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Dokumentenidentifikation DE102004024418A1 08.12.2005
Titel Vorrichtung zum Einspritzen einer Flüssigkeit
Anmelder Günther Maschinenbau GmbH, 64807 Dieburg, DE
Erfinder Günther, Helmut, 64850 Schaafheim, DE
Vertreter Kasseckert, R., Dipl.-Phys.Univ., Pat.-Anw., 82041 Oberhaching
DE-Anmeldedatum 14.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004024418
Offenlegungstag 08.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.12.2005
IPC-Hauptklasse A23B 4/28
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen (Injizieren) einer Flüssigkeit in ein Lebensmittel, insbesondere einen Pökelinjektor zum Pökeln von Fleisch, Geflügel oder Fisch, mit Hohlnadeln, die periodisch in bestimmte Bereiche des Lebensmittels eingestochen werden, Flüssigkeit einspritzen und wieder herausgezogen werden. Zur Erhöhung der Flexibilität sind zwei oder mehr Pumpen (KR, KP) zum Fördern unterschiedlicher Flüssigkeiten vorgesehen (Fig. 1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen (Injizieren) einer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 845 215 B1 ist eine Vorrichtung zum Injizieren einer Flüssigkeit in ein Lebensmittel, insbesondere zum Pökeln von Fleisch, Geflügel oder Fisch, bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Gruppe von Hohlnadeln auf, die in bestimmte Bereiche des Lebensmittels periodisch (auch mit „taktweise" bezeichnet) eingestochen werden, Flüssigkeit einspritzen und wieder herausgezogen werden. Da dieser Pökelinjektor nur einen Flüssigkeitskreislauf hat, kann mit ihm jeweils nur eine Flüssigkeit gleichzeitig injiziert werden. Soll eine andere Flüssigkeit eingesetzt werden, muss die Produktion angehalten und die bisherige Flüssigkeit entfernt werden. Nach einem Reinigungsschritt wird das Gerät mit der neuen Flüssigkeit befüllt. Dies kostet Zeit. Diese Vorrichtung bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US 5,449,524 ist ein Spezialpökelinjektor für Hühnchen bekannt, der zwei hintereinander angeordnete, aber auf bestimmte Bereiche der Hühnchen beschränkte Nadelbalken und zwei Flüssigkeitskreisläufen aufweist. Es sind zwei Pumpen zum Fördern unterschiedlicher Flüssigkeiten vorgesehen, wobei eine Flüssigkeit in die Karkasse und die andere Flüssigkeit in die Schenkel injiziert wird. Für die trockene Brust kann so eine andere Marinade als für die saftigeren Drumsticks eingesetzt werden. Nachteilig an diesem Gerät ist, dass es ausschließlich für Hühnchen bestimmter Größe geeignet ist und dass die Produktivität durch die lückenhaften Nadelbalken relativ beschränkt ist.

Ausgehend von der EP 845 215 B1 ist es Aufgabe der Erfindung, eine solche universelle Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass sie schneller und variabler produzieren kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Pumpen unterschiedlicher Gattung vorgesehen, die bevorzugt mit dem gleichen Nadelbalken zusammenwirken. Eine der Pumpen kann ein Schnellläufer, wie eine Kreiselpumpe oder eine Drehkolbenpumpe sein, wie sie in Pökelgeräten weit verbreitetet und bewährt sind. Diese schnelllaufenden Pumpen eignen sich besonders für wässrige, nicht zu viskose Laken und Marinaden. Die zweite Pumpe kann ein Langsamläufer sein, also eine volumetrisch arbeitende Pumpe, insbesondere eine Kolbenpumpe, die dickflüssigeren Marinaden besser angepasst ist. Da die Vielfalt der zu behandelnden Lebensmittel immer größer wird und auch die Auswahl der zu injizierenden Fluide ständig wächst, wurde mit der Erfindung ein ausgesprochen vielseitig einsetzbares Gerät geschaffen, mit dem sehr schnell auf unterschiedliche Medien umgeschaltet werden kann. Diese Vorrichtung kann mit dem Schnellläufer relativ leichtfließende, wässrige Laken ebenso gut fördern wie mit dem Langsamläufer dickflüssige, höher viskose Marinaden, auch wenn diese emulsionsartige oder quellende Inhaltsstoffe aufweisen. Auch inhomogene Fluide können damit sicher zu den Nadeln gefördert werden. Ein Umschalten von einem Fluid auf ein zweites kann sehr schnell geschehen, so dass Stillstandspausen praktisch entfallen.

Die erste Pumpe wird in der Regel druckgesteuert, das heißt, es wird ein gewünschter Druck voreingestellt, der dann an den Ventilen in den Zuleitungen zu den Nadeln anliegt. Die zweite Pumpe arbeitet erfindungsgemäß volumetrisch, das heißt, es wird exakt das voreingestellte Volumen an Flüssigkeit gefördert und eingespritzt, unabhängig vom Gegendruck oder von Flusswiderständen in den Nadeln. Bei unvorhergesehenen Widerständen steigt zwar der Druck, die Pumpe schiebt aber die vorausgeplante Menge Flüssigkeit unabhängig von den äußeren Umständen in das zu behandelnde Gut. Das Gleiche gilt für Lebensmittelpartien, die weniger Widerstand aufweisen als normalerweise bei einer solchen Charge zu erwarten war: Fließt bei der Regelung der ersten Pumpe – also bei fest voreingestelltem Druck und voreingestellter Zeit – mehr Flüssigkeit ein als vorgesehen, so wird mit der volumetrischen Regelung der zweiten Pumpe auch in „weiches" Gut nur das gewünschte Volumen eingespritzt.

Verwendbar sind als zweite Pumpe im Prinzip alle Pumpen, die eine voreinstellbare Menge liefern können. Bevorzugt sind Kolbenpumpen, die kein konstantes Fördervolumen haben. Es wird dann also keine klassische Kolbenpumpe mit Kurbelwelle eingesetzt, die bei einer Umdrehung eine bestimmte Menge – den Hubraum – fördert, sondern eine Kolbenpumpe, deren Verdrängungsvolumen bei jedem Hub unterschiedlich einstellbar ist. Diese Anforderung wird von einer kurbelwellenlosen Pumpe erfüllt, die über einen Antrieb beliebige Strecken verfahrbar ist.

Zum Ansaugen frischer Flüssigkeit wird der Kolben in Gegenrichtung verfahren, wobei Ventile das Zurücksaugen geförderter Flüssigkeit in an sich bekannter Weise verhindern. Das Ansaugen kann auch während des Transportvorschubes des Bandes erfolgen, da die Transportzeit und die Injektionszeit in der gleichen Größenordnung liegen.

Bevorzugt wird als zweite Pumpe eine hydraulisch angetriebene Pumpe eingesetzt, deren Arbeitskolben bei jedem Takt eine vorbestimmte Wegstrecke vorwärts oder rückwärts bewegt wird und damit eine vorbestimmte Menge Flüssigkeit ansaugt oder fördert. Die Hydraulik verschiebt den Kolben der Förderpumpe für die Flüssigkeit je nach Wunsch um eine vorgegebene Strecke hin und her und bewirkt so ein definiertes Ansaugen und Abgeben (Einspritzen) der Flüssigkeit. Frei programmierbare Kolbenpumpen können die erfindungsgemäße Forderung der volumetrischen Dosierung besonders gut erfüllen.

In einer Ausführung der Erfindung wird als zweite Pumpe eine Doppelkolbenpumpe eingesetzt. Bei Doppelkolbenpumpen kann ein Kolben bei der Abwärtsbewegung der Nadeln und der andere Kolben bei der Aufwärtsbewegung der Nadeln Flüssigkeit fördern. Somit kann die Leistung der Maschine bei hohen Einspritzmengen verdoppelt werden. Genauer beschrieben ist eine Doppelkolbenpumpe in der Patentanmeldung der Günther Maschinenbau GmbH vom gleichen Datum (internes Aktenzeichen G 0401), deren Inhalt hier als mitoffenbart gilt.

Günstig ist die Verknüpfung oder Korrelation der Bewegungen des Nadelbalkens mit denen der zweiten Förderpumpe. So kann beim Eintauchen der Nadeln oder beim Herausziehen oder bei beiden Bewegungen Flüssigkeit eingespritzt werden. Genauso kann beim Herausziehen der Nadeln neu angesaugt werden. Eine Bewegung im Gleichtakt ist besonders günstig. Das Einsaugen der Flüssigkeit beim Hochgehen der Nadeln und das Ausspritzen der Flüssigkeit beim Einstechen in das Lebensmittel laufen dann synchronisiert und erlauben eine eindeutige Dosierung pro Takt.

Der Antrieb der zweiten Pumpe kann auf beliebige Weise, zum Beispiel mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch, erfolgen. Zum Einspritzen einer kleinen Menge kann eine mechanische Kolbenpumpe mit Kurbelwelle vom Antrieb hin- und herbewegt werden, ohne eine volle Umdrehung zurück zulegen. Möglich ist die Verwendung klassischer Elektromotoren (auch Servomotoren), deren Rotationsbewegung von einem Getriebe in eine Linearbewegung umgewandelt wird. Möglich ist auch der Einsatz von Linearmotoren oder von Servo-Linearmotoren (elektrisch angetriebne Motor-Getriebe-Kombinationen, bei denen eine Spindel oder eine Zahnstange programmiert auf- und abbewegt wird). Aufgrund der hohen Kräfte sind solche Motoren aber eher für kleinere Pumpen geeignet.

Zur Realisierung einer exakten Dosierung eignet sich die Verwendung einer hydraulisch angetriebenen kurbelwellenlosen Pumpe besonders. Hydraulisch angetrieben heißt, dass der Arbeitskolben direkt oder indirekt – zum Beispiel mittels einer Kolbenstange und einem weiteren Kolben, dem Antriebskolben – von einer Flüssigkeit bewegt wird. Statt des fest vorgegebenen Volumens, das eine mechanisch über einen Kurbeltrieb angetriebene Pumpe fördert, wird von einer hydraulisch hin- und her bewegten Pumpe bei jedem Takt exakt die vorgegebene Menge gefördert. Große und kleine Mengen können sich abwechseln, Kurz- oder Nullhübe können für kleine Mengen oder Pausen bei der Injizierung sorgen. Die Hydraulik liefert die vorgesehenen Mengen ohne Fehler.

Als Hydraulikflüssigkeiten können alle bekannten Medien wie natürliche oder synthetische Öle oder Flüssigkeiten auf Wasserbasis mit oder ohne Zusätzen verwendet werden. Bevorzugt wird Wasser eingesetzt. Wasser ist billig, lebensmittelrechtlich unbedenklich, daher zugelassen, und steht überall zur Verfügung.

Die Menge der von der zweiten Pumpe geförderten Flüssigkeit ist also durch den Verfahrweg der Förderpumpe erfassbar. Die Huberfassung gibt ein exaktes Maß für die Menge der eingespritzten Flüssigkeit und kann zur Regelung der nächsten Hübe oder Takte herangezogen werden.

Weitere Merkmale, Ausführungen und Vorteile der Erfindung werden anhand von vier Figuren näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pökelinjektors zeigen.

1 Zeigt einen Pökelinjektor von links,

2 von rechts,

3 von vorne und

4 im Draufblick.

Der Pökelinjektor hat ein Gehäuse, durch welches ein Förderband F für das zu behandelnde Produkt, zum Beispiel zu pökelndes Fleisch, läuft. Das Förderband F wird von einem Motor angetrieben. Oberhalb des Förderbandes F befindet sich im Gehäuse ein Nadelbalken mit einer Vielzahl von (Hohl-) Nadeln. Der Nadelbalken ist an Führungsstangen geführt und wird von einem Schubkurbeltrieb auf und ab bewegt, der an der Hauptwelle eines Getriebes sitzt, welches von einem Motor angetrieben wird. Die intermittierende Bewegung des Förderbandes F und die periodische Bewegung der Hohlnadeln wird von einer elektrischen Steuerung nach voreingestellten Programmen aufeinander abgestimmt geregelt.

Zur Förderung zweier unterschiedlicher einzuspritzender Flüssigkeiten beliebiger Viskositäten (bevorzugt Pökellaken, Pökelemulsionen, Fleischemulsionen, die auch Feststoffe, wie Fleischanteile, enthalten können) ist ein Fluidkreislauf vorgesehen, der erfindungsgemäß zwei Pumpen, nämlich eine Kreiselpumpe KR (zu sehen in 2) mit dem darüber zylindrisch gezeichneten Vorfiltersystem und eine Kolbenpumpe KP (zu sehen in 1) aufweist. Die Pumpe KP befindet sich an der linken Seite des Geräts, die Pumpe KR an der rechten Seite, jeweils unterhalb des Förderbandes F. Nicht eingezeichnet sind die zwei Vorratsbehälter für die beiden Flüssigkeiten, die jeweiligen Antriebe, die Rohr- und Schlauchsysteme, die Verteiler im Nadelbalken und der Lakerücklauf. Beide Pumpen KR, KP bedienen hier die Nadelträger am gemeinsamen Nadelbalken. Selbstverständlich werden für unterschiedlich viskose (oder gar stückige) Fluide Nadeln unterschiedlicher Stärke eingesetzt. Leicht flüssige Medien können durch dünne Nadeln gefördert werden; viskose Medien erfordern dickere.

Die Funktion ist wie folgend: Auf das Förderband F werden die zu injizierenden Produkte (zum Beispiel Fleischstücke) aufgegeben, die mit einer ersten Lake gepökelt werden sollen. Die erste Pumpe KR wird eingeschaltet und fördert die erste Lake zu den Nadeln. Das Förderband F bewegt sich intermittierend von vorne nach hinten, so dass die Produkte in den Bereich kommen, in dem sich die Nadeln befinden. Bei Auf- und Abbewegung des Nadelbalkens stechen die Nadeln in die Produkte und geben gesteuert die erste Lake in die Produkte ab. Wenn die Nadeln wieder herausgezogen sind, wird das Förderband F ein Stück weiter bewegt und die Nadeln können an einer beliebig definierten Stelle der Produktstücke wieder einstechen und erste Lake abgeben. Soll nun die zweite Lake in andere oder weitere Produkte injiziert werden, so wird der Fluidkreislauf auf die zweite Lake umgeschaltet. Die zweite Pumpe KP fördert dann zu vorbestimmten Zeiten vorbestimmte Mengen der zweiten Lake über die Nadelhalter oder -träger in die Nadeln und in die Produkte.

Die Erfindung kann besonders gut mit der variablen Bewegungssteuerung der Nadeln der EP 845 215 B1 kombiniert werden, deren Lehren, Steuerungen und Verfahrweisen hier vollumfänglich als mitoffenbart und zu dieser Erfindung gehörend gelten sollen.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Einspritzen (Injizieren) einer Flüssigkeit in ein Lebensmittel, insbesondere Pökelinjektor zum Pökeln von Fleisch, Geflügel oder Fisch, mit Hohlnadeln, die periodisch in bestimmte Bereiche des Lebensmittels eingestochen werden, Flüssigkeit einspritzen und wieder herausgezogen werden, und mit einer Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Pumpe unterschiedlicher Bauart zum Fördern einer zweiten Flüssigkeit vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schnelllaufende Pumpe, wie eine Kreiselpumpe (KR), und eine langsam laufende Pumpe, wie eine volumetrisch arbeitende Pumpe, insbesondere eine Kolbenpumpe (KP).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Doppelkolbenpumpe.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (KR) druckgesteuert ist und die Kolbenpumpe (KP) volumetrisch gesteuert ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (KP) einen hydraulischen Antrieb, insbesondere einen wasserhydraulischen Antrieb, hat.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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