DE10220006B4

DE10220006B4 - Method for regulating the pressing pressure of a forming press

Info

Publication number: DE10220006B4
Application number: DE2002120006
Authority: DE
Inventors: Franz Book
Original assignee: Nienstedt GmbH
Current assignee: Nienstedt GmbH
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10220006A1

Abstract

Verfahren zum Regeln des Pressdruckes einer Umformpresse für tiefgefrorene Fleisch-, Fisch- oder Gemüse-Lebensmittelportionen mit einer einen Hohlraum bildenden Form, in die die tiefgefrorenen Lebensmittelportionen legbar sind, und mit einem Stempel, der in die Form eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder das Gewicht der Lebensmittelportion gemessen und nach den gemessenen Werten der Druck des Stempels auf die Lebensmittelportion gesteuert wird.A method for controlling the pressing pressure of a forming press for frozen meat, fish or vegetable food portions with a cavity-forming mold, in which the frozen food portions are laid, and with a punch, which dips into the mold, characterized in that the temperature and / or the weight of the food portion measured and controlled by the measured values of the pressure of the punch on the food portion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Pressdruckes einer Umformpresse für tiefgefrorene Fleisch-, Fisch- oder Gemüse- Lebensmittelportionen mit einer einen Hohlraum bildenden Form, in die die tiefgefrorenen Lebensmittelportionen legbar sind, und mit einem Stempel, der in die Form eintaucht.The invention relates to a method for controlling the pressing pressure of a forming press for frozen meat, fish or vegetable food portions with a cavity-forming mold, in which the frozen food portions are laid, and with a punch, which dips into the mold.

Bei der Verformung von Lebensmittelportionen muss mit möglichst geringen Drücken gearbeitet werden, um die Zellstruktur weitestgehend zu erhalten und ein Ausfließen von Saft zu verhindern. Dennoch muss genügend stark gepresst werden, um die gewünschte Verformung zu erhalten. Hierzu ist es bekannt Umformpressen für tiefgefrorene Lebensmittelportionen durch manuelle Eingaben zu steuern, wenn es sich zeigt, dass der Pressdruck zu hoch oder zu gering ist oder die Presszeit verändert werden muss, insbesondere eine bestimmte Nachpresszeit (Nachsetzzeit) erforderlich wird. Mit dieser manuellen Steuerung ist eine Bedienperson oft überfordert.During the deformation of food portions, it is necessary to work with the lowest possible pressures in order to preserve the cell structure as far as possible and to prevent the outflow of juice. Nevertheless, enough pressure must be applied to obtain the desired deformation. For this purpose, it is known to control forming presses for frozen food portions by manual inputs, if it appears that the pressing pressure is too high or too low or the pressing time must be changed, in particular a certain Nachpresszeit (Nachsetzzeit) is required. With this manual control, an operator is often overwhelmed.

Aus der US 6 153 245 A ist ein Verfahren zum Pressen von Fisch in eine Form bekannt, bei dem eine intramuskuläre Verformung des Fischfleischs vermieden wird. Dies wird im Wesentlichen durch die Möglichkeit des Auswanderns innerhalb der Formmulde realisiert, um so dem Fleisch zu ermöglichen, für die Muskelfasern schädlichen lokalen Druckspitzen auszuweichen. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in einer nicht ganz optimalen Prozessführung und darin, dass eine Pressen des Fleisches in eine reproduzierbare Form mit durch die Mulde vorgegebener Randkontur nicht möglich ist, ohne das Auswandern des Fleisches zu gefährden.From the US 6 153 245 A A method is known for pressing fish into a form which avoids intramuscular deformation of the fish meat. This is essentially realized by the possibility of emigration within the mold cavity so as to allow the meat to avoid damaging local pressure spikes for the muscle fibers. The disadvantage of this method lies in a not entirely optimal process management and in that a pressing of the meat in a reproducible shape with predetermined by the trough edge contour is not possible without jeopardizing the emigration of the meat.

Aus der US 4 260 640 A ist ein Verfahren zum Pressformen von gefrorenen Lebensmittelprodukten bekannt, bei dem Fleisch oder Fisch schonend unter Erhalt der Muskelfaserstruktur extrudiert wird. Dieses Verfahren ermöglicht das kontinuierliche Herstellen von ebenen Fleischstücken mit einer gewünschten Randkontur, jedoch nicht die dreidimensionale Gestaltung mit unebener Ober- oder Unterseite. Ferner ist das Volumengewicht von der Konsitenz der extrudierten Masse abhängig, da keine definierte Menge verarbeitete wird, sondern vielmehr durch den Gegendruck des Extruders die Masse der ausgegebenen Fleischmenge bestimmt ist.From the US 4 260 640 A There is known a method of press-forming frozen food products in which meat or fish is gently extruded to obtain the muscle fiber structure. This method allows the continuous production of flat meat pieces with a desired edge contour, but not the three-dimensional design with uneven top or bottom. Furthermore, the volume weight depends on the consistency of the extruded mass, since no defined amount is processed, but rather by the back pressure of the extruder, the mass of the amount of meat issued is determined.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine exakte an die jeweilige Lebensmittelportion angepasste Steuerung des Stempels erfolgt und hierbei die Lebensmittelportion bei ausreichender Verformung schonend behandelt wird.The object of the invention is to improve a method of the type mentioned above so that an exact adapted to the respective food portion control of the punch takes place and this the food portion is treated gently with sufficient deformation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Temperatur und/oder das Gewicht der Lebensmittelportion gemessen und nach den gemessenen Werten der Druck des Stempels auf die Lebensmittelportion gesteuert wird.This object is achieved according to the invention by measuring the temperature and / or the weight of the food portion and controlling the pressure of the punch on the food portion according to the measured values.

Eine solche an die jeweilige in Form, Gewicht, Art, Abmessung und Temperatur stets unterschiedliche Lebensmittelportion angepasste Pressarbeit wird durch die vorab Erfassung von Messwerten äußerst genau und schonend durchgeführt.Such a press work, which is always adapted to the respective different food portions in terms of shape, weight, type, dimension and temperature, is carried out extremely precisely and gently by the pre-acquisition of measured values.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Eine besonders genaue Steuerung und Regelung wird erreicht, wenn nach gemessenen Werten verschiedener Lebensmittelportionen die dazugehörigen Daten, insbesondere Kurven des optimalen Druckes und/oder Weges erfasst und gespeichert werden, und diese gespeicherten Datensätze, insbesondere Kurven abrufbar sind je nach den aktuell gemessenen Werten der jeweiligen Lebensmittelportion. Hierdurch können sowohl vorab geschaffene Erfahrungswerte als auch kurz vor dem Pressen erfasste Messdaten in die Steuerung eingehen. Auch kann in dem Fall, in dem die aktuell gemessenen Werte der jeweiligen Lebensmittelportion zwischen den Werten gespeicherter Datensätze, insbesondere Kurven liegen, eine lineare Interpolation zwischen den gespeicherten Datensätzen/Kurven vorgenommen werden.Advantageous embodiments of the invention are listed in the subclaims. A particularly precise control and regulation is achieved when measured values of different food portions, the associated data, in particular curves of the optimal pressure and / or travel are recorded and stored, and these stored data sets, in particular curves are retrievable depending on the currently measured values of the respective food portion. As a result, both previously created empirical values and measurement data acquired shortly before pressing can enter into the control. Also, in the case where the currently measured values of the respective food portion lie between the values of stored data sets, in particular curves, a linear interpolation between the stored data sets / curves can be made.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention will be described in more detail below.

Die Formpresse besteht aus einem muldenförmigen Unterteil mit einem Formhohlraum, dessen Formmulde an der Seite von einem zylindrischen Rand begrenzt wird. Die Form des Formhohlraums bestimmt die Form des gewünschten Endproduktes, zum Beispiel kann sie bei einer Fischportion die Form eines Fischfilets haben. Die Umformpresse umfasst ferner einen Stempel mit flacher oder nur leicht profilierter Unterseite der in den Formhohlraum absenkbar ist. Der Stempel hat einen zylindrischen Außenrand, der in seinen Dimensionen dem Rand des Unterteils entspricht. Er kann deshalb passgenau in den Formhohlraum abgesenkt werden. Diese Passgenauigkeit gewährleistet, dass sich beim Umformen an den Rändern der Portion keine Stege bilden. Der Vor- und Rückhub des Stempels erfolgt mittels einer Zylindereinheit.The molding press consists of a trough-shaped base with a mold cavity, the mold cavity is bounded on the side of a cylindrical rim. The shape of the mold cavity determines the shape of the desired end product, for example it may have the shape of a fish fillet in a fish portion. The forming press further comprises a punch with a flat or slightly profiled underside which can be lowered into the mold cavity. The stamp has a cylindrical outer edge, which corresponds in its dimensions to the edge of the lower part. It can therefore be accurately lowered into the mold cavity. This accuracy of fit ensures that form no webs at the edges of the portion during forming. The forward and return stroke of the punch is done by means of a cylinder unit.

Die Zylindereinheit besteht aus einem Doppelzylinder. Ein Zylinder weist einen doppelseitig mit Pressluft beaufschlagten Kolben auf, der unmittelbar auf den Stempel einwirkt. Ein anderer Zylinder besteht aus einem pneumatischen und hydraulischen Teil und ist als Übersetzer ausgebildet. Der pneumatische Teil weist in einem Zylinderraum einen doppelseitig mit Druckluft beaufschlagbaren Kolben auf, der einen bis in den hydraulischen Teil reichende Kolbenstange trägt. Die Druckbeaufschlagung des Kolbens erfolgt über ein Umsteuerventil. Über eine sogenannte Luftfeder wird der Zylinderraum unter einem vorgegebenen Druck gehalten. Dieser Druck beaufschlagt einen zwischen dem pneumatischen Teil und dem hydraulischen Teil frei beweglichen Kolben, wie dies in der DE 198 06 391 beschrieben ist. Durch eine gesteuerte bzw. geregelte Druckquelle wird der Zylinderraum mit Druck beaufschlagt um den Stempel zu bewegen.The cylinder unit consists of a double cylinder. A cylinder has a double-sided acted upon with compressed air piston, which acts directly on the punch. Another cylinder consists of a pneumatic and hydraulic part and is designed as a translator. The pneumatic part has in a cylinder chamber on a double-sided acted upon by compressed air piston, which carries a reaching into the hydraulic part piston rod. The pressurization of the piston via a reversing valve. Via a so-called air spring, the cylinder space is kept under a predetermined pressure. This pressure acts on a freely movable between the pneumatic part and the hydraulic part piston, as shown in the DE 198 06 391 is described. By a controlled or regulated pressure source, the cylinder chamber is pressurized to move the punch.

Die Lebensmittelportion kann aus Rohlingen bestehen, die aus einem gefrorenen Block durch schrittweises Aufschneiden entstanden sind. Dieser Block kann aus Geflügel, Rind, Schwein, Lamm oder Fisch oder Gemüse bestehen. Sie kann aber auch aus Muskelfleisch bestehen, das in seiner natürlichen Form eingefroren wurde.The food portion can consist of blanks, which are formed from a frozen block by stepwise cutting. This block can consist of poultry, beef, pork, lamb or fish or vegetables. But it can also consist of muscle meat that has been frozen in its natural form.

Die tiefgefrorene Lebensmittelportion wird in die Mulde der Pressform gelegt, die eine größere Länge als Breite und eine geringere Höhe als Breite besitzt, wobei die Ecken abgerundet sind und ein Ende der länglichen Form eine andere Rundungsform besitzt als das gegenüberliegende Ende. Damit hat die Mulde eine etwa natürliche Form mit leicht gewölbter Ober- und Unterseite.The frozen food portion is placed in the cavity of the mold having a greater length than width and a lesser height than width, the corners being rounded and one end of the elongate shape having a different rounding shape than the opposite end. Thus, the trough has a somewhat natural shape with slightly curved top and bottom.

Nachdem die Lebensmittelportion in die Form gelegt wurde, wird von oben der Stempel in die Form gedrückt und damit auf die Lebensmittelportion ein Druck ausgeübt, der das Material in seinem gefrorenen Zustand so weit presst, dass das Material die gesamte Form ausfüllt und hierbei die Fasern zueinander verschoben werden. Hierbei bleibt das Endprodukt formstabil.After the food portion has been placed in the mold, the stamp is pressed into the mold from above and pressure is exerted on the food portion, which presses the material in its frozen state so far that the material fills the entire mold and thereby the fibers to each other be moved. Here, the end product remains dimensionally stable.

Die Eingangstemperatur der Portionen beträgt vorzugsweise –5°C bis –20° C. Das dem Verformungsprozess unter Druckanwendung zugrunde liegende Verfahren ist an sich aus den Patentschriften DE 198 06 391 A1 und DE 197 32 206 C1 bekannt. Die Beschickung der Mulden geschieht manuell oder automatisch. Das Verfahren ist nicht von der speziellen Geometrie des Eingangsmaterials, wie dies zum Beispiel bei aus Tiefkühlblöcken gesägten Rohlingen der Fall ist, abhängig. Es ist lediglich erforderlich, dass die Lebensmittelportionen in die der Verformung dienende Mulde in für den Prozess geeigneter Weise hineinpassen, das heißt, dass insbesondere ihr Querschnitt nicht grösser als der der Mulde ist. Dies kann vorzugsweise durch geeignetes Einfrieren der Portionen unter geometrischen Restriktionen (wie beispielsweise in geeigneten Behältnissen) geschehen, wobei keine Druckanwendung erforderlich sein muss. Die Eingangsware kann also unter Atmosphärendruck eingefroren werden.The inlet temperature of the portions is preferably -5 ° C to -20 ° C. The method underlying the deformation process under pressure application is known per se from the patents DE 198 06 391 A1 and DE 197 32 206 C1 known. The loading of the troughs is done manually or automatically. The method is not dependent on the specific geometry of the input material, as is the case, for example, with blanks sawn from freezer blocks. All that is required is that the food portions fit into the forming trough in a manner suitable for the process, that is, in particular that their cross-section is not greater than that of the trough. This may preferably be done by appropriately freezing the portions under geometric constraints (such as in suitable containers), with no pressure application required. The input product can therefore be frozen under atmospheric pressure.

Die zu verformenden Portionen sind vorzugsweise ganze Stücke oder Zusammenfassungen gestückelter Ware. Sie können unbehandelt oder zubereitet (zum Beispiel gewürzt, mariniert, mit Lebensmittelzusatzstoffen versehen) bzw. vorbehandelt (zum Beispiel durch Injizieren, Bearbeitung in Tumblern) sein.The portions to be deformed are preferably whole pieces or summaries of chopped goods. They may be untreated or prepared (for example seasoned, marinated, with food additives) or pretreated (for example by injecting, working in tumblers).

Bevor die Lebensmittelportion in die Form gelegt wird, kann sie beschnitten werden, um das gewünschte Gewicht bzw. das gewünschte Volumen zu erhalten, das für die betreffende Form erforderlich ist. In der Regel handelt es sich hierbei aber nur um wenige Schnitte am Rand der Lebensmittelportion. Im Übrigen bleibt die Lebensmittelportion in ihrer natürlichen Form.Before the food portion is placed in the mold, it can be trimmed to obtain the desired weight or volume required for the mold in question. As a rule, these are only a few cuts on the edge of the food portion. Incidentally, the food portion remains in its natural form.

Der schonende Umgang mit dem Lebensmittelprodukt ist bei der erfindungsgemäßen Umformpresse dadurch optimiert, dass rezepturspezifische Daten, die als gespeicherte Datensätze der SPS verfügbar gemacht werden, in Sollwerte der den Umformprozess determinierenden Parameter umgewandelt werden, die bei Änderung der Randbedingungen dynamisch angepasst werden können.The gentle handling of the food product is optimized in the forming press according to the invention in that recipe-specific data, which are made available as stored data sets of the PLC, are converted into nominal values of the parameters determining the forming process, which can be adapted dynamically when the boundary conditions change.

Unter Rezeptur ist dabei ein die Randbedingungen des Umformens bestimmender Datensatz (mit einer bestimmten Datenmenge, insbesondere einer Datenkurve) zu verstehen, der insbesondere Angaben über die spezifische Form, die Belegung der Form mit Rohlingen, die Ausformbarkeit, die Art der Rohware, die Geometrie/Masse der Rohlinge, die Temperatur der Rohlinge, die maximale Eintauchtiefe des Stempels enthält. Weitere Angaben können bei Bedarf hinzugenommen werden.A recipe is understood to be a data set that determines the boundary conditions of the forming (with a specific amount of data, in particular a data curve), in particular information about the specific shape, the shape of the blank, the formability, the type of raw material, the geometry / Mass of the blanks, the temperature of the blanks, the maximum immersion depth of the punch contains. Further information can be added if necessary.

Diese Rezepturen werden zusammen mit den aus Erfahrungswerten (meist experimentell) gewonnenen Umformparametern, die sich insbesondere auf Pressdruck, Vordruck der Pneumatik, Nachsetzzeit, aber auch andere wichtige Parameter erstrecken können, als gelernte Werte in einer Datenbank gespeichert, die der SPS verfügbar gemacht wird. In Abhängigkeit von den Randbedingungen wird vor dem Umformprozess der richtige Datensatz aus der Datenbank geholt. Liegt für die speziellen Randbedingungen (zum Beispiel für eine spezifische Rohlingtemperatur) kein solcher Datensatz vor, so ist es möglich, entweder den nächst besten Datensatz auszuwählen, oder zwischen benachbarten Datensätzen (bzw. Kurven) zu interpolieren.These formulas are stored together with the forming parameters obtained from empirical values (mostly experimental), which can in particular be based on pressing pressure, pneumatic pressure, reset time, but also other important parameters, as learned values in a database which is made available to the PLC. Depending on the boundary conditions, the correct data record is fetched from the database before the forming process. If no such data record is available for the specific boundary conditions (for example for a specific blanking temperature), it is possible either to select the next best data record or to interpolate between adjacent data records (or curves).

Um den Prozess des Umformens zu steuern und zu optimieren, werden während jedes Zyklus relevante Ist-Werte gemessen und mit den vorgegebenen Soll-Werten verglichen. Zu den Ist-Werten gehören dabei insbesondere die beim Pressvorgang erreichte Kraft, der minimale Pneumatikdruck während des Hubes, der Pneumatikdruck unmittelbar nach Ablauf der Nachsetzzeit, die Eintauchtiefe des Stempels, die Eingangstemperatur der Rohlinge. Andere Werte (zum Beispiel die über Wägen erhaltene Masse individueller Rohlinge und FIFO- Verarbeitung der Wägedaten) können nach Bedarf hinzugefügt werden.In order to control and optimize the process of forming, relevant actual values are measured during each cycle and compared with the predetermined target values. The actual values include, in particular, the force achieved during the pressing process, the minimum pneumatic pressure during the stroke, the pneumatic pressure immediately after the settling time, the immersion depth of the punch, the inlet temperature of the blanks. Other values (for example, the mass of individual blanks obtained by weighing and FIFO processing of the weighing data) may be added as needed.

Über die gemessenen Ist-Werte können Informations- oder Warnmeldungen ausgelöst werden, wenn ausgewählte Werte (zum Beispiel die Rohling-Temperatur) außerhalb ihrer vorgegebenen Toleranz liegen. Auch ein Abschalten der Anlage kann in ausgewählten Fällen (zum Beispiel überschreiten der maximalen Eintauchtiefe des Stempels) ausgelöst werden. Aus Erfahrung lassen sich bei kritischen Ist- Werten einzelner Parameter oder einer Kombination von Parametern Rückschlüsse auf Fehler und Störungen der Anlage oder der externen Versorgung (z. B. Druckluft, Rohware) ziehen, die in entsprechende Warnhinweise münden. Die gemessenen Ist-Werte können aber auch für eine Optimierung des Umform- Prozesses genutzt werden, indem bei Abweichungen von den Soll-Werten (z. B. Rohling- Temperatur) ein neuer, besser geeigneter Rezeptur-Datensatz geladen wird. Dadurch wird der Umformprozess automatisch an sich ändernde Randbedingungen adaptiert und optimiert.Information or warning messages can be triggered via the measured actual values if selected values (for example the blank temperature) are outside their specified tolerance. Also, a shutdown of the system can be triggered in selected cases (for example, exceed the maximum immersion depth of the punch). Experience has shown that in the case of critical actual values of individual parameters or a combination of parameters, conclusions can be drawn about faults and faults in the system or the external supply (eg compressed air, raw materials), which lead to corresponding warnings. However, the measured actual values can also be used to optimize the forming process by loading a new, better-suited recipe data record if deviations from the target values (eg blank temperature) occur. This automatically adapts and optimizes the forming process to changing boundary conditions.

Die Datenbank der Rezepturdatensätze lässt sich jederzeit um neue Datensätze erweitern. Datensätze können auch geändert werden, wenn sich neue Erkenntnisse ergeben. Die Maschine lernt dadurch, sich den gegebenen Randbedingungen immer besser anzupassen.The database of recipe data records can be extended by new data records at any time. Records can also be changed as new insights emerge. The machine thus learns to adapt better and better to the given boundary conditions.

Claims

A method for controlling the pressing pressure of a forming press for frozen meat, fish or vegetable food portions with a cavity-forming mold, in which the frozen food portions are laid, and with a punch, which dips into the mold, characterized in that the temperature and / or the weight of the food portion measured and controlled by the measured values of the pressure of the punch on the food portion.

A method according to claim 1, characterized in that, according to the measured values, the travel of the stamp is controlled as a function of time.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that after the measured values a Nachsetzzeit (Nachpresszeit) is controlled, during which the stamp holds the pressure generated until then on the food portion, before the stamp is reversed to return stroke.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that after the measured values a Nachsetzzeit (Nachpresszeit) is controlled, during which the pressing pressure is further increased, before the stamp is reversed to return stroke.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the type of food material can be entered as a further measured value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the type of the mold forming the cavity can be entered as a further measured value.

Method according to the preceding claim, characterized in that the nature of the mold forming the cavity is defined by its dimensions.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a further measured value of the pressure reached during the pressing process is detected, which results from the resistance of the food portion.

Method according to the preceding claim, characterized in that the pressing force achieved during the pressing process can be entered as a further measured value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the immersion depth of the punch can be entered into the mold as a further measured value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when exceeding a measured value to a critical area, the press is turned off.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, according to measured values of different food portions, the associated data are recorded and stored in data records, wherein these data records are retrievable depending on the currently measured values of the respective food portion.

Method according to the preceding claim, characterized in that in the case in which the currently measured values of the respective food portion lie between the values of stored data records, a linear interpolation is performed between the stored data records.

Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the associated data curves of the optimal pressure and / or the optimal path are.