-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Verteilen und Schneiden von
kontinuierlich zugeführtem Teig oder ähnl. zu einer
Vielzahl kleinerer Einheiten im wesentlichen gleichen
Gewichts, die gleichzeitig ausgebracht und von einer
Schneidvorrichtung abgeschnitten werden, um dann als
Brötchen, Semmeln und ahnl. mit vorgegebenem Gewicht
und vorgegebener Dichte und Konsistenz gebacken zu
werden. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich
auch für andere Materialien, die in ihren Eigenschaften
teigähnlich sind.
-
Die Erfindung ist eine Verbesserung der Vorrichtungen
und der Verfahren nach den US-Patenten 4,332,538,
4,424,236, 4,449,908 und 4,517,212, auf die hier Bezug
genommen wird. Diese älteren Patente zeigen eine
Teigpumpe mit einer Doppelschnecke und einer
Verteilervorrichtung, die eine zusammenhängende
Teigmenge aufnimmt und in einen Einfach-Extruder oder
eine Ausbringdüse pumpt, wo die Teigmenge durch ein
quer zur Ausbringdüse bewegbares Messer in gleich große
Stücke geschnitten wird.
-
Ein sehr wichtiges Kriterium für eine effizient
arbeitende Maschine und ein Verfahren zur Herstellung
von großen Mengen von Teigstücken ist die Aufteilung in
Stücke jeweils gleichen Gewichts, die anschließend
bearbeitet und gebacken werden. Hierzu offenbart das
britische Patent GB-A-2,098,534 eine Vorrichtung zum
Teilen einer Teigmenge in eine Vielzahl kleinerer
Einheiten von im wesentlichen gleichen Gewichts, in der
der Teig aus einer Kammer durch eine Vielzahl von
Extruderöffnungen geleitet wird, wobei der
Öffnungsquerschnitt jeder Öffnung teilweise verringert
wird, um die gewünschte Einheitlichkeit zu erzielen.
-
Die EP-A-0238798 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung zum
Teilen einer Teigmenge in kleinere Teilstücke. Der in
eine Kammer eingebrachte Teig wird aus dieser mittels
einer Vielzahl von Doppel-Extrudern entnommen, wobei
die Extruder jedes Paares in einander entgegengesetzte
Richtungen weisen. Stellvorrichtungen sind vorgesehen,
um den Teigstrom zwischen jedem Paar eines Extruders
einzustellen.
-
Durch die Erfindung soll das Trennen von Teig
verbessert werden mit dem Ziel größerer Gleichmäßigkeit.
-
Ausgehend von einer Vorrichtung zum Verteilen und
Schneiden von Teig oder ähnl. zu einer Vielzahl
kleinerer Einheiten im wesentlichen gleichen Gewichts,
bestehend aus Zufuhrmitteln für den unter Druck
stehenden Teig, aus einer Teilvorrichtung, mit der der
Teigmenge in mehrere kleinere und einstellbare
Teigmengen aufteilbar ist, aus einer Extruderöffnung
für jeden Teigstrang und eine Schneidvorrichtung, die
den aus jeder Extruderöffnung austretenden Teil in eine
Vielzahl von Stücken gleichen Gewichts aufteilt, ist
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Zufuhrmittel eine Leitung umfassen, durch die die
gesamte Teigmenge unter Druck und mit im wesentlichen
gleicher Dichte fließt, daß die Teilvorrichtung eine
Rohrverzweigung mit einem mit der Leitung verbundenen
Eintritt ist, in den die gesamte Teigmenge unter dem
vorstehend genannten Druck gelangt, und mehrere
Teilleitungen aufweist, die jeweils mit der
Verteilervorrichtung verbunden sind und jeweils einen der
kleineren druckbeauf schlagten Teigstränge aufnehmen,
wobei jeder der Teilleitungen eine für sich
einstellbare Drossel zwecks kleinerer Korrekturen des jeweils
zugeordneten kleineren Teilstranges derart zugeordnet
ist, daß alle mit im wesentlichen gleicher
Geschwindigkeit ausgebracht werden, wobei die Drosseln stromauf zu
den Extruderöffnungen und von diesen getrennt
angeordnet sind.
-
Hinsichtlich des Verfahrens zum Teilen einer Teigmenge
oder ähnl. in eine Vielzahl kleinerer Teigeinheiten im
wesentlichen gleichen Gewichts mit Zufuhr der
Teigmenge, Aufteilen dieser Teigmenge in eine Vielzahl
kleinerer und einstellbarer Teigstränge, Ausbringen
jedes kleineren Teigstranges über eine Extruderöffnung
und Schneiden jedes kleineren Teigstranges während des
Austritts taktgesteuert zur Herstellung einer Vielzahl
von Stücken jeweils gleichen Gewichts, ist diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine
Einzelmenge Teig von im wesentlichen gleichmäßiger
Dichte kontinuierlich unter Druck aus einer
Zufuhrleitung in eine Verteilervorrichtung überführt wird,
daß die Teigmenge in mehrere kleinere, aber
untereinander gleiche Stränge aufgeteilt wird, wobei jeder
unter dem vorstehend genannten Druck stehende
Teilstrang die Verteilervorrichtung und die jeweils
zugeordnete Verteilerleitung mit gleicher
Geschwindigkeit durchströmt, daß jeder Strang über eine
individuell erstellbare Drossel verringerbar ist, die jeder
Verteilerleitung zwecks Feineinstellung des Durchsatzes
zugeordnet ist, damit alle Teilstränge mit im
wesentlichen gleicher Geschwindigkeit austreten, daß jeder
Strang kontinuierlich unter dem genannten Druck von der
einstellbaren Drossel der nachgeschalteten
Extruderöffnung zufließt.
-
Als Drosseln werden vorzugsweise Membran-Sanitär-
Ventile mit einer Polytetrafluoräthylen (PTFE)
beschichten Membran verwendet. Diese Ventile steuern
die Fließgeschwindigkeit des Teiges in die
Mehrfach-Ausbringöffnungen am Schneidende im wesentlichen
linear, so daß die Bewegungen der
Ventil-Einstellvorrichtungen eine hierzu gleiche relative Drosselwirkung
erzeugen. Als Ventile kommen Erzeugnisse mehrere
Hersteller in Frage, eine bevorzugte Ventilart ist aber
das von Saunders Valve Tnd., 15760 West Hardy Road,
Houston, Texas 77060 hergestellte Membranventil.
-
Es empfiehlt sich, kein Gleitmittel zu benutzen außer
für den ersten Durchlauf. Das Gleitmittel wird hierbei
mit der ersten hindurchgeleiteten Charge entfernt. Auf
diese Weise lassen sich Brötchen gleicher Farbe backen.
Die engen Toleranzen der fertigen Stücke vereinfachen
das weitere automatische Handhaben für das Backen und
Verpacken sehr wesentlich. Die Erfindung eignet sich
insbesondere zur Massenherstellung von sog.
Hamburger-Brötchen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
-
Es zeigen:
-
Fig. IA eine Draufsicht auf eine Vorrichtung
nach der Erfindung mit einem
Schneckenförderer,
-
Fig. IB eine Seitenansicht der Vorrichtung
nach Fig. IA,
-
Fig. IC eine Ansicht von rechts der
Vorrichtung in Fig. IB,
-
Fig 2 eine Draufsicht in vergrößerter
Darstellung des linken Teils der
Vorrichtung nach Fig. IA,
-
Fig. 3A eine Seitenansicht in vergrößerter
Darstellung des linken Teils der
Vorrichtung nach Fig. IB,
-
Fig. 3B ein schematischer Schnitt durch ein
Ventil der Vorrichtung nach Fig. 3A,
-
Fig. 4A, 4B, 4C und 4D
schematisch den progressiven
Arbeitsverlauf der zur Vorrichtung nach
Fig. 1 gehörenden Schneidvorrichtung,
-
Fig. 5 eine Ansicht von vorn auf die
Schneidvorrichtung und die
Antriebsvorrichtung und
-
Fig. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung
nach Fig. 5.
-
In den Figuren IA. IB und IC ist eine
Teig-Verteilervorrichtung 10 mit einer Einschütte 11 und einer
Schnecke innerhalb eines Trog und ein Tunnel 12
umfassenden Schneckengehäuses dargestellt. Der Trog ist der
unterhalb der Einschütte befindliche Teil und links
daneben der Tunnel. Obwohl in den Zeichnungen etwa vier
Schneckengewinde im Tunnel darstellt sind, ist es
vorteilhaft, wenn nicht viel mehr als zwei Gewindegänge
Verwendet werden. Die Schnecke ist eine Doppelschnecke,
bei der ein übereinanderliegendes Schneckenpaar von
einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung über einen Riemen
und ein Getriebe 15 angetrieben ist.
-
Der Teig wird kontinuierlich nach links durch einen
Übergang 16 zum Messer einer Schneidvorrichtung 17
gefördert. Die Vorrichtung weist einen Rahmen 18 auf. Der
Teig erhält unter dem Einfluß der Schnecken im Tunnel
sein homogenes Gefüge und seine homogene Dichte, ehe er
kontinuierlich aus dem übergangsstück 16 einer
Dosierpumpe 19 zugeführt wird, die mit einer Auslaßleitung
verbunden ist. Die Dosierpumpe wird über einen Motor 20
und ein Getriebe 21 angetrieben.
-
Wie aus den Figuren IA, IB und 2 hervorgeht, gelangt
der kontinuierlich durch die Auslaßleitung der
Dosierpumpe 19 geförderte Strang zu einer Rohrverzweigung 22,
in der der Teig in sechs durchgehende Teigstränge
aufgeteilt wird. Meist sind es vier, sechs oder acht
Stränge, können aber mehr oder weniger sein. Die
Rohrverzweigung 22 weist eine Eintrittsöffnung 23 auf, ein
Kopfteil 24 und gebogene Leitungen 25 an jedem Ende der
Verteilervorrichtung. Am Austritt der Rohrverzweigung
24 sind an jeder Teilleitung vier gerade Teil-Leitungen
26 vorgesehen. In jedem der sechs aufgeteilten
Teigmengen befindet sich eine Drossel in Form einer
Ventilanordnung 27, vorzugsweise ein Membranventil mit einer
Polytetrafluoräthylen beschichteten Membran wie
erwähnt. Am Austritt jedes Ventils ist eine
Extruderleitung 36 angeschlossen, die in die nachfolgend noch
näher zu beschreibende Schneidvorrichtung 17 mündet.
-
Die Schnecke 12 ist mit einer Umdrehungszahl pro Minute
von 50 - 125 UPM angetrieben. Diese Zahl ist im
allgemeinen kleiner als die Geschwindigkeit der Schnecke,
wenn große Teigmengen zur Verarbeitung anstehen,
beispielsweise für Brote; die Erfindung eignet sich
vornehmlich für kleinere Teigmengen von 28,4 bis 85,2 g
(lbis 3 Unzen), wie Brötchen und Semmeln. Natürlich ist
der Einsatz der Vorrichtung nach der Erfindung nicht an
die Größe der Teigmengen und an das jeweilige
Endprodukt gebunden, da sowohl kleinere als auch größere
Stücke gehandhabt werden können.
-
Der Durchmesser der Einlaßleitung in den Rohrverteiler
und den Kopf beträgt 5,08 cm (2 Zoll) und die
gebogenen Endleitungen 25, die geraden Trennleitungen und die
Extruderleitungen 36 weisen alle einen Durchmesser Von
3,81 cm (1 1/2 Zoll) auf. Alle Leitungen bestehen aus
Edelstahl.
-
Fig. 3B zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines
kompletten Membranventils im Schnitt, das eine
einstellbare Drossel für die Feineinstellung der
Durchflußmenge der kontinuierlichen Teigstränge nach deren
Aufteilung der Rohrverzweigung 22 bildet. Die Drossel
ist als Ventil 27 ausgebildet und weist zwei
Schnellkupplungs-Anschlüsse 28 auf. Das Ventil wird über ein
Handrad 29 betätigt, dessen Weg drei Umdrehungen oder
720º von der Schließstellung zur Offenstellung beträgt.
Dies erlaubt eine Feineinstellung der Drosselwirkung
des Ventils. Das Ventil umfaßt ferner eine Haube 30,
eine Spindel 31 und eine Membranplatte 32, die so
ausgebildet ist, daß sie am Membransitz 35 in der
geschlossenen Ventilstellung aufliegt.
-
Der Membranplatte ist eine Membran 33 zugeordnet, die
auf der Innenseite mit einer
Polytetrafluoräthylenbeschichtung versehen ist. Die Strömungspfeile in Fig.
3B zeigen, daß der Teig progressiv beim Durchtritt
durch das Ventil gedrosselt wird. Ventile anderer Art
sind ebenfalls verwendbar, wenn sie die erforderliche
Drosselung und eine Feineinstellung ermöglichen, ein
Membran-Drosselventil ist jedoch vorzuziehen, da es
einen leichten Durchtritt des Teiges bei minimal ster
Turbulenz zuläßt, den hygienischen Anforderungen
gerecht wird und verhältnismäßig leicht einstellbar ist.
-
Wäre der Teig absolut konstant, könnte er theoretisch
in mehrere Stränge mit jeweils gleicher Geschwindigkeit
aufgeteilt werden, ohne daß Ventileinrichtungen
erforderlich wären, allein dadurch, daß die Rohrverzweigung
entsprechend den besonderen Merkmalen ausgelegt wird.
Das allerdings funktioniert nicht, da Teig, wie er bei
der Herstellung von Brötchen und Semmeln verwendet
wird, aufgrund der Treibwirkung der Hefe
zusammendrückbar ist. Die sehr unterschiedlichen Teigarten mit
jeweils anderer Konsistenz für Brötchen und Semmeln
bezüglich ihrer Fähigkeit zur Absorption und mit
unterschiedlichen Zutaten, durch die das jeweilige Produkt
seinen eigenen Geschmack und seine besondere
Konsistenz, usf. erhält, zusammen mit den
veränderlichen Geschwindigkeiten, die für Teigstücke
unterschiedlichen Gewichts gewählt werden müssen, stehen
einer solchen perfekten Ausbildung einer
Rohrverzweigung entgegen.
-
Teig als eine fließfähige Paste ist in den verfügbaren
Viskositätstabellen nicht aufgeführt. Hierdurch wird
die Herstellung einer Rohrverzweigung, bei dem die
einzelnen Stränge mit einheitlichem Druck und gleicher
Geschwindigkeit der Schneidvorrichtung zur Aufteilung
in kleinere Stücke zugeführt werden könnten, zusätzlich
verkompliziert.
-
Zwar wird im Prinzip die Aufteilung des Teiges in
mehrere Stränge durch die Rohrverzweigung vorgenommen,
jedoch ist es wesentlich, daß bei jedem dieser Stränge
eine Feineinstellung mittels der Drosselventile
vorgenommen wird, um die Geschwindigkeit des Teiges konstant
zu halten.
-
In den Figuren 3A und 3B schließt jede der
Extruderleitungen an ein Extruder-Endstück oder einen
Extruderblock 37 an, der in der Schneidvorrichtung 17
angeordnet ist. Das Extruder-Endstück besitzt eine
Extruderdüse mit einem Außenrand in einer gemeinsamen Ebene in
der Fläche 58 des Extruderblocks, wie es Fig. 6
deutlich zeigt.
-
In den Figuren 3A, 5 und 6 ist die Schneidvorrichtung
dargestellt, bei der ein Messer-Antriebsmotor 38 mit
einem Getriebe 52 mit doppelter Abtriebswelle in
Antriebsverbindung steht. Jede Abtriebswelle ist über
eine Kupplung 41A mit der Messerantriebswelle 39
verbunden.
Die Messerantriebswelle 39 dreht mit
vorgegebener konstanter Geschwindigkeit und treibt das mit ihr
fest verbundene Messerantriebsgestänge 40. Das Gestänge
40 weist einen Drehzapfen 41 an seinem von der Welle
abgewandten Ende auf. Mit diesem Drehzapf en 41 ist ein
messertragender oder antreibender Hebel 42 verbunden.
Am Ende des angetriebenen Hebels ist ein zweiter
Drehzapfen 43 vorgesehen und über diesen vorstehend, aber
angrenzend ist das eigentliche Messer 44 angeordnet,
das mit dem Hebel 42 durch Bolzen 57 verbunden ist. Das
Messer weist eine Schneide 54 auf.
-
Mit dem zweiten Drehzapfen 43 ist ein Ende eines
dritten Hebels 45 drehbeweglich verbunden, dessen anderes
Ende mit einem feststehenden Drehzapfen 46 verbunden
ist. Die Mittelachse der Welle 39 und der feste
Drehzapfen 46 für den dritten Hebel sind an der
Schneidvorrichtung fest angeordnet, so daß die Schneidvorrichtung
selbst eine feste Verbindung zwischen den beiden
Drehzapfen bildet und als ein Hebelgestänge mit vier
Hebelarmen bezeichnet werden kann.
-
Die Schneidvorrichtung ist durch eine Abdeckung 47
geschützt, die in Fig. 3A in ihrer unteren
Sicherheitsstellung gezeigt ist, aus Gründen der deutlicheren
Darstellung aber in den Fig. 5 und 6 weggelassen wurde.
Das freie äußere Ende der Antriebswelle 39 ist in
Lagern 53 gelagert.
-
Wie Fig. 6 deutlich zeigt, ist der Extruder-Endblock 37
mit der Schneidvorrichtung durch Bolzen 56 verbunden.
Der Extruder-Endblock weist eine Stirnfläche 58 auf,
die in der gleichen Ebene liegt wie die sechs Extruder-
Düsen. Die Schneide 44 des Messers ist, wie Fig. 5
deutlich zeigt, 0,95 cm (3/8 ") dick und 10,16 cm (4 ")
hoch und 68,58 cm (27 ") breit, so daß alle sechs
Stränge gleichzeitig mit einem einzigen Messer zu
schneiden sind. Obwohl die Klinge 44 und der
Extruderblock 37 aus anderem Material als Kunststoff bestehen
können, sind Kunststoffe mit sehr hochmolekularer
Dichte oder UHMD Polyäthylen zu bevorzugen. Bei ihnen
entfällt ein Gleitmittel; auch nach langen
Betriebszeiten setzt sich der Teig kaum ab.
-
Fig. 6 zeigt außerdem das Rohr und die Schulter 55 des
Endstückes der Extruderleitung 36.
-
Das Messer der Schneidvorrichtung führt etwa 100
Schnitte pro Minute aus, was leicht auf bis zu 150
Schnitte pro Minute erhöht und auf eine niedrigere Zahl
verringert werden kann. Bei 150 Schnitten pro Minute
lassen sich 900 Teigstücke pro Minute erzeugen.
-
In den Figuren 4A - 4D ist der Schnittverlauf beim
Einsatz der Schneidvorrichtung dargestellt. Die Welle 39
rotiert mit vorgegebener konstanter Geschwindigkeit
entgegen dem Uhrzeigersinn und nimmt das
Antriebsgestänge, den angetriebenen Hebel und den dritten Hebel
mit. Die einzigartige Mehrfachfunktion des 4-Hebel-
Gestänges, mit dem das Schneidmesser verbunden ist,
legt dessen Bewegung und damit den Schnittverlauf fest.
Fig. 4 A zeigt eine geradlinige Bewegung des Messers
über etwa 50º Drehung des Hebelgetriebes beim
Abschneiden des extrudierten Teigstückes 48. Zuvor geschnittene
Teigstücke 49 befinden sich auf dem Förderband 51, das
in seiner Lage durch Bandrollen 50 gehalten ist. Das
frisch extrudierte Teigstück 48 ist bekanntlich kurz
vor dem Abschneiden im Durchmesser größer als der
Durchmesser der Leitung, aus der es extrudiert wurde,
was mit der charakteristischen Fließeigenschaft von
Teig zu tun hat und damit, daß der Teig Gase enthält,
die kurz vor dem Ausbringen unter Druck standen. Die
Messergeschwindigkeit an dem in Fig. 4A gezeigten
Punkte ist annähernd gleich wie die Geschwindigkeit des
Hebelgetriebes an seinem Anlenkpunkt am angetriebenen
Hebel.
-
In Fig. 4B ist dargestellt, in welcher Weise das
Schneidmesser die Bewegung des Produktes steuert. Wenn
die Teigstücke abgeschnitten und auf dem Förderband
abgelegt werden, werden sie durch die Bewegung des
Schneidmessers in Vorschubrichtung des Förderbandes
beschleunigt.
-
Fig. 4C zeigt eine Änderung der Geschwindigkeit, wenn
das Schneidmesser zuerst nach außen zu und nach oben
beschleunigt wird, wodurch das jeweils zugeordnete
Teigstück in Vorschubrichtung des Förderbandes
geschoben wird, die Geschwindigkeit danach aber abnimmt am
oberen Messerbewegungspunkt und so die Extruderöffnung
völlig freigibt für das nächste auszubringende
Teigstück. Der Stillstand des Schneidmessers am oberen
Bewegungspunkt ermöglicht das Ausbringen größerer
Teigstücke, ohne daß diese in diesem Stadium mit dem Messer
in Berührung kommen.
-
Fig. 4D zeigt einen weiteren Schritt in der Bewegung
des Schneidmessers bei dessen Abwärtsbewegung, wobei es
bis zum Erreichen des Punktes, an dem die Bewegung
wieder geradlinig wird, also beim Erreichen der
Schneidebene des Teigstückes unmittelbar oberhalb der
Ausbringöffnung.
-
Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung wird
erreicht, daß der Abstand zwischen den einzelnen
Teigstücken auf dem Förderband gleichbleibend ist, was
bisher nicht ohne weiteres zu erreichen war. Die
beschriebene Vorrichtung erlaubt daher auch eine viel bessere
Steuerung des Herstellungsprozesses an der
Ablieferungsseite der Vorrichtung.
-
Die beschriebene Vorrichtung stellt also eine völlig
neue Art von Gerät dar, mit dem nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Teigstücken
gleicher Textur und gleichen Gewichts ohne die Verwendung
von Gleitmitteln herstellbar sind, die zudem mit
jeweils gleichem Abstand voneinander auf einem Förderband
abgelegt werden können.