Vorrichtung und Verfahren zur Fettanalyse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fleischverarbeitungsvorrichtung mit mindestens einem Zerkleinerungsaggregat zum Zerkleinern und/oder Mischen von frischem und/oder gefrorenem Fleisch und mit mindestens einem Fördermittel, auf dem das Fleisch förderbar ist und das in Verarbeitungsrichtung hinter dem Zerkleinerungsaggregat angeordnet ist, die eine Fettanalysevorrichtung zur Bestimmung des Fettgehaltes, der Dichte im Fleisch und/oder des BEFFE (Bindegewebeeiweißfreies Fleischeiweiß) aufweist, sowie Verfahren zur Fettanalyse.

Fleischprodukte dürfen oder sollen einen bestimmten Fettgehalt nicht überschreiten, daher spielt eine genaue Fettanalyse von Fleisch und eine exakte Einstellung von bestimmten Fettgehalten bei Fleischprodukten eine immer größere Rolle. Vorzugsweise erfolgt die Analyse des Fettgehalts des Fleisches während der Verarbeitung in einer Fleischverarbeitungsvorrichtung. Es gibt deshalb eine Reihe von Vorschlägen, wie diese Messungen erfolgen sollten, die jedoch alle den Nachteil haben, dass sie sehr aufwendig und/oder teilweise ungenau sind, bzw. erst sehr spät im Prozess erfolgen.

Die Fettanalyse kann bereits kontinuierlich erfolgen, indem beispielsweise der Fettgehalt von Fleisch auf einem Förderband mit einem Sensor bestimmt wird. Diese Messungen haben jedoch den Nachteil, dass der Massestrom des Fleisches absolut konstant sein muss.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des Fettgehalts von Fleisch zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fleischverarbeitungsvorrichtung mit mindestens einem Zerkleinerungsaggregat zum Zerkleinern und/oder Mischen von frischem und/oder gefrorenem Fleisch und mit mindestens einem Fördermittel, auf dem das Fleisch förderbar ist und das in Verarbeitungsrichtung hinter dem Zerkleinerungsaggregat angeordnet ist, gelöst, wobei eine Fettanalysevorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung eines Fettgehalts des Fleisches im Bereich des

Zerkleinerungsaggregats angeordnet ist und dass eine Wiegevorrichtung an dem Fördermittel angeordnet ist, wobei mit der Wiegevorrichtung das Gewicht des auf dem Fördermittel geförderten Fleisches kontinuierlich bestimmbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Fleischverarbeitungsvorrichtung kann der Fettgehalt von Frischfleisch, gefrorenem Fleisch und/oder deren Mischung analysiert werden. Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass es mit der erfindungsgemäßen Fleischverarbeitungsvorrichtung gelingt, den Fettgehalt des zu verarbeitenden Fleischproduktes sehr genau zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, das der Fettgehalt von Fleisch kontinuierlich bestimmt werden kann, wobei der Massestrom des Fleisches ebenfalls kontinuierlich oder zumindest semikontinuierlich durch die Wiegevorrichtung bestimmbar ist und nicht konstant sein muss. Die Vorrichtung ist einfach herzustellen und einfach in einen Fleischherstellungsprozess zu integrieren. Insbesondere ist es möglich die Fettanalysevorrichtung und/oder die Wiegevorrichtung nachträglich in bestehenden Fleischverarbeitungslinien nachzurüsten. Die Messgenauigkeit beträgt ca. + 1% bezogen auf die Standardabweichung.

Eine Fleischverarbeitungsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist jede dem Fachmann bekannte Maschine zur Fleischverarbeitung, mit der Fleisch zerkleinert und/oder gemischt wird. Vorzugsweise ist die Fleischverarbeitungsvorrichtung jedoch ein Mischer oder eine Zerkleinerungsmaschine, insbesondere ein Wolf, oder eine Kombination daraus.

Als Fördermittel kommen beliebige zur Lebensmittelverarbeitung geeignete Fördergeräte in Betracht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fördermittel ein Förderband, vorzugsweise ein motorgetriebenes Kunststoffförderband, auf dem das Fleisch beispielsweise von dem Zerkleinerungsaggregat, vorzugsweise einem Wolf, abtransportiert wird, beispielsweise in einen Behälter oder Mischer.

Die Wiegevorrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise eine Bandwaage, die vorteilhafterweise leicht in das Förderband integrierbar ist. Die Wiegevorrichtung weist besonders bevorzugt eine Messstrecke auf, wobei mit der Wiegevorrichtung entweder semikontinuierlich oder kontinuierlich ein momentanes

Flächengewicht des Fleisches auf der Messstrecke bestimmbar ist.

Als Fettanalysemittel kommt jedes dem Fachmann geläufige Fettanalysemittel in Frage. Vorzugsweise weist das Fettanalysemittel jedoch eine Strahlenquelle, beispielsweise mit mehreren Energiestufen und einen Strahlendetektor auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungsquelle eine Röntgenquelle und der Strahlungsdetektor ein Röntgendetektor. Ebenfalls bevorzugt ist als Strahlungsquelle eine Infrarotquelle und als Strahlungsdetektor ein Infrarotdetektor.

Bei der Fettanalyse mittels Röntgendetektor wird die Abschwächung des Röntgenstrahls vorzugsweise in einem Energiebereich zwischen 18 und 45 keV gemessen. Vorzugsweise beträgt der Messweg, insbesondere die durchstrahlte Fleischschicht 20 bis 300 mm, besonders bevorzugt 50 bis 100 mm, ganz besonders bevorzugt 50 - 70 mm. Die Berechnung des Fettgehaltes sowie die Steuerung der Röntgenquelle erfolgt durch einen Mikroprozessor oder Speicher-programmierbare Steuerung (SPS).

Ebenfalls bevorzugt erfolgt die Fettanalyse mit Near Infrared Transmission (NIT).

Die Fettanalyse kann an jeder Stelle des Zerkleinerungsaggregats erfolgen, bei der eine Messstrecke zwischen der Strahlenquelle und dem Strahlendetektor zumindest zeitweise nicht von sich bewegenden Teilen, insbesondere Metallteilen unterbrochen wird.

Das Zerkleinerungsaggregat weist vorzugsweise mindestens eine Förderaggregat auf, beispielsweise eine Förderschnecke, wobei das Förderaggregat das Fleisch durch das Zerkleinerungsaggregat presst. Fleisch im Sinne der Erfindung ist jedes Produkt, das Fleisch zumindest teilweise enthält. Die Fettanalyse kann beispielsweise im Bereich des Förderaggregats erfolgen.

Weiterhin bevorzugt weist das Zerkleinerungsaggregat zumindest einen Vorschneider auf, sowie weiterhin beispielsweise eine Lochscheibe, die mit einem Messer zusammenwirkt. In dem Vorschneider beziehungsweise in der Lochscheibe

und/oder dem Messer wird das zu Fleisch zerkleinert und/oder vermischt. Vorzugsweise ist die Fettanalysevorrichtung in einem Vorschneider, einem sogenannten Messvorschneider angeordnet. Dieser kann, bezogen auf die Verarbeitungsrichtung des Fleisches hinter einem weiteren Vorschneider angeordnet sein. Dieser Messvorschneider weist Ausnehmungen auf, an deren Kanten das Fleisch nach der Vorzerkleinerung in dem weiteren Vorschneider vorzugsweise nicht weiter zerkleinert wird. Die Messstrecke der Fettanalysevorrichtung ist vorzugsweise in einer dieser Ausnehmungen angeordnet.

Der zusätzliche Vorschneider vor dem Messvorschneider hat den Vorteil, dass ein Verschleiß an dem Vorschneider statt findet und an dem Messvorschneider dadurch zumindest vermindert ist. Durch die Vorzerkleinerung des Produktes in dem Vorschneider wird die Genauigkeit der Fettanalyse erhöht. Beispielsweise kann der Vorschneider auch mit einem zusätzlichen Messer zusammenwirken, das bezogen auf die Verarbeitungsrichtung des Fleisches vor dem Vorschneider angeordnet ist. Dieses zusätzliche Messer sorgt für einen sauberen Schnitt des Fleisches, so dass sich beispielsweise kein Bindegewebe im Bereich des Vorschneiders sammelt. Hierdurch wird verhindert, dass Fleisch mit beliebigem Fettgehalt für längere Zeit in der Messkammer verweilt, was sich ebenfalls positiv auf die Analysequalität auswirkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Fleischverarbeitungsvoπichtung zusätzlich eine Geschwindigkeitsmessung auf, so dass neben dem momentanen Fettgehalt und dem momentanen Gewicht auch die momentane Geschwindigkeit des Fleisches bestimmt werden kann, wobei die Messung der Fördergeschwindigkeit nicht im Bereich der Fettanalysevorrichtung oder der Wiegevorrichtung erfolgen muss. Die Messung der momentanen Fördergeschwindigkeit des Fleisches erfolgt vorzugsweise mit einem optischen Messverfahren und ebenfalls vorzugsweise nach dem Zerkleinern und/oder Mischen des Fleisches nahezu drucklos, also etwa bei Umgebungsdruck. Das optische Messverfahren basiert beispielsweise auf einer Lichtquelle, wie einer Halogenlampe kombiniert mit einer CCD-Kamera.

Ebenfalls bevorzugt entspricht die Fördergeschwindigkeit des Fleisches der Bandgeschwindigkeit des Fördermittels, die vorzugsweise durch Zählen der

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Bandumläufe ermittelbar ist. Eine aufwändige Messung der Geschwindigkeit kann so vorteilhafterweise entfallen. Besonders bevorzugt arbeiten die Fettanalysevorrichtung und die Wiegevorrichtung kontinuierlich. Die Messungen sind vorzugsweise zeitabhängig oder bandumlaufabhängig auswertbar. Beispielsweise erfolgt die Auswertung alle 1 bis 2 Sekunden oder alle 5 bis 10 cm Bandlänge des Fördermittels.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des Fettgehaltes von Fleisch mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung, wobei mit der Fettanalysevorrichtung kontinuierlich der Fettgehalt des Fleisches bestimmt wird und wobei mit der Wiegevorrichtung kontinuierlich das Gewicht des Fleisches bestimmt wird und wobei unter Einbeziehung eines Abstands zwischen der Wiegevorrichtung und der Fettanalysevorrichtung, sowie der Fördergeschwindigkeit des Fleisches ein momentaner Fettgehalt eines Massenstroms des Fleisches berechnet wird.

Der Fachmann versteht, dass das Fleisch, dessen Fettgehalt momentan gemessen wird erst zeitverzögert gewogen wird. Die Zeitverzögerung ist wiederum von dem Abstand der Messpunkte, sowie der Fördergeschwindigkeit abhängig, wobei der Abstand in der Regel konstant ist, während die Geschwindigkeit ebenfalls konstant oder vorgegeben sein kann, oder vorzugsweise gemessen werden kann.

Derzeitabhängige Massenstrom Ft wird vorzugsweise gemäß der folgenden Formel:

Ft [g/s] = G [g/cm2] ^* b [cm] * v [cm/s]

berechnet, wobei:

G das momentane Flächengewicht in der Messstrecke (5), b die Breite der Messstrecke (5) und v die Fördergeschwindigkeit des Fleisches ist.

Ebenfalls bevorzugt können die Messungen in Abhängigkeit des Bandumlaufs des Fördermittels erfolgen. In diesem Fall ist statt einer Zeitabhängigkeit des

Massenstroms eine Abhängigkeit von den Bandumläufen gegeben.

Der auf die Bandumläufe des Fördermittels bezogene Massenstrom Fb in Gramm pro Umlauf wird gemäß der folgenden Formel

Fb [g/U] = G [g/cm2] ^* b [cm] ^* I [cm/U]

berechnet, wobei:

G das momentane Flächengewicht in der Messstrecke (5), b die Breite der Messstrecke (5) und

I die Bandlänge des Fördermittels (2) in cm pro Umlauf.

Besonders bevorzugt wird ein mittlerer Fettgehalt einer resultierenden Fleischmischung aus dem momentanen Fettgehalt f des Fleisches und dessen Massenstrom F errechnet wird, insbesondere indem die Produkte von momentanem Fettgehalt f und zugehörigem Massenstrom Ft oder Fb aufsummiert werden und durch den aufsummierten Massenstrom, geteilt werden, gemäß der Formel:

Fettgehalt = σ Ft * f / σ Ft = σ Fb * f / σ Fb.

Der Fachmann versteht dass die Summe σ Ft durch Summation über die Zeit und die Summe σ Fb durch Summation über die Bandumläufe des Fördermittels erfolgt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass durch die laufende Berechnung des mittleren Fettgehalts einer Fleischmischung ein Zeitverzug vorteilhaft vermieden wird. Es müssen keine zusätzlichen Vorrichtungen zur Verfügung gestellt werden, mit denen der mittlere Fettgehalt der Fleischmischung zwischenzeitlich oder nach Fertigstellung bestimmt wird. Der Fettgehalt kann sowohl in frischem als auch in gefrorenem Fleisch bestimmt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Konsistenz des Fleisches nicht verändert.

Die Werte des Fettgehalts und die Gewichtswerte des Fleisches können über einen Zeitraum von beispielsweise 1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 2 bis 4 Sekunden

oder entsprechenden Bandvorschub des Fördermittels gemittelt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere möglich, auch den Fettgehalt bei einer nicht konstanten Fördermenge zu messen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, dem Massenstrom des untersuchten Fleisches den zugehörigen, momentanen Fettgehalt zuzuordnen und diese Daten beispielsweise an einen Zentralrechner zu überspielen, so dass auf dem zu verkaufenden Produkt zum Beispiel ein maximaler Fettgehalt des Produkts angegeben werden kann.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Einstellung eines Fettgehalts in einer Fleischmischung, unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Fleischverarbeitungsvorrichtung, wobei die Fleischverarbeitungsvorrichtung mit mindestens zwei Förderströmen beaufschlagbar ist, die sich in ihrem Fettgehalt unterscheiden, wobei ein Ist - Fettgehalt der resultierenden Fleischmischung nach dem zuvor beschriebenen Verfahren kontinuierlich bestimmt wird, wobei ein Soll - Fettgehalt vorgegeben wird und wobei bei einer Soll / Ist - Abweichung des Fettgehalts ein Mischungsverhältnis der Förderströme verändert wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass der Fettgehalt in einer Fleischmischung sehr genau und gezielt eingestellt werden kann. Erfindungsgemäß ist es möglich, den Fettgehalt der Fleischmischung zu jedem Zeitpunkt genau zu bestimmen und dementsprechend den Fettgehalt des noch in die Fleischmischung zu fördernden Fleisches zu korrigieren. Durch die kontinuierliche Beeinflussbarkeit des Fettgehalts der Fleischmischung ergibt sich für den Hersteller eine Zeitersparnis.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 - 3 erklärt. Diese Erklärungen gelten sowohl für die erfindungsgemäße Vorrichtung, als auch für die erfindungsgemäßen Verfahren. Sie sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fleischverarbeitungsvorrichtung.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zerkleinerungsaggregats mit Fettanalysevorrichtung.

Figur 3 zeigt die Anordnung der Fettanalysevorrichtung im Bereich eines Messvorschneiders im detail.

In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Fleischverarbeitungsvorrichtung in zwei Ansichten schematisch dargestellt. Die Fleischverarbeitungsvorrichtung weist ein Zerkleinerungsaggregat 1 , sowie ein Förderaggregat 9 auf, das im Sinne dieser Erfindung als Teil des Zerkleinerungsaggregats 1 definiert ist. über wenigstens zwei Förderströme 13, die in der oberen Ansicht nebeneinander dargestellt sind, wird der Fleischverarbeitungsvorrichtung frisches und/oder gefrorenes Fleisch zugeführt. Dieses wird in dem Zerkleinerungsaggregat zerkleinert und/oder gemischt.

Das Fleisch der Förderströme 13 weist beispielsweise unterschiedliche Fettanteile auf. Durch eine Regulierung der Förderströme 13 lässt sich also ein momentaner Fettgehalt des Massenstroms durch die Fleischverarbeitungsvorrichtung beeinflussen und dadurch ein durchschnittlicher Fettgehalt in der resultierenden Fleischmischung 12 gezielt einstellen. Der Transport des zerkleinerten und/oder gemischten Fleisches von dem Zerkleinerungsaggregat 1 zu einem Behälter mit der Fleischmischung 12, erfolgt über ein Fördermittel 2, vorzugsweise ein Bandförderer. Mit einer Geschwindigkeitsmessung 10 wird kontinuierlich die Fördergeschwindigkeit des Fleisches gemessen.

Im Bereich des Zerkleinerungsaggregats 1 ist eine Fettanalysevorrichtung 3 angeordnet, die eine Strahlenquelle 8 und einen Strahlendetektor 7 aufweist, die am besten in der unteren Darstellung erkennbar sind. Beispielsweise handelt es sich um eine Röntgenquelle 7 und einen Röntgendetektor 8. Das Fleisch wird von dem Förderaggregat 9 durch das Zerkleinerungsaggregat 1 an der Röntgenquelle 8 vorbei gepresst und dabei von Röntgenstrahlen durchstrahlt. Der Röntgendetektor 7 misst die Absorption der Röntgenstrahlen durch das Fleisch. Anhand dieser Informationen kann auf den Fettgehalt des Fleisches geschlossen werden.

An dem Fördermittel 2 ist eine Wiegevorrichtung 4 angeordnet, vorzugsweise eine Bandwaage. Mit der Wiegevorrichtung 4 lässt sich das Gewicht des Fleisches bestimmen, welches sich auf einer Messstrecke 5 des Förderbands 2 befindet. Der Fachmann erkennt, dass aus diesen, kontinuierlich ermittelten Messwerten unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit ein Massenstrom des Fleische durch die erfindungsgemäße Fleischverarbeitungsvorrichtung errechnet werden kann.

Die Fettanalysevorrichtung 3 und die Wiegevorrichtung 4 sind in einem Abstand 11 entlang der Förderstrecke voneinander beabstandet. Durch die räumliche Trennung der Vorrichtungen können einfachere Messgeräte verwendet werden. Die Integrierung in bestehende Verarbeitungslinien ist einfach und kostengünstig. Der Fachmann versteht, dass die Messwerte der Fettanalysevorrichtung 3 und der Wiegevorrichtung 4 einander zugeordnet werden müssen. Die Zuordnung ist abhängig von der Zeitspanne, die vergeht, während eine beliebig kleine Portion Fleisch, deren Fettgehalt gerade bestimmt wurde, zur Wiegevorrichtung 4 transportiert wird. Diese ist aus dem Abstand 11 und der Fördergeschwindigkeit leicht zu ermitteln. Vorzugsweise wird die Fördergeschwindigkeit durch die Geschwindigkeitsmessung 10 oder über die Bandumlaufgeschwindigkeit des Fördermittels 2 bestimmt.

Durch Aufsummierung der Produkte von Massenstromwerten und zugehörigen Fettgehalten und nachfolgendes dividieren durch den aufsummierten Massenstrom, also das aktuelle Gesamtgewicht der Fleischmischung 12, erhält man den aktuellen Fettgehalt der Fleischmischung 12.

Figur 2 zeigt eine Zerkleinerungsvorrichtung 1 mit einer Fettanalysevorrichtung 3 in zwei Ansichten. Ein Förderaggregat 9, hier eine Schnecke, fördert das Fleisch durch einen Schneidsatz der Zerkleinerungsvorrichtung 1. Der Schneidsatz besteht aus einem Vorschneider 6, einem nachgeordneten Messer 17 und einer Lochscheibe 18, wobei das Messer 17 mit der Lockscheibe 18 zusammenwirkt. Der Fachmann erkennt, dass vor dem Vorschneider 6, ein weiterer Vorschneider und ebenfalls noch ein weiteres Messer vorhanden sein kann. An dem Vorschneider 6 wäre der Verschleiß stark vermindert.

Im Bereich des Messvorschneiders 6 erfolgt die Messung der Fettanalysevorrichtung 3, die aus einer Strahlungsquelle 7 und einem Strahlungsdetektor 7 besteht. Von der Strahlungsquelle 8 wird ein Strahl, hier ein Röntgenstrahl 14 abgestrahlt, der wie aus dem linken Teil der Figur 2 ersichtlich ist, die Aussparung 15 in dem Messvorschneider 6 durchstrahlt und am Ende der Aussparung 15 von dem Strahlendetektor 7 empfangen und analysiert wird. Der Fachmann erkennt, dass auch andere Messprinzipien eingesetzt werden können. Bei Fettanalysevorrichtungen im Bereich von bewegten Teilen ist wichtig, dass die Messstrecke zum Zeitpunkt der Messung nicht unterbrochen ist bzw. wenn die Messstrecke zum Zeitpunkt der Messung unterbrochen sein sollte, diese Messwerte verworfen werden.

Die Figur 3 zeigt eine Detaildarstellung des Messvorschneiders 6. Der Vorschneider 6 weist drei oder mehrere Aussparungen 15 auf, durch die das Fleisch gepresst wird. Im Bereich einer der Aussparungen 15 sind Bohrungen 16 angeordnet, in die die Strahlungsquelle 8 bzw. der Strahlungsdetektor 7 eingeführt werden. Die Strahlungsquelle 8 sendet einen Röntgenstrahl 14 aus, der das Fleisch, das sich in einer der Aussparungen 15 befindet, durchstrahlt. Aufgrund der unterschiedlichen Absoφtion der Strahlung 14 durch Fett- und Magerfleisch kann der Fettgehalt des sich in der Ausnehmung befindlichen Fleisches bestimmt werden.

Bezugszeichen

1 Zerkleinerungsaggregat

2 Fördermittel

3 Fettanalysevorrichtung

4 Wiegevorrichtung

5 Messstrecke

6 Vorschneider

7 Strahlendetektor

8 Strahlenquelle

9 Förderaggregat

10 Geschwindigkeitsmessung

11 Abstand

12 Fleischmischung

13 Förderstrom

14 Messstrahl

15 Aussparung

16 Bohrung

17 Messer

18 Lochscheibe