Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Formkörpern aus Lebensmittelprodukten

Dokumentenidentifikation	DE10251678A1 19.05.2004
Titel	Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Formkörpern aus Lebensmittelprodukten
Anmelder	Janzen, Wolfgang, 67346 Speyer, DE
DE-Anmeldedatum	07.11.2002
DE-Aktenzeichen	10251678
Offenlegungstag	19.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt	19.05.2004
IPC-Hauptklasse	A23P 1/10
IPC-Nebenklasse	A23G 9/04 A23G 9/26
Zusammenfassung	Dargestellt sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von mit Form-Hinterschneidungen versehenen Formkörpern aus Lebensmittelprodukten. Dazu werden nicht plastische Lebensmittel, insbesondere Speiseeis, durch Abkühlung plastifiziert, portioniert, in einem Formwerkzeug zu mit Hinterschneidungen ausgestatteten Körpern geformt und die Oberfläche des Formkörpers vorzugsweise auf -79°C oder tiefer gekühlt. Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung besteht darin, daß das Formwerkzeug durch mindestens eine Trennebene in mindestens zwei Teilwerkzeuge geteilt wird, von denen mindestens ein Teilwerkzeug in mindestens zwei Werkzeugsegmente unterteilt ist. Durch eine Vielzahl von Trennebenen läßt sich ein Werkzeug in eine Vielzahl von Segmenten so unterteilen, daß mit Hinterschneidungen ausgestattete Formkörper durch ein Auseinanderfahren der Segmente beschädigungsfrei entformbar sind.

Beschreibung[de]

Zweck der Erfindung ist es, Portionen aus Lebensmittelprodukten, beispielsweise Speiseeis, in einem mehr als einmal geteilten, in Segmente aufgeteilten und in der bevorzugten Ausführungsart mit einem Ringkörper ausgestatteten Formwerkzeug dreidimensional zu formen und den Mantel des Formkörpers durch Abkühlung der Manteloberfläche auf Temperaturen von –79°C und darunter zu härten.

Unter "dreidimensional" sind im Sinne der Erfindung solche Formkörper zu verstehen, die aufgrund ihrer Gestaltung nur aus einem mehrfach geteilten Formwerkzeug zerstörungsfrei entformt werden können, beispielsweise eine vergrößerte Himbeere mit ihren über die Oberfläche verteilten konvexen, kalottenförmigen Zellen und den konkaven Formeinbuchtungen zwischen den Zellen.

Um nach dieser Definition dreidimensionale Formkörper beschädigungsfrei entformen zu können, sind die erfindungsgemäßen Formwerkzeuge so in Segmente aufgeteilt, daß keine Ausformung des Formkörpers von einem ungeteilten Formwerkzeugbereich umfaßt ist und beim Öffnen des Formwerkzeugs oder Entformen des Formkörpers abgerissen oder beschädigt und der Formkörper dadurch zerstört werden kann.

Unter "dreidimensional" im Sinne der Erfindung sind nicht solche Formkörper zu verstehen, die mit einem lediglich einfach geteilten, aus einem nicht weiter unterteilten Oberwerkzeug und nicht weiter unterteilten Unterwerkzeug bestehenden Formwerkzeug, beispielsweise einem

– aus einer einteiligen Oberform und einer Gegendruckfläche bestehenden Formwerkzeug oder
– aus einer einteiligen Oberform und einer einteiligen Unterform bestehenden Formwerkzeug oder
– aus einer einteiligen Oberform mit einem diese umschließenden Ringkörper und einer einteiligen Unterform bestehenden Formwerkzeug oder
– aus einer einteiligen Oberform und einer einteiligen Unterform mit einem diese umschließenden Ringkörper bestehenden Formwerkzeug,

herstellbar sind, beispielsweise ein kubischer, zylindrischer, kugel- oder eiförmiger Formkörper.

Der erfindungsgemäße, durch Teilungen segmentierte Aufbau der Formen in Verbindung mit der Kühlung des Formkörpermantels auf –79°C und darunter ist eine wesentliche Neuerung. Damit wird möglich, einen dreidimensionalen, unter Druck erstellten Formkörper aus einem Lebensmittel, beispielsweise Speiseeis, mit allseitigen Ausbuchtungen, Einbuchtungen und Hinterschneidungen herzustellen, beispielsweise eine vergrößerte Himbeere mit ihren rundum verteilten kalottenartigen Zellen und Hinterschneidungen. Die Erfindung markiert einen neuen Stand der Technik mit einem hohen wirtschaftlichen Nutzen für beispielsweise die Speiseeis-Industrie.

Den bisherigen Stand der Technik zur Herstellung dreidimensionaler, aber verfahrensbedingt nur aus flüssigem Speiseeis-Mix gegossener Formkörper aus Speiseeis stellt ein Verfahren dar, das flexible, dehnfähige, vertikal mit ihrer Füllöffnung nach oben montierte Gießformen aus beispielsweise Latex mit flüssigem Speiseeis-Mix füllt und dann kühlt. Nach der Aushärtung des Formkörpers wird die Gießform erwärmt, so daß die Oberfläche des Formkörpers antaut und die Adhäsion zwischen Formkörper und Formtülle weitgehend aufgehoben wird. Sodann wird die Formtülle durch Vakuum so weit aufgedehnt, daß der Formkörper beispielsweise an Ziehfingern oder einem zuvor in den Formkörper eingestochenen Stiel durch die Einfüllöffnung der Gießform nach oben entformt werden kann.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der flüssig eingegossene Speiseeis-Mix nach oben hin eine plane Fläche bildet, die nicht von der Gießform umschlossen werden kann. Der größte Formkörper-Durchmesser bestimmt die Größe des Durchmessers der planen Fläche. Weiterhin ist nachteilig, daß Energie zum Antauen des Formkörpers aufgewendet und die entstandene Wärme anschließend durch zusätzliche Kühlenergie wieder entzogen werden muß. Ferner werden feine Konturen des Formkörpers abgeschmolzen. Weiterhin verlangen die Herstellvorschriften einzelner Länder, daß angeschmolzenes Produkt durch Waschen der Gießformen vor deren Wiederbefüllung entfernt werden muß, womit ein erheblicher Wasserverbrauch und Abwasseranfall verbunden sind. Wesentlicher ist jedoch, daß die Herstellung beispielsweise eines apfelförmigen Produktes oder einer vergrößerten Himbeere mit dem Verfahren nicht möglich ist.

Ferner markiert ein Verfahren den bisherigen Stand der Technik, bei dem eine 2-teilige, aus Ober- und Unterwerkzeug bestehende geschlossene Form durch Einspritzen von plastischem, gekühltem Eiskrem-Mix unter Druck gefüllt wird. Nach dem Formen des Formkörpers wird die Form erwärmt, wodurch die Oberfläche des Formkörpers angetaut und der Formkörper entformbar wird. Dann wird die Form geöffnet und der Formkörper entnommen. Auch mit dieser Vorrichtung ist ein gemäß der Erfindung dreidimensionaler Formkörper mit Hinterschneidungen nicht herstellbar. Weiterhin ist nachteilig, daß Energie zum Antauen des Formkörpers aufgewendet und die entstandene Wärme anschließend durch zusätzliche Kühlenergie wieder entzogen werden muß. Ferner werden feine Konturen des Formkörpers abgeschmolzen. Zudem verlangen die Herstellvorschriften einzelner Länder, daß angeschmolzenes Produkt durch Waschen der Gießformen vor deren Wiederbefüllung entfernt werden muß, womit ein erheblicher Wasserverbrauch und Abwasseranfall verbunden sind.

Ein weiteres Verfahren markiert den bisherigen Stand der Technik, bei dem flüssiger Speiseeis-Mix in eine Formtülle gefüllt wird und ein Formelement zum Formen des Kopfraums des Formkörpers vertikal in die Formtülle eingedrückt wird, wobei sich ein Teil des Speiseeis-Mixes in dem eingedrückten Formelement verteilt und dieses ausfüllt. Nach dem Härten des Formkörpers durch Kühlen wird die Form erwärmt, wodurch die Oberfläche des Formkörpers antaut und der Formkörper entformbar wird. Dann wird das Formelement entfernt und der Formkörper, beispielsweise durch Ziehen an einem zuvor in den Formkörper eingestochenen Stiel, aus der Formtülle entnommen. Auch mit dieser Vorrichtung ist ein gemäß der Erfindung dreidimensionaler Formkörper mit Hinterschneidungen nicht herstellbar. Außerdem treffen auch auf dieses Verfahren die im vorigen Absatz genannten Nachteile zu.

Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren, das in EP 0 827 696 A2 beschrieben ist. Auch in diesem werden Formen zur Herstellung von druckgeformten Formkörpern aus beispielsweise Speiseeis beschrieben, die Formkörper auf –80°C und darunter gekühlt und dann entformt. Hierbei handelt es sich jedoch um ein Verfahren, bei dem ausschließlich einfach geteilte Formwerkzeuge mit und ohne die Ober- oder Unterform umfassendem Ringkörper eingesetzt werden, mit denen aber die Herstellung dreidimensionaler Formkörper mit Hinterschneidungen, beispielsweise eine vergrößerte Himbeere, Erdbeere oder sonstige Formkörper mit auch seitlichen Form-Einzügen und Hinterschneidungen, nicht hergestellt werden können.

Die durch die Erfindung herstellbaren neuen Produktformen sind vielgestaltig. Damit ergeben sich für die Lebensmittel-Industrie, beispielsweise die Speiseeis- und die Fleischwaren-Industrie, völlig neue Möglichkeiten der Produktgestaltung. Insbesondere für die Speiseeis-Industrie hat die Erfindung eine hohe Bedeutung, weil deren Forderung nach neuen Produktformen mit der Erfindung entsprochen wird.

Portionen des zu formenden Produktes werden in dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug unter Druck zu dreidimensionalen Körpern geformt, wobei die Produkte die Form des Formwerkzeugs annehmen. Um dies zu ermöglichen, befindet sich das zu formende Produkt in einem plastischen, verformbaren Zustand. Soweit diese Eigenschaft des Produktes zunächst nicht vorhanden ist, wird das Produkt durch eine Vorbehandlung in den plastischen Zustand versetzt. Dies kann beispielsweise durch Abkühlen geschehen, wie es bei Speiseeis üblich ist.

Die zu formende Produktportion kann im plastischen Zustand, beispielsweise im Falle von Speiseeis, eine Temperatur von –6°C besitzen. In Abhängigkeit von der Art und Rezeptur des Eises kann die Produkttemperatur beispielsweise –4°C, –7°C betragen oder weniger. Andere Produktarten können höhere, wiederum andere können niedrigere Temperaturen erfordern, um die für eine Formung erforderliche plastische Eigenschaft zu erhalten.

Die Produktportionen bestehen vorzugsweise aus einer einzigen Produktsorte. Sie können aber auch aus mehr als einer Produktsorte bestehen, beispielsweise rotem, gelbem und braunem Eis, die vor dem Portionieren zusammengeführt werden. Eine aus mehr als einer Produktsorte bestehende Produktportion kann auch aus Teilportionen gebildet sein, die nach deren Herstellung zu der Produktportion zusammengeführt werden.

Im Moment der Aufnahme einer Produktportion sind die jeweiligen Segmente der Teilwerkzeuge, beispielsweise des Oberwerkzeugs und die des Unterwerkzeugs, zusammengefahren und bilden eine Oberform und eine Unterform. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug sind von einander vertikal so weit getrennt, daß die Produktportion in die Unterform eingebracht werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann das Unterwerkzeug zur Aufnahme der Produktportion in eine frei wählbare Richtung verfahren werden, so daß die Unterform von oben frei zugänglich wird. Nach Aufnahme der Produktportion fährt das Unterwerkzeug unter das Oberwerkzeug zurück. In einer weiteren Ausführungsform kann das Oberwerkzeug in eine frei wählbare Richtung verfahren werden, so daß das Unterwerkzeug für die Produktaufnahme von oben frei zugänglich wird.

Nach Einbringen der Produktportion in die Form des Unterwerkzeugs und Ausrichtung der Ober- und Unterform an der gemeinsamen Mittelachse beginnt der Formprozeß. Dazu fährt das Oberwerkzeug mit dem dieses in einer der Ausführungsarten der Erfindung umgebenden Ringkörper axial gegen das Unterwerkzeug, wobei der Ringkörper einen Vorlauf besitzt und auf das Unterwerkzeug aufsetzt. Dadurch ist die Produktportion allseitig von der Form, die aus der Unterform, dem Ringkörper und der Oberform besteht, umschlossen. Beim weiteren Zusammenfahren von Oberform und Unterform gleitet die Oberform mit ihrer Außenkontur entlang der Innenkontur des auf der Unterform aufsitzenden Ringkörpers, wobei sich die Produktportion unter dem entstehenden Druck in der Form verteilt und letztlich die räumliche Gestalt der Form annimmt. Bei diesem Vorgang hat der Ringkörper die Funktion, Mengentoleranzen der in die Form eingebrachten Produktportionen dergestalt auszugleichen, daß die Oberform bei kleinerer Produktmenge tiefer und bei größerer Produktmenge weniger tief in den Ringkörper einfährt.

In einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs fährt die Unterform gegen die ruhende Oberform. In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung werden die Unterform und die Oberform bewegt und gegeneinander verfahren.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das segmentierte Unterwerkzeug von einem Ringkörper umschlossen. Das Öffnen der Form geschieht dergestalt, daß die Segmente des Oberwerkzeugs nach oben auseinanderfahren, der teilweise entformte Formkörper von dem Greifwerkzeug einer Umsetzmechanik gegriffen wird, der das Unterwerkzeug umfassende Ringkörper nach unten verfährt und die Segmente des Unterwerkzeugs nach unten auseinanderfahren. Der Formkörper ist nun gänzlich entformt.

Besonders in der Lebensmittelindustrie stellt das Entformen von beispielsweise durch Gießen oder mittels Druck geformten Produkten dann ein Problem dar, wenn aufgrund der Adhäsion zwischen Produkt und Formoberfläche das Produkt an der Oberfläche der Form anhaften kann. Eine Entformung ohne eine vorherige Behandlung der Form und des Formkörpers führt in diesen Fällen zu einer Zerstörung des Formkörpers oder ist unmöglich. Das gilt insbesondere für Formkörper aus Speiseeis. Es ist daher erforderlich, die Adhäsion zwischen Formkörper und Formoberfläche aufzuheben. Dies geschieht durch Kühlen des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs auf eine so niedrige Temperatur, daß der die Formoberfläche berührende Mantel des Formkörpers im Moment des Entformens eine von dem Produkt abhängige Temperatur von –79°C und darunter besitzt. Gleichzeitig wird dadurch der Mantel des Formkörpers auf eine Dicke von beispielsweise 2 mm so gehärtet, daß der Mantel den im Inneren noch plastischen Formkörper stabilisiert.

Damit der an den Formelementen anliegende Mantel des Formkörpers bis zum Moment der Entformung eine Temperatur von –79°C und darunter erreicht, werden alle den Formkörper berührenden, formgebenden Flächen der Werkzeugelemente auf niedrige Temperaturen, beispielsweise –130°C, abgekühlt, wobei für das Unterwerkzeug eine andere Temperatur erforderlich sein kann als für das Oberwerkzeug oder den Ringkörper sowie für einzelne Segmente des Werkzeugs höhere oder tiefere Temperaturen erforderlich sein können als für andere Segmente.

Innerhalb weniger Sekunden kühlt die den Formkörper umhüllende, gekühlte Form den die Formoberflächen berührenden Mantel des die Form ausfüllenden Formkörpers auf –79°C und darunter ab. Mit Erreichen der Temperatur, bei Speiseeis vorzugsweise –79°C und darunter, wird die Adhäsion zwischen der Form und dem Formkörper aufgehoben. Die Form kann nun geöffnet, der Formkörper an dem gehärteten Mantel und dem ggf. eingearbeiteten Handhabungsstiel gegriffen und in eine nachgeschaltete Härteanlage umgesetzt werden, in welcher das Innere des Formkörpers auf die erforderliche Kerntemperatur, beispielsweise –18°C, heruntergekühlt wird.

Der Druck, mit dem die Produktportion geformt wird, ist produktabhängig einstellbar. Speiseeis enthält ca. 50% Luft. Beim Formprozeß wird die Luft verdichtet. Durch auf beispielsweise –130°C gekühlte Werkzeug-Elemente härtet die Mantelfläche des Formkörpers schnell aus, während der innere Teil des Formkörpers plastisch bleibt. Beim Öffnen der Form besteht daher die Gefahr, daß die in der noch nicht gehärteten Eismasse enthaltene, komprimierte Luft expandiert und die gehärtete Mantelfläche des Formkörpers aufsprengt. Daher wird bei Druck-Formung von Speiseeis-Formkörpern mit geringstmöglichem Druck gearbeitet.

Als Kältemittel wird für die Erfindung vorzugsweise Flüssigstickstoff verwendet, der in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Segmente des Werkzeugs als auch den Ringkörper bzw. die Ringkörper-Segmente in Hohlräumen durchströmt, die in die Werkzeug-Segmente und den Ringkörper bzw. die Ringkörper-Segmente eingearbeitet sind. Die Hohlräume sind mit einem Zulauf sowie einem Ablauf für Kältemittel und, soweit verflüssigte Gase verwendet werden, für verdampftes Kältemittel ausgestattet, die mit dem Kältemittelsystem und der Abgasentsorgung verbunden sind.

Vorzugsweise ist jedes gekühlte Werkzeug- und Ringkörper-Element mit einem Temperaturfühler ausgerüstet, der die gemessenen Werte an eine Steuerung übermittelt, die das zum Erhalt der jeweiligen Arbeitstemperaturen zugeführte Kältemittel in der jeweils benötigten Menge den zu kühlenden Elementen zuteilt oder bei zeitabhängiger Kühlung die Wirkdauer des Kältmittels steuert.

Die Mengensteuerung erfolgt bei mit Kältemittel durchströmten Elementen in der bevorzugten Weise mittels einer zentralen Pumpe und eines Regelventils je gekühltem Element, in einer anderen Ausführungsart durch Schaltventile, in einer wiederum anderen Ausführungsart mit mehreren vorzugsweise regelbaren Pumpen. Die Zufuhr des Kältemittels erfolgt in der bevorzugten Ausführungsart mittels Pumpe durch Überdruck, in anderen Ausführungsformen beispielsweise durch Unterdruck, Schwerkraft oder durch den Gasdruck verdampften Kältemittels.

Die Mengensteuerung erfolgt bei mit Kühlmittel besprühten Elementen in der bevorzugten Weise mittels einer zentralen Pumpe und eines Schaltventils je gekühltem Element, so daß die Sprühdüsen intermittierend arbeiten, in einer anderen Ausführungsart durch permanent arbeitende, regelbare Düsen.

Die Temperatursteuerung erfolgt bei in ein Kühlmittelbad getauchten Elementen in der bevorzugten Weise durch die Dauer des Tauchvorgangs. Diese ist an der Steuerung variabel einstellbar.

Als Kältemittel können in Abhängigkeit von den benötigten Temperaturen unterschiedliche Stoffe eingesetzt werden wie verflüssigte Gase und Salzlösungen, beispielsweise flüssiger Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, Ammoniak, Butan, Propan, teilfluorierte Kohlenwasserstoffe, Calciumchlorid-Sole.

Über die Kühlung mittels in die Werkzeugelemente eingelassener Hohlräume hinaus können in einer anderen Ausführungsform der Erfindung alle oder einzelne Außenflächen der zu kühlenden Werkzeugelemente, wahlweise auch deren produktberührenden Formflächen, mittels Düsen direkt mit dem Kältemittel besprüht und damit auf die erforderlichen Arbeitstemperaturen abgesenkt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Werkzeuge durch Eintauchen des Werkzeugs oder einzelner Werkzeugelemente in ein Kältemittelbad, vorzugsweise flüssigen Stickstoff, gekühlt werden, in einer anderen Ausführungsform, indem die zu kühlenden Werkzeugelemente mit Kältemittel übergossen werden.

In einer weiteren Ausführungsart sind die von Kältemittel durchströmten Werkzeug-Elemente als Verdampfer in einem geschlossenen Kältesystem installiert.

Es folgt die Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen mit Bezugsziffern. Auf Darstellung der Anlenkungen der bewegten Werkzeugsegmente wird aus Gründen der Übersichtlichkeit überwiegend verzichtet, auf Darstellung der Anlenkungen der bewegten Ringkörper und der Verfahrmechaniken sowie deren Antriebe aus Gründen der Übersichtlichkeit ganz verzichtet. Ebenso wird aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der von Kältemittel durchströmten Hohlkammern in den Werkzeugsegmenten, Ringkörpern und Ringkörper-Segmenten sowie deren Anschlüsse an das Kältemittel- und das Abgassystem verzichtet.

Die Zeichnungen stellen dar:

1a zeigt die Vorderansicht einer vergrößerten Himbeere und 1b die Vorderansicht eines vielzackigen Sterns als Beispiele von mit der Erfindung herstellbaren Formkörpern.

2a zeigt die Vorderansicht und 2b die Seitenansicht eines aus Kugelausschnitten und Kugelschichten bestehenden Formkörper-Beispiels eines mit der Erfindung herstellbaren Formkörpers, an dem die Erfindung beschrieben wird.

3a zeigt die Draufsicht auf das Oberwerkzeug und 3b die Draufsicht auf das Unterwerkzeug einer Ausführungsform der Erfindung.

4a bis 4d zeigen den Ablauf des Formprozesses einer Ausführungsform der Erfindung gem. Schnittebene A-A von 3a und 3b.

5a zeigt die Vorderansicht und 5b die Seitenansicht eines zum Entformen des Formkörpers auseinandergefahrenen erfindungsgemäßen Formwerkzeugs in der Ausführungsart gem. 3a bis 4d.

6a zeigt die Draufsicht auf das Oberwerkzeug und 6b die Draufsicht auf das Unterwerkzeug einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

7a bis 7c zeigen den Ablauf des Formprozesses einer Ausführungsform der Erfindung gem. Schnittebene B-B von 6a und 6b.

8a zeigt die Vorderansicht und 8b die Seitenansicht eines zum Entformen des Formkörpers geöffneten erfindungsgemäßen Formwerkzeugs in der Ausführungsart gem. 6a bis 7c.

9a bis 9d zeigen den Ablauf des Formprozesses einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Produktportion von einem Produktträger in die Form eingebracht wird.

10a bis 10c zeigen in einer Ausführungsart der Erfindung das Einbringen eines Stiels als Handhabungshilfe.

11a und 11b zeigen weitere Ausführungsarten der Erfindung zum Einbringen eines Stiels als Handhabungshilfe.

12 zeigt die Erfindung in einer Ausführungsart, deren Ringkörper als Teil des Oberwerkzeugs verschiebbar ist und die Formwerkzeugsegmente um Achsen drehbar gelagert sind.

13a und 13b zeigen die Erfindung in einer Ausführungsart, deren zum Oberwerkzeug gehören- der Ringkörper entsprechend den Segmenten des Formwerkzeugs ebenfalls in Segmente aufgeteilt ist, die Ringkörper-Segmente an den Werkzeug-Segmenten verschiebbar befestigt sind und die Werkzeug-Segmente linear verfahren werden.

14a und 14b zeigen die Erfindung in einer Ausführungsart, deren zum Oberwerkzeug gehörender Ringkörper entsprechend den Segmenten des Formwerkzeugs ebenfalls in Segmente aufgeteilt ist, die Ringkörper-Segmente an den Werkzeug-Segmenten verschiebbar befestigt sind und die Werkzeug-Segmente um Achsen drehbar gelagert sind.

15a bis 15c zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Unterwerkzeug aus einer flächigen Ebene besteht, die Ringkörper-Segmente an den Werkzeug-Segmenten verschiebbar befestigt sind und die Werkzeugsegmente um Achsen drehbar gelagert sind.

16 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Unterwerkzeug aus einer flächigen Ebene besteht, die Ringkörper-Segmente an den Werkzeug-Segmenten verschiebbar befestigt sind und die Werkzeug-Segmente linear verfahren werden.

17a und 17b zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Unterwerkzeug aus einer flächigen Ebene besteht, die im Bereich der Produktformung über Ausformungen verfügt.

18a und 18b zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Formkammer der Werkzeugeinheit im Spritzgießvertahren gefüllt und der Formkörper mit einem Stiel bestückt wird.

19a bis 19c zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, deren Ringkörpersegmente und Werkzeugsegmente eine Einheit bilden.

20a bis 20d zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, deren Ringkörpersegmente und Werkzeugsegmente eine Einheit bilden und der Formkörper mit einem Stiel bestückt wird.

21a bis 21c zeigen die Erfindung in Ausführungsarten, deren zum Oberwerkzeug gehörender Ringkörper ebenfalls in Segmente aufgeteilt ist, die unabhängig von einander linear verfahren werden.

22a und 22b zeigen die Erfindung in Ausführungsarten, deren zum Unterwerkzeug gehörender Ringkörper ebenfalls in Segmente aufgeteilt ist, die unabhängig von einander linear verfahren werden.

Mit dem erfindungsgemäße Formwerkzeug sind anspruchsvolle Formen herstellbar, beispielsweise vergrößerte Himbeeren (1a) oder vielzackige Sterne (1b). Der Beschreibung der Erfindung liegen aus Gründen des besseren Verständnisses vereinfachte Formen zugrunde, beispielsweise ein Formkörper in der Vorderansicht und Draufsicht (2a) und in der Seitenansicht (2b).

In einer der Beschreibung zugrundeliegenden Ausführungsform ist die Erfindung viermal geteilt. Eine vorzugsweise horizontale Teilung trennt das Formwerkzeug in ein oberes (3a) und ein unteres (3b) Werkzeug. Eine vorzugsweise vertikale Längsteilung (1) und zwei vorzugsweise vertikale Querteilungen (2, 3) trennen das obere Werkzeug (3a) in 6 Oberwerkzeug-Segmente (4 bis 9) und das untere Formwerkzeug (3b) in 6 Unterwerkzeug-Segmente (10 bis 15). Die Oberwerkzeug-Segmente (4 bis 9) sind von einem Ringkörper (16) umgeben, in welchem die Oberwerkzeug-Segmente (4 bis 9) als Einheit axial verschiebbar sind. Der Ringkörper verfügt in seiner bevorzugten Ausführungsform im gesamten vertikalen Verschiebebereich über eine gleiche innere Querschnitt-Kontur (17). Diese Kontur entspricht der Vertikalprojektion der Außenkontur des mit dem Werkzeug erstellbaren Formkörpers, die bei einem Schnitt durch den Formkörper auf Höhe der Trennung zwischen beispielsweise Oberform und Unterform entsteht. Allerdings ist die Kontur des Ringkörpers allseitig geringfügig größer als die Schnittkontur des Formkörpers, weil zwischen Ringkörper und der darin verfahrbaren Segmente-Einheit ein Bewegungsspielraum erforderlich ist.

Die Oberwerkzeug-Segmente sind einzeln mit einer Anlenkung (18) ausgerüstet, die durch den Ringkörper (16) hindurchgeführt und mit der Antriebseinheit verbunden sind. Ebenso sind der Ringkörper und die Unterwerkzeug-Segmente mit Anlenkungen ausgerüstet, die mit der Antriebseinheit verbunden sind.

Anhand von Schnittzeichnungen (4a bis 4d) wird die Funktionsweise einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Nach Eingabe der Produktportion (4a, 19) in das Unterwerkzeug (10 bis 15) senkt sich das Oberwerkzeug (4 bis 9) in Richtung des Unterwerkzeugs ab (4b). Dabei setzt der die Segmente-Einheit (4 bis 9) des Oberwerkzeugs umfassende, vorauseilende Ringkörper (16) auf der Oberseite (20) des Unterwerkzeugs auf. Dann senkt sich die obere Segmente-Einheit (4 bis 9) weiter ab, wobei diese durch den Ringkörper (16) soweit verfahren wird, bis die in dem Werkzeug eingeschlossene Produktportion die Form vollständig ausfüllt und der Formkörper (21) gebildet ist. Innerhalb weniger Sekunden wird der die gekühlten Formflächen der Werkzeugsegmente berührende Mantel des Formkörpers auf –79°C und darunter abgekühlt und gehärtet.

Der Ringkörper (16) besitzt zwei Aufgaben. Einerseits bildet er zusammen mit der oberen Segmente-Einheit (4 bis 9) und der unteren Segmente-Einheit (10 bis 15) eine geschlossene Form, in der sich die Produktportion (19) während des Formvorgangs verteilt, die Form ausfüllt und ein Formkörper (21) entsteht. Andererseits ist das Volumen der Produktportion aufgrund der Extrusions- und Portionierverfahren mit Toleranzen behaftet. Ist die Portion in ihrem Volumen kleiner als das Volumen der Form, entsteht kein vollständiger Formkörper. Deshalb wird die Menge der Produktportion so bemessen, daß die untere Toleranzgrenze der Mindestfüllmenge der Form entspricht und die obere Toleranzgrenze größer ist als das für eine vollständige Ausformung mindestens notwendige Volumen.

Ist die Produktportion größer als die für eine vollständige Formfüllung mindestens notwendige Menge, stoppt die obere Segmente-Einheit (4 bis 9), sobald die Produktportion den von der oberen Segmente-Einheit (4 bis 9), dem Ringkörper (16) und dem Unterwerkzeug (10 bis 15) gebildeten Formraum vollständig ausfüllt. Dabei entsteht eine durch die Übermenge gebildete Schicht (22).

Nach dem Kühlen der Formkörper-Oberfläche auf –79°C und darunter besitzt der Formkörper (23) eine stabile Mantelfläche mit einer von der Kühldauer abhängigen Dicke, die erlaubt, mit Hilfe eines Greifers, beispielsweise Saugern (24), den Formkörper (23) zu greifen und beispielsweise auf den Förderer eines Härtetunnels umzusetzen, in dem die Durchhärtung des Formkörpers erfolgt.

Zum Entformen wird der Ringkörper (16) vertikal verfahren, die an den Anlenkungen (18) befestigten Segmente (4 bis 9) des Oberwerkzeugs gleichzeitig auseinander- und hochgefahren, der Formkörper (23) von dem Greifer (24) gegriffen und das Unterwerkzeug (10 bis 15) auseinandergefahren.

In einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung besteht das Formwerkzeug aus dem segmentierten Oberwerkzeug (6a) und dem segmentierten Unterwerkzeug (6b) mit dem die Unterwerkzeug-Segmente umgebenden Ringkörper (37). Nach Eingabe der Produktportion (38) in das Unterwerkzeug (31 bis 37) hebt sich das Unterwerkzeug (31 bis 37) in Richtung des Oberwerkzeugs (25 bis 30) an. Dabei setzt der vorauseilende Ringkörper (37) auf der Unterseite (39) der Oberwerkzeug-Segmente (25 bis 30) auf. Dann hebt sich die untere Segmente-Einheit (31 bis 36) weiter an, wobei diese in dem Ringkörper (37) soweit verfahren wird, bis die in dem Werkzeug eingeschlossene Produktportion die Form vollständig ausfüllt (40).

In einer anderen Ausführung fährt das Oberwerkzeug (25 bis 30) gegen das Unterwerkzeug (31 bis 37), in einer weiteren Ausführung verfahren beide Teilwerkzeuge.

Zum Entformen (8a und 8b) werden die Segmente (25 bis 30) des Oberwerkzeugs auseinandergefahren, der Formkörper (23) wird von dem Greifer (24) gegriffen, der Ringkörper (37) wird vertikal nach unten verfahren und die an den Anlenkungen befestigten Segmente (31 bis 36) des Unterwerkzeugs werden gleichzeitig vertikal nach unten und auseinandergefahren.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, dargestellt an 9a als Draufsicht auf die Werkzeugeinheit und 9b bis 9d als Schnittzeichnungen gem. Schnitt C-C der 9a, wird die Produktportion (41) von einem angetriebenen, in die Produktportion eingestochenen Produktträger (42) so in die geöffnete Werkzeug-Einheit (43, 44, 45) eingebracht und in dieser positioniert, daß sie bis zum Moment des Formvorgangs die Formoberfläche nicht berührt. Dadurch wird verhindert, daß die Produktportion vor dem Formvorgang Berührungspunkte oder -flächen mit dem Werkzeug besitzt, an diesen partiell aushärten kann und eine ordnungsgemäße Ausformung des Formkörpers (46) nicht mehr möglich wird. Der Produktträger fährt zur Aufnahme der Produktportion zu dem Portionierer, beispielsweise einem Extruder mit Schneideeinrichtung, sticht in den extrudierten Produktstrang ein, fährt synchron mit dem Produktstrang mit und fördert nach dem Abschneiden der Produktportion diese zu dem Formwerkzeug.

Der Ringkörper (45) ist mit einer Ausklinkung (47) versehen, in die beim Schließen der Form und Aufsetzen des Oberwerkzeugs (43) auf den Ringkörper (45) der Produktträger (42) eintaucht. Mit Beginn des Formvorgangs wird gem. 9d der Produktträger (42) durch die Ausklinkung (47) soweit aus dem Werkzeug herausgezogen, daß er die Produktportion abstreift, aber die Ausklinkung (47) noch verschließt, bis der Formkörper (46) vollständig geformt und dessen Mantelfläche gehärtet ist.

In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung besteht der Produktträger aus einem Klemmgreifer mit Klemmfingern, welche die Produktportion seitlich fassen und in Ausklinkungen des Ringkörpers eintauchen.

In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung können die Ausklinkungen für die Durchführung des Produktträgers in das Oberwerkzeug eingearbeitet sein. In einer anderen Ausführungsart der Erfindung können Ausklinkungen für die Durchführung des Produktträgers sowohl in den Ringkörper als auch in das Oberwerkzeug eingearbeitet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Formkörper gem. 10a bis 10c mit einem Stiel als Handhabungshilfe ausgestattet. Dazu ist das Unterwerkzeug (48) mit einem Stielhalter (49) ausgestattet, in den ein Stiel (50) eingelegt wird. Das Unterwerkzeug ist mit einem Schlitz (51) versehen, durch den der Stiel (50) von einem Einschieber (52) in den Formkörper (53) eingestoßen wird. Der Schlitz (51) wird gebildet von dem Stielhalter (49) und einem zum Entformen des Formkörpers (53) verfahrbaren Werkzeugsegment (54). Im dargestellten Beispiel der Erfindung ist der Stielhalter (49) in Längsrichtung zweigeteilt ausgebildet, dessen Teile mit dem jeweils zugehörigen Segment des Unterwerkzeugs verbunden sind und beim Auseinanderfahren der Segmente mit verfahren.

In der bevorzugten Ausführungsart ist das Werkzeugsegment (54) ein einteiliges Segment, kann aber in Abhängigkeit von der Gestaltung des Formkörpers in zwei oder mehr Segmente geteilt sein.

Sofern der Formkörper (53) mit einem Handhabungsstiel (50) ausgestattet ist, beispielsweise Eis am Stiel, ist der Stiel (50) durch den noch plastischen Kern des Formkörpers nicht fixiert. Deshalb ist die Greifvorrichtung (24a) zum Entformen des Formkörpers mit einem zusätzlichen Stielgreifer (24b) ausgestattet und die Produktträger der Härteanlage, welche die Formkörper aufnehmen, sind mit einer Aufnahme zur Positionierung des Formkörpers (53) und des Stiels (50) ausgestattet.

In einer Ausführungsart der Erfindung gem. 11a besteht der Stielhalter aus einem separat verfahrbaren Stiel-Klemmelement (54), das ein Segment des Oberwerkzeugs ist. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung gem. 11b ist der Stielhalter (55) nicht mit der Werkzeug-Einheit (56) verbunden und in der bevorzugten Bauform in Längsrichtung ungeteilt.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung zeigt 12. Der die Oberwerkzeug-Segmente umfassende Ringkörper (57) ist verfahrbar, die Werkzeugsegmente (58) sind um Achsen (59) drehbar gelagert und verfahrbar.

In einer vertikal gespiegelten Ausführungsart der Werkzeug-Einheit gem. 12 sind die Unterwerkzeug-Segmente von dem verfahrbaren Ringkörper umfaßt.

Eine andere Ausführungsart der Erfindung zeigen 13a und 13b. Der Ringkörper ist in Segmente (60) unterteilt, die an den Oberwerkzeug-Segmenten (61) verschiebbar befestigt sind und in der bevorzugten Ausführungsart durch Druckzylinder (62) bewegt werden, ferner die Werkzeug-Segmente (61) zum Öffnen des Formwerkzeugs auseinandergefahren und zum Schließen des Formwerkzeugs so zusammengefahren werden, daß die Ringkörper-Segmente einen geschlossenen Ringkörper (63) bilden.

In einer vertikal gespiegelten Ausführungsart der Werkzeug-Einheit 13a und 13b sind die Unterwerkzeug-Segmente mit verschiebbaren Ringkörper-Segmenten ausgestattet.

In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung gem. 14a und 14b ist der Ringkörper in Segmente (64) unterteilt, die in einer bevorzugten Ausführungsart an den Werkzeug-Segmenten (65) verschiebbar befestigt sind und durch Zylinder (66) bewegt werden, ferner die Werkzeug-Segmente (65) des Formwerkzeugs um Achsen (67) drehbar so gelagert sind, daß die Ringkörper-Segmente im geschlossenen Zustand des Werkzeugs einen geschlossenen Ringkörper (68) bilden.

In einer vertikal gespiegelten Ausführungsart der Werkzeug-Einheit 14a und 14b sind die Unterwerkzeug-Segmente mit verschiebbaren Ringkörper-Segmenten ausgestattet.

In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung gem. 15a bis 15c besteht das Oberwerkzeug aus Segmenten (69) mit an diesen verfahrbar installierten Ringkörper-Segmenten (70), die zusätzlich zu ihrer die Volumentoleranz der Produktportion ausgleichenden Aufgabe eine untergreifende, hinterschnittene Formgebung (71) ermöglichen. Das Unterwerkzeug (72) besitzt eine ebene Fläche und besteht in der bevorzugten Ausführung aus einer gekühlten Metallplatte. Die Produktportion (73) wird auf dem Unterwerkzeug (72) abgelegt, das geschlossene Oberwerkzeug mit dem voreilenden, segmentierten Ringkörper senkt sich auf das Unterwerkzeug und umschließt die Produktportion, sodann durchfahren die Oberwerkzeug-Segmente (69) den Ringkörper (74) und formen den Formkörper (75), wobei der Ringkörper (74) die Hinterschneidungen (71) formt. Zum Öffnen und Schließen der Oberwerkzeug-Segmente (69) sind diese um Achsen (76) drehbar gelagert und das Oberwerkzeug relativ zum Unterwerkzeug verfahrbar.

In einer vertikal gespiegelten Ausführungsart der Erfindung 15a bis 15c besteht das Unterwerkzeug aus Segmenten mit an diesen verfahrbar installierten Ringkörper-Segmenten. Das Oberwerkzeug besitzt eine ebene Fläche und besteht in der bevorzugten Ausführung aus einer gekühlten Metallplatte. Die Produktportion wird in das Unterwerkzeug gefüllt, das Unterwerkzeug fährt mit dem voreilenden, segmentierten Ringkörper gegen das Oberwerkzeug, sodann durchfahren die Unterwerkzeug-Segmente den Ringkörper und formen den Formkörper. Zum Öffnen und Schließen der Unterwerkzeug-Segmente sind diese beispielsweise um Achsen drehbar gelagert und das Unterwerkzeug relativ zum Oberwerkzeug verfahrbar. In einer anderen Ausführungsart wird das Oberwerkzeug gegen das Unterwerkzeug verfahren, in einer weiteren werden beide Werkzeuge relativ zu einander bewegt.

16 zeigt die Erfindung in einer anderen Ausführungsart, in der die Oberwerkzeug-Segmente (77) mit den an diesen verfahrbar installierten Ringkörper-Segmenten (78) zum Öffnen und Schließen sowie relativ zum Unterwerkzeug (72) verfahren werden.

In weiteren Ausführungsformen der Erfindung gem. 17a und 17b ist das Unterwerkzeug im Formbereich mit formgebenden Vertiefungen (79) oder Erhebungen (80) ausgestattet, bei denen es sich vorzugsweise um ein Logo oder einen Schriftzug handelt. In der vertikal gespiegelten Ausführung des Werkzeugs 17a und 17b besteht das Oberwerkzeug aus einer Vorrichtung mit einer ebenen Formfläche, die mit formgebenden Vertiefungen oder Erhebungen ausgestattet sein kann. Bei anders geformten Formkörpern ist die Oberwerkzeug-Einheit nicht in Segmente unterteilt und die Unterwerkzeug-Einheit sowie der Ringkörper in Segmente aufgeteilt.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung wird anhand der 18a und 18b beschrieben. 18a zeigt einen mittigen Längsschnitt durch das Werkzeug. Das aus segmentiertem Oberwerkzeug (81) und segmentiertem Unterwerkzeug (82) bestehende Formwerkzeug verfügt über einen in das Unterwerkzeug (82) eingearbeiteten Einspritzkanal (83), über den im Spritzgießvertahren die Formkammer (84) des geschlossenen Werkzeugs unter Druck mit Produkt gefüllt wird.

Bei Bedarf und in Abhängigkeit von den Produkteigenschaften ist der Einspritzkanal (83) mit einem Rücksaugkanal (85) ausgestattet, über den das in dem Einspritzkanal (83) nach dem Spritzvorgang enthaltene Produkt abgesaugt wird. In einer anderen Ausführungsart erfolgt die Rücksaugung des in dem Einspritzkanal enthaltenen Produkts durch die Einspritzvorrichtung selbst, wobei der Rücksaugkanal die Funktion eines Lüftungskanals übernimmt. In einer Vielzahl weiterer Ausführungsarten können der Einspritzkanal (83) und der Rücksaug- bzw. Lüftungskanal (85) an beliebigen Stellen der Werkzeug-Einheit eingearbeitet sein.

Nach Öffnen des Werkzeugs und Entformen des Formkörpers (86) besitzt dieser einen Anspritzpunkt (87). Ergänzt durch ein mechanisches Werkzeug kann der Anspritzpunkt (87) entfernt werden.

19a bis 19c zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Ringkörper-Segmente mit den Unterwerkzeug-Segmenten jeweils eine Einheit (88) bilden. Mit dem Zusammenfahren der Unterwerkzeug-Segmente schließen sich die integrierten Ringkörper-Segmente zu einem geschlossenen Ringkörper (89).

In 19a wird die Befüllung des Unterwerkzeugs mit der Produktportion unter Verwendung eines Tauchfüllers aufgezeigt, der in das Unterwerkzeug eintaucht und die Form des Unterwerkzeugs unter Druck mit Produkt füllt und den im Unterwerkzeug enthaltenen Formkörperteil (90) ausformt, während der Füller synchron mit dem Füllstand vertikal hochfährt. Durch Absenken der Oberwerkzeugeinheit (91) erfolgt gem. 19b die restliche Ausformung des Formkörpers (92).

Entformt wird der Formkörper (92) gem. 19c, indem mittlere Oberwerkzeug- (93) und Unterwerkzeug-Segmente (94) den Formkörper (92) soweit freigeben, daß ein Greifer (95) den Formkörper fixieren kann. Dann öffnen sich die restlichen Werkzeug-Segmente (96, 97).

20a bis 20d zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Ringkörper-Segmente mit den Unterwerkzeug-Segmenten jeweils eine Einheit (88) bilden und eine Vorrichtung zum Bestücken des Formkörpers mit einem Stiel als Handhabungshilfe integriert ist.

Dazu ist das Werkzeug mit einem Schlitz-Segment (98) ausgestattet und einem in Längsrichtung geteilten Stielhalter (99), dessen Elemente mit Segmenten des Unterwerkzeugs eine Einheit bilden. In den geschlossenen Stielhalter (99) wird ein Stiel (100) eingelegt, der den für die Einführung des Stiels vorhandenen Schlitz (101) zwischen dem Segment (98) und dem Stielhalter (99) ausfüllt. Nach Formung des Formkörpers wird von einer angetriebenen Vorrichtung (102) der Stiel (100) teilweise (103) in den Formkörper eingestoßen.

Zum Entformen des Formkörpers wird auch das Schlitz-Segment (98) verfahren. Damit wird der in den Formkörper eingeführte Stiel (100) freigegeben, so daß die restlichen Segmente geöffnet werden können.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist der Ringkörper ungeteilt (16, 37, 45, 57) oder segmentiert und auf den Werkzeug-Segmenten beweglich montiert (60, 64, 70, 78) oder die Werkzeug-Segmente bilden mit den Ringkörper-Segmenten eine Einheit (88). In weiteren Ausführungsformen (21a bis 21c und 22a und 22b) sind die Ringkörper (103) segmentiert, jedoch separat gelagert und unabhängig von den Oberwerkzeug-Segmenten (104) und Unterwerkzeug-Segmenten (105) verfahrbar oder sie sind auf Achsen drehbar gelagert (ohne Zeichnung).

Es gibt viele Ausführungsarten der Erfindung. Beispielsweise trennt eine vorzugsweise horizontale Teilung das Formwerkzeug in ein Ober- und ein Unterwerkzeug, ferner trennen vorzugsweise vertikale Teilungen das Oberwerkzeug in ein linkes und ein rechtes Oberwerkzeug-Segment und das Unterwerkzeug in ein linkes, mittleres und rechtes Unterwerkzeug-Segment.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung trennt vorzugsweise eine vertikale Teilung das Formwerkzeug in ein linkes und ein rechtes Teilwerkzeug und eine oder mehr als eine vorzugsweise horizontale Teilung die beiden Teilwerkzeuge in obere und untere und – bei mehr als einer horizontalen Teilung – mittlere Segmente. Bei dieser Werkzeugausführung erfolgt die Formung des Formkörpers durch horizontales Zusammenfahren der Teilwerkzeuge.

In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist die Werkzeugeinheit durch vertikale Teilungen in ein linkes, ein oder mehr als ein mittleres und ein rechtes Teilwerkzeug aufgeteilt, von denen mindestens eins in Werkzeug-Segmente unterteilt sind.

In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist die Werkzeugeinheit beispielsweise durch 2 horizontale Teilungen in Teilwerkzeuge, beispielsweise ein Oberwerkzeug, Mittelwerkzeug und Unterwerkzeug, aufgeteilt, die durch eine vorzugsweise vertikale Teilung in linke und rechte Werkzeug-Segmente geteilt sind.

In einer Vielzahl weiterer Ausführungsarten der Endung ist die Werkzeugeinheit durch Teilungen mit gleich oder unterschiedlich ausgerichteten Teilungsebenen so in Teilwerkzeuge und diese zumindest teilweise in Werkzeug-Segmente geteilt, daß Formkörper vielfältiger Gestaltungsformen herstellbar sind. So ergibt sich aus der jeweiligen Gestalt eines Formkörpers die erforderliche Anzahl von Teilungen und deren Ausrichtung. Dabei kann die Anordnung der Segmente beispielsweise in rechteckiger, kreisförmiger, ovaler, schalenförmiger, zylindrischer oder auch beliebiger Form erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Werkzeugeinheit so geteilt, daß ein Mehrfachwerkzeug entsteht, mit dem zwei oder mehr als zwei Formkörper gleichzeitig hergestellt werden können.

Die Bewegungsrichtung der Teilwerkzeuge zum Formen eines Formkörpers einer jeden der vorgenannten Ausführungsformen ist vorzugsweise vertikal. In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Bewegungsrichtung der Teilwerkzeuge horizontal. Da die Bewegungsrichtung der Teilwerkzeuge von der Aufgabenstellung abhängig und daher frei wählbar ist, ergibt sich eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Anspruch[de]

Verfahren zum Herstellen von mit Form-Hinterschneidungen versehenen Formkörpern aus Lebensmitteln mit einem durch mindestens zwei Trennebenen unterteilten Formwerkzeug dergestalt, daß

– mindestens eine Trennebene das Formwerkzeug in mindestens zwei Teilwerkzeuge (3a und 3b) teilt,

– mindestens ein Teilwerkzeug durch mindestens eine zweite Trennebene (1) in mindestens zwei Werkzeug-Segmente unterteilt ist,

– ein nicht plastisches Lebensmittel-Produkt durch eine Vorbehandlung in einen plastischen Zustand versetzt wird,

– eine plastische Produktportion (21) unter Druck den Formflächen des Formwerkzeugs angepaßt wird,

– die Formflächen des Formwerkzeugs den die Formflächen berührenden Mantel des Formkörpers auf eine niedrige Temperatur absenken,

– zum Entformen des Formkörpers (23) die Werkzeug-Segmente mittels Antrieben in unterschiedliche Richtungen auseinanderfahren (5a und 5b).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nicht plastisches Lebensmittel-Produkt durch Abkühlung in einen plastischen Zustand versetzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Produkt vorzugsweise um Speiseeis handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus plastischem Produkt Portionen hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Produktportion in das Formwerkzeug eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Produktportion aus mehreren Teilportionen besteht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilportionen aus unterschiedlichen Sorten eines Produktes bestehen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilportionen aus unterschiedlichen Produkten bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Formfläche des Formwerkzeugs berührende Oberfläche des die Form ausfüllenden Formkörpers gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des die Form ausfüllenden Formkörpers auf –79°C oder darunter gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formkörper kühlenden Werkzeugelemente auf bis zu –160°C gekühlt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne den Formkörper kühlende Werkzeugelemente tiefere Temperaturen besitzen als andere Werkzeugelemente.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der den Formkörper kühlenden Werkzeugelemente mittels verdampfenden Gases erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als verdampfendes Gas vorzugsweise flüssiger Stickstoff eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der den Formkörper kühlenden Werkzeugelemente mittels Salzlösung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlräume in den den Formkörper kühlenden Werkzeugelementen von Kühlmittel durchströmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Oberfläche der den Formkörper kühlenden Werkzeugelemente mit Kühlmittel besprüht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formkörper kühlenden Werkzeugelemente in Kühlmittel getaucht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formkörper kühlenden Werkzeugelemente mit Kühlmittel übergossen werden.
Vorrichtung zum Herstellen von mit Form-Hinterschneidungen versehenen Formkörpern aus Lebensmitteln mit einem durch mindestens zwei Trennebenen unterteilten Formwerkzeug dergestalt, daß

– mindestens eine Trennebene das Formwerkzeug in mindestens zwei Teilwerkzeuge (3a und 3b) teilt,

– mindestens ein Teilwerkzeug durch mindestens eine zweite Trennebene (1) in mindestens zwei Werkzeug-Segmente unterteilt ist,

– eine plastische Produktportion (21) unter Druck den Formflächen des Formwerkzeugs angepaßt wird,

– die Formflächen des Formwerkzeugs den die Formflächen berührenden Mantel des Formkörpers auf eine niedrige Temperatur absenken,

– zum Entformen des Formkörpers (23) die Werkzeug-Segmente in unterschiedliche Richtungen auseinanderfahren (5a und 5b).
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug durch mehr als eine Trennebene in mehr als 2 Teilwerkzeuge geteilt ist, vorzugsweise in ein Ober-, Mittel- und Unterwerkzeug.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Teilwerkzeuge (3b) durch mehr als eine Trennebene (1, 2, 3) in mehr als 2 Werkzeug-Segmente (10 bis 15) geteilt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebenen beliebig wählbare Ausrichtungen zu einander besitzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Segmente (4 bis 9) eines Teilwerkzeugs (3a) von einem Ringkörper (16) umschlossen sind.

Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur (17) des Ringkörpers (16) der vergrößerten Außenkontur der von dem Ringkörper (16) umschlossenen Werkzeug-Segmente (4 bis 9) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Segmente (4 bis 9) in dem sie umgebenden Ringkörper (16) vertikal verfahrbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (16) über die Werkzeug-Segmente (4 bis 9) hinaus vertikal verfahrbar ist (5a).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (37) die Werkzeug-Segmente (31 bis 36) des unteren Teilwerkzeugs (6b) umschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (37) unter die Werkzeug-Segmente (31 bis 36) hinaus vertikal verfahrbar ist (8a).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Portionsträger (42) in das Werkzeug integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Portionsträger (42) in die Portion eingestochen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Portionsträger (42) als Klemmgreifer ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (45) des oberen Teilwerkzeugs oder des unteren Teilwerkzeugs mit mindestens einer Aussparung (47) als Führung für den Portionsträger (42) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Werkzeug-Segment des oberen Teilwerkzeugs oder des unteren Teilwerkzeugs mit mindestens einer Aussparung als Führung für einen Portionsträger (42) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug-Segment mit einem Stielträger (49) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Werkzeug-Segment jeweils mit einem Teil eines Stielträgers ausgestattet ist, die im zusammengefahrenen Zustand einen Stielträger bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper vorzugsweise des unteren Teilwerkzeugs mit einem Stielträger ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stielträger (55) nicht mit einem Element des Werkzeugs (56) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Klemmelement dienendes Werkzeug-Segment (54) vorzugsweise des Unterwerkzeugs den Stiel fixiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß das als Klemmelement dienende Werkzeug-Segment (54) Führungseigenschaften für den Stiel besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (52) den Stiel (50) in den Formkörper (53) einstößt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine Greifvorrichtung (24a) den Formkörper (53) übernimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß zum Greifen des mit einem Stiel (50) versehenen Formkörpers (53) die Greifvorrichtung (24a) mit einem Stielgreifer (24b) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 und 43, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Greifvorrichtung (24a, 24b) um Sauggreifer handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 und 43, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Greifvorrichtung um Klemmgreifer handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 und 43, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Greifvorrichtung um eine Kombination von Sauggreifer und Klemmgreifer handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeug-Segmente (58) um Achsen (59, 67) drehbar gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper in Segmente (60) unterteilt ist, die im geschlossenen Zustand einen die Werkzeug-Segmente des oberen Teilwerkzeugs umfassenden Ringkörper (63) oder einen die Werkzeug-Segmente des unteren Teilwerkzeugs umfassenden Ringkörper bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper-Segmente (60) auf den Werkzeug-Segmenten (61) des oberen Teilwerkzeugs oder des unteren Teilwerkzeugs verschiebbar gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Segmente (61) mit den Ringkörper-Segmenten (60) gemeinsam verfahrbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Segmente (65) um Achsen (67) drehbar gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper-Segmente (103) unabhängig von den Werkzeug-Segmenten (104, 105) gelagert und verfahrbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterwerkzeug (72) aus einer Vorrichtung mit einer ebenen Formfläche besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterwerkzeug im Formbereich mit formgebenden Vertiefungen (79) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterwerkzeug im Formbereich mit formgebenden Erhebungen (80) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 54 und 55, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Vertiefungen (79) und Erhöhungen (80) vorzugsweise um kennzeichnende Merkmale handelt, beispielsweise ein Logo oder einen Schriftzug.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberwerkzeug aus einer Vorrichtung mit einer ebenen Formfläche besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper-Segmente (70) Hinterschneidungen (71) formend ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringkörper-Segment mit einem Stielträger ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Ringkörper-Segment jeweils mit einem Teil eines Stielträgers ausgestattet ist, die im zusammengefahrenen Zustand einen Stielträger bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktportion im Einspritzverfahren in das geschlossene Formwerkzeug (81, 82) eingebracht wird und den formgebenden Raum (84) des Werkzeugs ausfüllt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper-Segmente mit den Werkzeug-Segmenten eine Einheit (88) bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr einer Füllvorrichtung in ein Teilwerkzeug, vorzugsweise das Unterwerkzeug, eintaucht und Produkt in das Teilwerkzeug fördert, bis die die Produktportion bildende Produktmenge erreicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß beim Füllvorgang das Produkt den Formbereich (90) des befüllten Teilwerkzeugs vorzugsweise vollständig ausfüllt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß gekühlte Werkzeugelemente vorzugsweise mit einem Temperaturfühler ausgestattet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturfühler mit einer Steuerung zur Regelung der Temperaturen der gekühlten Werkzeugelemente verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der von Kühlmittel durchströmten Werkzeugelemente durch die Menge des diesen zugeführten Kühlmittels geregelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der von Kühlmittel durchströmten Werkzeugelemente durch die Wirkdauer des diesen zugeführten Kühlmittels geregelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der mit Kühlmittel besprühten Werkzeugelemente durch die Menge des aufgesprühten Kühlmittels geregelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der mit Kühlmittel besprühten Werkzeugelemente durch die Sprühdauer des aufgesprühten Kühlmittels geregelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zur Kühlung in ein Kühlmittelbad getauchten Werkzeugelemente durch die Dauer des Tauchvorgangs geregelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 67 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung der Kühlmittelmenge und Sprühdauer durch Änderungen des Arbeitsdrucks des Kühlmittels erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß gekühlte Werkzeugelemente als Verdampfer in einem geschlossenen Kältesystem arbeiten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugeinheit durch Teilungen mit gleich oder unterschiedlich ausgerichteten Teilungsebenen so in Teilwerkzeuge und diese zumindest teilweise in Werkzeug-Segmente geteilt sind, daß Formkörper vielfältiger Gestaltungsformen herstellbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Segmente in Abhängigkeit von den gewählten Teilungen und deren Ausrichtungen erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Formung des Formkörpers durch Zusammenfahren der Teilwerkzeuge parallel zu einer Linie erfolgt, die eine Senkrechte auf die Teilungsebene der Teilwerkzeuge bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 76, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehr als ein Teilwerkzeug zur Aufnahme der Produktportion in eine konstruktiv frei wählbare Richtung verfahren wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, mit dem die Produktportion geformt wird, einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 78, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (23, 53, 92, 106) in eine nachgeschaltete Härteanlage umgesetzt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (75) auf der Formfläche (72) gehärtet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfläche (72) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 81, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugeinheit so geteilt ist, daß ein Mehrfachwerkzeug entsteht, mit dem zwei oder mehr als zwei Formkörper gleichzeitig hergestellt werden.

Es folgen 7 Blatt Zeichnungen

IPC
A	Täglicher Lebensbedarf
B	Arbeitsverfahren; Transportieren
C	Chemie; Hüttenwesen
D	Textilien; Papier
E	Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F	Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G	Physik
H	Elektrotechnik

Anmelder

Datum

Patentrecherche