DD241189A5 - Verfahren zum injizieren viskoser fluessigkeit in brot oder konditoreiwaren - Google Patents

Verfahren zum injizieren viskoser fluessigkeit in brot oder konditoreiwaren Download PDF

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Torahiro Hayashi
Shigeru Aoki
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Injizieren viskoser Fluessigkeiten wie Marmelade oder Krem in Brot oder Konditoreiwaren beschrieben. Waehrend es das Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Verfuegung zu stellen, mit welchem qualitaetsgerecht gefuellte Produkte hergestellt werden koennen, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Injizieren viskoser Fluessigkeiten in Brot oder Konditoreiwaren zu schaffen, mit welchem gleichzeitig die Lage, die Laenge und die Menge der einzubringenden Fuellung in dem Produkt beliebig bestimmt werden kann bzw. Unregelmaessigkeiten beim Einbringen einer Fuellung leicht festgestellt werden koennen. Erfindungsgemaess wird die viskose Fluessigkeit durch einen Kolben aus einem Vorratstrichter ueber ein Dreiwegeventil in das Innere eines ersten Zylinders gesaugt und nach der Veraenderung der Stellung des Ventils wird die viskose Fluessigkeit ueber ein Rohr und eine hin- und herbewegliche Duese in das Produkt gedrueckt, waehrend die Duese zurueckgezogen wird. Das Verhaeltnis zwischen der Rueckzugszeit der Einspritzduese aus dem Brot oder der Konditoreiware und dem Hub und der Zeit des Ausdrueckens wird durch einen Kolben aufeinander abgestimmt, so dass die Lage, Menge und Laenge der in das Produkt eingefuellten viskosen Fluessigkeit frei variiert werden kann. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Injizieren viskoser Flüssigkeiten, wie Marmelade oder Krem, in Brot oder Konditoreiwaren, insbesondere ein kontinuierliches Verfahren zum quantitativ und positionsgenau gesteuerten Injizieren viskoser Flüssigkeiten in ein Produkt.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Vorrichtungen zum Einbringen von Krem oder ähnlichem in Brot oder Konditoreiwaren, die aus einem Dosierventil, einem Kolben und einer Düse bestehen, sind bekannt. Die Düse wird in das Produkt eingeführt, um die Krem in dieser Lage in das Produkt einzufüllen. Diese Einfüllvorrichtungen sind jedoch auf Produkte einheitlichen Formats oder einheitlicher Länge ausgelegt, und man kann mit ihnen nicht die Füllänge des Füllmaterials kontrollieren. Außerdem wird bei diesen Vorrichtungen die Düse zum Einfüllen der Krems in das Produkt eingesenkt. Dabei kann die Lage des Füllmaterials in dem Produkt nicht mit dem unbewaffneten Auge kontrolliert werden. Daher kann bei den herkömmlichen Vorrichtungen nicht festgestellt werden, ob sich Fremdkörper im Füllmaterial befinden oder ob das Füllmaterial in der Düse oder in einem Zuführungsrohr verklumpt und damit die Zuführung des in das Produkt einzufüllenden Materials unterbricht.
Somit können unzureichend gefüllte Produkte nicht von Produkten mit ordnungsgemäßer Füllung unterschieden werden, so daß Qualitätsunterschiede entstehen.
In der Japanischen Patentschrift Nr.49464/85 wird eine Vorrichtung zum Einfüllen eines viskosen Füllmaterials, wie Schokoladenkrem, in einen Spalt der Oberfläche von Brot beschrieben. Die Vorrichtung enthält ein Drehventil, eine Pumpvorrichtung, die das Füllmaterial durch das Drehventil in einen Zylinder drückt, einen Zylinder zum Ausdrücken des Füllmaterials durch das Drehventil in eine Austrittsöffnung und eine Verschlußvorrichtung zum Öffnen lind Schließen der Austrittsöffnung. Obwohl diese Vorrichtung eine kontrollierte Menge des viskosen Füllmaterials einfüllen kann, besteht sie wegen der Pumpenvorrichtung und der Verschlußvorrichtung, die zusätzlich zum Drehventil und der Zylindervorrichtung vorhanden ist, aus einem komplizierten und damit teuren Mechanismus. Außerdem hat diese Vorrichtung keine Düse, durch die eine viskose Füllung in Brot injiziert werden kann.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Injizieren viskoser Flüssigkeiten in Brot oder Konditoreiwaren zur Verfugung zu stellen, mit welchem qualitätsgerecht gefüllte Produkte hergestellt werden können.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Injizieren viskoser Flüssigkeiten in Brot oder Konditoreiwaren zu schaffen, mit welchem gleichzeitig die Lage, die Länge und die Menge der einzubringenden Füllung in dem Produkt beliebig bestimmt werden kann bzw. Unregelmäßigkeiten beim Einbringen der Füllung leicht festgestellt werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nachfolgend durch folgende Verfahrensstufen gelöst:
Öffnen der Verbindung von einem Speisetrichter in das Innere eines ersten Zylinders durch Betätigen eines Ventils unter gleichzeitigem Schließen der Verbindung vom Inneren des ersten Zylinders in Richtung einer Einspritz- oder Injektionsdüse; Ansaugen einer vorbestimmten Menge einer viskosen Flüssigkeit in das Innere des ersten Zylinders durch Zurückziehen des darin befindlichen Kolbens;
Einführen einer Einspritzdüse in ein Produkt bis zu einer vorherbestimmten Tiefe durch Betätigen des Kolbens eines zweiten Zylinders;
Öffnen der Verbindung von dem Inneren des ersten Zylinders zur Einspritzdüse durch Betätigen des Ventils unter gleichzeitigem Schließen der Verbindung zwischen dem Speisetrichter und dem Inneren des ersten Zylinders; Zurückziehen der Einspritzdüse auf die Ausgangsstellung durch Zurückziehen des Kolbens des zweiten Zylinders und gleichzeitiges Ausdrücken der viskosen Flüssigkeit durch Vorschieben des Kolbens des ersten Zylinders; und Bestätigung des Abschlusses des Einfüllvorganges.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Lage der viskosen Flüssigkeit in dem zu füllenden Produkt, die Füllmenge und die Ausdehnung des Raumes, in den die viskose Flüssigkeit eingefüllt wird, beliebig bestimmt werden, indem in einem Zyklus des Injektionsverfahrens, bestehend aus Betätigen des Ventils, Ansaugen der viskosen Flüssigkeit durch Zurückziehen des Kolbens des ersten Zylinders, Einführen der Einspritzdüse in das Produkt durch Vorschieben des Kolbens des zweiten Zylinders, Betätigen des Ventils, Zurückziehen der Einspritzdüse in die Ausgangslage und gleichzeitigem Ausdrücken der viskosen Flüssigkeit durch Abstimmen der Beziehungen zwischen der Zeit des Zurückziehens der Düse aus dem Produkt, der von dem Kolben ausgedrückten Menge und der Ausdrückzeit.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das Ansaugen der viskosen Flüssigkeit in das Innere des ersten Zylinders gleichzeitig mit dem Einführen der Einspritzdüse in das Produkt und vor dem Abschluß des Einsenkens erfolgen.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung erfolgt die Öffnung der Verbindung von dem ersten Zylinder zur Einspritzdüse nach dem Abschluß des Ansaugens und während des Einführens der Einspritzdüse.
Darüber hinaus erfolgt das Ansaugen in den ersten Zylinder, bevor die Verbindung zwischen dem Inneren des ersten Zylinders und der Düse vollständig geschlossen ist.
Somit kann das Verhältnis zwischen der Rückzugszeit der Düse aus dem Produkt und dem Hub des ersten Zylinders und der Zeit des Ausstoßens abgestimmt werden, so daß die Lage, Menge und Länge der in das Produkt eingespritzten viskosen Flüssigkeit beliebig variiert werden kann.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1: die Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, teilweise im Schnitt dargestellt;
Fig.2: einen Zeitplan des Füllvorganges;
Fig.3: den Schnitt durch ein gefülltes.Brot auf einem Warenträger
Fig.4: den Schnitt durch ein gefülltes Brot auf einem Warenträger.
Gemäß FIg. 1 besteht der Ventilmechanismus 1 aus einem Drehventil 8, einer Einlaßöffnung 6 und einer Auslaßöffnung 7. Ein Fülltrichter 3, der das Füllungsmaterial 2 enthält, ist auf dem Ventilmechanismus 1 montiert und mit der Einlaßöffnung 6 verbunden.
Ein erster Zylinder 5 mit Kolben ist über eine seitliche Öffnung mit der Einlaßöffnung 6 und der Auslaßöffnung 7 des Ventilmechanismus 1 verbunden, wenn das Drehyentil 8 in Bewegung gesetzt wird. Der erste Zylinder 5 besitzt einen Kolben 4 mit einer Kolbenstange 16.
Im folgenden wird der Antrieb des Kolbens 4 beschrieben. Zur Gewährleistung einer stabilen Bewegung des Kolbens 4 dienen die Druckluft-Hydraulikkonverter 12; 12', die Luftdruck in Öldruck umwandeln, die Absperrventile 30; 30' und die Betätigungselemente 32; 32', die mit einem dritten Zylinder 13 mit Kolben 14 verbunden sind. Eine Kolbenstange 15, die an einem Ende mit dem Kolben 14 des Zylinders 13 verbunden ist, ist am anderen Ende gelenkig mit der Kolbenstange 16 des Kolbens 4 verbunden. Auf dem dritten Zylinder 13 befinden sich magnetische Annäherungsschalter 17; 17'. Auf dem Kolben 14 befindet sich ein Magnetring 18. Wenn sich der Kolben 14 z. B. auf die Höhe des Annäherungsschaiters 17' bewegt, weist dieser den Magnetring 18 nach und übermitteltem Signal an das Folgesteuerungsorgan 36, das programmierbar ist. Da das Folgesteuerungsorgan 36 mit den Absperrventilen 30; 30' und den Betätigungselementen 32; 32' elektrisch verbunden ist, um ihnen ein vorherbestimmtes Signal zu übermitteln, kann die Stellung des Kolbens 14 und damit die Stellung des Kolbens 4 mit Hilfe der Betätigungselemente 32; 32', welche die auf den dritten Zylinder 13 ausgeübte hydraulische Kraft regeln, eingestellt werden.
Darüber hinaus regeln die Betätigungselemente 32; 32' durch Variation der genannten hydraulischen Kraft die Geschwindigkeit des Kolbens 14 in dem dritten Zylinder 13.
Von dem Folgesteuerungsorgan 36 werden an die Absperrventile 30; 30' sowie die Betätigungselemente 32; 32' die Signale d; d'; e; e' gegeben. Die aus den Druckluft-Hydraulikkonvertern 12; 12', den Absperrventilen 30; 30', den Betätigungselementen 32; 32', dem dritten Zylinder 13, dem Kolben 14, den Kolbenstangen 15; 16, den magnetischen Annäherungsschaltern 17; 17' und dem Magnetring 18 bestehende Einheit wird im folgenden zusammen als erstes Kontrollsystem M bezeichnet.
Eine Düse 11 ist auf einem Ständer 19 befestigt, der sich in Richtung der Einführung der Düse 11 in das Produkt 10 bewegen kann.
Zwischen der Auslaßöffnung 7 un3 der Düse 11 ist ein flexibler Schlauch 9 angeordnet, durch welchen das Füllungsmaterial 2 transportiert wird.
Der Ständer 19 ist an einem Ende mit einer Kolbenstange 22 verbunden, die sich mit Hilfe einer Kombination separat angebrachter Druckluft-Hydraulikkonverter 20; 20', Absperrventile 31; 31' und Betätigungsorgane 33; 33' innerhalb eines zweiten Zylinders 21 bewegt. Der Bewegungszustand des Ständers 19 wird mit einem Codedrehgeber 24 festgestellt, der über einen Zahnradantrieb 23 mit dem Ständer 19 verbunden ist. Die aus dem Ständer 19, den Druckluft-Hydraulikkonvertern 20; 20', den Absperrventilen 31; 31', den Betätigungsorganen 33; 33', dem zweiten Zylinder 21, der Kolbenstange 22, dem Zahnradantrieb 23 und dem Codedrehgeber 24 bestehende Einheit wird im folgenden alszweites Kontrollsystem N bezeichnet.
Die Eindringtiefe der Düse 11 in das Produkt 10 wird durch Zahlenwerte bestimmt, die der Bediener über einen auf einer Schalttafel angebrachten Zähler 34 eingibt. Wenn die Zählung durch den Codedrehgeber 24 die Vorwärtsbewegung des Ständers 19 bis zum eingestellten Wert anzeigt, übermittelt der Zähler 34 ein mit „f" bezeichnetes Signal an das Folgesteuerungsorgan
Auf Grund des Signals „f" gibt das Folgesteuerungsorgan 36 ein Betätigungssignal an die Absperrventile 31; 31', um das Einsenken zu beenden bei erreichter Einsenktiefe der Düse 11.
Die Einsenkgeschwindigkeit der Düse 11 in das Produkt 10 kann durch die Betätigungsorgane 33; 33' reguliert werden, die
gemäß den Befehlen von dem programmierbaren Folgesteuerungsorganarbeiten. '
Die Ausdrückgeschwindigkeit des Kolbens 4 kann ebenfalls durch die Betätigungselemente 32; 32' reguliert werden, die entsprechend den Befehlen des programmierbaren Folgesteuerungsorgans 36 arbeiten, so daß das Folgesteuerungsorgan 36 den Zeitablauf des Einsenkens und Zurückziehens der Düse 11 und das Ausdrücken steuert.
Die Menge des in das Produkt 10 einzuspritzenden Füllungsmaterials 2 kann durch Positionseinstellung der Annäherungsschalter 17; 17' vorherbestimmt werden, indem diese Position die obere Totpunktstellung und die untere Totpunktstellung des Kolbens 14 bestimmen.
Ein Produktförderer 27 mit Warenträgem 25 bewegt sich rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Düse 11. Gemäß Fig. 1 wird ein Signal „a" von dem Folgesteuerungsorgan 36 an den Antriebsmotor des Produktförderers 27 gegeben. Oberhalb des Produktförderers 27 befindet sich eine Halteplatte 28, die das Produkt 10 festhält, während das Füllungsmaterial 2 in das Produkt 10 eingeführt wird. Ein Produktfühler 29 in der Nähe des Produktförderers 27 spricht dann an, wenn sich das Produkt in der vorbestimmten Position befindet, in der das Füllungsmaterial 2 einzufüllen ist.
Die Beziehung zwischen der Betätigungszeit der Düse 11 und der des Kolbens 4 wird im folgenden anhand des Zeitplanes nach Fig. 2 beschrieben.
Gemäß Fig. 2 bedeutet „A" den Zeitabschnitt für die Vorwärtsbewegung der Düse 11 und „B" den Zeitbereich für die Rückzugsbewegung der vorgeschobenen Düse 11. Die Zeitstrecken für die Zeitbereiche „A" und „B" müssen nicht gleich lang sein. Ein Zyklus umfaßt die Vorwärtsbewegung „A" und die Rückwärtsbewegung „B" der Düse 11 auf die Ausgangsposition.
„C" bedeutet den Zeitabschnitt für die Ausdrückbewegung des Kolbens 4, und „D" und „E" bedeuten die Zeitabschnitte für die Saugbewegung des Kolbens 4. In dem Zeitabschnitt „D" schließt das Drehventil 8 außerdem die Verbindung zum Fülltrichter In diesem Zeitabschnitt bedeutet das Zurückziehen des Kolbens 4 daher die Bewirkung eines.Unterdrucks in der Auslaßöffnung 7, wodurch ein Herabtropfen des Füllungsmaterials 2 von der Düsenspritze verhindert wird, während des Herausziehens der Düsenspitze aus dem Produkt 10. Der Zeitabschnitt „D" ist sehr kurz. In dem Zeitabschnitt „E" öffnet das Drehventil 8 die Verbindung zwischen dem ersten Zylinder 5 und dem Fülltrichter 3 und schließt die Verbindung zur Düse 11.
Daher bewirkt das Zurückziehen des Kolbens 4 das Einfüllen des Füllungsmaterials 2 in das Innere des Zylinders 5.
Im folgenden wird die Steuerung beschrieben. Die Menge des Füllungsmaterials 2 ist proportional dem Hub des Kolbens 4 in dem ersten Zylinder 5. Obwohl dieser Hub durch die Bedienperson über die Tastatur eingestellt wird, beeinflußt das Folgesteuerungsorgan 36 die Druckluft-Hydraulikkonverter 12; 12' in dem ersten Steuerungssystem M in der Weise, daß die entsprechenden Mengen von Füllungsmaterial 2 immer in einer konstanten Zeit eingefüllt werden können.
Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, ist die Länge I1 oder I2 des in das Produkt 10 eingegebenen Füllmaterials 2 variabel. Sie wird durch Variation des Zeitabschnitts der Ausdrückbewegung des Kolbens 4 während der Rückzugsbewegung der Düse 11 bestimmt.
Die Länge des Zeitabschnitts C der Ausdrückbewegung des Kolbens 4 wird durch Bedienperson über die Tastatur eingestellt und das Folgesteuerungsorgan 36 gibt an die Betätigungsorgane 33; 33' Signale aus, die die Einfüllmenge in jedem Querschnitt des Produkts 10 regulieren.
Diese Operationen können dadurch erzielt werden, indem die Daten über die benötigte Vorschubzeit und die benötigte Rückzugszeit der Düse 11 sowie die Daten über die Rückzugsstrecke in das programmierbare Folgesteuemngsorgan 36 eingegeben werden.
Nach in oben beschriebener Weise frei festgelegten Daten wird die Einspritzoperation automatisch wiederholt, jedoch wird diese unterbrochen, wenn das Ausdrücken des Kolbens 4 zum Einspritzen einer vorbestimmten Länge der Füllung aus irgendeinem Grunde behindert wird.
Wenn der Annäherungsschalter 17 in dem ersten Steuerungssystem M, der die Beendigung der Ausdrückoperation des Kolbens 4 nachweisen soll und das entsprechende Signal an das Folgesteuerungsorgan 36 übertragen soll, auch nach Ablauf einer vorherbestimmten Zeit, die in dem Folgesteuemngsorgan programmiert ist, die Ankunft des Kolbens 14 nicht nachweist und das Folgesteuerungsorgan 36 kein Nachweissignal erhält, sendet das Folgesteuemngsorgan 36 kein Kommando an das Drehventil 8 zur Öffnung der Verbindung von dem Speisetrichter 3 zum Inneren des ersten Zylinders 5 ab. Daher findet die nächste Operation nicht statt.
Auf diese Weise wird festgestellt, wenn durch Verstopfung der Düse 11 durch einen Fremdkörper usw. das Ausdrucken des Füllungsmaterials 2 nicht möglich ist. Somit wird die Operation automatisch unterbrochen. Damit kann das Auftreten eines unzureichend gefüllten Produkts leicht nachgewiesen werden.
Wie oben beschrieben, liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren mit breitem Anwendungsbereich, indem die Lage und Länge der Füllung in Produkten frei gewählt werden kann, um Änderungen irrder Größe und im Format der2u füllenden Produkte zu entspechen.
Darüber hinaus kann ein Fehler bei der Füllung, der entsteht, wenn wegen eines Hindernisses in der Düse oder aus anderen Gründen die Füllung nicht in das Produkt eingebracht werden kann, leicht festgestellt werden. Mithin kann ohne Stichprobenprüfung Ausschuß sofort festgestellt werden.
In Fig. 1 bedeuten die Hinweise b; b'; c; c'Signale, die vom Folgesteuerungsorgan 36 an die Absperrventile 31; 31' und an die . Betätigungsorgane 33; 33' gegeben werden. Ein Betätigungsorgan 37 bewegt die Halteplatte 28 auf und ab.

Claims (7)

1. Verfahren zum Injizieren viskoser Flüssigkeiten in Brot oder Konditoreiwaren, gekennzeichnet dadurch, daß sich nachfolgende Verfahrensschritte wiederholen:
a) Öffnen der Verbindung von einem Speisetrichter in das Innere eines ersten Zylinders mit Kolben durch Betätigen eines Ventils unter gleichzeitigem Schließen der Verbindung vom Inneren des Zylinders zu einer Einspritzdüse;
b) Ansaugen einer vorbestimmten Menge einer viskosen Flüssigkeit in das Innere des ersten Zylinders durch Zurückziehen des Kolbens;
c) Einführen einer Einspritzdüse in ein Produkt mit einer vorherbestimmten Tiefe durch Betätigen des Kolbens eines zweiten Zylinders;
d) Öffnen der Verbindung von dem Inneren des ersten Zylinders zur Einspritzdüse durch Betätigen des Ventils unter gleichzeitigem Schließen der Verbindung zwischen dem Speisetrichter und dem Inneren des ersten Zylinders;
e) Zurückziehen der Einspritzdüse auf die Ausgangsstellung durch Zurückziehen des Kolbens des zweiten Zylinders und gleichzeitiges Ausdrücken der viskosen Flüssigkeit durch Vorschieben des Kolbens des ersten Zylinders und
f) Bestätigung des Endes des Ausdrückvorganges.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß das Ansaugen der viskosen Flüssigkeit in das Innere des ersten Zylinders gleichzeitig mit dem Einführen der Einspritzdüse in das Produkt und vor dem Abschluß des Einsenkens erfolgt.
3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Öffnung der Verbindung zwischen dem Inneren des ersten Zylinders und der Einspritzdüse während des Einfahrens der Einspritzdüse und nach Abschluß des Ansaugvorganges erfolgt.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ansaugen in den ersten Zylinder erfolgt, bevor die Verbindung zwischen dem Inneren des ersten Zylinders und der Düse vollständig geschlossen ist.
5. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Ansaugen in den ersten Zylinder erfolgt, bevor die Verbindung zwischen dem Inneren des ersten Zylinders und der Düse vollständig geschlossen ist.
6. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Ansaugen in den ersten Zylinder erfolgt, bevor die Verbindung zwischen dem Inneren des ersten Zylinders und der Düse vollständig geschlossen ist.
7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Lage der viskosen Flüssigkeit in dem Produkt, die Füllmenge und die Ausdehnung des Raumes, den die viskose Füllung einnimmt, frei wählbar ist in einem Zyklus des Injektionsprozesses, bestehend aus Betätigen des Ventils, Ansaugen der viskosen Flüssigkeit durch Zurückziehen des Kolbens eines ersten Zylinders, Einführen der Einspritzdüse in das Produkt durch Vorschieben des Kolbens des zweiten Zylinders, Betätigen des Ventils und Zurückziehen der Einspritzdüse in die Ausgangslage und Ausdrucken der viskosen Flüssigkeit durch Abstimmen der Beziehungen zwischen der Zeit des Zurückziehens der Düse aus dem Produkt, der durch den Kolben ausgedrückten Menge und der Ausdrückzeit.
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