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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Herstellung von im wesentlichen würfelförmigen
Fleischstücken aus Fleischbrocken mit größeren Abmessungen.
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Diese Vorrichtung findet ihre Anwendung besonders bei der
Herstellung von Rind- oder Schweinefleischstücken.
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Der Markt für Fleischprodukte hat in den letzten Jahren
eine beträchtliche Erhöhung des Konsums von in Einzelportionen
umgewandelten Produkten erfahren, wie etwa Fleischprodukte in Form
von Gehacktem, Paniertem... Parallel dazu ging der Konsum der
traditionellen Fleischprodukte (Steak, ganze Hühnchen) zurück. Der
Verbraucher sucht in Wirklichkeit Nahrungsmittel mit konstanten
Qualtitäten.
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Die Entwicklung der Fleischkette zeigt ebenso, daß dem
Hersteller des zum Verkauf bestimmten Enderzeugnisses immer öfters
Zwischenerzeugnisse -oder "Rohprodukte" ("minerai")- geliefert
werden. Diese Zwischenerzeugnisse sind in Wirklichkeit
Fleischstücke mit kleinen Abmessungen. Der Hersteller kann damit
am besten die verschiedenen Bestandteile seiner Mischung
zusammenstellen (fett, inager, usw.), um ein Endprodukt von
konstanter Qualität zu erhalten. Diese Entwicklung findet vor
allem Anwendung auf dem Gebiet der panierten oder gehackten
Fleischwaren, sowie bei den gekochten oder trockenen Wurstwaren.
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Selbstverständlich muß dieses Rohprodukt präzise
Charakteristika aufweisen:
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- die Fleischart muß leicht feststellbar sein;
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- die Struktur der Muskelfasern muß berücksichtigt worden
sein;
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- der auf das Fleisch einwirkende Druck, der Fett und
Wasser aus der Muskelmasse pressen könnte, das zur Bildung von
Emulsion führen würde, darf nur gering gewesen sein; es ist
wichtig, diese Emulsionen zu vermeiden, denn sie sind einerseits
unerwünscht bei der späteren Herstellung gewisser Endprodukte, und
andererseits die Ursache einer überzugserscheinung der
Magerstücke, nachteilhaft für die optische Analyse der
Zusammensetzung des Produkts (Bestimmung des Verhältnisses
fett/mager);
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- die Stücke müssen eine gleichmäßige Form aufweisen;
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- das Fleisch soll ein Minimum an, die Emulsionsbildung
begünstigenden, kleinen Stücken (Feinteilen) enthalten.
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Vorrichtungen, die erlauben, dieses Fleischprodukt zu
erhalten, folglich geeignet sind, einen dreidimensionalen
Zuschnitt des Fleischs durchzuführen, sind schon vorgeschlagen
worden.
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So kennt man eine Vorrichtung, bei der das Fleisch in
Streifen extrudiert wird durch ein Gitter, wobei ein sich
drehendes Messer hinter diesem Gitter angebracht ist.
Vorrichtungen dieser Bauart, häufig als "Würfler" bezeichnet, sind
gegenwärig im Handel, vor allem unter den Handelsbezeichnungen
TREIF, HOLAC, RUHLE, wie in der Präambel des Anspruchs 1
definiert. Leider eignet sich diese Art Vorrichtung nicht, um eine
Masse zu erhalten, welche die vorher beschriebenen Eigenschaften
aufweist. Das Fleisch wird nämlich sehr großen Drücken ausgesetzt
beim Druchgang durch das Gitter. Folglich ist das Fleisch
denaturiert, und der Emulsionsanteil ist sehr hoch.
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Außerdem gestatten die bekannten Maschinen keine
kontinuierliche Beschickung der Fleischzuschneidevorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, eine Vorrichtung
anzubieten, die gestattet, auf kontinuierliche Weise im
wesentlichen würfelförmige Fleischstücke herzustellen aus
Fleischbrocken mit größeren Abmessungen, wobei diese Stücke eine
intakte Faserstruktur aufweisen, und nur einem geringen Druck
ausgesetzt waren. Die erzielten Stücke sind von gleichmäßiger
Größe, und enthalten wenig Feinteile (Stücke von geringer Größe).
Die Erfindung hat auch den Zweck, eine Vorrichtung anzubieten, die
schnell und kontinuierlich eine große Menge Fleischbrocken
verarbeiten kann. Sie hat auch den Zweck, sowohl Gefrierfleisch,
als auch Frischfleisch verarbeiten zu können.
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Diese Ziele werden erreicht durch die Tatsache, daß die
Erfindung eine Archimedesschrauben-Zuführungseinheit für
Fleischbrocken, eine am Ausgang der Zuführungseinheit angeordnete
Quetscheinrichtung, eine Querschneideinrichtung und eine
Längschneideinrichtung umfaßt, und daß die genannte
Quetscheinrichtung zwei Teile aufweist, nämlich ein erstes
trichterförmiges Teil mit einem Eingang mit im wesentlichen
kreisrundem Querschnitt und einem Ausgang mit gestrecktem
rechtwinkligem Querschnitt, und ein zweites Teil, das eine
parallel flache Düse bildet, deren Querschnitt im wesentlichen
identisch ist mit dem des Ausgangs des ersten Teils, und dessen
Hauptseiten Längsschlitze aufweisen, paarweise sich
gegenüberliegend angeordnet, dazu bestimmt, die Organe der
Längsschneideinrichtung aufzunehmen.
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Nach weiteren vorteilhaften, aber nicht einschränkenden
Charakteristika:
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- besteht die Längsschneideinrichtung aus drehbaren
Scheiben, die mit einer Walze mit beweglichen Gegenschneiden
zusammenwirken;
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- ist die Querschneideinrichtung am Ausgang der
Quetscheinrichtung angeordnet;
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- besteht die Querschnitteinrichtung aus einem
Planschneidmesser;
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- ist das trichterförmige Teil ausklappbar montiert, und
ein doppeltwirkender Zylinder ist vorgesehen, um es nach oben
schwenken zu können, um eine Winkel von ungefähr 90º, was
ermöglicht, nicht geschnittene Fleischbrocken herauszunehmen
(Reste des Arbeitsgangs).
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Weitere Charakteristika und Vorzüge der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
einer Ausführungsform hervor.
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Diese Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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- die Figur 1 eine schematische Seitenansicht der
Vorrichtung darstellt;
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- die Figur 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht der
Quetscheinrichtung ist;
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- die Figur 3 die Quetscheinrichtung der Figur 2 von der
Seite darstellt, wobei das trichterförmige Teil um 90º
ausgeschwenkt ist;
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- die Figuren 4A und 4B die Längsschneideinrichtung zeigen,
als Draufsicht bzw. als Seitenansicht;
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- die Figuren 5A und 5B die Querschneideinrichtung zeigen,
als Vorderansicht bzw. als Seitenansicht.
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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Chassis
1, dessen Füße 10 auf dem Boden ruhen (L). Auf dieses Chassis ist
eine Fleischblöcke-Zuführeinheit 2 montiert. Diese Einheit 2
enthält eine archimedische Schraube, die in Drehung versetzt wird
durch eine Antriebsgruppe 3. Auf das Chassis montiert sind
ebenfalls eine Quetscheinrichtung 4, eine Längsschneideinrichtung
5 und eine Querschneideinrichtung 6. Diese verschiedenen Elemente
werden weiter unten im Detail beschrieben. Die allgemeine
Bewegungsrichtung des Fleisch in der Vorrichtung ist durch den
Pfeil (f) bezeichnet.
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Die Fleischbrocken-Zuführeinheit umfaßt einen
Beschickungstrichter 20. Unter dem Ausdruck "Fleischbrocken"
versteht man relativ große Muskelmassen, vorher zugeschnitten oder
nicht. Es handelt sich um anatomisch vollständige Stücke, z.B.
Rinderhälse, deren mittleres Gewicht in der Größenordnung von 25
kg liegt. Dieser Beschickungstrichter ist ausreichend groß, um
eine größere Anzahl Fleischbrocken (B) aufnehmen zu können. Im
Unterteil des Beschickungstrichters ist eine archimedische
Schraube 21 angeordnet, mit im wesentlichern horizontaler Achse,
deren Funktion es ist, die Brocken nacheinander der
Quetscheinrichtung 4 zuzuführen. Deren hinterer Teil 210 sitzt
rotationsgeführt so in einem Ring, daß auf keinen Fall die
Vorwärtsbewegung der Fleischbrocken behindert wird. Wäre die
Schraube auf übliche Weise durch ein Lager geführt, würde dies
nämlich ein Hindernis darstellen, das diese Vorwärtsbewegung
stört, und unerwünschte Druckbeanspruchungen der Blöcke
verursacht. Die Innenfläche des Rings 22 ist vorzugsweise gerillt,
um die durch die Schraube bewegten Blöcke daran zu hindern, eine
Drehbewegung ohne Längsbewegung auszuführen. Die Schraube wird in
Drehung versetzt durch einen Motor 30, über einen Variator 31 und
ein Untersetzungsgetriebe 32. Der Motor ist z.B. ein Elektromotor.
Das hintere Ende 211 der Schraube ist kegelstumpfartig, und weist
einen relativ kleinen Konizitätswinkel auf. Es sei festgestellt,
daß dieses Ende sich außerhalb des Rings 22 befindet, innerhalb
der Quetscheinrichtung 4. Die kegelstumpfartige Form des hinteren
Endes 211 der Schraube hat die Funktion, den Durchlaßquerschnitt
für das Fleisch im wesentlichen konstant zu halten, oder, in
anderen Worten, brüske Querschnittsveränderungen möglichst zu
vermeiden (wie es der Fall wäre im Innern der Quetscheinrichtung
mit der Schraube der üblichen Bauart, die ein zylindrisches Ende
aufweist), was eine schnelle Ausdehnung der Fleischblöcke
hervorrufen würde.
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Am Eingang des Rings 22, im oberen Teil von diesem, ist
eine scharfkantige Klinge 23 angeordnet, deren Funktion es ist,
mit dem Rand der archimedischen Schraube 21 zusammenzuwirken, um
einen partiellen Vorschnitt der Brocken durchzuführen; es handelt
sich um eine vorausgehende, grobe Trennung, welche die Förderung
des Fleisches durch die Schraube in Richtung der
Quetscheinrichtung erleichtert, wobei gewisse umfangreiche Brocken
in zwei (oder mehrere) Teile geschnitten werden.
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Die Quetscheinrichtung 4 besteht aus zwei austauschbaren
Teilen 40 und 41 (Figur 2). Das Teil 40, das eine allgemeine
Trichterform aufweist, umfaßt einen im wesentlichen runden Eingang
400, der auf den vorhergehend beschriebenen Ring 22 paßt. Der
Ausgang 401 dieses Teils hat einen Querschnitt (s) von
gestreckter, rechtwinkliger Form. Nach einer besonderen
Ausführungsart der Erfindung ist der Querschnitt (S) des Eingangs
400 dreimal größer als der Querschnitt (s).
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Das eine Düse bildenden Teil 41 ist von parallel flacher
Form, und weist einen Querschnitt auf, der im wesentlichen
identisch ist mit dem Querschnitt (s) des Ausgangs 401 des Teils
40. Geeignete Mittel (nicht dargestellt) in Figur 2 gewährleisten
eine dichte Verbindung zwischen den Teilen 40 und 41. Die
Hauptflächen 410 und 410' der Düse 41 weisen jede eine Reihe
Längsschlitze 411A , 411B auf. Die Schlitze 411A und 411B sind
sich paarweise gegenüberliegend angeordnet. Die Funktion dieser
Schlitze wird weiter unten beschrieben. Man versteht beim Studium
der Figur 2 ohne weiteres, daß die Fleischbrocken (B), durch die
archimedische Schraube 21 zum Eingang 400 der Quetscheinrichtung
gefördert, nacheinander in deren Inneres gedrückt und so geformt
werden (durch Plättung), daß sie schließlich den Querschnitt (s)
annehmen.
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Nach einer wesentlichen Charakteristik der Erfindung umfaßt
die Vorrichtung eine Längsschneideinrichtung 5, die auf der Ebene
der Quetscheinrichtung und, genauer, der Düse angeordnet ist.
Diese Einrichtung ist in einem Gehäuse 50 untergebracht, das auf
dem Chassis 1 ruht. Die Düse 41 durchguert dieses Gehäuse von
einer Seite zur anderen so, daß die Schlitze 411A, 411B sich in
dessen Innerem befinden.
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Die Längsschneideinrichtung ist insbesondere in den Figuren
4A und 4B dargestellt. Die Förderrichtung des Fleisches wird durch
den Pfeil (g) bezeichnet. Eine Trägerplatte 51 ist auf Rollen oder
Rädchen 510 montiert, geführt in Längsschienen. Die Platte trägt
an jedem ihrer Winkel vertikale Säulen 52a, 52b, 52c, 52d. Auf
jede dieser Säulen sind zylindrische Zwischenstücke 53
aufgesteckt. An diesen ist ein Rahmen 54 angebracht, der an seinen
Winkeln Rohre 540 umfaßt, die paarweise durch nicht sichtbare
Platten verbunden sind. Zwei dieser Platten, zueinander parallel,
weisen jede eine Öffnung auf, durchguert von einer Achse 55. Auf
diese Achse ist eine Gegenschneidenwalze 550 montiert. Das freie
Ende 551 der Achse 55 ist mit einem Ritzel (Zahnrad) 552 versehen.
Auf die Säulen 52a bis 52d sind ebenfalls Trägerorgane 56 für die
Düse 41 aufgesteckt. Schließlich vervollständigt ein Rahmen 57,
der eine Form ähnlich dem Rahmen 54 aufweist, die lagenweise
Anordung auf den Säulen. Die Rohre 570 und Platten 571 dieses
Rahmens sind in Figur 4A zu sehen. Dieser Rahmen 57 trägt eine
Achse 58, ausgestattet mit Schneidscheiben 59. Die Anzahl Scheiben
und ihr Abstand ist so, daß jede von diesen übereinstimmt mit
einem Paar Schlitze 411A, 411B der Düse, und mit einer der Rillen
552 der Gegenschneidenwalze 550. Die Achse 58 ist an einem ihrerer
freien Enden ebenfalls ausgestattet mit einem Ritzel 580. Man
stellt in Figur 4B fest, daß die Ritzel 552 und 580 miteinander in
Eingriff sind, ein Radpaar bildend. Das Ritzel 552 wird
angetrieben durch ein Ritzel 700, das fest verbunden ist mit der
Abtriebswelle 70 eines Elektromotors 7. Das Ingangsetzen des
Motors bewirkt folglich die Rotation sämtlicher Schneidscheiben
59, und der Gegenschneidenwalze 550. Man stellt fest, daß diese
Anordnung aufeinandergesteckter Elemente besonders praktisch ist,
da sie die Reinigung oder den Austausch des einen oder anderen der
Elemente gestattet, ohne komplexe Demontage, durch einfaches
lagenweises Herunternehmen. Es ist vorteilhaft, mehrere
Längsschneid-Werkzeugsätze vorzusehen, austauschbar
(Scheibenblock/Gegenschneidenwalze) mit unterschiedlichen
Schneidbreiten, jeder in Verbindung mit einer Düse mit
entsprechenden Schlitzen, so daß man die Breite der erhaltenen
Streifen verändern kann; aus diesem Grund ist die Einfachheit der
Demontage dieser Werkzeuge eine vorteilhafte Charakteristik der
Vorrichtung.
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Die Fleischbrocken, die nacheinander ins Innere der
Quetscheinrichtung gefördert und von dieser geformt werden,
erreichen die Längsschneideinrichtung, wo sie durch Längsschnitt
in Streifen unterteilt werden. Dieser Schnitt wird gänzlich
gleichmäßig durchgeführt, da die Fleischbrocken durch die
Quetscheinrichtung aneinandergepreßt werden. Somit ereignet sich
kein Fehlschnitt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt auch eine
Querschneideinrichtung 6, geschützt durch einen Deckel 60. Diese
Einrichtung ist direkt am Ausgang 412 der Düse 4l angeordnet, und
rechtwinklig zu diesem. Sie umfaßt ein Chassis 61, das zwei
Längsachsen 62, 62' enthält, die drehbare, identische Scheiben
620, 620' tragen. Eine der Achsen 62 wird auf Drehung angetrieben
durch einen fest mit dem Chassis 61 verbundenen Motor 63. Eine
Kettentransmission (nicht dargestellt) zwischen den Achsen 62, 62'
gewährleistet die Synchronisierung der beiden Scheiben 620, 620',
die mit gleicher Geschwindigkeit drehen müssen. Als Variante
könnten zwei synchronisierte Motoren vorgesehen werden, wobei
jeder den Antrieb einer Scheibe gewährleistet. Ein Schwingarm 64
ist gelenkig mit seinen Enden an jeder der Scheiben 620, 620'
gelagert mittels einer Achse 65, 65'. Der untere Rand des
Schwingarms 64 ist ausgestattet mit einem Planschneidmesser 66,
das eine scharfe Kante aufweist. Es versteht sich von selbst, mit
Blick auf die Figuren 5A und 5B, daß das Einschalten des Motors 63
eine Schwingbewegung des Messers verursacht, von unten nach oben,
mit einer schrägen Komponente. In dem Maße, wie die vorher durch
die Längsschneideinrichtung geschnittenen Fleischstreifen den
Ausgang der Düse erreichen, erfahren sie einen quergerichteten
Schnitt, der sie in im wesentlichen parallel flache Stücke (M)
teilt, also in Blättchen von geringer Dicke (z.B. einigen
Millimetern). Es handelt sich um einen regelmäßigen Schnitt,
möglich gemacht dadurch, daß die Fleischstreifen am Ausgang der
Düse noch geformt und zusammenhängend sind. Der "schräge" Schnitt
vermeidet Stöße, da das Messer progressiv auf die verschiedenen
Streifen trifft. Nach dem Schnitt fallen die Fleischstücke mittels
Schwerkraft über eine Rutsche 67 in einen geeigneten Behälter
(nicht dargestellt).
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Es versteht sich von selbst, daß das Querschneidmesser 66
mit einer relativ hohen Geschwindigkeit betätigt werden muß, um
nicht die Vorwärtsbewegung der in der Vorrichtung befindlichen
Masse zu hemmen, die in der Düse kontinuierlich ist.
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Wenn man die Maschine anhält ist es wünschenwert, die
Fleischbrocken, die sich noch in der Nähe der archimedischen
Schraube und der Quetscheinrichtung befinden, aus der Vorrichtung
zu entfernen, insbesondere hinsichtlich ihrer Reinigung.
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Um Zugang zu haben zu der Quetscheinrichtung und zu der
Schraube, immer aus Gründen der Reinigung, können die Längs-und
die Querschneideinrichtung verschoben werden bezüglich des
Chassis. Zu diesem Zweck ist die Querschneideinrichtung 6 auf
einere Seite schwenkbar um eine vertikale Achse an dem Chassis
befestigt (nach Art einer Tür). Indem man sie nach außen schwenkt,
macht man einen Raum frei, der ausreicht, um die
Längschneideinrichtung 5 mittels der Rädchen 510 zu verschieben
(entlang der Führungschienen), nachdem die beiden Elemente 40 und
4l der Quetscheinrichtung gelöst wurden. Das Teil 40 der
Quetscheinrichtung ist kippbar um eine quergerichtete
Horizontalachse 201 montiert. Das Kippen dieses Teils wird
betätigt durch einen doppelseitig wirkenden Zylinder 200. Die
positive Verschiebung der Stange dieses Zylinders (Zurückziehen in
das Zylindergehäuse) bewirkt das Schwenken des Teils 40 in einer
kreisförmigen Bewegung nach oben (Pfeile g, Figur 3). Diese
Bewegung beträgt ungefähr 90º, bezogen auf die Stellung des Teils
40 im Betriebszustand. In dieser Stellung (s. insbesondere Figur
3), hat man einen sehr leichten Zugang zu den Fleischbrocken, die
sich im Innern der Quetscheinrichtung befinden. Ein Behälter 9,
angeordnet im Unterteil des Chassis 1, gestattet die Rückgewinnung
dieser Brocken hinsichtlich ihrer Wiederverwertung.
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Es sind ebenfalls Mittel vorgesehen, um den in der
Benutzungsstellung durch die Einrichtungen 5 und 6 eingenommenen
Raum freizugeben, z.B. durch Schwenken um 90º. Wenn das Teil 40
der Quetscheinrichtung in angehobener Stellung ist, ist es
möglich, die archimedische Schraube durch Verschiebung aus der
Vorrichtung zu entnehmen, nachdem man die Welle aus ihrem
Antriebslager gelöst hat. Man kann so die zwischen den
Schraubengängen eingeklemmten Fleischbrocken entfernen, sowie die
in den Unterteil des Zuführkastens gefallenen, und dann die
gesamte Vorrichtung reinigen.
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Die soeben beschriebene Vorrichtung erlaubt, auf einfache
Weise ein Rohprodukt zu erhalten, das alle Eigenschaften aufweist,
die seine Verwendung zur Herstellung von Endprodukten gestattet.
Im Verlauf des Wegs der Fleischbrocken durch die Vorrichtung sind
diese nur geringen Belastungen ausgesetzt, die keine ungünstige
Einwirkung haben auf die Struktur des Fleisches, oder auf das
Entstehen von emulsionsbildenden Feinteilen.
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Die vorliegende Erfindung ist industriell sehr interessant,
da sie ermöglicht, Fleischbrocken kontinuierlich zu verarbeiten.
Zu diesem Zweck können Mittel vorgesehen werden, um den
Zuführungskasten automatisch zu beschicken, und die hergestellten
Fleisch-Parallelepipede in einen Lagerraum zu befördern.
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Die Länge der Parallelepipede kann der Nachfrage angepaßt
werden, indem man man die Rotationsgeschwindigkeit der Schraube
ändert (Förderungsgeschwindigkeitsänderung im Innern der
Quetscheinrichtung), oder den Takt des Querschneidens ändert.
Außerdem können, wie vorhergehend schon erläutert, mehrere Sätze
Längsschneidwerkzeuge vorgesehen werden, deren Auswechselbarkeit
gestattet, die Breite der Parallelepipede zu verändern.
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Es sei angemerkt, daß Querschneideinrichtung, die
erfindungsgemäß vorteilhafterweise durch ein Planschneidmesser
gebildet wird, ersetzt werden könnte durch andere Mittel, z.B.
einer mechanischen Einrichtung mit einer sich drehende
Planetenbewegungs-Schneidscheibe, einem Laserstrahl- oder
Druckwasserstrahl-Schneidgerät.
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Ebenso könnten andere Längsschneidmittel als die
beschriebenen zum Einsatz kommen, z.B. eine Reihe geradliniger
Messer mit Umkehrbewegung (welche die Schlitze der
Quetscheinrichtung durchqueren), ein Laser- oder Wasserstrahl
Schneidgerät.
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Nur beispielhaft werden anschließend Größenordnungen der
möglichen Werte von bestimmten relativen Charakteristika der
Struktur und den Betriebsbedingen der Vorrichtung gegeben.
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-Fassungsvermögen des Zuführkastens 2: 1m³
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-Betriebstemperatur: zwischen -5ºC und +10ºC;
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-Leistung: 4 Tonnen Fleisch pro Stunde;
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-Durchmesser der archimedischen Schraube 21: 300mm;
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-Rotationsgeschwindigkeit dieser Schraube: von 3 bis 22
Umdrehungen/Minute;
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-Förderungsgeschwindigkeit des Fleischs in der Vorrichtung:
von 0,7 bis 4,3 Meter/Minute;
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-Eintrittsquerschnitt (S) der Quetscheinrichtung 4:
kreisrund, mit Durchmesser 300 mm;
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-Austrittsquerschnitt der Quetscheinrichtung 4: gestreckt
rechwinklig, mit einer Breite von 400 mm und einer Höhe von 50 mm;
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-Charakteristika der Längsschneidmesser 59: Anzahl 9,
gegenseitiger Abstand: 40 mm, Durchmesser 320 mm, Dicke 3 mm,
maximale Rotationsgeschwindigkeit: 780 Umdr./Minute;
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-Taktfolge des Querschneidens: zwischen 4 und 210
Schnitte/Minute.
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Solcherart haben die erhaltenen Fleisch-Parallelepipede
z.B. einen Querschnitt von 50 x 40 mm, und eine Länge, enthalten
zwischen 7 und 70 mm, wobei dieses Maß abhängt von der
Fördergeschwindigkeit des Fleisches und der Taktfolge des
Querschneidens.