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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Zerkleinern
eines Blocks von Material, wie beispielsweise eines formbaren, plastifizierten
Produkts, und insbesondere auf ein Verfahren und ein Gerät zum Bilden
von Stückchen
eines Nahrungsmittelprodukts, wie beispielsweise Käse. Die
vorliegende Erfindung ist besonders nützlich für das Bilden von Stückchen aus
relativ langen oder kontinuierlichen Käseblöcken.
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Obwohl
die folgende Beschreibung auf das Bilden von Stückchen aus einem Käseblock
fokussiert ist, werden Fachleute erkennen, dass die vorliegende
Erfindung das Bilden von Stückchen
aus einem Block von jeglichem geeigneten Material einschließt. Der
hierin verwendete Begriff "Zerkleinern" bezieht sich auf
den Vorgang des Zerkleinerns eines Käseblocks in Stückchen oder
das Schneiden eines Käseblocks
in kleinere Stücke.
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Herkömmlicherweise
sind Maschinen zum Zerkleinern von Käse zum Schneiden von nicht
kontinuierlichen Käseblöcken ausgelegt
worden. Ein bekanntes Verfahren zum Zerkleinern von Käse verwendet
beispielsweise große
Käseblöcke, die
typischerweise eine Höhe
von ungefähr
7 Inches, eine Breite von ungefähr
11 Inches und eine Länge
von ungefähr
14 Inches aufweisen, und zerschneidet die großen Käseblöcke in kleine, endliche Käsewürfel, die
eine Höhe
von ungefähr
1 Inch, eine Breite von ungefähr
1 Inch und eine Länge
von ungefähr
1 Inch aufweisen. Die Käsewürfel werden
anschließend
unter Verwendung einer Zentrifugal-Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert,
wie beispielsweise der von Urschel Laboratories, Inc, in Valparaiso,
Indiana hergestellten "Modell
CC"-Zerkleinerungsvorrichtung
(die "Urschel-Zerkleinerungsvorrichtung"). Bei der Urschel-Zerkleinerungsvorrichtung
werden die Käsewürfel in
eine stationäre,
zylinderförmige
Kammer fallengelassen, in der eine Reihe von Klingen untergebracht
ist. Die zylindrische Kammer ist um eine Drehplatte herum angeordnet, die
eine Reihe von Flügelrädern aufweist.
Die Klingen sind an der Zylinderwand aufgestellt. Die durch die
Drehplatte hervorgerufene Zentrifugalkraft bewegt die Käsewürfel von der
Mitte der Drehplatte nach außen
in Richtung der Ränder
der Drehplatte. Wenn sich die Käsewürfel den
Rändern
der Drehplatte nähern,
werden die Käsewürfel an
die Zylinderwand gepresst und ziehen die Reihe von Flügelrädern die
Käsewürfel über die Wand
und an den Klingen vorüber,
wodurch die Käsewürfel geschnitten
werden.
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Solche
konventionelle Zerkleinerungsvorrichtungen weisen einige Nachteile
auf. Zentrifugal-Zerkleinerungsvorrichtungen verbrauchen beim Schneiden
der Käsewürfel eine
beträchtliche
Energiemenge, da der Käse über die
Drehplatte bewegt, fest an die Zylinderwand gepresst und über die
Wand und an den Klingen vorbei gezogen werden muss, um den Käse zu schneiden.
Darüber
hinaus müssen die
großen
Käseblöcke gebildet
und danach in kleine Käsewürfel geschnitten
werden, um eine Zentrifugal-Zerkleinerungsvorrichtung
zu verwenden.
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Ein
anderes bekanntes Verfahren zum Zerkleinern von Käse verwendet
lange, schmale Käseblöcke, die
typischerweise eine Höhe
von ungefähr 3,5
Inches, eine Breite von ungefähr
5,5 Inches und eine Länge
von ungefähr
14,0 Inches aufweisen, und es verwendet eine Käsezerkleinerungsvorrichtung mit
einer Schneidscheibe, um die langen, schmalen Käseblöcke zu schneiden. Die Schneidscheibe
dreht sich parallel zur Länge
des Käseblocks
um eine Achse. Eine solche Käsezerkleinerungsvorrichtung
wird von Hobart Manufacturing Co. in Troy, Ohio (die "Hobart-Zerkleinerungsvorrichtung") hergestellt. In
dieser Anordnung werden die langen, schmalen Käseblöcke gegen die Schneidscheibe
gepresst, die aus einer Reihe von Klingen gebildet ist. Wenn sich
die Schneidscheibe dreht, werden die langen, schmalen Käseblöcke geschnitten.
Um Käse
mit einer solchen Vorrichtung mit einer Schneidscheibe zu zerkleinern, muss
der Käse
in langen, schmalen Käseblöcken gebildet
sein, bevor der Käse
zerkleinert werden kann.
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Es
ist ebenfalls bekannt, dass gewisse Herstellungsvorgänge Produkte
erzeugen, die nicht so leicht zu zerkleinern sind wie Produkte,
die durch andere Vorgänge
erzeugt worden sind. In einem bekannten Vorgang wird der Käse beispielsweise
auf einer Fläche,
wie beispielsweise einem Förderriemen, geschmolzen
und in eine dünne
Lage extrudiert. Bei diesem Vorgang wird der geschmolzene Käse in einen
Verteiler zugeführt,
der den geschmolzenen Käse
in einer Schicht auf einem sich kontinuierlich bewegenden Endlosriemen
verteilt, der allgemein Gießriemen
genannt wird. Ein solcher Vorgang und das in einem solchen Vorgang
verwendete Gerät
sind beispielsweise in den U.S. Patenten Nrn. 5,527,551 und 5,573,805
beschrieben. Die dünne,
kontinuierliche Käselage
kann eine Breite von beispielsweise ungefähr 36 Inches aufweisen. Die
dünne Lage
kann dann entlang ihrer Breite geschnitten werden, um eine Mehrzahl
von dünnen
Bändern
zu bilden, und danach kann die Mehrzahl von dünnen Bändern aufeinander gestapelt
werden, um kontinuierliche, gestapelte Käsebänder zu bilden. Die gestapelten
Käsebänder bilden
oder definieren einen kontinuierlichen Käseblock (d.h. einen aus dem
Stapel von Bändern
gebildeten Block). Obwohl das Bearbeiten des Käses zum Bilden eines kontinuierlichen
Käseblocks in
der oben beschriebenen Art und Weise erhebliche Herstellungsvorteile
vorsieht, sind konventionelle Zerkleinerungsvorrichtungen, wie beispielsweise
die Zentrifugal-Zerkleinerungsvorrichtungen, nicht dazu ausgelegt,
um die gestapelten Käsebänder zu
handhaben. Solche Zerkleinerungsvorrichtungen sind vielmehr dazu
ausgelegt, um endliche Käsewürfel zu handhaben.
Die durch die Gießriemen-Anordnung gebildeten,
gestapelten Käsebänder sind
typischerweise zu dünn,
um von einer Zentrifugal-Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert zu
werden.
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Eine
weitere bekannte Zerkleinerungsvorrichtung ist im U.S. Patent Nr.
5,601,855 offenbart. Bei der in diesem Patent offenbarten Zerkleinerungsvorrichtung
wird eine kontinuierliche Käselage
von einem Gießriemen
mittels einer kammähnlichen
Anordnung zerkleinert. Die Lage wird in einer Zufuhrrichtung einem
sich drehenden Kamm zugeführt,
der sich radial nach außen
erstreckende Finger aufweist. Die Finger scheren die dünne Käselage in
Stückchen.
Beim Berührungspunkt
zwischen den Fingern und der Käselage
verlaufen die Finger des Kamms zu der Lage im Wesentlichen parallel
und erstrecken sich in der Zufuhrrichtung. Daher werden die Stückchen aus
der Lage so gebildet, dass die Länge
jedes Stückchens
parallel zu der Zufuhrrichtung verläuft. Ein Nachteil dieser Anordnung
besteht darin, dass die Stückchen
eine einheitliche, im Wesentlichen rechteckige Konfiguration aufweisen.
Die Gestalt der Stückchen
wird durch die Finger im Kamm vorgegeben. Es besteht wenig Möglichkeit,
die Gestalt der Stückchen
zu ändern.
Es hat sich jedoch erwiesen, dass der Verbraucher ein herkömmlicher
aussehendes Käsestückchen vorzieht.
Herkömmliche
Käsestückchen weisen
ein gewellteres Aussehen auf. Das gewellte Aussehen wird durch die
Klingengeometrie und durch das Zerkleinern eines Blocks anstatt
einer Lage von Käse
vorgesehen.
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Käsezerkleinerungsvorrichtungen
des Schneidscheibentyps sind ebenfalls nicht dazu ausgelegt, um
gestapelte Käsebänder zu
schneiden. Die Verwendung solcher Zerkleinerungsvorrichtungen des
Schneidscheibentyps bei einem Stapel hätten unannehmbare Größen und
Formen der Stückchen zur
Folge. Der Grund dafür
ist, dass der Weg des Schneiders der Ebene der Bänder nicht folgt. Wenn sich
die Klinge in den Käsezerkleinerungsvorrichtungen
des Schneidscheibentyps dreht, würden
die Stückchen
in einem Bogen über
der Fläche
der Bänder
gebildet werden.
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Deshalb
ist eine Anzahl von Eigenschaften für ein Gerät wünschenswert, um Käsebänder, wie beispielsweise
einen aus kontinuierlichen, gestapelten Käsebändern gebildeten Block, effizient
zu schneiden. Vorzugsweise schneidet das Gerät den Käse mit weniger Energieverbrauch
als herkömmliche
Verfahren.
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Kurzabriss
der Erfindung
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Angesichts
der vorstehenden Einschränkungen
bei bestehenden Käsezerkleinerungsvorrichtungen
ist es ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Zerkleinern
eines Käseblocks vorzusehen.
Das Gerät
umfasst eine Schneideinheit mit einer Schneidklinge. Die Schneidklinge
ist derart angeordnet, dass sie sich um eine Achse dreht. Eine Zufuhreinheit
bewegt den Käseblock
in einer Zufuhrrichtung in Richtung der Schneideinheit. Die Zufuhrrichtung
verläuft
im Allgemeinen orthogonal zu der Achse, um welche sich der Schneiderand
dreht. Käsestückchen werden
derart aus dem Block geschnitten, dass die Länge der Stückchen entlang der Fläche des
Blocks liegt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Käseblock
eine Mehrzahl von Bändern,
wobei die Bänder
aufeinander gestapelt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Schneidklinge eine gezackte Klinge mit einer Mehrzahl
von Zähnen
und beträgt
der Abstand zwischen den Zähnen
weniger als die Dicke jedes Bands.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Zerkleinern eines Käseblocks,
wobei das Verfahren das Bewegen des Käseblocks in einer Zufuhrrichtung
in Richtung einer Schneideinheit umfasst. Die Schneideinheit weist
zumindest eine Schneidklinge auf. Die Schneidklinge dreht sich um
eine Achse, die im Allgemeinen orthogonal zur Zufuhrrichtung verläuft, so
dass, wenn der Käseblock
die Schneidklinge erreicht, sich die Schneidklinge über die
Fläche
des Blocks bewegt und den Käse über der
Fläche
des Blocks zerkleinert.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 erläutert eine
Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Geräts zum Zerkleinern
eines Käseblocks;
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2 erläutert eine
vergrößerte Perspektivansicht
einer Zufuhreinheit und einer Schneideinheit des in 1 gezeigten
Geräts
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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3 erläutert eine
geschnittene Teilseitenansicht des in 1 gezeigten
Geräts
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform;
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4 erläutert eine
vergrößerte, geschnittene
Teilseitenansicht des in 3 gezeigten Geräts gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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5 erläutert eine
geschnittene Teildraufsicht des in 4 gezeigten
Geräts
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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6 erläutert eine
vergrößerte, geschnittene
Teildraufsicht des in 5 gezeigten Geräts gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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7 erläutert eine
Seitenansicht einer Klinge mit v-Schnitt, die in einem Gerät zum Schneiden eines
Käseblocks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
verwendet wird;
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8 erläutert eine
Seitenansicht einer Wellenklinge, die in einem Gerät zum Schneiden
eines Käseblocks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
verwendet wird;
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9 erläutert eine
vergrößerte, geschnittene
Teilseitenansicht eines Geräts
zum Schneiden eines Käseblocks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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10 erläutert eine
vergrößerte, geschnittene
Teilseitenansicht eines Geräts
zum Schneiden eines Käseblocks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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11 erläutert eine
Perspektivansicht eines Abschnitts eines Geräts zum Schneiden eines Käseblocks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
und
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12 erläutert eine
geschnittene Teilseitenansicht eines Geräts zum Schneiden eines Käseblocks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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13 erläutert eine
alternative Ausführungsform
der Schneideinheit.
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14 erläutert eine
bevorzugte Ausführungsform
einer Anordnung zum Bilden eines Käseblocks aus einem Stapel von
Käsebändern.
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Man
sollte erkennen, dass die in den Figuren gezeigten Elemente für eine einfache
und klare Erläuterung
nicht unbedingt maßstabgetreu
gezeichnet worden sind. Aus Gründen
der Klarheit sind beispielsweise die Abmessungen einiger Elemente
in Bezug aufeinander übertrieben.
Wo es geeignet erschien, sind die Bezugszeichen in den Figuren ferner wiederholt
worden, um die entsprechenden Elemente anzuzeigen.
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Ausführliche
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 ist
ein Zerkleinerungsgerät 20 zum Zerkleinern
eines Käseblocks
gezeigt. Obwohl die folgende Beschreibung mit Bezug auf das Zerkleinern
eines Käseblocks
beschrieben ist, werden Fachleute erkennen, dass der Block auch
andere zu zerkleinernde Nahrungsmittelartikel umfassen kann, wie
beispielsweise Fleisch und bearbeitetes Fleisch. Ferner werden Fachleute
erkennen, dass der Block 24 einen Block jeglichen geeigneten,
zu zerkleinernden Materials umfassen kann, wie beispielsweise einen
halbfesten Materialblock oder einen Materialstapel, wie beispielsweise
einen Stapel von Bändern 26.
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Insbesondere
auf die 1 bis 4 Bezug nehmend,
wird eine bevorzugte Ausführungsform
eines Zerkleinerungsgeräts 20 erläutert. Das
Zerkleinerungsgerät
umfasst eine Zufuhreinheit 70, eine Zerkleinerungseinheit 30 und
eine Antriebseinheit 50. Die Zufuhreinheit 70 befindet
sich stromaufwärts der
Zerkleinerungseinheit und fördert
den Block zur Zerkleinerungseinheit 30, wie es untenstehend
ausführlicher
beschrieben wird. Die Antriebseinheit wird dazu verwendet, um die
Schneidklinge oder den Schneiderand um eine Achse anzutreiben und
um die Schneidklinge über
die stromabwärtige
Fläche oder
die Vorderfläche
des Blocks zu bewegen. Wenn der Schneiderand die Vorderfläche des
Blocks quert, wird der Vorderabschnitt des Blocks in Stückchen geschnitten.
Wie es ersichtlich ist, schneidet die Klinge über einen Querschnitt des Käseblocks 24.
Die Stückchen
werden derart gebildet, dass die Länge der Stückchen zu der Ebene des Querschnitts
ausgerichtet ist, von welcher die Stückchen geschnitten werden.
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Die
Fördereinheit 70 umfasst
einen Förderriemen 72,
der um Rollen 73A und 73B umlaufend angetrieben
wird. In der gezeigten, beispielhaften Ausführungsform beträgt die Breite
des Riemens 72 4,5 Inches und ist der Förderriemen aus einem Polyurethan-Material gebildet.
Wie in den 3 und 4 am besten
gezeigt, ist der Käseblock 24 auf der
Fläche
des Riemens 72 gehaltert und wird in der Zufuhrrichtung
F gefördert,
wenn der Riemen 72 um die Rollen 73A und 73B angetrieben
wird. Daher legt die Fläche
des Riemens 72 eine Förder-
oder Zufuhrebene fest, auf welcher der Käseblock 24 liegt.
In einer beispielhaften Ausführungsform
wird der Zufuhrriemen 72 mit einer linearen Geschwindigkeit
von 30 Fuß/Min
angetrieben und wird der Käseblock 24 vom Zufuhrriemen 72 mit
der gleichen Geschwindigkeit bewegt. Wie erläutert, ist auf jeder Seite
des Förderriemens 72 eine
Platte 71 angeordnet. Die Platten 71 bilden einen
Teil des Rahmens der Fördereinheit
und sind aus rostfreiem Stahl gefertigt.
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Vorzugsweise
umfasst die Zufuhreinheit 70 auch ein Paar von Zufuhrführungen 76.
In der in den Figuren erläuterten
Ausführungsform
umfasst jede Zufuhrführung 76 eine
zahnradähnliche
Rolle 76, die sich um eine Achse 77 dreht. Eine
Zufuhrführung 76 befindet
sich auf jeder Seite des Zufuhrriemens 72. Die Zähne auf
der äußeren Fläche der
Zufuhrführungsrollen 76 können aus
jeglichem geeigneten Material gebildet sein, wie beispielsweise
DelrinTM. In der gezeigten, beispielhaften
Ausführungsform
beträgt der
Durchmesser jeder Zufuhrführungsrolle 76 ungefähr 2 Inches.
Der Abstand zwischen den äußeren Umfängen der
Zufuhrführungsrollen 76 ist
derart gewählt,
dass er im Wesentlichen gleich der Breite des eintretenden Käseblocks
ist. Daher werden die Zähne
der Rollen 76 fest an den Käseblock 24 gepresst. Geeignete
Zufuhrführungsrollen 76 sind
kommerziell gefertigte Zahnräder,
die bei zahlreichen Quellen erhältlich
sind. Wenn der Käseblock
in die Zufuhrrichtung zugeführt
wird, tritt der Käseblock
auf diese Art und Weise mit den äußeren Flächen der
Zufuhrführungsrollen 76 in
Eingriff, um sicherzustellen, dass der Käseblock im Wesentlichen zentriert
auf dem Zufuhrriemen 72 verbleibt. In der gezeigten, beispielhaften
Ausführungsform
werden die Zufuhrführungsrollen
von einer geeigneten Antriebseinheit angetrieben. Fachleute werden
erkennen, dass die Zufuhrführungsrollen 76 auch
andere geeignete Zufuhrmechanismen sein können, wie beispielsweise ein
Riemen, ein Zahnrad oder ein Rad.
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Wie
in den 1 bis 4 gezeigt, umfasst die Zufuhreinheit 70 ferner
einen oberen Riemen 74, der mit der oberen Fläche des
Käseblocks 24 in
Eingriff tritt. Der obere Riemen 74 wird um Rollen 75A und 75B umlaufend
angetrieben. Der obere Förderriemen 74 tritt
mit der oberen Fläche
des Käseblocks 24 in
Eingriff, um ein Knicken des Käseblocks 24 zu verhindern.
Der zweite Antriebsriemen wird von einer geeigneten Antriebseinheit
angetrieben. Vorzugsweise weist der obere Riemen 74 eine
Breite von 3 Inches auf und ist aus jeglichem geeigneten Material gefertigt,
wie beispielsweise Polyurethan. In der erläuterten Ausführungsform
kann der Abstand zwischen den Flächen
der Riemen 72 und 74, die mit den oberen und unteren
Flächen
des Käseblocks
in Eingriff treten, selbstverständlich
in Abhängigkeit
der Höhe
des Käseblocks
eingestellt werden. Alternativ kann anstelle des oberen Riemens 74 eine
angetriebene Rolle (nicht gezeigt) verwendet werden. In beiden Ausführungsformen
tritt eine sich drehende, dem unteren Riemen 72 gegenüberliegende
Fläche
(d.h. die Fläche
des Riemens oder die Fläche
der Rolle) mit der oberen Fläche
des Materialblocks 24 in Eingriff. Vorzugsweise treibt
eine einzige Antriebseinheit den unteren Riemen 72, den
oberen Riemen 74 (oder die Rolle) und die Zufuhrführungen 76 an.
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Fachleute
werden erkennen, dass auch andere geeignete Zufuhranordnungen verwendet
werden können.
Der Käseblock 24 kann
der Zerkleinerungseinheit 30 beispielsweise mittels eines
einzelnen Förderriemens,
einer Reihe von Rollen, eines mechanischen Arms oder mittels eines
hydraulischen Mechanismus zugeführt
werden.
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Wie
in den 3 und 4 am besten erläutert, führt die
Zufuhreinheit 70 den Käseblock 24 einer
Zerkleinerungseinheit 30 zu. Die Zerkleinerungseinheit 30 in
der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist aus zumindest
einer Schneidklinge oder aus zumindest einem Schneiderand 42 gebildet, die
bzw. der um eine erste Welle 60 umlaufend angetrieben ist.
Wie erläutert,
wird der Längsrand
des Schneiderands 42 drehbar um die Welle 60 angetrieben,
so dass er mit der Vorderfläche
des Blocks 24 in Eingriff tritt.
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Der
Käseblock
weist eine Höhe
H und eine Breite W auf. Die durch die Höhe H und die Breite W festgelegte
Querschnittsfläche
des Blocks legt eine Querschnittsfläche des Käseblocks 24 fest.
In einem typischen Beispiel beträgt
die Höhe
H 2,5 Inches und die Breite W 3,0 Inches. Die stromabwärtigste
Querschnittsfläche
des Materialblocks 24, die mit dem Schneiderand 42 in
Eingriff tritt, ist als Vorderfläche des
Käseblocks 24 festgelegt.
Das heißt,
dass die Vorderfläche
des Käseblocks 24 als
der stromabwärtigste
Teil oder als die stromabwärtigste
Fläche
des Blocks 24 relativ zum Schneiderand 42 festgelegt
ist. Die Dicke der Stückchen
ist in der Zufuhrrichtung F festgelegt.
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Jetzt
auf die 5 und 6 Bezug
nehmend, ist eine ausführlichere
Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform
der Zerkleinerungseinheit 30 vorgesehen. Wie in der bevorzugten
Ausführungsform
der 5 und 6 gezeigt, umfasst die Zerkleinerungseinheit
eine Mehrzahl von Schneiderändern 42,
die drehbar um eine Welle 60 angetrieben sind. Vorzugsweise
ist jeder Schneiderand 42 in einem Abstand angeordnet,
der von jedem benachbarten Schneiderand 42 im Wesentlichen äquidistant ist.
Die Achse der Welle 60 verläuft im Allgemeinen oder im
Wesentlichen orthogonal zur Zufuhrrichtung F.
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Wie
in den 3 bis 6 erläutert, legt eine längliche
Klinge (untenstehend ausführlicher
beschrieben) jeden der Schneideränder 42 fest.
Jeder Schneiderand oder jede Schneidklinge 42 ist auf einer
Klingenhalteplatte 40 montiert. Die Schneideränder oder
Schneidklingen 42 können
mittels jeglicher, geeigneter Mittel, wie beispielsweise Schrauben,
auf einer entsprechenden Klingenhalteplatte 40 montiert sein.
Die Klingenhalteplatten 40 können aus jeglichem geeigneten
Material gefertigt sein, wie beispielsweise rostfreiem Stahl. In
der gezeigten, beispielhaften Ausführungsform sind die Klingenhalteplatten 40 durch
eine rechteckige Platte festgelegt, die eine Länge von ungefähr 5 Inches,
eine Breite von ungefähr
1 Inch und eine Dicke von ungefähr 0,25
Inches aufweist. Jede der Klingenhalteplatten 40 ist an
einem Paar von Rundplatten oder Scheiben 32 und 34 montiert.
In der gezeigten, beispielhaften Ausführungsform beträgt der Abstand
zwischen der Scheibe 32 und der Scheibe 34 ungefähr 6 Inches.
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Auf
die 11 bis 12 Bezug
nehmend, wird der Käseblock 24,
wie erläutert,
mittels des Förderriemens 72 in
der Zufuhrrichtung F angetrieben. Der Schneiderand 42 wird
drehbar um einen Umfang 80 angetrieben, so dass der Längsrand
des Zerkleinerungsrands oder der Zerkleinerungsklinge mit der Vorderfläche 25 des
Käseblocks 24 in
Eingriff tritt. Die Achse 60, um welche sich der Zerkleinerungsrand 42 dreht,
verläuft
orthogonal zur Zufuhrrichtung F.
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Vorzugsweise
sind die Rundplatten 32 und 34 aus einem steifen
Material konstruiert, wie beispielsweise Aluminium, Stahl, rostfreiem
Stahl oder Messing. In der gezeigten, beispielhaften Ausführungsform
beträgt
der Durchmesser jeder Platte 32 und 34 ungefähr 12 Inches.
In der erläuterten,
beispielhaften Ausführungsform
sind zwischen den Rundplatten 32 und 34 acht Schneideränder 42 montiert.
Wie erläutert,
werden die Rundplatten 32 und 34 von der Welle 60 drehbar
um eine Achse angetrieben, die im Wesentlichen orthogonal zur Zufuhrrichtung
F verläuft.
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Wie
in den 5 und 6 am besten erläutert, weist
die untere Rundplatte 32 im Wesentlichen sichelförmige Öffnungen 36 auf.
Wenn Stückchen
aus dem Käsematerial
gebildet werden, wird es im Allgemeinen in der Richtung gestreut,
die durch die in den 5 und 6 gezeigten
Pfeile S erläutert
wird. Wenn die Käsestückchen aufgrund
der Schwerkraft in Richtung Boden fallen, sind die Stückchen in
der Lage, durch die sichelförmigen Öffnungen 36 aus
den Zerkleinerungseinheiten 30 auszutreten. Man wird selbstverständlich erkennen,
dass jegliche geeignete Öffnungskonfiguration
verwendet werden kann.
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In
der erläuterten,
beispielhaften Ausführungsform
werden die Platten 32 und 34 mittels der Welle 60 und
mit einer Drehzahl von ungefähr
600 U/Min gedreht. Fachleute werden erkennen, dass die Drehzahl
der Welle 60, um die Zerkleinerungsklingen 42 zu
drehen, von der gewünschten
Größe der Stückchen und
der Geschwindigkeit des eintretenden Käseblocks 24 in der
Richtung F abhängt.
In der erläuterten
Ausführungsform
beträgt
der Winkel θ der Klinge 42 relativ
zur Zufuhrrichtung F ungefähr
70°, wenn
die Klinge mit der Vorderfläche
des Käseblocks 24 in
Eingriff tritt. Der Winkel θ der Klinge 42 kann
variiert werden, um zu der bestimmten, gewünschten Dicke der Stückchen zu
passen. Der Winkel θ kann von
ungefähr
60° bis
ungefähr
90° betragen.
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Obwohl
die Mehrzahl von Klingen 42 in der erläuterten Ausführungsform
im Wesentlichen kreisförmig
angeordnet ist, werden Fachleute erkennen, dass auch andere geeignete
Anordnungen verwendet werden können.
Die Klingen können
beispielsweise auf einer Kette oder einem Riemen befestigt sein,
die bzw. der drehbar um Rollen 164 und 166 angetrieben
ist, wie in 13 erläutert. Die Rollen 164 und 166 werden
von den Wellen 160 bzw. 162 angetrieben. Am Förderriemen 132 ist
eine Mehrzahl von Klingen 142 (nur vier dargestellt) befestigt,
die mit der Vorderfläche
des Käseblocks 24 in
Eingriff treten, wenn dieser in der Richtung F angetrieben ist.
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In
der erläuterten
Ausführungsform
ist der Stapel von Bändern 26 so
angeordnet, dass jedes Band 26 in einer zur Zufuhrebene 82 parallel
verlaufenden Ebene liegt, wie in 11 erläutert (d.h.
der Ebene des Zufuhrriemens 72). Alternativ kann der Stapel
so angeordnet sein, dass jedes Band 26 zu einer zur Zufuhrebene 82 orthogonal
verlaufenden Richtung ausgerichtet ist. In der Ausführungsform,
in welcher die Bänder 26 in
einer zur Zufuhrebene parallel verlaufenden Ebene liegen, folgt
die Klinge 42 der Ebene der Bänder 26, wenn sie
sich über
die Vorderfläche 25 des
Blocks 24 bewegt. Daher werden die Stückchen so gebildet, dass die
Länge der
Stückchen
parallel zur Zufuhrebene verläuft.
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In
der Ausführungsform,
in welcher die Bänder
orthogonal zur Zufuhrebene ausgerichtet sind, folgt die Klinge 42 einer
zur Ebene der Bänder 26 orthogonal
verlaufenden Ebene, wenn sie sich über die Vorderfläche 25 des
Blocks 24 bewegt. Hier werden die Stückchen so gebildet, dass die
Länge und
die Breite der Stückchen
in einer zur Zufuhrebene orthogonal verlaufenden Ebene liegen, und
ist die Dicke der Stückchen
in der Zufuhrrichtung festgelegt.
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In
beiden oben beschriebenen Ausführungsformen
ist die Dicke der Stückchen
in der Zufuhrrichtung festgelegt und liegen die Länge und
die Breite der Stückchen
in einer zur Zufuhrrichtung im Wesentlichen orthogonal verlaufenden
Ebene.
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Jetzt
auf 9 Bezug nehmend wird eine weitere beispielhafte
Ausführungsform
der Zerkleinerungseinheit 30 erläutert. Wie in der vorherigen
Ausführungsform
ist in dieser Ausführungsform
jeder Schneiderand 42 an einer Klingenhalteplatte 40 montiert.
In dieser Ausführungsform
sind die Klingenhalteplatten 40 jedoch an einer einzelnen
Scheibe oder Rundplatte 36 befestigt. Die Platte 36 ist
derart um die Welle 60 angeordnet, dass die Platte 36 im
Wesentlichen um die Höhe
H des Käseblocks 24 zentriert
ist.
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10 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der Zerkleinerungseinheit 30. In der in 10 erläuterten
Ausführungsform
sind die Schneideränder 42 an
einer Reihe von Ketten 38 montiert, die mit einer Reihe
von Zahnrädern
verbunden sind. Die Ketten 38 und Zahnräder können dazu verwendet werden,
um den Schneiderand 42 in jeglichem gewünschten Weg zu bewegen. Die
Ketten 38 können
beispielsweise so angeordnet sein, dass der Weg des Schneiderands
einen Kreis, ein Oval, ein Quadrat oder jegliche andere geeignete,
regelmäßige oder
unregelmäßige Gestalt
bildet.
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Eine
Antriebseinheit dreht die Welle 60, so dass die Klingen 42 zum
Bilden der Stückchen über die
Vorderfläche
des Käseblocks 24 bewegt
werden. In der erläuterten
Ausführungsform
von 1 umfasst die Antriebseinheit 50 einen
Motor 58, der mit der Welle 60 verbunden ist.
Der Motor 58 kann jeglicher konventionelle Motor sein,
wie beispielsweise ein Elektro-Motor. In einer beispielhaften Ausführungsform
ist der Motor 58 ein Elektro-Motor, wie beispielsweise
ein von Baldor hergestellter Elektro-Motor mit 5 PS. Die Welle 61 des
Motors 50 ist mit einer Riemenscheibe 54 verbunden.
Eine Riemenscheibe 56 ist mit der Welle 60 verbunden,
welche die Zerkleinerungseinheit 30 antreibt. Die Riemenscheibe 54 und
die Riemenscheibe 60 sind mittels jeglicher geeigneter
Mittel verbunden, wie beispielsweise dem Riemen 52. Wenn
der Elektro-Motor 58 betätigt wird, veranlasst
er die Motorwelle 61 zum Drehen, die wiederum die Welle 60 zum
Drehen veranlasst. Wenn sich die Welle 60 dreht, dreht
die Schneideinheit die Klingen 42 in einem kreisförmigen Weg 80 um
die Welle 60, wie oben beschrieben.
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Fachleute
werden erkennen, dass die Antriebseinheit 50 auch andere
geeignete Antriebsmechanismen umfassen kann, um die Welle 60 zu
drehen. Die Antriebseinheit 50 kann beispielsweise ein Benzinmotor,
eine Reihe von Elektromagneten, eine hydraulische Pumpe oder andere
geeignete, Fachleuten bekannte Mechanismen sein.
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Die 7 und 8 zeigen
bevorzugte Ausführungsformen
der Gestalt der Zerkleinerungs- oder Schneidklinge 42.
Wie in 7 erläutert,
ist die Schneidklinge oder der Schneiderand 42 vorzugsweise
eine gezackte Klinge mit einem v-Schnitt-Querschnitt, der eine Mehrzahl von Spitzen und
Tälern
bildet. Wie in 8 erläutert, ist der Schneiderand 42 alternativ
eine Klinge, die einen Wellenschnitt-Querschnitt oder einen sich
wiederholenden „klein
u"-förmigen Querschnitt
aufweist. In beiden, in 7 und 8 gezeigten
Ausführungsformen
weist der Schneiderand 42 Zähne oder Falten 44 auf,
die im Wesentlichen im Schneiderand ausgebildete Rillen oder Rippen
sind. Die Zähne
erlauben es dem Schneiderand 42, den Käseblock 24 zu zerkleinern.
In einer in 7 gezeigten Ausführungsform
einer v-förmigen
Klinge beträgt
der Abstand (D) zwischen den Zähnen
oder Falten 44 weniger als die Dicke (T) jedes Bands 26,
welches den Käseblock 24 festlegt.
In einer beispielhaften Ausführungsform
ist die Klinge 42 ungefähr
6 Inches lang und werden die Zähne
durch einen Abstand D1 von ungefähr
0,21 Inches und eine Tiefe D2 von ungefähr 0,08 Inches getrennt. In
einer in 8 gezeigten Ausführungsform einer
Wellenschnitt-Klinge kann der Abstand D3 zwischen den Zähnen ungefähr 0,1875
Inches betragen und kann die Tiefe D4 der Zähne ungefähr 0,7 Inches betragen. Die
Klinge 42 kann aus jeglichem geeigneten Material gefertigt
sein, wie beispielsweise gehärtetem
Stahl, rostfreiem Stahl, Aluminium oder Messing.
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In
der in den Figuren erläuterten
Ausführungsform,
in welcher eine Mehrzahl von Klingen 42 auf einer sich
drehenden Scheibe angeordnet sind, sind die Zähne der Klinge 42 jeder
benachbarten Klinge 42 vorzugsweise um den Abstand D1 (für 7)
oder D4 (für 5)
versetzt. Das heißt,
dass die Spitze einer Klinge mit dem Tal einer benachbarten Klinge
zusammenfällt.
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In
der Ausführungsform,
in welcher die Bänder
orthogonal zum Riemen 72 gestapelt sind, wird der Block 24 in
kleine Käsewürfel geschnitten,
wie beispielsweise Würfel
oder Brocken von 1/4 Inch × 1/8
Inch.
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Bei
der Anordnung der Zerkleinerungseinheit 30 kann die Gestalt
der Stückchen
durch die Gestalt oder die Geometrie der bestimmten, verwendeten Klinge
bestimmt werden. Gewellte Stückchen
können
beispielsweise durch die Verwendung einer in 8 gezeigten
Klinge gebildet werden. Daher können
aus Käse,
der von einer kontinuierlichen Gießlinie zugeführt wird,
herkömmlicher
gestaltete Stückchen
gebildet werden.
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Alternativ
kann der Schneiderand 42 einen flachen oder geraden Querschnitt
aufweisen, der dazu verwendet werden kann, um den Käseblock 24 in
Scheiben zu schneiden anstatt in Stückchen.
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Fachleute
werden erkennen, dass die Schneidklinge 42 jegliche andere,
geeignete Schneideränder
umfassen kann und dass die Schneidklinge 42 beispielsweise
ein Messer, eine Klinge, einen Laser, einen Strom von unter Druck
stehendem Wasser oder von einer anderen Flüssigkeit, einen Draht oder eine
Säge umfassen
kann.
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Wie
oben erörtert,
können
die hierin offenbarten Vorrichtungen und Verfahren zum Zerkleinern eines
Käseblocks
verwendet werden, der aus einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten
Käsebändern oder
Käselagen 26 gebildet
ist (wie in den 3 bis 5 erläutert).
Solche Käsebänder 26 können durch
Techniken gebildet oder gefertigt werden, die im Stand der Technik
bekannt sind. Ein Vorgang und ein Gerät zum Herstellen einer kontinuierlichen
Käselage
sind beispielsweise in den U.S. Patenten Nrn. 5,527,551 und 5,573,805
beschrieben, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
Diese Patente offenbaren einen Vorgang, in welchem geschmolzener
Käse in
einen Verteiler zugeführt
wird, der wiederum eine Schicht des geschmolzenen Käses auf
einem sich kontinuierlich bewegenden Endlosriemen verteilt, der
allgemein Gießriemen
genannt wird. Der Gießriemen
kann aus jeglichem geeigneten Material gefertigt sein, wie beispielsweise
rostfreiem Stahl.
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Der
geschmolzene Käse
wird auf dem Gießriemen
anschließend
während
ungefähr
1 Minute bis ungefähr
2 Minuten auf eine Temperatur von ungefähr 40°F bis 50°F abgekühlt, und bevorzugterweise während ungefähr 1 Minute
auf eine Temperatur von ungefähr
45°F.
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Wie
in 14 erläutert,
kann die dünne
Käselage 23 vom
Gießriemen
danach entlang seiner Breite in eine Mehrzahl von dünnen Bändern 26 aufgeschnitten
werden, indem Schneider, wie beispielsweise eine Mehrzahl von dünnen Schneidrollenrädern 21 aus
rostfreiem Stahl, verwendet werden. Die Bänder können auch angeschnitten werden
(teilweise durch die Dicke der Lage geschnitten), indem Anschneidräder verwendet
werden. Wie erläutert,
wird eine Reihe von Rollen verwendet, um die Bänder 26 um 90° zu drehen
und um die Bänder 26 danach
aufeinander zu schichten oder zu stapeln, um einen Block 24 zu
bilden. Die gestapelten Käsebänder werden
von einem Riemen in der durch den Pfeil gezeigten Richtung wegbefördert. In
einer beispielhaften Ausführungsform
beträgt
die gesamte Breite der Käselage
auf dem Gießriemen
ungefähr
36 Inches.
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Wie
in den 4 und 14 erläutert, sind die Bänder 26 vorzugsweise
im Allgemeinen Käselagen,
die eine Dicke (T) aufweisen, die viel kleiner ist als ihre Länge (L).
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Bänder 26 beispielsweise
von der Lage auf dem Gießriemen
gebildet und weisen sie eine Dicke (T) von ungefähr 1/16 Inch bis ungefähr 1/4 Inch,
eine Breite von ungefähr
2,0 Inches bis ungefähr
3,5 Inches und eine Länge
(L) von ungefähr 6,0
Inches bis ungefähr
3,0 Fuß auf.
In einer beispielhaften Ausführungsform
wird der Käseblock 24 durch das
Stapeln von 10 bis 12 Käsebändern gebildet,
um einen Block mit einer Höhe
(H) von ungefähr
1 Inch bis ungefähr
3 Inches und eine Breite (W) von ungefähr 2 Inches bis ungefähr 3 Inches
zu bilden. Der aus den geschichteten Bändern 26 gebildete
Block wird zerkleinert, um Käsestückchen zu
bilden, die viel kleinere Abmessungen aufweisen als der Käseblock 24.
Aus Lagen oder Bändern
mit einer Dicke von 1/4 Inch werden beispielsweise Stückchen mit
Abmessungen von 1/8 × 1/8 × 1,5 Inches
gebildet. Es ist zu erkennen, dass die Größe der Stückchen aufgrund der physikalischen
Eigenschaften des zerkleinerten Käses von Stückchen zu Stückchen leicht
variiert. Auch die durchschnittliche Stückchengröße kann auf jegliche gewünschte Abmessung
eingestellt werden, und zwar je nach der bestimmten, verwendeten
Klinge 42, der Dicke der Schichten oder Bänder 26,
der Drehzahl der Welle 60, der linearen Geschwindigkeit der
Fördereinheit
in der Zufuhrrichtung F und der Gesamtgröße des Käseblocks 24.
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Da
die Bänder
aus der auf der Gießlinie
gebildeten, kontinuierlichen Käselage
gebildet werden, weisen die Bänder 26 ebenfalls
eine kontinuierliche Länge
auf. Die Bänder
vom Gießriemen
weisen eine Länge
auf, die wirklich kontinuierlich ist, solange der Gießriemen
weiterläuft.
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Das
Bilden eines Käseblocks 24 aus
einer Mehrzahl von Bändern 26 sieht
einige bedeutende Vorteile gegenüber
dem Bilden eines Käseblocks mittels
konventioneller Verfahren vor. Es hat sich beispielsweise erwiesen,
dass sich die Geschmackseigenschaften bei einigen Käsetypen
je nach dem Kühlungswert
des Käses
verändern.
Es hat sich erwiesen, dass sich die Geschmackseigenschaften bei
einigen Käsetypen
verschlechtern, wenn diese Käse dadurch
gebildet werden, dass aus heiß geschmolzenem
Käse ein
fester Block gegossen wird. Man glaubt, dass die zum Kühlen des
Käseblocks
erforderliche Kühlungszeit
den Geschmack beeinträchtigt.
Andererseits hat sich erwiesen, dass sich der Geschmack des Endprodukts
erheblich verbessert, wenn diese Käse relativ rasch gekühlt werden,
wie beispielsweise mittels des oben beschriebenen Gießriemenverfahrens.
Deshalb ist es wünschenswert,
einen Käseblock
aus einer Mehrzahl von Bändern
von einer Gießlinie
zu bilden. Der Block kann danach der oben beschriebenen Zerkleinerungseinheit 30 zugeführt werden,
so dass Stückchen
gebildet werden können,
indem über
die Vorderfläche
des Blocks von gestapelten Bändern
geschnitten wird. Obwohl es bekannt ist, einen Käseblock aus einer Mehrzahl
von Bändern
zu bilden und den Block aus einer Mehrzahl von Bändern danach in Scheiben zu schneiden,
indem der Block entlang seiner Länge
geschnitten wird, ist es eine Neuheit, Käsestückchen aus einem solchen Block
zu bilden, indem die Stückchen
aus der Vorderfläche
gebildet werden. Das Bilden von Stückchen von einer Gießlinie sieht
bedeutende wirtschaftliche Vorteile vor. Die Gießlinie ist ein wirklich kontinuierliches
Verfahren zum Bilden einer Käselage.
Bei der vorliegenden Erfindung wird aus der kontinuierlichen Käselage ein
kontinuierlicher Käseblock
gebildet. Der kontinuier liche Käseblock
wird danach kontinuierlich zerkleinert, wie oben geschrieben. Im
Gegensatz zum vorherigen Verfahren des Bildens von Stückchen von
einer Gießlinie
kann die Anordnung der vorliegenden Erfindung jedoch dazu verwendet
werden, um Stückchen
mit einer herkömmlichen
gewellten Gestalt zu bilden.
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Fachleute
werden erkennen, dass auch andere, zum Bilden eines kontinuierlichen
Käseblocks geeignete
Verfahren oder andere Materialien verwendet werden können. Der
Block aus Käse
(oder aus anderem Material) kann durch das Extrudieren des Materials
in einem festen Block gebildet werden.
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Erfindungsgemäß sind daher
ein Verfahren und ein Gerät
zum Schneiden eines Käseblocks
offenbart worden, welche die oben dargelegten Vorteile vollständig vorsehen.
Auch wenn die Erfindung mit Bezug auf deren bestimmte, erläuternde
Ausführungsformen
erläutert
worden ist, besteht nicht die Absicht, die Erfindung auf jene erläuternden
Ausführungsformen
zu beschränken.
Es ist deshalb beabsichtigt, in der Erfindung sämtliche Variationen und Abwandlungen
einzuschließen,
die unter den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente
fallen.