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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Formen und Füllen einer
vorgegebenen Menge von Eiscreme mit hoher Viskosität in ein
Trägerelement
für die
Eiscreme.
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Es
gibt signifikante Vorteile, die mit dem Formen und Füllen einer
kalten, steifen Eiscreme in ein Behältnis in Beziehung stehen.
Dies gestattet die Möglichkeit,
ein nachfolgendes Kühlen
zu reduzieren oder sogar vollständig
wegzulassen, bevor das Produkt zu einer Kühllagerung übergeführt wird.
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Aus
der
US-A-4 413 461 ist
eine Vorrichtung zum Formen gefrorener Eisprodukte bekannt. Bei dieser
Vorrichtung wird eine verformbare Eisportion, welche um ein Stäbchen gefroren
ist, platziert in ein Formungswerkzeug mit zwei formenden Halbteilen. Diese
werden um die Eisportion geschlossen, welche dadurch in ihrem gefrorenen
Zustand geformt wird. Die Eisportion kann um das Stäbchen pressgeformt oder
extrudiert werden, so dass ein Pressformungswerkzeug für eine vorläufige Formgebung
weggelassen werden kann. Diese Vorrichtung ist nur brauchbar für die Herstellung
von Eislutschern, weil die Eisportion während des Formungsprozesses
gehandhabt werden muss. Auf der anderen Seite ist dieses Verfahren
insbesondere geeignet für
Eislutscher mit speziellen Formen.
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Es
sind auch Techniken bekannt, wo eine Eiscremestange aus einer Röhre fließt, wonach
die Stange mit einem Messer in Portionen mit geeigneter Länge und
Volumen geschnitten wird, welche nachfolgend zum Verpacken übergeführt werden.
Diese Technik kann auch für
die Herstellung von Eiswaffeln, Eisbechern und dergleichen verwendet
werden.
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Die
Nachteile bei diesen bekannten Techniken sind, dass die abgeschnittene
Portion auf dem Weg zum Verpacken geführt und dabei durch eine Gerätschaft
berührt
oder im freien Fall von dem Messer und abwärts in die Verpackung übergeführt werden
muss. Aus der
US-A-5
212 960 ist ein System für die Herstellung von extrudierten
essbaren Eisprodukten bekannt, wo eine extrudierte Stange von Eiscreme
mit Bruchlinien versehen wird. Die Stange wird entlang dieser Bruchlinien
in Portionen gebrochen und auf einem Förderband zum Formen und Verpacken
und/oder einer anderen Prozessbehandlung weitertransportiert. Hierbei
wird es notwendig, nach dem Schneiden eine extensive Handhabung
der Eiscremeportionen vorzunehmen, um die Eiscremeportion mit einer
spezifischen Form in ein Trägerelement zu
füllen.
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Die
abgeschnittene Portion hat über
ihre gesamte Länge
den gleichen Querschnitt, wogegen die Verpackung oft eine konische
Form hat, welche aufgrund der Stapelbarkeit vorteilhaft ist. Dies
führt dazu,
dass die Eiscremeportion die Verpackung nicht zur Gänze füllt und
dass notwendigerweise, um dies zu erreichen, ein Druck auf die Portion
von der Öffnung
des Trägerelements
her ausgeübt
und dabei die Eiscreme berührt
werden muss. Unter solch einem Druck wird die Verpackung einer ähnlichen
Aktion unterworfen, was die Verpackung, welche oft aus knusprigen
Teilen, z. B. einer Waffel besteht oder solche enthält, verformen
oder zerstören
kann.
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Durch
diese bekannte Technik gibt es weiterhin eine substantielle Handhabung
und daher ein Berühren
der Eiscreme, was das Produkt beschädigen und dadurch die Qualität des Produkts
in einer negativen Weise beeinflussen kann. Darüberhinaus sind eine komplexe
Produktionsausrüstung
und viele Prozess schritte zum Füllen
der Verpackung für
die Produktion von Eisprodukten nötig.
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Vor
diesem Hintergrund ist es das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Füllen
einer vorgegebenen Menge von Eiscreme in ein Trägerelement zu schaffen, wobei
das Risiko einer Beschädigung
der Produkte vermindert wird und der Prozessablauf vereinfacht wird,
so dass eine bessere Produktqualität und eine profitablere Eisproduktion
erreicht werden können.
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Die
Erfindung besteht in einem Verfahren zum Formen und Füllen einer
vorgegebenen Menge von Eiscreme mit einer hohen Viskosität in ein
Trägerelement
für die
Eiscreme, wobei eine Stange von Eiscreme aus einer Zuführungsröhre extrudiert
wird und entsprechend dem Trägerelement
in einer Formungseinrichtung geformt wird durch Pressen zwischen
mindestens zwei Formteilen und gleichzeitiges Erzeugen einer Bruchstelle
in der Eiscremestange am Einlass zu der Formungseinrichtung, wonach
die Formungseinrichtung geöffnet
wird und die Eisportion, welche dadurch am Ende der Eiscremestange geformt
ist, direkt zu dem Trägerelement übergeführt wird,
wonach die Eiscremestange an der Bruchstelle gebrochen wird. Darüberhinaus
besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zum Formen und Füllen einer
vorgegebenen Menge von Eiscreme mit einer hohen Viskosität in ein
Trägerelement
für Eiscreme
unter Durchführung
eines Verfahrens gemäß einem
der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Vorrichtung eine Zuführungsröhre, durch
welche eine Stange von Eiscreme extrudiert und in eine Formungseinrichtung gefördert werden
kann, umfassend mindestens zwei Formteile mit einem gemeinsamen
inneren Hohlraum, welcher der Geometrie des Trägerelements entspricht, wobei
die Formteile um eine vorgegebene Portion der extrudierten Stange
von Eiscreme geschlossen werden können, sowie Abschneidemit tel zum
vollständigen
oder teilweisen Abschneiden der vorgegebenen Portion der Eiscremestange
umfasst.
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Hierdurch
wird ein Prozess zum Formen und Füllen einer vorgegebenen Menge
von fester Eiscreme in einen Träger
erreicht mit der Möglichkeit, ein
nachfolgendes Kühlen
zu reduzieren oder sogar wegzulassen bevor die Eisprodukte zu einer
Kühllagerung
transportiert werden. Durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist es möglich,
die feste Eiscreme direkt in ein knuspriges, zerbrechliches Behältnis zu
füllen,
so wie eine gebackene Waffel, ohne das Risiko einer Beschädigung des
Behältnisses,
weil die vorgegebene Menge von Eiscreme entsprechend dem Behältnis geformt
ist.
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Gemäß der Erfindung
wird das freie Ende der Eiscremestange, welche aus der Röhre fließt, entsprechend
dem Behältnis
geformt, indem es nach einem wohlbekannten Prinzip zwischen gekühlten Formteilen
gepresst wird, aber es sind in Verbindung damit oder integral darin
ausgebildete Messer vorgesehen, welche eine Bruchstelle durch nur
teilweises Schneiden durch die Eiscremestange erzeugen, und dass
die geformte Eisportion nach dem Öffnen der Formteile förmlich als
ein kontinuierlicher Teil von der Eiscremestange und deren Auslassröhre direkt
in das Behältnis übergeführt wird,
welches durch die Portion unter einem geringen Druck gefüllt wird,
wonach die Eiscremestange aufgrund der Bruchstelle weggezogen wird,
wenn die Eiscremestange und das Behältnis wegbewegt oder relativ
zueinander verschoben werden.
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Das
Trägerelement
kann – neben
normalem Kunststoff/Pappe – z.
B. aus einer gebackenen Waffel mit konischer Form bestehen, welche
in einem Halter aufgehängt
ist, möglicherweise
mit einer Öffnung
abwärts
und so, dass der innere Raum der Waffel mit Schokolade oder anderem
Material versehen wird, welches in teilweise feuchtem Zustand als
ein Kleber wirkt, welcher den Zwischenraum zwischen der Waffel und
der Eiscremeportion füllt,
wodurch diese Portion in der Waffel zurückgehalten werden kann, wenn
die Eiscremestange abgebrochen wird, weil der "Kleber" sich, nachdem er mit der sehr kalten Oberfläche der
Eiscremeportion in Kontakt geraten ist, ziemlich schnell verfestigen
wird.
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Darüberhinaus
gestattet es das Verfahren, dass ein Stäbchen anstelle des Behältnisses
verwendet wird, wobei das Stäbchen
in die geformte Eisportion gepresst wird, während sie noch teilweise in
den Formteilen umgriffen ist, wonach diese geöffnet werden und die Eisportion
dann als eine dreidimensional geformte Eiscremestange an dem Stäbchen fixiert ist.
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Das überraschend
neue durch dieses Verfahren zum Formen und Füllen extrakalter Eiscreme zusammen
mit dem Entleeren der Eiscreme ist, dass es für eine große Flexibilität in Bezug
auf Verpackungen und Formen der Eiscreme sorgt, mit der Möglichkeit
eines Platzierens der Eisportion auf einem Stäbchen, und es können eine
gute Hygiene und Zuverlässigkeit
erreicht werden, weil die Eiscreme nur durch einige wenige gekühlte Teile
berührt
wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
detaillierter beschrieben:
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1 bis 5 zeigen
die Schritte des Verfahrens zum Formen und Füllen einer vorgegebenen Menge
von Eiscreme in ein Behältnis
gemäß einem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 bis 8 zeigen
ein alternatives Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens gemäß der Erfindung;
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9 und 10 zeigen
Details eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Formungseinrichtung gemäß der Erfindung;
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11 und 12 zeigen
eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels
der Formungseinrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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14 bis 19 zeigen
aufeinanderfolgende Prozessschritte eines Verfahrens gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1 zeigt
eine Füllvorrichtung
in einer anfänglichen
Position. In den 1 bis 5 sind die verschiedenen
Prozessschritte in Bezug auf Formen und Füllen einer vorgegebenen Menge
von Eiscreme 6 von einer Eiscremestange in ein Behältnis 15 gezeigt.
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Ein
kontinuierlicher Strom von fester Eiscreme 6 passiert den
Auslass einer Röhre 5.
Die Viskosität
der Eiscreme ist relativ hoch, weil die Temperatur normalerweise
in der Nähe
von –15°C sein wird, wo
eine sehr große
Menge des Wassergehalts als Eiskristalle ausgefallen ist.
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Zwei
oder mehr Formteile 7 sind mit Hohlräumen 8 hergestellt,
die der gewünschten
Form der Eiscremeportion entsprechen. Um einen guten Ablösungseffekt
zu erreichen, so dass die Eiscreme nicht an der Form klebt, wenn
sie wieder geöffnet
wird, wird die Form durch ein Kühlmedium
gekühlt,
welches durch die Form über
eine oder mehrere Kanalbohrungen 9 gelassen werden kann,
was ein bekanntes Prinzip ist. Die Formteile können vorzugsweise aus Aluminium
oder einem ähnlichen
Material mit einer guten Wärmeübertragung
und möglicherweise mit
einer Oberflächenbehandlung
mit PTFE hergestellt sein.
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Die
zwei gezeigten Formteile 7 können in einem (nicht gezeigten)
Führungssystem
angeordnet sein, so dass sie in einer Horizontalebene bewegt werden
können,
und mit einer Kraftübertragung 10, so
dass sie gegeneinander von einer offenen Position, siehe 1,
in eine geschlossene Position, siehe 2, bewegt
werden können.
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Weil
das Volumen 8 der Hohlräume
dem Volumen der austretenden Eiscreme 6, welche zu einem
endgültigen
Produkt zu formen ist, entspricht, wird die Eiscreme 6 unter
dem Einfluss des Drucks der Formteile die Hohlräume 11 füllen.
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Die
Formteile 7 können
mit Schneidekanten 12 ausgebildet sein oder mit separaten
Messern, welche an den Formteilen 7 angebracht sind. Es
ist wichtig, dass die Messer 12 über einen Kontakt mit den Formteilen 7 gekühlt oder
mit einer anderen Kühlung von
außen
versehen sind, um einen guten Ablöseeffekt in Bezug auf die Eiscreme 6 zu
erreichen. Um eine Verbindung zwischen der ausfließenden Eiscreme 6 von
der Röhre 5 und
der geformten Eisportion 11 zu behalten, sind die Messer 12 in
einer solchen Weise geformt, dass sie sich in der geschlossenen
Position 2 der Formteile gegenseitig gerade nicht berühren, sondern
eine Einengung mit einer Bruchstelle 13 belassen, welche
die Eisportion tragen kann, wenn die Formteile 7 geöffnet sind,
wie in 3 gezeigt.
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Damit
die Eiscreme 6 kontinuierlich aus der Röhre 5 fließt, kann
diese Röhre
in einer Einrichtung 14 aufgehängt sein, welche die Röhre 5 in
einer Vertikalrichtung bewegen kann, wodurch die Vertikalbewegung
der Eiscremeportion beendet werden kann, wenn die Formteile 7 geschlossen
werden. Außerdem wird
die Röhre 5 mit
einer Geschwindigkeit bewegt, welche dem Ausfließen der Eiscreme entspricht.
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Nach
Beendigung der Formung (siehe 3) wird
die Röhre 5 mit
der Eiscremeportion vertikal abwärts
bewegt (siehe 4) auf ein darunterliegendes
Behältnis 15,
so dass dieses Behältnis durch
die Eiscremeportion gefüllt
wird.
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Unmittelbar
danach wird die Röhre 5 mit
dem austretenden Strom von Eiscreme aufwärts bewegt (wie in 5 gezeigt),
wodurch die Verengung mit der Bruchstelle 13 durch Zug
gebrochen wird, da die Klebekraft zwischen der Eiscreme und dem
Behälter 15 zuzüglich der
Vertikalbeschleunigungskraft größer ist
als die Klebekraft in der Verengung 13. Bei einigen Arten
von Produkten kann es ein Vorteil sein, die Verengung 13 durch
Verwendung eines extra vorgesehenen Messers oder einer Schervorrichtung
abzuschneiden. Das Behältnis
wird mit einer Einrichtung 16 gehalten, um zu verhindern,
dass es aufwärts
gehoben wird.
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6 bis 8 zeigen
eine alternative Anordnung der Vorrichtung, wie sie um 180° gedreht
ist, so dass das Füllen
in das Behältnis
nun vertikale aufwärts
erfolgt.
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Dies
würde praktisch
sein in dem Falle, wo das Behältnis 15 an
seiner inneren Oberfläche
mit einem flüssigen
Medium zu versehen ist, z. B. mit Schokolade, welche nach der Aufbringung 17 und während sie
sich verfestigt aus dem Behältnis
laufen und in einem Tablett 18 oder dergleichen, welches zwischen
das Behältnis 15 und
die Formungseinrichtung eingefügt
ist, gesammelt werden soll, so dass die zugeführte überflüssige Menge wiederverwendet werden
kann. Das Behältnis 15 kann
in diesem Falle eine gebackene Waffel sein, welche wie ein Konus oder
mit einer anderen Form ausgebildet ist, z. B. als ein Schiffchen,
eine gebogene Waffel mit einer U-Form, ein sogenanntes Taco, oder
ein anderes essbares Material, so wie Teig, Schokolade, Marzipan
oder Frucht. Weil die Eiscremeportion in Kontakt mit der noch nassen
Schokolade geführt
wird, wie in 7 gezeigt, wird sich diese sehr
schnell verfestigen und die Eisportion 11 an der inneren
Oberfläche des
Behältnisses 15 halten,
wonach die Röhre 5 abwärts bewegt
wird, so dass die Verengung auseinandergezogen wird, siehe 8.
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Die 9 und 10 zeigen
eine Anordnung einer Füllvorrichtung,
wo das Behältnis
durch ein Stäbchen 20 ersetzt
ist, welches in die Eiscremeportion 21 gepresst wird, während die
Portion sich noch in den Formteilen 7 befindet, siehe 9.
Weil das Stäbchen 20 in
einem Greifer 22 gehalten wird, wird dieses in der Lage
sein, die Eiscremeportion 21 zu tragen, nachdem die Formteile 7 geöffnet sind, und
das fertiggestellte Produkt 23 aus der Form 7 zu ziehen.
Gemäß dieser
Anordnung wird die Verengung 24 auseinandergezogen bevor
die Formteile 7 geöffnet
werden, indem die Röhre 5 mit
einer Geschwindigkeit größer als
der austretende Strom der Eiscreme abwärts bewegt wird.
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Die
letztere Anordnung kann auch verwendet werden zum Formen freier
Eiscremeportionen, aber allgemein ist es die große Flexibilität beim Prinzip
der Erfindung mit dem gleichzeitigen Formen und teilweisen Abschneiden
des austretenden Stroms der Eiscremeportion. Der erreichte Vorteil
ist, dass die problematische Überführung der
freien Eiscremeportionen und das Positionieren derselben in der Form
vermieden werden.
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Die 11 bis 13 zeigen
eine Anordnung einer Füllvorrichtung,
wo die Formteile 7 oberhalb des Messers 12 in
der Richtung zu der Röhre 5 für den austretenden
Strom verlängert sind,
so wie mit Vorformungsteilen 25. Wenn die Formteile 7 geschlossen
werden, haben diese Vorformungsteile 25 die Funktion, die
Eiscremestange 6 oberhalb des Messers 12 mit einer
Vor-Pressung 26 zu versehen (siehe 12 und 13)
zu dem Zweck, die Gesamtverformung der Eiscremeportion 11 durch
die endgültige
Formung in der Form 7 zu vermindern. Die Vorformungsteile 25 können mit
Kühlkanälen 9 versehen
sein, wie die Formteile 7.
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Die 14 bis 19 zeigen
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung, wo die Formteile 30 gegeneinander geschlossen
werden, während
die Zuführung
von Eiscreme 31 mittels einer äußeren Röhre 32 stattfindet,
welche mit Hilfe einer Feder 33 gegen die obere Fläche der
Formteile 30 abwärts
gepresst wird.
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Mittels
einer Bewegungseinrichtung 34 wird die Zuführungsröhre 35 abwärts bewegt,
während
sie innerhalb der äußeren Röhre 32 gleitet,
und eine hydraulische Abdichtung wird erreicht durch einen Dichtring 36.
Weil das Volumen der Eiscremezuführung
hierdurch reduziert wird, wird ein erhöhter Druck hervorgerufen, welcher
das Pressen der Eiscreme nach außen in die Formhöhlungen 37 unterstützt.
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Ein
teilweises Abdecken der Eiscreme 6 wird erreicht, indem
eine Drehung von mindestens einer Umdrehung der äußeren Röhre 32 vorgesehen
wird, welche mit einer Verzahnung versehen ist, wobei die Drehung
erreicht wird durch eine Zahnstange 38, und wegen Vorsehens
eines dünnen
Stabes 39 am Boden der äußeren Röhre 32,
wobei die Länge
des dünnen
Stabes geeignet ist, dass das freie Ende sich in einer bestimmten
Entfernung vom Zentrum befindet, wird eine ringförmige Nut in der Eiscreme 6 erzeugt, wodurch
ein kleinerer Querschnitt um das Zentrum mit einer Bruchstelle 40 erzeugt
wird. Unmittelbar bevor diese Drehung beginnt, wird eine Aufwärtsbewegung
der Zuführungsröhre 35 begonnen,
um den Druck der Eiscreme zu vermindern, weil die Eiscremezuführung 31 während des
gesamten Prozesses andauert. Die Formteile 30 werden geöffnet (siehe 17)
und die Zuführungsröhre 35 mit
der äußeren Röhre 32 wird
abwärts
bewegt bis die Eiscremeportion 43 mit dem Behältnis 15 in
Kontakt ist, wie in 18 gezeigt.
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Danach
wird die Röhre
aufwärts
bewegt, wie in 19 gezeigt, weil die Eiscremeportion 43 an
der Bruchstelle 40 weggezogen wird. Der dünne Stab 39 kann
mit einer gekrümmten
Form 46 hergestellt sein. Hierdurch wird eine gekrümmte Oberseite
(eine Halbkugel) 47 auf der Eiscreme erzeugt als ein Ergebnis der
Drehung, wenn der Stab 49 abwärts gekrümmt ist.
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Eine
mögliche
Alternative zum Brechen an der Bruchstelle 13, 24, 40 kann
es sein, einen Behältnishalter 16,
bzw. einen Stäbchengreifer 22,
in einer solchen hin- und hergehenden oder sich verdrehenden Weise
relativ zu der Zuführungsröhre 5 anzuordnen,
dass die Eisstange 6 durch die Bruchstelle gebrochen wird.