DE102014118500A1

DE102014118500A1 - Vorrichtung zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102014118500A1
Application number: DE102014118500.5A
Authority: DE
Inventors: Walter Föstl; Thomas Petruzzella
Original assignee: ALPMA Alpenland Maschinenbau GmbH
Current assignee: ALPMA Alpenland Maschinenbau GmbH
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts, insbesondere Molkereiprodukts. Die Vorrichtung weist einen Funktionsabschnitt auf, der bei dem Verformen und/oder Bewegen des Lebensmittelprodukts mit diesem zusammenwirkt. Der Funktionsabschnitt ist zumindest abschnittsweise porös ausgestaltet, so dass ein druckbeaufschlagtes Fluid, insbesondere ein Gas, aus dem Inneren des Funktionsabschnitts durch den porösen Abschnitt in den den Funktionsabschnitt umgebenden Außenraum pressbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts, insbesondere eines Molkereiprodukts. Die Vorrichtung umfasst einen Funktionsabschnitt, der bei dem Verformen und/oder Bewegen des Lebensmittelprodukts mit diesem zusammenwirkt.
Derartige Vorrichtungen können beispielsweise Kolben umfassen, durch die ein Lebensmittelprodukt im Produktionsprozess verschoben wird, beispielsweise aus einer Form in eine Verpackung. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise aber auch einen Stempel umfassen, der in ein Lebensmittelprodukt gedrückt wird, um dieses lokal zu verformen. Sowohl beim Verschieben als auch beim Verformen des Lebensmittelprodukts kann das Problem auftreten, dass Bestandteile des Lebensmittelprodukts an dem Kolben oder dem Stempel anhaften, wenn diese zurückgezogen werden. Um dies zu verhindern, wird die Oberfläche des Kolbens bzw. des Stempels mit Wasser besprüht, das als Trennmittel wirkt. Das verwendete Wasser wirkt sich jedoch in vielen Fällen nachteilig auf nachgeordnete Produktionsschritte aus. Beispielsweise gestaltet sich die Verpackung des nassen Lebensmittelprodukts oftmals schwierig.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts zu schaffen, bei dem die vorstehend beschriebene Problematik vermieden wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist der Funktionsabschnitt zumindest abschnittsweise porös ausgestaltet, so dass ein druckbeaufschlagtes Fluid aus dem Inneren des Funktionsabschnitts durch den porösen Abschnitt in den den Funktionsabschnitt umgebenden Außenraum pressbar ist. Insbesondere ist das Fluid ein Gas, beispielsweise Luft.
Durch die poröse Ausgestaltung zumindest eines Teils des Funktionsabschnitts kann das Fluid durch den Funktionsabschnitt gedrückt werden, so dass es den mit dem Lebensmittelprodukt zusammenwirkenden Teil benetzt oder umgibt. Bei der Verwendung von Luft als Fluid, wird somit eine Art Luftpolster gebildet, das verhindert, dass bei einem Bewegen oder Verformen des Lebensmittelprodukts Teile davon an dem Kolben oder Stempel anhaften. Bevorzugt sind alle Bereiche des Funktionsabschnitts, die mit dem Lebensmittelprodukt in Berührung kommen, porös ausgebildet.
Grundsätzlich kann ein beliebiges Fluid zum Einsatz gelangen. Es versteht sich, dass die Porosität des porösen Abschnitts an die Eigenschaften des verwendeten Fluids angepasst werden muss – insbesondere an dessen Viskosität –, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Zwar ist es durchaus möglich, in bestimmten Anwendungsfällen eine Flüssigkeit durch den porösen Abschnitt des Funktionsabschnitts zu pressen. Die Verwendung eines Gases, insbesondere Luft, ist jedoch mit dem Vorteil verbunden, dass das Lebensmittelprodukt nicht nass wird, was – wie eingangs geschildert wurde – in einer Reihe von nachfolgenden Produktionsund/oder Verarbeitungsschritten problematisch sein kann. Bei besonders sensiblen Anwendungen kann auch die Verwendung eines Schutzgases sinnvoll sein.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Innere des Funktionsabschnitts zumindest einen Versorgungskanal auf. Der Versorgungskanal kann sich zumindest abschnittsweise in den porösen Abschnitt hinein erstrecken. Er dient dazu, das Fluid in geeigneter Weise in dem Funktionsabschnitt zu verteilen, um sicherzustellen, dass in allen Bereichen des porösen Abschnitts genügend Fluid bereitsteht. So wird verhindert, dass Teile des porösen Abschnitts nicht mit genug Fluid versorgt werden, so dass in dem dem unterversorgten Bereich zugeordneten Außenraum ein nur unvollständig ausgebildetes Fluidpolster entsteht, so dass es zu Lebensmittelanhaftungen kommen kann. Mit anderen Worten ermöglicht der zumindest eine Versorgungskanal die gezielte – insbesondere möglichst gleichmäßige – Verteilung des Fluids im Inneren und/oder an der Oberfläche des porösen Abschnitts bzw. des Funktionsabschnitts.
Eine weitere Möglichkeit zur gezielten Fluidverteilung ist die optionale Maßnahme, in dem Funktionsabschnitt Bereiche unterschiedlicher Porosität vorzusehen. Mit anderen Worten weist der poröse Abschnitt nicht nur einen Bereich mit konstanter Porosität auf, der bei Bedarf von Versorgungskanälen durchzogen ist, sondern die Porosität variiert gezielt. Ziel dieser Maßnahme ist es unter anderem, eine möglichst gleichmäßige Fluidverteilung zu erreichen. Durch eine Variation der Porosität kann beispielsweise erreicht werden, dass ein einen vergleichsweise langen Weg durch den porösen Abschnitt strömendes Fluid keinem wesentlich höheren Gegendruck ausgesetzt ist, als Teile des Fluids, die einen kürzeren Weg durch den porösen Abschnitt zurücklegen, um in den Außenraum zu gelangen. Dadurch wird verhindert, dass sich das Fluid einen bevorzugten Strömungspfad durch den porösen Abschnitt "sucht" – nämlich den mit dem geringsten Strömungswiderstand – und dass andere Bereiche des porösen Abschnitts unterversorgt sind.
In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, dass der Begriff Porosität im Kontext der vorliegenden Erfindung als offene Porosität zu verstehen ist, d.h. die Summe der Hohlräume, die untereinander und mit dem Außenraum sowie – direkt oder indirekt – mit einer Fluidquelle in Verbindung stehen. Die Wahl der geeigneten Porosität hängt – wie bereits erwähnt – unter anderem von dem verwendeten Fluid ab. Unterschiedliche Porositäten sind Bereiche mit unterschiedlich großem Porenraum in Bezug auf ein Einheitsvolumen, so dass die Bereiche mit unterschiedlichen Porositäten andere Charakteristika bezüglich der Wegbarkeiten für das Fluid aufweisen. Dies hat unmittelbar zur Folge, dass sie für das Fluid unterschiedliche Strömungswiderstände darstellen. Bereiche mit einer geschlossenen Porosität (nicht miteinander verbundene Hohlräume) und massive Bereiche sowie vollkommen offene Bereiche sind in Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung nicht als porös zu bezeichnen.
Der poröse Abschnitt des Funktionsabschnitts kann direkt und/oder über Zufuhrleitungen mit zumindest einer Fluidversorgungskammer in Verbindung stehen. Es ist aber auch denkbar, zur Erzeugung einer bestimmten Fluidverteilung zwei oder mehrere Fluidversorgungskammern vorzusehen, die unter unterschiedlichem Druck stehendes Fluid für den porösen Abschnitt bereitstellen.
Zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids kann die Vorrichtung eine Fluidzufuhreinheit umfassen, durch die das Fluid dem Funktionsabschnitt unter Druck zuführbar ist. Insbesondere weist die Fluidzufuhreinheit einen Flanschabschnitt auf, der mit dem Funktionsabschnitt gekoppelt ist. Bevorzugt bildet der Flanschabschnitt einen Teil der Fluidversorgungskammer. Beispielsweise ist der Flanschabschnitt glockenförmig ausgebildet und wird auf den Funktionsabschnitt aufgesetzt. Bevorzugt ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass der Flanschabschnitt an einer dem Lebensmittel abgewandten Seite des Funktionsabschnitts befestigt wird. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, einen seitlichen Anschluss vorzusehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest der poröse Abschnitt des Funktionsabschnitts aus Metall. Metall lässt sich auf einfache Weise reinigen und sterilisieren, was insbesondere in der Lebensmittelbranche von großer Bedeutung ist.
Zumindest der poröse Abschnitt des Funktionsabschnitts kann durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt sein. Geeignete 3D-Druckverfahren sind beispielsweise ein selektives Lasersinterverfahren, ein selektives Laserschweißverfahren, ein selektives Elektronensinterverfahren und/oder ein selektives Elektronenschmelzverfahren. Mit all diesen Verfahren lassen sich metallische Werkstoffe präzise verarbeiten und die gewünschte Porositätsverteilung erzeugen. Außerdem können durch 3D-Druckverfahren auch komplexe Geometrien des porösen Abschnitts und/oder des Funktionsabschnitts vergleichsweise einfacher Art umgesetzt werden.
Der Funktionsabschnitt kann einen Prägestempel bilden, mit dem beispielsweise ein Symbol oder Logo in ein Lebensmittelprodukt eingeprägt werden kann. Der Funktionsabschnitt kann aber auch ein Kolben zum Bewegen des Lebensmittelprodukts sein, beispielsweise zum Ausstoßen des Produkts aus einer Form.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Portioniereinheit zum Verarbeiten eines Lebensmittelprodukts mit einer Form zur Aufnahme des Lebensmittelprodukts und mit einer ersten Vorrichtung zum Ausstoßen desselben aus der Form. Die erste Vorrichtung ist gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Der Funktionsabschnitt der Vorrichtung ist mittels einer Antriebseinheit bewegbar angeordnet. Insbesondere bildet der poröse Abschnitt des Funktionsabschnitts der Vorrichtung im Wesentlichen vollständig einen Boden der Form. Mit dieser Ausgestaltung der Vorrichtung geht der Vorteil einher, dass sich das Lebensmittelprodukt durch den Funktionsabschnitt zuverlässig aus der Form drücken lässt, ohne dass Bestandteile des Lebensmittelprodukts an diesem anhaften. Wie vorstehend bereits erläutert wurde, sorgt nämlich das durch den porösen Abschnitt gepresste Fluid für ein zuverlässiges Ablösen des Produkts von dem Funktionsabschnitt.
Die Portioniereinheit kann eine Füllstation und einen Prägestation umfassen. Die Füllstation ist dabei derart ausgestaltet, dass das Lebensmittelprodukt in die Form einfüllbar ist, während zumindest der poröse Abschnitt des Funktionsabschnitts der ersten Vorrichtung in einer Aufnahmeposition angeordnet ist. Die Prägestation umfasst eine zweite Vorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, mittels derer das Lebensmittelprodukt verformbar ist. Mit anderen Worten umfasst diese Ausführungsform der Portioniereinheit zwei Vorrichtungen mit jeweils zumindest einem porösen Abschnitt, durch den druckbeaufschlagtes Fluid gedrückt wird, um unerwünschte Produktanhaftungen zuverlässig zu verhindern.
Die Portioniereinheit kann eine Ausstoßstation umfassen. Diese ist derart ausgestaltet, dass das Lebensmittelprodukt durch ein Verschieben des Funktionsabschnitts der ersten Vorrichtung aus der Aufnahmeposition in eine Ausstoßposition aus der Form schiebbar ist. Insbesondere kann die Ausstoßstation derart ausgestaltet sein, dass das Produkt aus der Form in eine Verpackung schiebbar ist.
Die Form, die erste Vorrichtung und die Antriebseinheit zum Bewegen der ersten Vorrichtung können an einem drehbar gelagerten Rahmen angeordnet sein, durch den die Form mit dem Lebensmittelprodukt von der Füllstation zu der Prägestation und/oder zu der Ausstoßstation transportierbar ist. Dies ermöglicht eine effiziente Verarbeitung des Lebensmittelprodukts.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts – bevorzugt eines Molkereiprodukts –, bei dem insbesondere eine Vorrichtung gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zum Einsatz gelangt. Ein bei dem Verformen und/oder Bewegen des Lebensmittelprodukts mit diesem zusammenwirkender Funktionsabschnitt ist zumindest abschnittsweise porös ausgestaltet. Durch diesen porösen Abschnitt wird erfindungsgemäß ein druckbeaufschlagtes Fluid aus dem Inneren des Funktionsabschnitts in den ihn umgebenden Außenraum gepresst, um Produktanhaftungen an dem Funktionsabschnitt zu verhindern.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prägestempels,
2 bis 6 Schnittansichten weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Prägestempels,
7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbens zum Ausstoßen eines Lebensmittelprodukts aus einer Form und
8 und 9 perspektivische Ansichten einer Portioniervorrichtung zum Portionieren und Verpacken eines Lebensmittelprodukts.
1 zeigt einen Prägestempel 10, der zum Prägen eines Symbols in ein Lebensmittelprodukt genutzt wird. Beispielsweise dient der Stempel 10 dazu, das Logo eines Herstellers in ein Molkereiprodukt, beispielsweise Butter, zu stempeln.
Der Prägestempel 10 umfasst eine Trägerplatte 12, die ein Prägeelement 14 trägt. Durch ein Pressen des Prägestempels 10 gegen das Lebensmittelprodukt dringt das Prägeelement 14 zumindest teilweise in das Produkt ein und verformt es lokal.
Im vorliegenden Fall wird dem Produkt der Buchstabe "W" aufgeprägt. Das Prägeelement 14 dringt dabei nicht vollständig in das Produkt ein, so dass die Trägerplatte 12 nicht mit dem Produkt in Berührung kommt.
Bei herkömmlichen Prägestempeln wird das Prägeelement zur Vermeidung von Produktanhaftungen mit Wasser benetzt. Dies führt jedoch dazu, dass das Produkt nass wird und/oder in die Form oder Verpackung gelangt, in der sich das zu bearbeitende Lebensmittelprodukt befindet. Dieses Wasser führt zu einer Vielzahl von Problemen, die es zu vermeiden gilt.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Produktanhaftungen an dem Prägeelement zuverlässig verhindert werden können, wenn das Prägeelement zumindest abschnittsweise porös ausgebildet ist und ein Fluid, insbesondere ein Gas (z.B. Luft), durch den Porenraum gedrückt wird. Das aus dem porösen Abschnitt tretende Fluid verhindert auch, dass bei einem Zurückziehen des Prägestempels in der erzeugten Vertiefung zwischen der Oberfläche des Lebensmittelprodukts und der Oberfläche des Prägeelements ein Vakuum entsteht, das zu einer unerwünschten Verformung der Prägung führen kann.
Das Prägeelement 14 ist im Wesentlichen zweigeteilt aufgebaut. Es umfasst einen dem Lebensmittelprodukt zugewandten porösen Prägeabschnitt 16 und einen – optionalen – massiven Basisabschnitt 18, der zwischen dem Prägeabschnitt 16 und der Trägerplatte 12 angeordnet ist. Bei dem Prägen des Lebensmittelprodukts dringt das Prägeelement 14 nicht so weit in das Produkt ein, dass der Basisabschnitt 18 mit diesem in Berührung gelangt. Somit treten nur die porös ausgestalteten Teile des Prägestempels 10 mit dem Lebensmittelprodukt in Kontakt.
Um zu verhindern, dass das Fluid seitlich aus dem porösen Prägeabschnitt 16 austritt, kann dieser – in Abweichung von der gezeigten Ausführungsform – mit nicht-porösen Seitenwänden versehen sein. Beim Eindringen des Abschnitts 16 in das Lebensmittelprodukt kann nämlich die Situation auftreten, dass der Fluidstrom durch die dem Produkt zugewandte Seite des Abschnitts 16 stark reduziert wird oder sogar zum Erliegen kommt, da sich das Fluid den einfachsten Weg – d.h. den mit dem geringsten Strömungswiderstand verbundenen Weg – durch den Abschnitt 16 sucht und daher durch die noch nicht mit dem Produkt in Kontakt getretenen Seitenwände des Abschnitts 16 entweicht. Das gewünschte Fluidpolsters bildet sich in diesem Fall nur unvollständig aus, so dass der das Anhaften des Produkts an dem Stempel 10 verhindernde Effekt nicht oder nur zum Teil bewirkt wird. Eine dichte Ausgestaltung der Seitenwände des Abschnitts 16 – wobei es grundsätzlich einerlei ist, wie diese Ausgestaltung bewirkt wird – vermag es oftmals, die vorstehend beschriebene Problematik zu vermeiden. Die dichten Seitenwände können ein integraler Bestandteil des Elements 14 sein oder in einem anderen Produktionsschritt auf die Seiten des porösen Abschnitts 16 aufgebracht werden.
Die Zuführung des Fluids erfolgt von der dem Lebensmittelprodukt abgewandten Seite des Prägestempels 10. Dieser weist einen Kammerabschnitt 20 auf, dem das Fluid durch eine nicht gezeigte Zuführeinrichtung zugeführt wird. Der Kammerabschnitt 20 ist im Wesentlichen eine flache, zylindrische Vertiefung der Trägerplatte 12. Von dem Kammerabschnitt 20 führen Zufuhrleitungen 22 zu Versorgungskanälen 24, die im gezeigten Ausführungsbeispiel vollständig in dem porösen Prägeabschnitt 16 verlaufen. Sie sorgen dafür, dass das Fluid sich in dem Prägeabschnitt 16 gleichmäßig verteilen kann. Im vorliegenden Fall bilden die Versorgungskanäle 24 nicht nur die Form des "W" nach. Zur Verbesserung der Verteilung des Fluids ist auch ein Versorgungskanal 24' vorgesehen, der die beiden zentralen Schenkel des "W" quer miteinander verbindet. Es versteht sich, dass die Geometrie, der Querschnitt, die Anzahl und die Verteilung der Kanäle 24, 24' unter anderem von der Komplexität der Geometrie des Prägeabschnitts 16 und den Eigenschaften des verwendeten Fluids abhängt.
Aus den Versorgungskanälen 24, 24' und den sich in dem Prägeabschnitt 16 erstreckenden Teilen der Zufuhrleitungen 22 gelangt das Fluid in die porösen Anteile des Prägeabschnitts 16 und damit letztlich in den dem Prägeabschnitt 16 benachbarten Außenraum, wo es einen diesen umgebendes Fluidpolster erzeugt.
Bei einem Eindringen des Prägeabschnitts 16 in das Lebensmittelprodukt verhindert das vorstehend beschriebene Fluidpolster, dass Teile des Produkts an dem Prägeabschnitt 16 anhaften. Dabei spielt der Druck, mit dem das Fluid zugeführt wird, eine nicht unerhebliche Rolle. Ist er zu schwach, kann das Lebensmittelprodukt, insbesondere wenn es sich um ein vergleichsweise weiches Material handelt, in die Poren des Prägeabschnitts 16 eindringen. Ein zu hoher Druck führt dahingegen zu einer qualitativ schlechten Prägung, insbesondere wenn das aus dem Prägeabschnitt 16 austretende Fluid selbst eine unkontrollierte Verformung des Lebensmittelprodukts erzeugt. Um gute Prägeergebnisse zu erhalten, muss die Porosität des Materials des Prägeabschnitts 16 geeignet gewählt werden. Die von den Poren bereitgestellte Wegbarkeit darf nicht zu klein sein, da sonst zu wenig Fluid durch den Prägeabschnitt 16 nach außen dringen kann. Bei einer zu großen Porosität wird dahingegen eventuell ein zu starkes Fluidpolster erzeugt oder – bei zu geringem Fluiddruck – das Eindringen des Lebensmittelprodukts in die Poren zugelassen, was ebenfalls nicht erwünscht ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Porosität des den Prägeabschnitt 16 bildenden Materials im Wesentlichen überall konstant. Um allerdings eine gleichmäßige Ausbildung des Fluidpolsters zu erzeugen, kann die Porosität lokal variieren. In bestimmten Fällen kann es auch erwünscht sein, bewusst ein ungleichmäßiges Fluidpolster zu erzeugen, was ebenfalls durch eine Variation der Porosität und/oder entsprechend verlaufende Versorgungskanäle 24, 24' bewirkt werden kann.
Der Prägeabschnitt 16, der Basisabschnitt 18 und die Trägerplatte 12 sind aus dem gleichen Material gefertigt. Zur Herstellung des Prägestempels 10 gelangt ein 3D-Druckverfahren zum Einsatz, mit dem auch komplexe Werkstückgeometrien und lokal wohldefinierte Materialporositäten realisiert werden können. Zur Herstellung von metallischen Stempeln eignen sich insbesondere Elektronensinter- oder Elektronenschmelzverfahren oder Lasersinter- oder Laserschmelzverfahren. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, beispielsweise das Prägeelement 14 separat zu fertigen – ggf. mit dichten Seitenwänden, wie oben beschrieben – und dieses an einer beispielsweise durch einen spanenden Prozess erzeugten Trägerplatte 12 zu befestigen. Grundsätzlich kann auch der Basisabschnitt 18 – so er vorhanden ist – separat oder zusammen mit der Trägerplatte 12 gefertigt werden. Die Komponenten 16, 18 und 12 müssen nicht zwingend aus dem gleichen Material bestehen.
Die Trägerplatte 12 ist mittels Bohrungen 26 an einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) befestigt, mit der der Prägestempel 10 verfahren werden kann. Die Bohrungen 26 können auch dazu benutzt werden, einen nicht gezeigten Flansch zu befestigen, mit dem das Fluid in den Kammerabschnitt 20 geleitet werden kann. Grundsätzlich ist es möglich, mehr als ein Prägeelement 14 an der Trägerplatte 12 anzuordnen.
2 zeigt eine Ausführungsform 10a des erfindungsgemäßen Prägestempels. Die Trägerplatte 12 ist mit einem glockenförmigen Flanschabschnitt verbunden, der wiederum mit einer Fluidleitung 30 in Verbindung steht. Durch die Fluidleitung 30 gelangt druckbeaufschlagtes Fluid in eine Kammer 32, die durch den Flanschabschnitt 28 und den Kammerabschnitt 20 gebildet wird. Das Fluid strömt durch die Zufuhrleitungen 22 aus der Kammer 32 durch den Basisabschnitt 18 und gelangt in den vergleichsweise porösen Prägeabschnitt 16. Aufgrund der vergleichsweise hohen Porosität des Prägeabschnitts 16 verteilt sich das Fluid auch ohne Versorgungskanäle 24, 24' hinreichend gleichmäßig.
Der in 3 gezeigte Prägestempel 10b weist einen Prägeabschnitt 16 mit einer niedrigeren Porosität auf, so dass hier – wie bei dem Prägestempel 10 der 1 – wiederum Versorgungskanäle 24 zur gleichmäßigen Verteilung des Fluids vorgesehen sind.
4 zeigt eine Ausführungsform 10c des erfindungsgemäßen Prägestempels. Die Pfeile deuten den Strömungsweg des Fluids aus der Kammer 32 durch die Zufuhrkanäle 22 in den porösen Prägeabschnitt 16 an. Der Prägeabschnitt 16 weist in seinem mittleren Bereich einen Abschnitt erniedrigter Porosität auf (versinnbildlicht durch eine dichtere Punktierung), um bewusst zu erreichen, das sich in diesem Bereich ein schwächerer Fluidstrom einstellt. Grundsätzlich kann die Porositätsverteilung beliebig komplex sein, um ein gewünschtes Fluidstrommuster einzustellen.
5 zeigt einen Prägestempel 10d, mit zwei separaten Prägeelementen 14, 14', denen jeweils eine eigene Fluidversorgungskammer 32 bzw. 32' zugeordnet ist. Dadurch ist es möglich, die Elemente 14, 14' mit unterschiedlichen Fluiddrücken zu versorgen, was beispielsweise bei unterschiedlich komplexen Geometrien der Elemente 14, 14' von Vorteil sein kann.
6 zeigt einen Prägestempel 10e, der – wie der Stempel 10d – zwei Kammern 32, 32' aufweist. Die Kammer 32, 32', in denen unterschiedliche Fluiddrücke herrschen, speisen jedoch beide einen einzigen porösen Prägeabschnitt 16. Diese Bauweise ermöglicht es, die Fluidverteilung bedarfsgerecht zu variieren, nämlich durch eine Anpassung der anliegenden Fluiddrücke. Es versteht sich, dass mehr als zwei Kammern 32, 32' vorgesehen sein können.
Bei dem Prägestempel 10e ist kein Basisabschnitt 18 vorhanden, so dass das Prägeelement 14 und der Prägeabschnitt 16 in diesem Ausführungsbeispiel deckungsgleich sind.
Die Maßnahmen "Porositätsvariation" (siehe z.B. die Ausführungsform gemäß 4) und "Fluidvariation" (siehe z.B. die Ausführungsform gemäß 6) können bei Bedarf beliebig kombiniert werden.
7 zeigt einen Querschnitt durch eine Form 34, in der ein Lebensmittelprodukt, beispielsweise Butter 35, eingefüllt ist. Ein Kolben 36 bildet im Wesentlichen vollständig den Boden der Form 34. Der Kolben 36 ist an seiner der Butter 35 zugewandten Seite mit einem porösen Bodenabschnitt 38 versehen, der funktionell ähnlich wirkt wie der Prägeabschnitt 16 der Prägestempel 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e. Der Kolben 36 wird verschoben, um die Butter 35 aus der Form 34 in eine Verpackung 40 zu schieben. Durch den porösen Bodenabschnitt 38 wird druckbeaufschlagtes Fluid gedrückt, um zu verhindern, dass die Butter 35 an dem Bodenabschnitt 38 anhaftet, wenn der Kolben 36 nach dem Ausstoßen der Butter 35 zurückgezogen wird. Die Zufuhr des Fluids erfolgt über eine Fluidleitung 30 und eine Kammer 32 im Inneren des Kolbens 36.
Beispielsweise wird der Bodenabschnitt 38 zunächst separat als poröse Platte gefertigt und diese an der mit der Kammer 32 versehenen Basis des Kolbens 36 befestigt. Der Kolben 36 kann – als Ganzes oder Teile davon – durch einen 3D-Druckprozess hergestellt werden.
Die 8 und 9 zeigen eine Portioniervorrichtung 42 in perspektivischen Ansichten. Die Vorrichtung 42 umfasst einen um eine im Wesentlichen horizontal liegende Drehachse 44 drehbar gelagerten Rahmen 46, der eine Mehrzahl von Formen 34 trägt. Die Formen 34 sind in Vierergruppen um jeweils 90° versetzt an dem Rahmen 46 angeordnet. Die oben liegenden Formen 34 werden an einer Füllstation mit Butter oder mit einem anderen Lebensmittelprodukt befüllt. Nachdem das Befüllen der Formen 34 abgeschlossen ist, wird der Rahmen 46 im Uhrzeigersinn um 90° gedreht, so dass die soeben befüllten Formen 34 einer Prägestation 50 zugewandt sind. In dieser Position wird der in den Formen 34 befindlichen Butter, die aufgrund ihrer beim Befüllen recht großen Viskosität nicht aus den Formen 34 ausläuft, mittels Prägestempeln 10f das Logo des Butterherstellers aufgeprägt. Die Prägestempel 10f weisen jeweils einen porösen Prägeabschnitt auf, wie er beispielhaft anhand der Prägestempel 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e beschrieben wurde.
Nach dem Abschluss des Prägeprozesses wird der Rahmen 46 erneut um 90° gedreht und die Butter 35 wird an einer Ausstoßstation 52 mittels Kolben 36 – siehe beispielsweise 7 – aus den Formen 34 in bereitgestellte Verpackungen geschoben. In 6 ist gezeigt, dass die Verpackungen 40 beim Ausstoßen der Butter 35 aus den Formen 34 angehoben werden, um die Einführung der Butter 35 in die jeweilige Verpackung 40 zu vereinfachen. Um einen zuverlässigen Übergang des Butterblocks 35 zu gewährleisten, werden die Verpackungen 40 so weit angehoben, dass jeweils ein Teil der Form 34 in die entsprechende Verpackung 40 eindringt, was auch gut in 7 zu sehen ist. Dieses Eindringen des offenen Endes der Form 34 in die Verpackung 40 wird durch eine keilförmige Verjüngung der Form 34 vereinfacht.
Bezugszeichenliste

10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f: Prägestempel
12: Trägerplatte
14, 14': Prägeelement
16: Prägeabschnitt
18: Basisabschnitt
20: Kammerabschnitt
22: Zufuhrleitung
24, 24': Versorgungskanal
26: Bohrung
28: Flanschabschnitt
30: Fluidleitung
32, 32': Kammer
34: Form
35: Butter
36: Kolben
38: Bodenabschnitt
40: Verpackung
42: Portioniervorrichtung
44: Drehachse
46: Rahmen
48: Füllstation
50: Prägestation
52: Ausstoßstation

Claims

Vorrichtung zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts (35), insbesondere Molkereiprodukts, mit einem Funktionsabschnitt (14, 36), der bei dem Verformen und/oder Bewegen des Lebensmittelprodukts (35) mit diesem zusammenwirkt, wobei der Funktionsabschnitt (14, 36) zumindest abschnittsweise porös ausgestaltet ist, so dass ein druckbeaufschlagtes Fluid, insbesondere ein Gas, aus dem Inneren des Funktionsabschnitts (14, 36) durch den porösen Abschnitt (16, 38) in den den Funktionsabschnitt (14, 36) umgebenden Außenraum pressbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Funktionsabschnitts (14, 36) zumindest ein Versorgungskanal (24, 24') vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsabschnitt (14, 36) Abschnitte (16, 38) unterschiedlicher Porosität aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Abschnitt (16, 38) des Funktionsabschnitts (14, 36) direkt und/oder über Zufuhrleitungen (22) mit zumindest einer Fluidversorgungskammer (32) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung eine Fluidzufuhreinheit (28, 30) umfasst, durch die das Fluid dem Funktionsabschnitt (14) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidzufuhreinheit einen Flanschabschnitt (28) aufweist, der mit dem Funktionsabschnitt (14, 36) gekoppelt ist, insbesondere wobei der Flanschabschnitt (28) einen Teil der Fluidversorgungskammer (32) bildet.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der poröse Abschnitt (16, 38) des Funktionsabschnitts (14, 36) aus Metall ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der poröse Abschnitt (16, 38) des Funktionsabschnitts (14, 36) durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Druckverfahren ein selektives Lasersinterverfahren, ein selektives Laserschweißverfahren, ein selektives Elektronensinterverfahren und/oder ein selektives Elektronenschmelzverfahren umfasst.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsabschnitt einen Prägestempel(14) bildet.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsabschnitt einen Kolben (36) zum Bewegen des Lebensmittelprodukts (35) bildet, insbesondere einen Kolben (36) zum Ausstoßen des Produkts (35) aus einer Form (34).
Portioniereinheit zur Verarbeitung eines Lebensmittelprodukts (35) mit einer Form (34) zur Aufnahme des Lebensmittelprodukts (34) und einer ersten Vorrichtung zum Ausstoßen desselben aus der Form (34), wobei die erste Vorrichtung gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet und der Funktionsabschnitt (36) der ersten Vorrichtung mittels einer Antriebseinheit bewegbar abgeordnet ist, insbesondere wobei der poröse Abschnitt (38) des Funktionsabschnitts (36) der Vorrichtung im Wesentlichen vollständig einen Boden der Form (34) bildet.
Portioniereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Portioniereinheit eine Füllstation (48) und eine Prägestation (50) umfasst, wobei die Füllstation (48) derart ausgestaltet ist, dass das Lebensmittelprodukt (35) in die Form (34) einfüllbar ist, während sich der poröse Abschnitt (38) des Funktionsabschnitts (36) der ersten Vorrichtung in einer Aufnahmeposition angeordnet ist, und wobei die Prägestation (50) eine zweite Vorrichtung gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11 umfasst, mittels derer das Lebensmittelprodukt (35) verformbar ist.
Portioniereinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Portioniereinheit eine Ausstoßstation (52) umfasst, wobei die Ausstoßstation (52) derart ausgestaltet ist, dass das Lebensmittelprodukt (35) durch ein Verschieben des Funktionsabschnitts (36) der ersten Vorrichtung aus einer Aufnahmeposition in eine Ausstoßposition aus der Form (34) schiebbar ist, insbesondere in eine Verpackung (40) schiebbar ist.
Portioniereinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (34), die erste Vorrichtung und die Antriebseinheit an einem drehbar gelagerten Rahmen (46) angeordnet sind, durch den die Form (34) mit dem Lebensmittelprodukt (35) von der Füllstation (48) zu der Prägestation (50) und/oder zu der Ausstoßstation (52) transportierbar ist.
Verfahren zum Verformen und/oder Bewegen eines Lebensmittelprodukts (35) – bevorzugt eines Molkereiprodukts – insbesondere mittels einer Vorrichtung gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei ein bei dem Verformen und/oder Bewegen des Lebensmittelprodukts (35) mit diesem zusammenwirkender Funktionsabschnitt (14, 36) zumindest abschnittsweise porös ausgestaltet ist und ein druckbeaufschlagtes Fluid aus dem Inneren des Funktionsabschnitts (14, 36) durch den porösen Abschnitt (16, 38) in den den Funktionsabschnitt (14, 36) umgebenden Außenraum gepresst wird.