角度的图象。运送的体积为团块的体积流量vfr与滚筒的旋转角度的结果，团块的体积流量vfr为泵的旋转角度(每周期的旋转角度)的结果。所述图象基于但不限于一以恒定的角速度旋转的泵，从而形成恒定的体积流量。所述图象进一步优选地基于一可轻微压缩的团块(当受到施加的压力时密度变化小)。

周期长度为滚筒在周向方向上的长度，其表示一排腔。图8b显示了补偿o-sp，其确定体积转移的起点。以预定的体积流量进行转移，预定的体积流量将确定填充腔的持续时间。

设置有检测装置13，其优选地用于确定腔和/或滚筒相对于供给通道位置的位置。

一排中腔的体积v-or(或一个腔的体积v-oc乘以一排中腔的数量nr-c)、起点o-sp和滚筒的速度sDP为输入至输入源15和/或控制单元16中的可能的参数。在待填充至一排中的腔中的体积不同于下一排中待填充的体积的情况下，填充至每一排中的体积可为一输入参数。

当腔未完全填充时，这可例如通过调节滚筒的速度sDP进行修正。所述***可设置有增大/减小(优选地为输入)装置，用于调节食物团块的行为和/或特性的变化和/或食物团块的压缩率。这些增大/减小装置可为根据本发明的每个实施例的一部分，其中，对腔的填充为至少部分体积受控的。

图9a所示为本发明的体积受控***的第二实施例。供给泵4从料斗3和供给通道12泵送预定体积的食物团块至模具滚筒的腔9中。

在WO 2013107815中描述有一种分配模式，其中当模腔与供给通道重叠时泵能够旋转，且泵将运送一预计算体积的团块。图9b所示为一旦模腔的起点Bmc与供给通道的起点Bfc在一条直线上时开始转移团块，且进一步显示了一旦模腔的末端Emc与供给通道的起点Bfc在一条直线上时停止转移团块。因此，填充腔必要的预定体积的团块在填充长度Lf期间转移，填充长度Lf与在滚筒的周向方向上观察时模腔9的长度Lc相对应。此处，o-sp为零。

腔的长度Lc和一排中腔的体积v-or(或者一个腔的体积v-oc乘以一排中腔的数量nr-c)可为输入至输入源15和/或控制单元16中的参数。

控制单元现在具有足够的信息计算将要作出的每一步的持续时间，填充时间期间泵应当转移的体积以及体积流量与时间的图象可基于泵的特性进行计算。这优选地通过控制单元自动完成。

图9c所示为在随后腔的填充周期期间泵的绝对旋转角度和泵转移的绝对体积。在该实施例中，在填充腔后，转子保持在一静止不动的位置，结果是压力维持在团块上。本领域的技术人员理解，供给通道中食物团块上压力也可在两个相邻排的腔之间至少部分地释放。在这种情况下，供给泵的转子反转一定角度。

在图9b中，在滚筒的周向方向上观察，食物团块将转移至腔中经过一长度Lc。但是，团块的转移不受限于该长度。团块可类似地转移更短的距离或更长的距离。

在团块转移的距离选择为小于Lc的情况下，填充腔的起点将不一定是一旦Bmc通过Bfc就开始，而是可延迟，这将通过补偿参数o-sp进行预设。先决条件是在补偿过程期间没有团块流从供给通道进入腔中。在团块转移的距离等于Lc但小于Lc+Wfc的情况下也是成立的。团块转移的最长可能距离为腔的长度Lc加上供给通道12的宽度Wfc。该最长可能距离在图9d中由角度“alfa”表示。填充长度Lc越长，填充就能够执行地越缓和，就能够产生更好的产品质量和/或更少的团块和/或产品的形式的误差。

在由于例如传感器、PLC、控制单元的响应时间和/或团块的惯性而产生误差(例如，重量方面和/或关于食物产品的形状方面)的情况下，在如图8和9所示的体积受控***中对腔的填充至关重要。基于在滚筒的周向方向上的长度和腔应当在其中进行填充的滚筒的旋转速度，控制单元已经计算出泵的速度sDP。例如，在图9b中，在起点延迟的情况下，腔将不再完全填充。由于腔在滚筒上相互之间的距离短和/或如果滚筒的速度相对较高，该影响会越来越严重。

本发明的体积受控***的第三实施例如图10所示，其在对腔进行完全填充方面没那么严格。该图象基于图9b的体积图象但并不限于该图象。在模腔的起点Bmc通过供给通道的起点Bfc之前泵就已经旋转了一定角度。该旋转角度表示预转移的团块体积。当腔不再在供给通道下面时，团块将不流动，而是会由于供给通道中增大的压力而受到压缩。在填充之前由于泵(角泵)的旋转而产生的压力增大如图10中所示，由补偿参数o-sp表示。一旦模腔的起点Bmc通过供给通道的起点Bfc，供给通道中的受压团块将会由于空腔的体积而减压且由于膨胀，团块将流至腔中。

填充腔必要的预定团块体积在填充长度Lf的过程中转移，填充长度Lf可短于但是优选地等于或大于模腔9在滚筒的周向方向上观察的长度Lc。参数Lf连同参数o-sp为输入输入源和/或控制***中的输入参数。所需的Lf可确定在转移剩余体积(腔的预定和/或计算体积减去腔中预转移的团块体积)的过程中泵的速度sDP。

在填充腔之后，团块上的压力可释放，但是优选地，用于克服控制***中由于上述延迟所导致的误差，压力应当在团块上维持至少稍微长于计算的时刻，在所述计算的时刻，模腔的末端Emc将通过供给通道的起点Bfc(或Efc，取决于体积图象)。食物团块上的扩展压力也可改进最终食物产品的密实度。

在如图8、9和10中所述的体积受控***中，没有对施加于食物团块上的压力进行控制，这可能导致压力泄露。填充腔的过程中的实际压力基于以预计算的速度旋转泵时泵所需要的扭矩，以在计算的时间段内转移计算的体积。在例如团块温度方面的差异将导致不同的压力。在滚筒的旋转速度方面的差异将导致填充时间的差异，从而还导致作用于食物团块上的压力的差异。进一步，在腔的体积改变的情况下(空腔与部分填充的腔相比)，压力将改变，这对于处理易碎的团块是不利的，处理易碎的团块时团块上的压力不可超过一定压力。

图11a所示为本发明结合压力和体积受控***的第一实施例，其中将基于所需的压力对腔进行填充。因此，控制将分为两个阶段，即填充阶段和压力受控阶段。该控制***基于图5b的压力受控***，且利用例如用于测量转移体积的装置进行扩展。

在填充阶段，压力与滚筒的旋转角度的图象包括填充腔的所需压力图象。在填充过程中，控制单元16将测量供给泵4的旋转，这样，压力受控***就能够获悉在某一时刻转移了多少体积。

图11b所示为在填充腔的过程中在某一时刻运送的体积的连续测量点A-D和/或在时刻A-D已经运送的体积。基于测量值能够计算出腔何时将完全填充以及压力可降低的时刻，所述时刻由CP表示。但是，在优选地压力将在供给通道中的食物团块上作用更长时间的情况下，这可通过延迟压力将降低的时刻而整合于压力图象中。

在该压力受控和体积受控***中，与输入参数相关的压力为所需压力p-set、p-ba、p-ra、起点o-sp、滚筒的速度sDP和/或P、I和D设置项。体积相关的参数为一排中的腔的体积v-or(或一个腔的体积v-oc乘以一排中腔的数量nr-c)。

在腔未完全填满的情况下，这可通过调节补偿值o-sp和/或泵的速度和/或改变设定压力p-set和/或改变滚筒的旋转速度进行修正。

图12所示为本发明结合体积和压力受控***的第一实施例，其中将利用控制***对腔进行填充，分为两个阶段：填充阶段和压力受控阶段。图12中所示的填充阶段基于图8中的体积受控***。该阶段过程中的压力取决于泵和模具构件之间的阻力，且可由于例如改变团块温度而变化。为了以更受控制的方式填充模腔，增加了第二阶段，其中填充将完成，以获得最终形成产品的所需压力。该第二阶段的结果是所有的产品以相同的压力形成，所有成型产品将产生相同的产品重量和相同的表面光洁度。因此，控制***配置有压力测量装置17。信号p-fc(供给通道中的实际压力)将用于控制单元16中。

图12b所示为对腔进行填充的第一阶段。该阶段为体积受控。体积与滚筒的旋转角度的图象包括填充腔的一所需的体积图象，对腔不是完全填充，而是仅填充至一定程度，以便为压力受控阶段节省时间。填充的第二阶段为压力受控的，即对供给通道中的团块施加至一定的压力，且供给通道中的团块流至腔中直至腔完全填满和/或腔中的食物团块具有一定压力。

当采用仅可受到低压的易碎团块形成较薄产品时，在该阶段，可在一定时间范围内以例如60％至80％的体积对腔进行填充。如果在相同的时间范围内对该腔进行填充直至例如90％至100％，由于相对较高的体积转移量和腔的小流动面积而导致团块的高流动阻力，团块上的压力将因此而增大。当形成较厚产品时，在该阶段，可以例如80％至90％的体积对腔进行填充。可以比当形成薄产品时更高的速度而又不超过一定的压力对腔进行填充。

填充阶段将开始的时刻由补偿参数o-sp和通过输入参数将在填充阶段转移的体积百分比％vc确定。体积受控部分的时间范围将由输入参数确定，所述输入参数为例如Lvc(体积受控部分的填充长度)，和/或可由控制单元16自动确定(例如Lvc等于％vc/100乘以腔长度Lc的百分比)。因此，控制单元需要获知一排中腔的体积v-or(或一个腔的体积v-oc乘以一排中腔的数量nr-c)。

填充的第二阶段，即压力受控阶段开始的时刻由CP表示。在压力受控阶段，将以预设压力对腔进行进一步填充，所述预设压力为直到腔完全填满前的输入参数。与压力相关的输入参数为所需压力p-set、p-ba、p-ra、泵的速度sDP和P、I和/或D设置项。优选地，一旦Emc通过Efc，压力受控阶段停止。

填充腔的最低压力可通过使用团块转移的最长可能距离(体积受控填充阶段+压力受控阶段的总和)达成。该最长的可能填充长度Lf为腔的长度Lc加上供给通道12的宽度Wfc。如果在体积受控的填充阶段将以例如95％的最长的可能填充长度Lf对腔进行填充，压力受控阶段可能就不再有充分的时间。因此，团块转移的距离优选地等于或略长于Lc但短于Lc+Wfc。

当腔未充分填充时，可通过调节补偿值o-sp和/或％vc/Lvc和/或改变设定压力p-set进行修正。

图13a中的图象所示为泵转移的体积V与滚筒相对于腔在滚筒的周向方向上的位置的旋转角度的图象。该图对应于图9b中所示的体积与滚筒的旋转角度的图象，但是并不限于该填充图象和/或该控制***。如果腔为例如如图13a中所示的圆形，该附图中的体积图象会导致不均匀填充的模腔，且因此产生不符合要求的产品。在图13a中，模腔的俯视图分成8部分。在滚筒旋转期间，第一部分1，然后部分2等将与供给通道接触。部分1的表面积小于部分2、3、4等的表面积。在图13a中，由于恒定的泵速度sDP，在每个部分泵将转移相同体积的食物团块至模腔中。主要取决于食物团块的流动特性，食物团块在腔内的分布在部分与部分之间将有所不同，且在填充整个腔后，这会导致不均匀的密度，特别是在部分1和4之间以及在5和8之间。

该缺陷在本发明如图13b所示的实施例中可避免。通过使体积与泵的旋转角度的图象适应与腔的形状，食物团块在腔的每个部分1-8内相对于体积流量的分布保持基本恒定，优选地保持完全恒定。结果是使泵在填充模腔期间所提供的体积流量优选地与模腔在垂直于腔的运动方向的方向上的形状相适应。在部分I和III中，体积相对较小的食物团块将排出至腔中，在部分II中，体积相对较大的食物团块将运送至模腔中。团块的体积流量将变化，且与腔的部分的形状有关。结果将是，即使是具有较差流动特性的食物团块，也将获得在所成型产品的整个表面积上都更加均匀的密度。即使当将体积与旋转角度的图象分成甚至多于3部分，也将实现进一步优化对腔的填充。在加热处理工序例如烹饪期间和/或之后，成型产品的形状也将保持。

图14所示为本发明的实施例，其中将在体积受控***的控制单元内使用一算法，以预期滚筒旋转速度的改变。图14a对应于图9b中所示的填充模式。有相对较长的填充时间用食物团块填充腔。转移食物团块用于填充一模腔或一排模腔的体积由积分“VP”表示。由于图14b中滚筒速度更大，可利用团块填充一排中的腔的可用时间更短。所使用的算法现在将计算在可用时间内填充腔所必要的泵的速度sDP和/或调节设定压力值，以加速或减速对模腔的填充。

在压力受控***中，当操作员将改变滚筒的速度且不改变压力设定值p-set时，如果滚筒速度将减小，则用于填充腔的可用时间将更长，或如果滚筒速度将增大，则用于填充腔的可用时间将更短。这会使填充不正常。如果滚筒速度将减小，则腔将过填充，且如果滚筒速度将增大，则腔将不完全填充。

在压力受控***中优选的解决方案为根据滚筒速度的改变以相同的百分比适当地改变泵速度sDP。

本发明的该实施例不限于所示的填充图象和/或所讨论的控制***。

以上所述的填充方法未考虑产品之间在滚筒的周向方向上的距离。图15所示为本发明的实施例，其中Wfc(供给通道12的出口宽度)和/或与Wfc相关的参数将为控制单元中的输入参数，且将在计算图象时进行积分，其将用于控制***。

作为示例，图15a所示为压力受控***，其具有与如图6b中所示相同的压力图象(所需压力p-set与滚筒的旋转角度的图象)。由于相邻排中的两个腔之间在滚筒的周向方向上的距离，对排I中的腔的填充不受对下一排II中的腔的填充的影响，其中所述距离等于或大于Wfc。

图15b所示为一压力受控***，其排I和排II的腔在Wfc的距离内。因此，对连续两排进行填充会相互影响，因此，这不是根据本发明的示例。在填充腔I后，供给通道中的压力减小，以便释放腔I中的食物团块。但是，一旦腔II将与供给通道12连通，由于所选择的压力图象，供给通道中的压力必须再次增大且因此该增大的压力将影响腔I的上一部分的密度，其中腔I仍保持与供给通道连通。

主要取决于待处理的团块和进一步在工艺线上形成的产品的所需稳定性，受影响的填充的该效果将不具有进一步的劣势。

如果影响是不利的，可使用如图15c中所示压力图象(p-set与滚筒的旋转角度的图象)。只要仅一排腔与供给通道连通，供给通道中的食物团块就仅受到一压力。因此，在供给通道与两相邻排的腔重叠的过程中，用于两相邻排的两腔的设定压力曲线相等，此处为零。团块受到一压力的时间段Lf可在控制单元16内基于输入参数Lc、Wfc和在滚筒的周向方向上观察腔之间的间距进行计算。补偿o-sp可按照以下所述进行计算：o-sp＝Wfc-(根据在滚筒的周向方向上观察腔之间的间距的长度-Lc)。在滚筒的周向方向上设定压力将应用至团块的长度Lf＝Lc–(2*补偿o-sp)。实际上，由于要克服***中的延迟，可使用一修正因子。

图15d所示为压力图象，其中对腔的填充可部分以较低的预设压力进行以及部分以较高的预设压力进行。只要仅一排腔与供给通道流体连通，供给通道中的团块就仅受到较高的预设压力，类似于图15c，结果是对一排中的腔进行填充将不会影响对另一排中的腔进行填充。因此，在供给通道与两相邻排的腔重叠的过程中，用于两相邻排的两腔的设定压力曲线相等，此处大于零。团块受到最大预设压力的时间段可类比根据图15c的计算进行计算。

在根据图15d的实施例中，填充工艺将在相对较长的时间段(最大，根据在滚筒的周向方向上观察的腔之间的间距的长度期间的最大值)内进行，相较于图15c，这将导致食物团块上较低的最大压力。取决于部分1和2中的压力设置，腔可仍然在部分3期间进行填充。只要模腔的末端Emc已经通过供给通道的末端Efc，供给通道中的食物团块和从而腔中的食物团块就将受到最大的预设压力，在可释放团块的相对较长的时间段内以及在防止回流方面这是有利的。

相较于根据图15d的实施例，最大预设压力的起点o-sp在图15e中相对于由箭头所示的模具构件的运动提前。一旦腔与供给通道流体连通，供给通道中的实际压力将由于食物团块从供给通道分配至空腔中而下降。在图15d的实施例中，该压力降最初通过最小预设压力进行补偿。关于快速响应，压力降在图15e中由最大预设压力补偿，以实现腔中的实际压力更快速地增大。此阶段后，将以最小的预设压力对腔进行进一步填充和稳定。因此，在供给通道与两相邻排的腔重叠的过程中，用于两相邻排的两腔的设定压力曲线相等，此处大于零。

如果最大预设压力的该提前的起点o-sp将影响在上一个已填充的排中的腔的填充，将主要取决于***的响应时间和滚筒的旋转速度，如果该影响将发生，起点可以参数o-sp延迟。

在图15f中，利用体积受控***对腔进行填充，且即使在周向方向上腔之间的距离相对较小，对排I中的腔的填充仍然不受对排II中的腔的填充的影响。一旦完成腔填充，供给泵将停止旋转，但是取决于待处理的团块，供给泵可保持供给通道12中的食物团块处于压力下。食物团块将通过供给泵4进行转移的时间段可类比图15c中的计算进行计算：

补偿o-sp＝Wfc–(根据在滚筒的周向方向上观察的腔之间的间距的长度-Lc)。填充长度Lf＝Lc–(2*补偿o-sp)。实际上，由于要克服***中的延迟，可使用一修正因子。

体积控制受限于滚筒中的腔的尺寸和配置，与供给通道的尺寸和配置有关。图15g所示为在填充长度Lf期间对腔进行填充，在滚筒的周向方向上观察，填充长度Lf等于长度Lc，更长的填充长度Lf会导致未定义的情况。

在图15h中，密封板7设置有邻近滚筒外缘的凹槽20，所述凹槽由“alfa II”表示。该凹槽优选地在密封板的轴向长度上延伸和/或与供给通道12的出口长度相同和/或可与滚筒中的腔的形状相适应。该凹槽在滚筒的周向方向上的长度等于或大于腔的长度Lc，其由“alfa I”表示。在生产期间，团块将从供给通道12的出口分配至凹槽20中，且从凹槽20分配至滚筒的腔9中。通过在密封板7中设置凹槽，将在更长的时间段内对腔进行填充，取决于所使用的应用，这可能是有利的。

本发明的这些实施例不限于所示的曲线图象和/或所讨论的控制***。

在图16中所示为一更复杂的压力和/或体积受控***，其中用于旋转供给器的运动的信号s-rf和/或用于调节滚筒的速度的信号s-cd可与信号s-cp(供给泵的运动)和/或输入信号s-pd(腔和/或滚筒的实际位置)和/或输入信号p-fc(供给通道12中的团块的实际压力)结合使用。也可参照WO 2013107815，其中描述有一控制***，其中已经对旋转供给器的运动和/或滚筒的运动进行了整合，且其中设置有传感器用于在泵腔的出口的宽度和滚筒的宽度期间控制压力。

附图标记列表

1 食物产品形成装置

2 团块供应***

3 料斗

4 供给泵

5 团块运送装置

6 分隔器

7 密封板

8 模具构件

9 模腔

10 肋板

11 多孔结构

12 供给通道

13 定位腔和/或滚筒的检测装置，例如，传感器、编码器

14 腔和/或滚筒定位点，例如，凸轮

15 参数输入源，例如，操作面板

16 控制单元

17 压力测量装置，例如，传感器

Bmc 在滚筒的旋转方向上观察时模腔的起点

Emc 在滚筒的旋转方向上观察时模腔的末端

Bfc 供给通道的起点

Efc 供给通道的末端，切割边缘

Lc 模腔在滚筒的周向方向上的长度

Lf 在体积受控填充的过程中腔所覆盖的距离

Lvc 体积受控部分的填充长度

o-sp 压力和/或体积转移的起点提前或延迟的补偿

o-ep 压力和/或体积转移的停止点提前或延迟的补偿

p-fc 供给通道中的团块的实际压力

p-set 所需的设定压力

p-ba 压力形成角度

p-ra 压力减小角度

vfr 食物团块的体积流量

v-or 一排中的腔的体积

v-oc 一个腔的体积

nr-c 一排中腔的数量

sMM 模具构件的速度

sDP 泵的旋转速度

s-pd 腔和/或滚筒的实际位置的信号

s-rf 旋转供给器从控制单元至供给器的运动的信号

s-cp 供给泵从控制单元至泵的运动的信号和/或供给泵从泵至控制单元的运动的信号

s-cd 滚筒从控制单元至滚筒的运动的信号和/或滚筒从滚筒至控制单元的运动的信号

Wfc 供给通道在滚筒的周向方向上的出口的宽度

％vc 在填充阶段将要转移的体积百分比

Claims

1.采用食物团块模制产品的方法，包括：

-移动模腔(9)，所述模腔为穿过供给通道(12)的模具构件(8)的一部分，将所述团块填充至模腔中，其中所述供给通道(12)连接至供给泵(4)，供给泵泵送所述团块通过供给通道至模腔中，

-确定和/或检测模腔(9)相对于供给通道的位置，

-根据所需的设定压力控制泵的压力，

其特征在于，所需的设定压力(p-set)增大以用食物填充模腔，然后在模腔已经填满时或之后根据模腔(9)相对于供给通道(12)的位置而减小，以及

其中通过控制泵的压力并部分地通过控制泵转移的体积和/或泵的流量来部分地填充模腔，

其中首先通过控制泵转移的体积和/或泵的流量填充每个模腔，然后通过控制泵的压力填充每个模腔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所需的设定压力(p-set)根据一斜面增大和或减小。

3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所需的设定压力(p-set)在填充模腔后减小为零。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所需的设定压力(p-set)在填充模腔后维持大于零。