Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern in einer Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern tierischen oder pflanzlichen Ursprungs in einer Vorrichtung mit mehreren Förderschnecken zum Transport des Verarbeitungsguts in Richtung einer Schneideinheit, mittels welcher das Verarbeitungsgut zerkleinert wird, sowie ein Verfahren zur Zerkleinerung eines Verarbeitungsguts in einer solchen Vorrichtung.

Als Verarbeitungsgut werden nachfolgend Lebensmittel pflanzlichen oder tierischen Ursprungs wie beispielsweise Fleisch, Käse, Fett, Fisch, Haut, Knochen und sonstige Bestandteile von Lebensmitteln bezeichnet.

Zur Zerkleinerung des Verarbeitungsguts, insbesondere in der Fleischwirtschaft, werden in der Regel sogenannte Wolfmaschinen als Vorrichtung zum Zerkleinern eines Verarbeitungsguts genutzt. Eine sogenannte Schubkrafterzeugung zum Transport des Verarbeitungsguts in einer derartigen Vorrichtung erfolgt im Zusammenwirken von einer Schnecke, dem Verarbeitungsgut (als Kraftübertrager) und einem mit Stützelementen versehenen Schneckengehäuse. Der erreichbare Schubdruck wird durch die stoffliche Festigkeit mit den verschiedenen Zustandsformen bei der Kraftübertragung erreicht.

Derartige Vorrichtungen zum Zerkleinern eines Verarbeitungsguts weisen mindestens eine Förderschnecke innerhalb eines Fördergehäuses auf, wobei an einem ersten Ende der Förderschnecke eine Rohstoffannahmeöffnung zum Zuführen des zu zerkleinernden Verarbeitungsguts und an deren zweiten Ende eine Schneideinheit mit Schneidwerkzeugen, beispielsweise aus Lochscheiben und rotierenden Messern, angeordnet sind.

Dabei arbeitet die mindestens eine eingesetzte Förderschnecke in der Regel so, dass ein Druck zwischen der innerhalb des Fördergehäuses rotierenden Förder- Schnecke und dem Fördergehäuse durch einen Massevorschub aufgebaut wird, wodurch die zu zerkleinernden Lebensmittel in einer Förderrichtung entlang einer Förderschneckenachse gefördert werden. Derartige Förderschnecken haben einen Wirkungsgrad von 30 % bis 50 %, was bedeutet, dass das geförderte Verarbeitungsgut zu 50 % bis 70 % aufgrund von Zerkleinerungswiderständen der Werkzeuge und eines entstehenden Staudruckes, insbesondere vor der Schneideinheit, in den Randbereichen der Förderschnecke nachteilig zerstört und mit Festigkeitsverlust neben der Förderschnecke wieder entgegen der Förderrichtung zurückfließt. Durch die Strukturänderung der stofflichen Festigkeit des Fördergutes bei der Kraftübertragung entstehen Schub-Druck-Verluste.

Der Stand der Technik geht davon aus, dass ein sogenannter Schubdruck in einem Bereich vor der Schneideinheit durch die mindestens eine eingesetzte Förderschnecke erzeugt wird und so die ursächliche Voraussetzung für einen erreichbaren Durchsatz der Vorrichtung zum Zerkleinern eines Verarbeitungsguts beziehungsweise der Wolfmaschine darstellt.

Es wird angenommen, dass das Eindringen des Verarbeitungsguts in die Öffnungen einer Lochscheibe der Schneideinheit als sogenannte Fleischzapfen nur druckabhängig ist und in direkter Beziehung zur Anordnung der Öffnungen auf der Lochscheibe der Schneideinheit steht.

Daher werden nach dem Stand der Technik drucksteigernde eingängige Förderschnecken mit in Richtung der Schneideinheit abnehmenden Förderschneckenkammervolumen bevorzugt.

In vielen Wolfmaschinen nach dem Stand der Technik wird die Rotationsbewegung der Förderschnecke mit einem verbundenen Messerzapfen auf die rotierenden Messer beziehungsweise die Schneidwerkzeuge übertragen, wobei diese dadurch angetrieben werden. Dies wird beispielsweise in der in DE 10 2011 008 389 A1 beschriebenen Vorrichtung so realisiert. Die zu zerkleinernden Lebensmittel werden entlang von Stütz- und Halteelementen innerhalb des Fördergehäuses in Richtung der Schneidwerkzeuge durch die rotierenden Schnecken geschoben. Mittels des letzten Schneckengangs der dort offenen Förderschnecke wird das Verarbeitungsgut dann durch die wirkende offene Gangsteigung gegenüber dem Werkzeugsystem in die Öffnungen einer Lochscheibe gepresst und dort fixiert. Die notwendige Schubkraft resultiert aus dem Druck, der zwischen der Förderschnecke und dem Fördergehäuse aufgrund des vorhandenen Verarbeitungsgutes, welches hier analog einer Kette, eines Keilriemens oder eines Zahnrades wirkt, aufgebaut wird. Dabei wirkt in erster Linie eine am Rand der Förderschnecke sowie auf den Stützelementen des Gehäuses ausgebildete Schicht des Verarbeitungsgutes als kraftübertragendes Element. Eine dadurch ausgebildete Schubkraft ist dann dafür verantwortlich, dass das Verarbeitungsgut wenigstens teilweise in die Öffnungen der Lochscheibe gepresst wird. Das durch die rotierende Förderschnecke angetriebene, rotierende Messer schneidet das in den Öffnungen der Lochscheibe eingepresste Verarbeitungsgut, wodurch eine Stückelung erfolgt. Dabei werden häufig mehrere rotierende Messer und Lochscheiben aufeinanderfolgend angeordnet, um so eine stufenweise Zerkleinerung des Verarbeitungsgutes mit abnehmender Stofffestigkeit und steigender Leistung bei kleineren Öffnungen zu erreichen.

Neben reinen Vorrichtungen zur Zerkleinerung eines Verarbeitungsguts sind aus dem Stand der Technik auch Vorrichtungen bekannt, welche zusätzlich als Füllvorrichtungen genutzt werden. Mittels derartiger Füllvorrichtungen können rezepturfertige Verarbeitungsgutgemische mit einer Körnung von beispielsweise 8 - 13 mm endzerkleinert und beispielsweise als fertiges Wurstbrät in Därme abgefüllt werden. In der Regel werden Füllvorrichtungen nicht genutzt, um große Fleischteile zu verarbeiten.

Für manche Anwendungen werden auch Förderschnecken verwendet, bei denen die Förderschnecke abschnittsweise aus sogenannten Sperrschnecken und abschnittsweise aus nichtsperrenden Förderschnecken ausgebildet ist. Die verschiedenen Abschnitte können dabei sowohl aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen als auch aus einem Werkstoff gefertigt sein. Dabei ist der Schneckenkörper grundsätzlich eine in sich starr verbundene Einheit, bei der die Windungen der Förderschnecke abschnittsweise unterschiedlich ausgebildet sind. Typischerweise sind die Förderschnecken im Bereich, der zur Zufuhr des Verarbeitungsguts ausgebildet ist, als nichtsperrende Förderschnecken ausgeführt und gehen dann in Förderrichtung des Verarbeitungsguts in eine Ausführung als Sperrschnecken über. Die Sperrschnecken wirken nach Art eines Verdrängersystems mit nahezu 100 % Wirkungsgrad, ohne in den Randbereichen zwischen Förderschnecke und Fördergehäuse in Förderrichtung transportiertes Verarbeitungsgut durch einen Rückfluss entgegen der Förderrichtung zu verlieren. Außerdem haben derartige Sperrschnecken den Vorteil, dass die notwendige Energie zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung zum Zerkleinern eines Verarbeitungsguts um 70 % bis 80 % reduziert werden kann.

Ein Nachteil derartiger Sperrschnecken ist es, dass aufgrund der hohen Förderquote und des schonenden Transports eine Bearbeitung von tiefgefrorenem Verarbeitungsgut nicht möglich ist. Bei einem Einsatz von Sperrschnecken für tiefgefrorenes Verarbeitungsgut tritt aufgrund der vorhandenen Kälte, insbesondere bei sehr kalten Temperaturen in einem Bereich von kleiner als -10 °C, eine Verfestigung des Verarbeitungsgutes im Bereich vor der Schneideinheit ein, welche das Einpressen in die Öffnungen und so eine Zerkleinerung nachteilig verhindert oder sogar komplett sperrt. Mittels derartiger Vorrichtungen, bei denen Sperrschnecken für einen Transport zur Schneideinheit genutzt werden, können somit nachteilig weder tiefgefrorenes, granuliertes, kleinstückiges Verarbeitungsgut und schon gar nicht größere, tiefgekühlte Blöcke an Lebensmitteln verarbeitet werden.

Die Ursache dafür ist, dass die schonende Förderung des Verarbeitungsgutes das Verarbeitungsgut nicht mechanisch belastet, wodurch in der Struktur des Verarbeitungsgutes keine Lockerung erfolgt und das Verarbeitungsgut aus diesem Grund in seiner temperaturbezogenen, mehrfach erhöhten Festigkeit erhalten bleibt. Dadurch ist es nahezu unmöglich, eine Zapfenbildung durch Verformung des Verarbeitungsgutes in den Öffnungen einer Lochscheibe in der Schneideinheit zu generieren. Die belastungsfreie Förderung führt somit dazu, dass das Verarbeitungsgut seinen Festigkeitszustand beibehält und selbst bei einer vorgeschalteten Granulierung, also Vorzerkleinerung, nicht entsprechend verarbeitet werden kann. Die Schubenergie, welche bei weichem Verarbeitungsgut dafür sorgt, dass das Verarbeitungsgut in die Öffnungen der Lochscheibe gepresst wird, führt bei tiefgekühltem Verarbeitungsgut dazu, dass das Verarbeitungsgut im Bereich unmittelbar vor der Schneideinheit verdichtet wird und eine Bildung von Zapfen in den Öffnungen der Lochscheibe nicht möglich ist.

Da insbesondere bei einer Verarbeitung von Fleischprodukten Temperaturen des Verarbeitungsgutes im Bereich von -18 °C üblich sind, können diese in derartigen Vorrichtungen, insbesondere in Verbindung mit Lochscheiben, welche Öffnungen im Feinscheibenbereich von 2,0 mm bis 8,0 mm im Durchmesser aufweisen, nicht verarbeitet werden.

Als Fleisch wird ein gewachsenes, hochfestes, organisches nach den Lebensfunktionen organisiertes Mehrstoffsystem von Lebewesen aus Muskelzellen, Fett- und Kollagengeweben verstanden, welches zum menschlichen Verzehr bearbeitet beziehungsweise verarbeitet wird. Es ist ein in einer wässrigen Matrix strukturiertes Muskeleiweiß und enthält eine Vielzahl kollagener Hüllen und Zwischenlagen für die Muskelgruppen, welche in kraftübertragende Sehnen ausstrahlen und eingelagertes sowie aufgelagertes Fettgewebe aufweisen. Der Wasseranteil, rund 75 % des Magerfleisches, ist innerhalb der Muskelfasern mehr oder weniger fest an Eiweißmoleküle angelagert und nicht frei beweglich. Im zerlegten, also vom Knochen ausgelösten Zustand als Verarbeitungsgut bei Temperaturen von -1 ,5 °C bis +7 °C ist Fleisch ein mechanisch hochbelastbarer Stoff mit elastischen Eigenschaften, aber mit geringer äußerlicher Formhaltung. Als Stoff unter Druckbelastung hat er hohe Verformungs- und Festigkeitseigenschaften durch seine nach Funktionen entstandenen Eigenschaftsanordnungen im Fleischteil gegen innere Strukturschädigung. Diese Besonderheiten sind bei der Bearbeitung zu berücksichtigen.

Zur Verbesserung der Verarbeitung von Lebensmitteln wird in der

DE 10 2017 003 406 B4 eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche den Druck auf die Lebensmittel unmittelbar vor der Zerkleinerung selbstregelnd einstellt. Das wird mittels Schneidöffnungen realisiert, die in von der Förderschnecke radialer Richtung angeordnet sind. Diese Vorrichtung hat aber den großen Nachteil, dass sie sehr wartungsaufwändig ist. Beispielsweise kann ein schneller Wechsel zu unterschiedlichen Lochgrößen, wie er beispielsweise in der DE 20 2006 001 840 U1 vorgeschlagen wird, nicht durchgeführt werden.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Stands der Technik besteht darin, dass bedingt durch eine einseitige Zufuhr des Verarbeitungsguts in die nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich beim Rohstoffeinzug aus dem Trichter in die nichtsperrenden Förderschnecken hohe Verformungskräfte an den Schnecken entstehen. Infolgedessen biegen sich die einseitig gelagerten, nichtsperrenden Förderschnecken durch beziehungsweise werden aus der Laufmitte beziehungsweise weg von ihrer jeweiligen Längsachse gedrängt beziehungsweise gebogen. Dieses Verdrängen beziehungsweise Verkanten der nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich aus ihrer Laufmitte beeinflusst nicht nur die nichtsperrenden Förderschnecken selbst. Es führt zu einem Reibverschleiß zwischen den Schnecken und dem Gehäuse der Vorrichtung und in der Folge zu erhöhtem Rückfluss des Fördergutes bei gleichzeitigem Druckverlust. Eine weitere Folge der Verkantung ist das Biegen des in der Schneckenwelle eingebauten Messerantriebszapfens, der fest mit einer Schnecke verbunden ist und dadurch die Messer einseitig gegen die Lochscheiben presst. Damit tritt durch Verkantung der Messer in die senkrecht stehende Scheibe ein bis zu 40 % erhöhter Energieverbrauch in der Vorrichtung ein.

Das Verdrängen der nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich aus ihrer Laufmitte führt auch zu einer Verdrängung der sperrenden Förderschnecken sowie der nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken mit einer entsprechenden Verschleißwirkung, da alle Schnecken entlang zweier Achsen in der Vorrichtung angeordnet sind. Weiterhin führt eine derartige Verdrängung aus der Laufmitte weg von der Längsachse zu einem Verkanten und Verbiegen eines auf einer der Achsen angeordneten rotierenden Messers in der Schneideinheit, wodurch ein erhöhter Verschleiß am rotierenden Messer und der zugehörigen Lochscheibe auftritt. Im Extremfall kann es zu einer Zerstörung des rotierenden Messers kommen. Infolge- des erhöhten Verschleißes verkürzt sich die Einsatzzeit bekannter Vorrichtungen zum Zerkleinern, verschlechtert sich die Qualität des zerkleinerten Verarbeitungsguts und erhöhen sich der Aufwand zur Instandsetzung sowie die Instandsetzungskosten. Insbesondere bei einem großen Abstand zwischen den Lagerstellen der Schnecken einerseits im Aufnahmebereich und andererseits im Schneidbereich der Vorrichtung verstärken sich das Verkanten und Verbiegen sowie der Verschleiß in der Schneideinheit.

Somit besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Lösung für eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern zur Verfügung zu stellen, wobei eine gezielte, schonende und qualitativ hochwertige Zerkleinerung eines Verarbei- tungsguts insbesondere eines Verarbeitungsguts tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, auch in einem tiefgekühlten Zustand möglich ist und wobei eine Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht und eine Standzeit der Vorrichtung sowie deren Effektivität verbessert wird. Weiterhin soll der Energiebedarf der Vorrichtung verringert werden.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Vorgesehen ist es, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, welches einen Aufnahmebereich mit einer Aufnahmeöffnung, einen Übergangsbereich, einen Transportbereich, einen Vorzerkleinerungsbereich, einen Schneidbereich und einen Ausgabebereich mit einer Ausgabeöffnung umfasst.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass über die Aufnahmeöffnung des teilweise offen gestalteten Aufnahmebereichs ein zu zerkleinerndes Verarbeitungsgut, wie beispielsweise Fleisch, der Vorrichtung zugeführt wird.

Das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut erreicht den Aufnahmebereich und wird durch paarweise mit einer Drehzahl ni rotierende, im Aufnahmebereich angeordnete, nichtsperrende Förderschnecken aufgenommen beziehungsweise in die gewundenen Gänge der nichtsperrenden Förderschnecken eingezogen und in einer Förderrichtung innerhalb der Vorrichtung transportiert. Das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut wird durch die nichtsperrenden Förderschnecken vom Aufnahmebereich zu einem Übergangsbereich gefördert. Innerhalb dieses Übergangsbereichs, welcher einen Übergang im Gehäuse zwischen dem teilweise offenen Aufnahmebereich und dem geschlossenen Transportbereich darstellt, können die nichtsperrenden Förderschnecken eine Gestaltung ihrer gewundenen Gänge beziehungsweise ihrer ebenfalls gewundenen Begrenzungen aufweisen, welche von der Ausgestaltung der gewundenen Gänge beziehungsweise gewundenen Begrenzungen der nichtsperrenden Förderschnecken im teilweise offenen Aufnahmebereich abweicht.

Diese unterschiedliche Gestaltung der gewundenen Gänge beziehungsweise der gewundenen Begrenzungen der nichtsperrenden Förderschnecken ergibt sich aus den in den Bereichen unterschiedlichen Aufgaben. Während die nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut aufnehmen beziehungsweise einziehen müssen, erfolgt im Übergangsbereich ein Fördern beziehungsweise Weiterfördern des bereits in die Zwischenräume zwischen den Gängen der nichtsperrenden Förderschnecken aufgenommenen zu zerkleinernden Verarbeitungsguts in der Förderrichtung. Daher kann der durch die Gänge beziehungsweise Begrenzungen bestimmte Außendurchmesser der nichtsperrenden Förderschnecken im Übergangsbereich abnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Art beziehungsweise Ausführung der Gänge beziehungsweise der Begrenzungen im Übergangsbereich ändern. Eine weitere Funktion der Gänge und Begrenzungen der nichtsperrenden Förderschnecken besteht in einer teilweisen Zerkleinerung des Verarbeitungsguts beim Aufnehmen beziehungsweise Einziehen im Aufnahmebereich.

Vom Übergangsbereich gelangt das Verarbeitungsgut weiter in Förderrichtung zum Transportbereich. In diesem Transportbereich wird das Verarbeitungsgut durch paarweise mit einer Drehzahl n2 rotierende, sperrende Förderschnecken aufgenommen und weiter in der Förderrichtung gefördert beziehungsweise transportiert.

Sowohl die nichtsperrenden Förderschnecken als auch die sperrenden Förderschnecken sind jeweils als Doppelschnecken aus zwei separaten, gegenläufigen Schnecken ausgebildet.

Allgemein ist eine Förderschnecke im Sinne der vorliegenden Erfindung eine sich innerhalb eines Gehäuses drehende Welle, um welche schneckenförmig gewundene Gänge, die zwischen schneckenförmig gewundenen Begrenzungen beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gebildet werden, gewendelt sind. Dabei können die Begrenzungen und die Welle entweder aus einem Stück hergestellt sein oder aber die Begrenzungen werden um die Welle herum angeordnet und an dieser fixiert.

Im Sinne der Erfindung wird unter einer sperrenden Förderschnecke eine Förderschnecke verstanden, welche derart ausgebildet ist, dass eine Förderung, also ein Transport des Verarbeitungsguts in einer Förderrichtung, durch Verdrängung der ineinander eingreifenden, dichtenden und rotierenden Schneckengänge erfolgt, wobei ein Rückfluss des Verarbeitungsguts entgegen der Förderrichtung, insbe- sondere in den Randbereichen der Förderschnecke über die Begrenzungen, fast vollständig vermieden wird. Eine sperrende Förderschnecke umfasst im Sinne der Erfindung auch Förderschnecken mit einer Rückflussquote entgegen der Förderrichtung von bis zu 2 % des Verarbeitungsguts. Derartige sperrende Förderschnecken werden nachfolgend mit der Eigenschaft ohne Rückfluss beziehungsweise nahezu ohne Rückfluss beschrieben. Eine sperrende Förderschnecke führt einen Transport des Verarbeitungsgutes in der Förderrichtung innerhalb der gewundenen Gänge durch, wobei das Verarbeitungsgut nicht zerkleinert wird. Derartige sperrende Förderschnecken weisen einen allseitig dichtenden Geometriekörper auf, welcher mit dichtend ineinandergreifenden Elementen ausgeführt ist.

Mittels einer sperrenden Förderschnecke wird das zu transportierende Verarbeitungsgut, hier sind dies meist Lebensmittel, insbesondere Lebensmittel tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, ohne einen Druck auf die Lebensmittel auszuüben, innerhalb der gewundenen Gänge durch die verdrängende Wirkung in glatten, formgleichen, den Förderschnecken mit sehr kleinen Lauftoleranzen dichtend angepassten Gehäusen der ineinander eingreifenden Schneckengänge verschoben und damit transportiert.

Bei einer sperrenden Förderschnecke wird das Verarbeitungsgut nicht deshalb weitertransportiert, weil zwischen der sperrenden Förderschnecke und dem die sperrende Förderschnecke umgebenden Gehäuse ein Druck auf das Verarbeitungsgut ausgeübt wird, sondern es findet eine Abdichtung aller Außenflächen der Begrenzungen der sperrenden Förderschnecke einschließlich zum Gehäuse hin statt. Eine solche sperrende Förderschnecke ist gleitend innerhalb eines zur äußeren Form der sperrenden Förderschnecke korrespondierend ausgebildeten Gehäuses ausgebildet. Es besteht dabei kein Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und den Außenflächen der schneckenförmig gewundenen Begrenzungen der sperrenden Förderschnecke. In der Regel sind die schneckenförmig gewundenen Gänge zwischen den Begrenzungen einer sperrenden Förderschnecke in gleicher Breite mit flächigen Dichtfunktionen der gesamten Schneckengeometrie ausgebildet im Gegensatz zu nichtsperrenden Förderschnecken. Bei einer sperrenden Förderschnecke kommt es zu einer dichtenden Wirkung durch alle Flächen der Schneckengeometrie und durch die am Gehäuse entlang gleitenden Außenflächen der Begrenzungen. Das Verhältnis der Breite der Begrenzungen zur Breite der gewunde- nen Gänge ist 1 zu 1. Für eine stoffbezogene Anpassung an die Stückigkeit des Verarbeitungsgutes können die Abmessungen für die Breite der Begrenzungen und die Breite der gewundenen Gänge gemeinsam verschieden groß gewählt werden, wobei das Verhältnis der Abmessungen der Breite der Begrenzungen zu der Breite der gewundenen Gänge (1 zu 1) konstant bleibt. Beispielsweise kann im Vergleich zwischen einer sehr kleinen Stückigkeit und einer sehr großen Stückigkeit die Abmessung um den Faktor 5 größer sein.

Vorgesehen ist es, dass die sperrenden Förderschnecken in dieser Erfindung als Doppelschnecken ausgebildet sind. Dabei greifen die gewundenen Gänge einer ersten Förderschnecke und die gewundenen Begrenzungen der zweiten Förderschnecke dichtend ineinander, wodurch eine Wellenabdichtung einschließlich der Wandformen für den betreffenden Förderraum entstehen. Aufgrund der dichtenden Wirkung zwischen den gewundenen Gängen und den gewundenen Begrenzungen in einem Überlappungsbereich der sperrenden Förderschnecken kann das Verarbeitungsgut ohne Druckeinwirkung sehr schonend und kontinuierlich in den sich nicht überlappenden Bereichen der sperrenden Förderschnecken transportiert werden. Das Verhältnis der Breite der gewundenen Begrenzungen zur Breite der gewundenen Gänge ist bei paarweisen, sperrenden Förderschnecken dichtend im Verhältnis 1 : 1 ausgelegt.

Eine nichtsperrende Förderschnecke dient dem Transport des Verarbeitungsgutes, also des Rohstoffes. Dabei wird das zu transportierende Verarbeitungsgut einem Druck ausgesetzt, welcher zwischen dem die nichtsperrende Förderschnecke umgebenden Gehäuse und der Förderschnecke beziehungsweise den Außenflächen der Begrenzungen der Förderschnecke selbst mit dem Verarbeitungsgut aufgebaut wird. Dabei wirkt das zu bearbeitende beziehungsweise zu zerkleinernde Verarbeitungsgut analog einem mechanischen Bauteil in Form einer Kupplung, welches die Kraftübertragung zur Erzeugung der Zerkleinerungsenergie durch Halte- und Scherkraft mit der Rotation der nichtsperrenden Förderschnecke zu einer linearen Vorwärtsbewegung in einem Aufnahmebereich oder einem Vorzerkleinerungsbereich der Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern bereitstellt. Der Schub als Bearbeitungsenergie im Schneidbereich entsteht durch die aus der Sperrschnecke zugeführte Masse an Verarbeitungsgut mit der Wirkung des Widerstandes der zur Zerkleinerung eingesetzten Schneideinheit. Mit der strukturbedingten Stützkraft des Rohstoffes wird die Schubkraft zur Zerkleinerung dieses geförderten Rohstoffes zur Zerkleinerung in der Schneideinheit erzeugt. Diese Doppelfunktion des Rohstoffes, dass das Verarbeitungsgut seine eigene Bearbeitung durch die Kraftübertragung als Hauptfunktion übernimmt, ist eine Besonderheit einer solchen Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern. Die erreichbare Druckhöhe begrenzt sich mit den Festigkeitseigenschaften des Verarbeitungsguts während der Kraftübertragung.

Bei einwelligen Extrudern und Fleischwölfen aus dem Stand der Technik ist die Geometrie der Schraubenlinie beziehungsweise der Wellengeometrie der Schnecken in der Regel so angelegt, dass der Querschnitt sich zum Ausgang, also zum Ausschub hin, verengt. Damit werden hohe Drücke erzeugt, um plastisches oder zähes Fördergut durch Formschablonen oder in Gussformen hineinzupressen. Nichtsperrende Förderschnecken können mit hohen Kräften auf das Verarbeitungsgut einwirken und je nach Beschaffenheit einen großen Druck erzeugen. Die mechanische Kraftübertragung führt bei solchen wandgestützten Fördersystemen in der Regel zu einer erheblichen Erwärmung und teilweisen Zerstörung des Verarbeitungsgutes. Es sind hier Erwärmungen von 10 K bis 16 K möglich, was daraus resultiert, dass es zu einem erheblichen Rückfluss im Randbereich der Förderschnecke über die Außenflächen der gewundenen Gänge und die Stützgeometrie der Gehäuse kommt. Zwischen dem Gehäuse und der Förderschnecke bildet sich ein Rückflusskanal entgegen der eigentlichen Förderrichtung aus, indem das Verarbeitungsgut dem Schubdruck der Förderschnecke, welcher gegen eine Schneideinheit wirkt, ausweicht. Die resultierende Reibung erzeugt Wärme und führt somit dazu, dass das Verarbeitungsgut weicher, zum Teil sogar pastös, wird. Die steigenden fließfähigen Eigenschaften des Verarbeitungsgutes sind eine Grundvoraussetzung für das Eindringen in die Öffnungen der Lochscheiben in der Schneideinheit. Tiefgekühlte Lebensmittel benötigen somit die durch die nichtsperrenden Förderschnecken innerhalb der Druckkammer induzierte Erwärmung, um mittels einer Schneideinheit zerkleinert und verarbeitet zu werden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass in einem, in Förderrichtung betrachtet, dem Transportbereich nachfolgenden Vorzerkleinerungsbereich mindestens eine nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke angeordnet ist. Alternativ können in diesem Vorzerkleinerungsbereich paarweise angeordnete Vorzerkleinerungsschnecken angeordnet werden. Weiter vorgesehen ist es, dass sich die eine nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke oder die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken mit einer Drehzahl na drehen.

Das Wesentliche dieser Erfindung ist somit, dass die Drehzahl ni der nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich unabhängig von der Drehzahl n ₂ der sperrenden Förderschnecken im Transportbereich und unabhängig von der Drehzahl n ₃ mindestens einer im Vorzerkleinerungsbereich angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecke eingestellt werden kann. Dadurch kann ein geeigneter ausreichender Einzug des Verarbeitungsguts, also beispielsweise von Lebensmitteln, im Aufnahmebereich gewährleistet werden. Somit ist es möglich, eine gewünschte Menge des Verarbeitungsguts in der Transportrichtung zu fördern. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, eine höhere Drehzahl ni der nichtsperrenden Förderschnecke im Aufnahmebereich im Vergleich zur Drehzahl n ₂ der sperrenden Förderschnecke im Transportbereich zur Druckerhaltung durch die Massezuführung einzustellen. Allgemein kann mittels einer Regelung der Drehzahl ni eine Menge des in der Förderrichtung transportierten beziehungsweise geförderten Verarbeitungsguts geregelt werden.

Weiterhin kann durch ein von den Drehzahlen ni und n ₂ unabhängiges Einstellen der Drehzahl n ₃ der im Vorzerkleinerungsbereich angeordneten, mindestens einen Vorzerkleinerungsschnecke ein Arbeitsdruck innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs, welcher auch als Druckkammer bezeichnet wird, aufgebaut werden, welcher beispielsweise insbesondere auf eine mehrere Öffnungen aufweisende Lochscheibe wirkt, welche in einem dem Vorzerkleinerungsbereich nachgeordneten Schneidbereich innerhalb einer Schneideinheit angeordnet ist. Dieser dort erzeugte beziehungsweise aufgebaute Arbeitsdruck wird dann zur Weiterverarbeitung des Verarbeitungsgutes beziehungsweise zu dessen Zerkleinerung in der die mindestens eine Lochscheibe und mindestens ein rotierendes Messer umfassenden Schneideinheit genutzt. Das rotierende Messer der Schneideinheit kann sich beispielsweise mit der Drehzahl n ₃ drehen. Nachfolgend werden in dieser Beschreibung beispielhaft Ausführungen zu paarweise im Vorzerkleinerungsbereich angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken gemacht, ohne die Erfindung auf diese Ausgestaltung einzuschränken.

Durch die Möglichkeit, die Drehzahlen n ₂ und n ₃ unabhängig voneinander einzustellen, wird es möglich, das Verarbeitungsgut durch den Transportbereich als rückflussgesperrte Masse auszutragen und das Verarbeitungsgut erst im Vorzerkleinerungsbereich unter den für das Zerkleinern des Verarbeitungsgutes durch die Schneideinheit notwendigen Arbeitsdruck als stoffliche Struktureigenschaft in Wirkung des Widerstandes des Zerkleinerungssystems und der zu lösenden Zerkleinerungsaufgabe zu setzen.

Die sperrenden Förderschnecken im Transportbereich sichern eine kontinuierliche Zuführmenge des Verarbeitungsguts aus dem Aufnahmebereich über den Übergangsbereich und den Transportbereich in den Vorzerkleinerungsbereich, wobei das Verarbeitungsgut im Vorzerkleinerungsbereich in der ausreichenden Menge beziehungsweise einem Mengenüberschuss zur Verfügung steht, so dass ein für den zum Zerkleinern des Verarbeitungsgutes durch die Schneideinheit notwendiger Arbeitsdruck erreicht wird.

Vorgesehen ist es, dass im Vorzerkleinerungsbereich ein Drucksensor angeordnet ist, welcher den Druck beziehungsweise entstehenden Arbeitsdruck infolge des Massenüberschusses des vorzerkleinerten Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich messtechnisch erfasst. Somit wird es möglich, den im Vorzerkleinerungsbereich unmittelbar vor der im Schneidbereich angeordneten Schneideinheit herrschenden aktuellen Arbeitsdruck zu messen und mit einem Druckvorgabewert zu vergleichen. Derartige Druckvorgabewerte sind beispielsweise experimentell ermittelt wurden und zu einem optimal und qualitätsgerecht zerkleinerten jeweiligen Verarbeitungsgut zugehörig, welches nach der Zerkleinerung im Schneidbereich über die Ausgabeöffnung des Ausgabebereichs abgeführt wird.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass im Vorzerkleinerungsbereich ein Temperatursensor angeordnet ist, welcher die Temperatur des vorzerkleinerten Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich erfasst. Die gemessenen Werte des im Vorzerkleinerungsbereich vorhandenen Arbeitsdrucks und/oder der Temperatur des Verarbeitungsgutes werden genutzt, um die Drehzahlen ni und n ₂ der paarweisen nichtsperrenden Förderschnecken im Annahmebereich und der paarweisen sperrenden Förderschnecken im Transportbereich entsprechend aufeinander abzustimmen, um derart den Arbeitsdruck und/oder die Temperatur des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich zu regeln.

Erfindungsgemäß werden also die ausgewerteten Daten des innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs angeordneten Drucksensors und/oder des Temperatursensors zur Einstellung der entsprechenden Drehzahlen n^ n ₂ und n ₃ genutzt. Bei dieser Auswertung der Daten der Sensoren kann auch eine Menge des durch die Aufnahmeöffnung zugeführten Verarbeitungsguts sowie eine Menge des aus der Ausgabeöffnung abgeführten zerkleinerten Verarbeitungsguts einfließen und zur Einstellung der entsprechenden Drehzahlen ni und n ₂ genutzt werden.

Bekannte Parameter sind beispielsweise Angaben darüber, bei welchen Bohrungsgrößen der Öffnungen in einer Lochscheibe mit welcher Rohstoffart bei welcher Temperatur welche Zerkleinerungsleistung pro Minute erreichbar ist. Weiterhin ist die Anzahl der Öffnungen beziehungsweise Bohrungen pro Lochscheibe bekannt. Aus diesen Größen ist die zuzuführende Fördermenge des Verarbeitungsguts sowie die erforderliche Drehzahl der Schnecken und des rotierenden Messers der Schneideinheit berechenbar.

Beispiel:

Förderleistung der Schnecken: m= 1 ,2 kg/Umdrehung Rohstoff= R II

Hierbei beschreibt die Bezeichnung R II des Rohstoffs ein Qualitätskriterium der Zusammensetzung von Muskelfleisch, Fettanteilen und kollagenem Gewebe nach dem Stand der Technik. Dies entspricht beispielsweise der Fleischteilart eines Tierkörpers mit 75 % Wassergehalt, welcher den Anteil der Flüssigkeit ohne Feststoffanteil beschreibt. Die Gesamtmasse des Fleischs unterteilt sich in 5 % Fett, 20 % Fleischeiweis und 5 % Bindegewebseiweiß.

Bohrung/Öffnung in der Lochscheibe: d = 3 mm Anzahl der Bohrungen in der Lochscheibe: n = 1030 1. Berechnunqsbeispiel:

Frischfleisch mit einem Temperaturbereich von t= -3 °C bis +5 °C

Bohrungsleistung: m = 80 g/min

Anzahl der Bohrungen auf der Lochscheibe: n = 1030

Förderleistung: m1 = Anzahl der Bohrungen auf der Lochscheibe * Bohrungsleistung m1 = 1030 * 80 g/min = 82400 g/min

Die Drehzahl n der Schnecke in Umdrehungen/min ergibt sich aus dem Quotienten der Förderleistung m1 in kg/min und der Förderleistung der Schnecken m in kg/Umdrehung. m = 82,4 kg/min : 1 ,2 kg/Umdrehung = 68,6 Umdrehungen/min

Somit beträgt die erforderlich Schneckendrehzahl n = 68 Umdrehungen pro Minute für eine Scheibenleistung.

2. Berechnunqsbeispiel: gefrorenes Fleisch mit einer Temperatur t = -18°C

Bohrungsleistung: m = 10 g/min

Anzahl der Bohrungen auf der Lochscheibe: n = 1030

Förderleistung: m1= Anzahl der Bohrungen auf der Lochscheibe * Bohrungsleistung m1 = 1030 * 10 g/min = 10300 g/min

Die Drehzahl n der Schnecke in Umdrehungen/min ergibt sich aus dem Quotienten der Förderleistung m1 in kg/min und der Förderleistung der Schnecken m in kg/Umdrehung. m = 10,3 kg/min : 1 ,2 kg/Umdrehung = 8,5 Umdrehungen/min

Somit beträgt die erforderlich Schneckendrehzahl n = 8,5 Umdrehungen pro Minute für eine Scheibenleistung.

Somit ist vorteilhaft eine Einstellung des Arbeitsdrucks des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich in Abhängigkeit eines Temperaturvorgabewerts und eines Druckvorgabewerts möglich. Der Arbeitsdruck des Verarbeitungsguts im Vor- Zerkleinerungsbereich beziehungsweise der Druckkammer wird erfindungsgemäß reguliert, da ein zu hoher Arbeitsdruck zu einer Verdichtung und insbesondere bei tiefgekühltem Verarbeitungsgut zu einer unerwünschten Kompaktierung führt. Eine derartige unerwünschten Kompaktierung des Verarbeitungsguts verhindert eine Zapfenbildung des Verarbeitungsguts, also ein Eindringen des Verarbeitungsgutes in die Öffnungen der Lochscheibe und derart die Zerkleinerung des Verarbeitungsguts in der Schneideinheit der Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern.

Mittels eines vorhandenen Drucksensors kann der Festigkeitszustand des Verarbeitungsguts überwacht werden, wodurch insbesondere bei der Verarbeitung von Fleischstücken der energetische Stoffzustand kontrolliert und somit eine Entspannung des Verarbeitungsguts durch optimale Bedingungen ermöglicht werden kann, wodurch die Zapfenbildung in den Öffnungen der Lochscheibe vorteilhaft verbessert wird.

Besonders bevorzugt werden die Messwerte des Drucksensors und/oder des Temperatursensors genutzt, um die Drehzahl n-i der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich zu regeln und somit die Mengenzufuhr des Verarbeitungsguts in den Vorzerkleinerungsbereich zu kontrollieren.

Weiterhin vorgesehen ist es, dass eine unerwünschte Kompaktierung durch aufeinanderpressende Verarbeitungsgutelemente dadurch reduziert wird, dass innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs Werkzeugelemente an den paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken angeordnet sind, die für eine Lockerung des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich sorgen. Zur Anwendung kommen offene, nicht sperrende Schneckengeometrien, die auf zu hohe Druckwirkung mit Rohstoff an der Staustelle, dem Werkzeugsystem, mit Rohstoffrückfluss reagieren und dadurch die Fördergänge der Schneckenpaarung überfließen und sich mit der Zuführ- und Rückflussbewegung wie bei einem Mischvorgang mit Temperaturanstieg austauschen. Dieser Bewegungsablauf endet erst dann, wenn in den Öffnungen der Lochscheibe wieder Fleischzapfen gebildet und diese abgefördert werden. Der Zustand ist durch Messdatenerfassung mittels Drucksensoren und/oder Temperatursensoren erfassbar. Vorgesehen ist es, dass die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken, die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken und die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken auf zwei parallel zueinander ausgerichteten Achsen angeordnet sind. Hierbei sind eine erste nichtsperrende Förderschnecke, eine erste sperrende Förderschnecke und eine erste nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke auf einer ersten Achse angeordnet, wobei eine zweite nichtsperrende Förderschnecke, eine zweite sperrende Förderschnecke und eine zweite nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke auf einer zweiten Achse angeordnet sind.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass bei der derartigen Anordnung der Schnecken auf zwei Achsen die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken mit einer ersten regelbaren Antriebseinheit verbunden angeordnet sind, dass die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken mit einer zweiten regelbaren Antriebseinheit verbunden angeordnet sind und dass die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken mit einer dritten regelbaren Antriebseinheit verbunden angeordnet sind. Durch diese separate Zuordnung zu verschiedenen Antriebseinheiten können alle paarweisen Schnecken wahlweise mit gleicher Drehzahl, mit teilweise gleichen Drehzahlen oder mit verschiedenen Drehzahlen ni , n ₂ und n ₃ betrieben werden, da die Antriebseinheiten in ihrer Drehzahl regelbar ausgeführt sind.

Zur praktischen Umsetzung dieses Antriebskonzepts ist es vorgesehen, dass die von der zweiten regelbaren Antriebseinheit angetriebenen zweiten Antriebswellen der sperrenden Förderschnecken innerhalb der von der ersten regelbaren Antriebseinheit angetriebenen ersten Antriebswellen der nichtsperrenden Förderschnecken und somit im Inneren der nichtsperrenden Förderschnecken angeordnet sind beziehungsweise verlaufen. Weiterhin sind innerhalb der zweiten Antriebswellen der sperrenden Förderschnecken die von der dritten regelbaren Antriebseinheit angetriebenen dritten Antriebswellen der nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken angeordnet und verlaufen somit sowohl durch die nichtsperrenden Förderschnecken als auch die sperrenden Förderschnecken der Vorrichtung. Da die Antriebswellen sowohl auf der ersten Achse als auch auf der zweiten Achse ineinander verlaufen beziehungsweise angeordnet sind, können die verschiedenen paarweise angeordneten Schnecken mit unterschiedlichen Drehzahlen ni , n2 und na betrieben werden.

In einer alternativen Ausführung ist es vorgesehen, dass die nichtsperrenden Förderschnecken mit einer ersten Antriebseinheit verbunden angeordnet sind und dass die sperrenden Förderschnecken und die nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken mit einer zweiten Antriebseinheit verbunden angeordnet sind.

Eine Kopplung der sperrenden Förderschnecken mit den nichtsperrenden Förderschnecken über nur eine Antriebswelle wird für den Fall vorgesehen, dass der Annahmevorgang des Verarbeitungsguts beziehungsweise Rohstoffes temperartur- kontrolliert abläuft oder im Ausgangszustand des Verarbeitungsguts technologisch begründete Kenngrößen einbringt. Das ist dann der Fall, wenn die Herstellung der Endprodukte diese Kenngrößen zur Reifung oder anderer produktinterner Abläufe zum Erreichen der Qualitätsmerkmale des Produktes beziehungsweise des zerkleinerten Verarbeitungsguts erforderlich macht.

Als Vertreter für die Fertigprodukte sind zu nennen: hochwertige Rohwurstprodukte mit niedrigen Temperarturen t = bis -10 °C, Frischfleischprodukte im Temperaturbereich t = -3 bis + 5 °C, gekochte Wurstsorten im Temperaturbereich bis t = + 80 °C,

Für eine gezielte Temperatureinstellung im Fördergut bei stark temperaturabgesenkten Rohstoffzuständen zur Erzeugung der Parameter für die zu erreichenden Zerkleinerungsvorgänge sind Scheibenöffnungen d =3, 4, 5, 6 und 8 mm vorgesehen.

Durch eine separate Einstellung der Drehzahl ni der nichtsperrenden Förderschnecken im Annahmebereich kann eine Auflockerung des Verarbeitungsguts, insbesondere des Fleisches, im Aufnahmebereich kontrolliert erfolgen. Somit kann auch die qualitative Beschaffenheit des zu zerkleinernden Verarbeitungsguts berücksichtigt werden.

Vorgesehen ist es, dass bei einem hohen Durchsatz an zu zerkleinerndem Verarbeitungsgut durch die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken im Zusammenwirken mit den paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken im Vorzerkleinerungsbereich ein hoher Arbeitsdruck im Bereich von 30 bar erzeugt werden kann. Das gelingt insbesondere wegen des minimalen Rückflusses des Verarbeitungsguts beim Transport mit den sperrenden Förderschnecken. Durch eine variable Einstellung der Drehzahl der nichtsperrenden Förderschnecken im Aufnahmebereich kann sowohl eine Erhöhung als auch eine angepasste Absenkung des Arbeitsdrucks im Vorzerkleinerungsbereich, welcher auch als Druckkammer bezeichnet wird, erreicht werden, indem eine ausreichend große oder abnehmende Menge des Verarbeitungsguts über den Aufnahmebereich in der Förderrichtung zum Vorzerkleinerungsbereich transportiert wird. Das führt zu zahlreichen Vorteilen, insbesondere bei der Verarbeitung von Fleisch. Aufgrund des einstellbaren hohen Arbeitsdrucks können Festigkeitsverbindungen der verschiedenen Fleischarten innerhalb des Fleisches im Vorzerkleinerungsbereich positiv beeinflusst werden. Öffnungen einer im Schneidbereich angeordneten Lochscheibe einer Schneideinheit können somit Durchmesser im Bereich von 3 bis 4 mm oder sogar 1 bis 2 mm aufweisen.

Alternativ können auch mehrere derartige Lochscheiben mit je einem zugehörigen rotierenden Messer nacheinander in einer Schneideinheit angeordnet werden, beispielsweise mit nacheinander abnehmenden Durchmessern der Öffnungen der Lochscheiben für einen stufenweisen Zerkleinerungsgrad des Verarbeitungsguts.

Mittels der Höhe eines vorgegebenen Arbeitsdrucks im Vorzerkleinerungsbereich kann vorteilhaft auch das vorhandene Kollagen zerkleinert werden, da es vorteilhaft auch bei Kollagen zu einer wenigstens teilweisen Zapfenbildung infolge seiner hohen Festigkeit mit notwendigen Formbildungsdrücken für Fleischzapfen von etwa p = 20 bar in den Öffnungen der Lochscheibe kommt.

Dieser effiziente Transport führt vorteilhaft auch zu einem geringeren Energieverbrauch. So benötigen die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken nur 0,6 Wh pro kg Verarbeitungsgut, während aus dem Stand der Technik bekannte, nichtsperrende Förderschnecke für vergleichbare Transportaufgaben des Verarbeitungsguts 6 Wh pro kg Verarbeitungsgut benötigen.

Da jede zusätzliche Energiezufuhr, wie beispielsweise durch Quetschungen und Scherbelastungen aufgrund des Transportes des Verarbeitungsguts mittels einer nichtsperrenden Förderschnecke, die Qualität des Verarbeitungsguts, insbesondere des Fleisches, reduziert, kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur Energie eingespart, sondern dadurch auch die Qualität des zu zerkleinernden beziehungsweise zu verarbeitenden Verarbeitungsguts wie Fleisch erhöht werden. Die Belastung auf das Fleisch während des Transportes durch die Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern in der Förderrichtung zur Schneideinheit im Schneidbereich wird hier vorteilhaft minimiert und die Zerstörung der Fleischstruktur bis zum Ort der Zerkleinerung im Schneidbereich verhindert. Dadurch bleibt die Festigkeit der Fleischstruktur besonders für hochwertige Produkte erhalten. Es erfolgt hier während des Transportes keine Denaturierung durch mechanische Kräfte oder entstehende Wärme. Somit wird die Verbindung aus Kollagen und Muskel während des Transportes des Verarbeitungsguts in der Vorrichtung nicht zerstört.

Vorgesehen ist es, dass im Vorzerkleinerungsbereich beziehungsweise in der Druckkammer paarweise mit der Drehzahl n ₃ rotierende, nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecken angeordnet sind. Das erlaubt neben einer zusätzlichen Vorzerkleinerung des Verarbeitungsguts und einer Lösung der Festigkeit innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs auch eine Verarbeitung sowohl von tiefgekühltem Verarbeitungsgut als auch von Verarbeitungsgut im frischen Zustand, also beispielsweise mit Temperaturen von wenigen Grad über dem Gefrierpunkt.

Die Kombination verschiedener Schnecken zum Transport beziehungsweise zum Fördern des Verarbeitungsguts in der Vorrichtung mit unabhängiger Einstellung der entsprechenden Drehzahlen , n2 und n ₃ ermöglicht es, auf die unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Verarbeitungsgüter beziehungsweise Lebensmittel einzugehen. Der vor der Schneideinheit im Vorzerkleinerungsbereichs auftretenden Verdichtung von tiefgekühlten Lebensmitteln, insbesondere von tiefgekühlten Fleischprodukten, kann durch eine gezielte Steuerung der Drehzahlen ni, n ₂ und n ₃ der unterschiedlichen Schnecken gezielt entgegengewirkt werden. Damit können die stofflichen Eindringbedingungen in die vorgesehenen Größen der Öffnungen der Lochscheibe der Schneideinheit unabhängig von einer Schubkrafterzeugung beliebig ohne Kraftübertragung zwischen der Schnecke und dem Gehäuse mit dem Rohstoff definiert über den Masseschub der dichtenden Sperrschnecken gewählt werden. Mittels der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Sperrschnecken wird eine deutlich höhere Schubkraft beziehungsweise ein deutlich höherer Druck im Schneidbereich vor der Lochscheibe erzeugt. Im Ver- gleich zu einer Wolfmaschine nach dem Stand der Technik ist es erfindungsgemäß möglich, eine bis zehnfach höhere Schubkraft zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern ermöglicht es, insbesondere die verschiedenen Zustände des Verarbeitungsguts beziehungsweise der Rohstoffe, also der Lebensmittel, insbesondere der Fleischprodukte, durch die Zurverfügungstellung des entsprechenden vorgegebenen und kontrollierten Arbeitsdruckes im Vorzerkleinerungsbereich zu beeinflussen. Die Parameter können dafür je nach Verwendung auf die notwendigen beziehungsweise zu erreichenden Zustände, insbesondere fest, stückig, weich, hart, pastös, flüssig, warm und kalt, angepasst werden.

Entscheidend für die optimale Bearbeitung ist hier, dass die stoffliche Festigkeit des Verarbeitungsgutes innerhalb der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken nicht gestört wird. Das Verarbeitungsgut wird während des Transports durch den Transportbereich in den Vorzerkleinerungsbereich nicht verändert und eine Bearbeitung wird erst innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs realisiert. Die Verarbeitung erfolgt somit gezielt innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs beziehungsweise der Druckkammer sowie in der im Schneidbereich angeordneten Schneideinheit.

Wie bereits erwähnt, weist die Schneideinheit mindestens eine mehrere Öffnungen aufweisende Lochscheibe sowie mindestens ein rotierendes Messer auf. Alternativ können auch mehrere derartige Lochscheiben mit je einem zugehörigen rotierenden Messer nacheinander in einer Schneideinheit angeordnet werden, beispielsweise mit nacheinander abnehmenden Durchmessern der Öffnungen der Lochscheiben zum schrittweisen Erreichen des Zerkleinerungsgrads des Verarbeitungsguts.

In beiden Ausgestaltungen ist mindestens ein rotierendes Messer, welches innerhalb der Schneideinheit angeordnet ist, mit einer Schneid- und Förderfunktion zur Entspannung des Verarbeitungsgutes versehen. Die Schneideinheit kann auch als Schneidsatz bezeichnet werden.

Die Entspannung das Verarbeitungsguts ist insbesondere bei der Zerkleinerung von Fleisch sehr relevant. Die Zerkleinerung von Fleisch mittels einer Lochscheibe und einem daran angrenzenden, rotierenden Messer verläuft nicht, wie häufig angenommen, kontinuierlich in Form eines Fließvorganges, sondern es konnte gezeigt werden, dass es zu einer diskontinuierlichen, sprunghaften Teilchenbildung durch einen vorherigen Druckanstieg im Schneidbereich mit der Erzeugung einer Verdichtungszeit als Druckanstieg zur Fleischzapfenbildung in die Bohrungen hinein im Teilstück kommen muss, um mit einem Messerschnitt abgetrennt zu werden. Der Eindringprozess des Fleisches in die Öffnungen der Lochscheibe unter Bildung von Fleischzapfen ist ein mechanisch extrem belastender Vorgang, der mit dem Zerreißen von Teilen der inneren Struktur des Fleisches einhergeht. Die nachgewiesene sprunghafte Zapfenbildung ist ein Beleg dafür, dass die Stückelung des Fleisches ein Vorgang ist, bei dem die äußere Krafteinwirkung eine stoffliche Verformung bis zum Faserriss verursacht. Somit ist eine Entspannung der großen Fleischteile, von denen die Fleischzapfen abgetrennt werden, eine Voraussetzung für einen guten, also schonenden und effizienten Zerkleinerungsablauf in der Schneideinheit.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass das Gehäuse im Transportbereich ein die sperrenden Förderschnecken dichtend umschließendes, ein Gleitlager ausbildendes, innen geglättetes Fördergehäuse aufweist, wobei Außenflächen von gewundenen Begrenzungen der sperrenden Förderschnecken am Fördergehäuse gleitend angeordnet sind, um mit ihren Längen und Flächenanteilen die Schneckenwellenverformungen, die bei der Rohstoffannahme im Trichterbereich entstehen, über die gemeinsame Lagerfunktion des gesamten Fördergehäusebereichs mit den sperrenden Förderschnecken durch Kraftaufnahmen zu verhindern.

Durch die Anordnung der sperrenden Förderschnecken in einem Fördergehäuse im Transportbereich wird über die Länge des Gehäuses ein dynamisches Lagersystem gebildet, bei welchem die Außenflächen der gewundenen Begrenzungen der sperrenden Förderschnecken korrespondierend zu dem die Außenflächen der glatten Begrenzungen der sperrenden Förderschnecken umgebenden Fördergehäuse ausgeführt sind. Dies bedeutet, dass die Außenflächen der gewundenen Begrenzungen mit dem Fördergehäuse ein Gleitlager mit glatten Gehäuseflächen aus Stahl oder anderen lagerpaarigen Werkstoffkombinationen ausbilden. Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest die gewundenen Begrenzungen der sperrenden Förderschnecken und das Fördergehäuse aus einer gleitende Eigenschaften ausweisenden Materialpaarung bereitgestellt werden. Dazu werden die Werkstoffpaarungen zwischen den beiden Teilen so gewählt, dass eine Gleitlagerpaarung entsteht, die den Verschleiß nahezu ausschließt, wobei die dynamische Lagerfunktion mit der Länge der sperrenden Förderschnecken und mit der Anzahl der gewundenen Gänge innerhalb des Fördergehäuses abgestimmt ist.

Als ein derartiges Material für die gewundenen Begrenzungen der sperrenden Förderschnecken und für das Fördergehäuse kommt beispielsweise ein Kunststoff zum Einsatz. Als beispielhafte Materialien werden POM (Polyoxymethylen), PTFE (Polytetrafluorethylen) oder PE (Polyethylen) benannt. Alternativ können auch metallische Werkstoffe mit gleitenden Oberflächeneigenschaften zur Ausbildung einer Gleitlagerpaarung zum Einsatz kommen.

Durch eine derartige Anordnung der sperrenden Förderschnecken in einem Fördergehäuse im Transportbereich und der Ausbildung eines dynamisches Lagersystems beziehungsweise Gleitlagers wird einer Verdrängung der sperrenden Förderschnecken weg von der Längsachse entgegengewirkt und somit eine Verformung der Schnecken durch die beim Rohstoffeinzug wirkenden Kräfte bedeutend reduziert, da durch das zusätzliche Gleitlager mit seiner Längserstreckung im Gehäuse der Abstand zwischen den Lagerstellen der Schnecken einerseits im Aufnahmebereich, andererseits im Schneidbereich und zusätzlich im Transportbereich der Vorrichtung wesentlich verkürzt wird.

Durch diese Verringerung der Verdrängung weg von der Längsachse wird das Verkanten und Verbiegen des auf einer der Achsen angeordneten rotierenden Messerzapfens mit dem Messer in den lagegesicherten Scheiben der Schneideinheit quasi aufgehoben. Außerdem wird eine Verkantung mit großer Reibwirkung und großem Verschleiß beseitigt. Infolgedessen verlängert sich die Einsatzzeit der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die Qualität des zerkleinerten Verarbeitungsguts wird erhöht und der Aufwand sowie die Kosten zur Instandsetzung verringern sich. Zusätzlich wird eine Verringerung des Energieverbrauchs von bis zu 40 % erreicht.

Mit dieser Form der Übernahme einer Lagerfunktion durch das ausgebildete Gleitlager als ein drittes Lager werden die Hebellängen mit verformenden Kräften der Schnecken beim Rohstoffeinzug um den Faktor 3 bis 5 verkürzt, die Einzugskräfte werden mittig auf die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken verteilt und die Kraftwirkung auf die einzelnen, nichtsperrenden Förderschnecken halbiert.

Vorgesehen ist es auch, dass zwischen dem Aufnahmebereich und dem Transportbereich die nichtsperrenden Förderschnecken in einem Abschnitt eines Übergangsbereichs als nichtsperrende Granulierschnecken zur Vorzerkleinerung des Verarbeitungsguts ausgeführt sind. Diese nichtsperrenden Granulierschnecken übernehmen vorteilhaft die Häckselung in kleinstückigeres Verarbeitungsgut, bevor das Verarbeitungsgut den Transportbereich erreicht. Die nichtsperrenden Granulierschnecken können als ein Teil der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken ausgebildet sein. In diesem Fall ändert sich beispielsweise die Struktur der gewundenen Begrenzungen derart, dass in die Schneckengänge hinein hackenförmige Messerelemente eingearbeitet sind, die bei ihrem Umlauf in das Fleisch eindringen und dabei Schnitte und Risse in den Rohstoff mit Zerkleinerungswirkungen einbringen. Durch die paarweise Anordnung der Schneckengänge mit den Messerelementen der von der Mitte wegdrehenden Schnecken verdoppelt sich die Riss- und Schnittwirkung und führt letztlich zu einer gewollten Stückelung des Fleischs. In dieser Ausführung entspricht die Drehzahl n der nichtsperrenden Granulierschnecken der Drehzahl der nichtsperrenden Förderschnecken. Somit wird in diesem Fall die Drehzahl n der nichtsperrenden Granulierschnecken ebenfalls in Abhängigkeit des Arbeitsdrucks innerhalb des Vorzerkleinerungsbereichs eingestellt.

In einer Alternative der Vorrichtung ist es vorgesehen, die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken, welche sich über den Aufnahmebereich erstrecken, von den paarweise angeordneten, nichtsperrenden Granulierschnecken, welche sich über den Übergangsbereich erstrecken, mechanisch zu entkoppeln. In diesem Fall lässt sich die die Drehzahl n der nichtsperrenden Granulierschnecken unabhängig von der Drehzahl m der nichtsperrenden Förderschnecken einstellen, wenn entsprechend regelbare Antriebseinheiten vorgesehen werden. Allgemein vorgesehen ist es auch, dass eine separate und regelbare Antriebseinheit sowohl die Drehzahl von zugehörigen Schnecken als auch die Drehrichtung der zugehörigen Schnecken zweckbezogen bestimmen kann.

Weiterhin vorgesehen ist es, dass die nichtsperrenden Granulierschnecken austauschbare Werkzeuge aufweisen, deren Aufgabe es ist, die Stückelung des Verarbeitungsgutes so zu gestalten, dass eine gleichmäßige Annahme des Verarbeitungsgutes durch die nachgeordneten, sperrenden Förderschnecken ohne Störungen gesichert ist. Derartige austauschbare Werkzeuge bieten die Möglichkeit einer Anpassung der Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern an verschiedene Verarbeitungsgüter beziehungsweise Lebensmittel.

Vorgesehen ist es, dass der Transportbereich und der Vorzerkleinerungsbereich einen konstanten Querschnitt aufweisen und/oder innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet sind. Der Querschnitt des Bereichs, in welchem das Verarbeitungsgut entlang des Transportweges des Verarbeitungsguts in der Förderrichtung transportiert wird, ändert sich im Transportbereich und im Vorzerkleinerungsbereich somit nicht.

Alternativ verjüngt sich der Querschnitt des Gehäuses der Vorrichtung sowie der Außendurchmesser der Schnecken in Förderrichtung, also in Richtung des Vorzerkleinerungsbereichs.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass eine Zufuhr von externer Wärmeenergie im Transportbereich der Vorrichtung erfolgt. Beispielsweise zwischen dem Gehäuse der Vorrichtung und dem Fördergehäuse werden Elemente angeordnet, welche es ermöglichen, Wärmeenergie mittels Wasser, Öl, Induktion, Mikrowellen oder Ultraschallanregung in das Innere des Transportbereichs zu übertragen. Durch den Eintrag von Wärme ist es möglich, das Verarbeitungsgut in einen verformungsfähigen Stoffzustand zu überführen, in welchem eine dem Transport durch den Transportbereich nachfolgende Vorzerkleinerung sowie eine Zerkleinerung des Verarbeitungsguts im Schneidbereich, insbesondere bei der Verwendung von gekühltem oder tiefgekühltem Verarbeitungsgut, erleichtert wird.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Zerkleinern eines Verarbeitungsguts mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 8 der selbstständigen Patentan- spräche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei folgende Schritte auf: a) Zufuhr eines zu zerkleinernden Verarbeitungsguts in einem Aufnahmebereich über eine Aufnahmeöffnung, b) Einzug des zu zerkleinernden Verarbeitungsguts in paarweise mit einer Drehzahl ni rotierende, nichtsperrende Förderschnecken im Aufnahmebereich und Transport des Verarbeitungsguts in einer Förderrichtung, c) Übergabe des Verarbeitungsguts in der Förderrichtung an einen Transportbereich, d) Transport des zu zerkleinernden Verarbeitungsguts durch den Transportbereich mittels paarweise mit einer Drehzahl n ₂ rotierender, sperrender Förderschnecken in der Förderrichtung in einen Vorzerkleinerungsbereich ohne Rückfluss des Verarbeitungsguts innerhalb des Transportbereichs, e) Erzeugen eines auf das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut wirkenden Arbeitsdrucks in der Förderrichtung in einem Vorzerkleinerungsbereich vor einem Schneidbereich mittels mindestens einer mit einer Drehzahl n ₃ rotierender, nichtsperrender Vorzerkleinerungsschnecke bei gleichzeitiger Vorzerkleinerung des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich, f) Zerkleinerung des Verarbeitungsguts mittels wenigstens einer in einem Schneidbereich angeordneter Öffnungen aufweisender Lochscheibe und mittels wenigstens eines im Schneidbereich angeordneten zu der Lochscheibe zugehörigen rotierenden Messers, g) Abfuhr des zerkleinerten Verarbeitungsguts über eine Ausgabeöffnung eines Ausgabebereichs, h) Messen eines auf das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut wirkenden aktuellen Arbeitsdrucks im Vorzerkleinerungsbereich, i) Vergleich des gemessenen aktuellen Arbeitsdrucks mit einem Druckvorgabewert und Ermittlung einer Abweichung zwischen dem aktuellen Arbeitsdruck und dem Druckvorgabewert und j) bei Ermittlung eines Betrags der Abweichung zwischen dem aktuellen Arbeitsdruck und dem Druckvorgabewert oberhalb einer vorgegebenen Toleranzschwelle wird mindestens eine der Drehzahlen , n ₂ , n ₃ zum Erreichen des Druckvorgabewerts im Vorzerkleinerungsbereich verändert.

Durch eine Veränderung mindestens einer der Drehzahlen n-i, n2, na zum Erreichen des vorgegebenen Druckvorgabewerts im Vorzerkleinerungsbereich können verschiedene Produktgruppen vorteilhaft hergestellt werden, wobei beispielhaft drei nachfolgend aufgezählt werden.

• Produktgruppe I: Herstellung von zerkleinertem Verarbeitungsgut mit sehr kleinen Scheibenöffnungen (d = 0,6 bis 1 ,5 mm) für frisches Fleisch in einen Feinbrätzustand als eine in Därme abfüllbare fertige Wurstmasse.

• Produktgruppe II: Herstellung von zerkleinertem Verarbeitungsgut mit Rohstoffen im tiefgekühlten Zustand (t = -10 °C bis -18 °C) und Scheibenöffnungen der letzten zum Ausgabebereich hin angeordneten Lochscheibe mit Öffnungen, welche Durchmesser im Bereich von 3 mm bis 16 mm aufweisen.

• Produktgruppe III: Fördervorgang nach dem Passieren des Werkzeugsystems zum Zweck der Füllung in Formen und Behältnisse.

Vorgesehen ist es auch, dass in einem Übergangsbereich, also einem Raum zwischen dem Aufnahmebereich und dem Transportbereich, eine Vorzerkleinerung des zu zerkleinernden Verarbeitungsguts erfolgt. In diesem Bereich sind entweder separate paarweise, nichtsperrende Granulierschnecken angeordnet oder ein Teil der paarweise im Aufnahmebereich angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken ist als derartige, nichtsperrende Granulierschnecken ausgebildet. Somit kann das Verarbeitungsgut vorzerkleinert als kleinstückigeres Verarbeitungsgut an den Transportbereich übergeben werden. Hierdurch sind insbesondere eine optimale Zerkleinerung und Verarbeitung von sowohl tiefgekühlten als auch von gekühlten Lebensmitteln möglich.

Nach der Konzeption der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern, insbesondere zur Zerkleinerung von Fleischprodukten, zur Verfügung gestellt, bei der eine Kombination aus mehreren paarweisen Schnecken mit unterschiedlichen Eigenschaften und einzeln einstellbaren Drehzahlen ni , n2 und ns kombiniert wird. Ein Paar separat steuerbarer, nichtsperrender Förderschnecken im Aufnahmebereich der Vorrichtung führt dazu, dass ein definierter Eintrag an Verarbeitungsgut in den Transportbereich sowie den Vorzerkleinerungsbereich, welcher als Druckkammer arbeitet, generierbar ist. Insbesonde- re können unterschiedliche Drehzahlen n-i und n ₂ der paarweisen, nichtsperrenden Förderschnecken sowie der paarweisen, sperrenden Förderschnecken dazu genutzt werden, optimale Bedingungen beim Transport des Verarbeitungsguts in der Förderrichtung zu schaffen. Außerdem lässt sich hierdurch ein vorgegebener Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich erreichen, bei welchem die Zerkleinerung des Verarbeitungsguts im Schneidbereich derart erfolgt, dass das zerkleinerte Verarbeitungsgut eine optimale Qualität aufweist. Zusätzlich lässt sich die notwendige Energie zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern um bis zu 70 % reduzieren.

Besonders vorteilhaft ist dabei ein Einzug des Verarbeitungsguts im Aufnahmebereich der Vorrichtung mit einer Drehzahl ni der paarweisen, nichtsperrenden Förderschnecken, welche größer als die Drehzahlen n ₂ und n ₃ der paarweisen, sperrenden Förderschnecken und der paarweisen, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken ist.

Durch die erfindungsgemäß im Transportbereich eingesetzten paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken ohne Rückfluss beziehungsweise fast ohne Rückfluss des Verarbeitungsguts ist ein definierter Eintrag an Verarbeitungsgut in den Vorzerkleinerungsbereich der Vorrichtung vor dem Schneidbereich möglich. Außerdem kann durch einen derartigen steuerbaren Eintrag an Verarbeitungsgut in den Vorzerkleinerungsbereich der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich vorgegeben beeinflusst werden, unter welchem das Verarbeitungsgut unmittelbar vor dem Schneidbereich steht, um dessen Bearbeitung nach Scheibengrößen und stofflichem Zustand zu realisieren. So wird sich der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich erhöhen, für den Fall, dass der Eintrag an Verarbeitungsgut, also die Menge des Verarbeitungsguts, in den Vorzerkleinerungsbereich infolge einer Abnahme der Bearbeitungsmenge zu erhöhen ist. Andererseits wird sich der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich verringern, für den Fall, dass der Eintrag an Verarbeitungsgut in den Vorzerkleinerungsbereich verringert wird. Somit kann beispielsweise durch eine Veränderung der Drehzahl n ₂ der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken im Transportbereich der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich solange beeinflusst werden, bis ein Druckvorgabewert für den Arbeitsdruck erreicht worden ist. Hierbei wird der aktuelle Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich mittels eines Drucksensors gemessen, mit dem Druckvorgabewert verglichen und eine Abweichung zwischen dem aktuellen Arbeitsdruck und dem Druckvorgabewert ermittelt. Eine Veränderung der Drehzahl n ₂ der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken im Transportbereich erfolgt nur für den Fall, dass ein Betrag der Abweichung zwischen dem aktuellen Arbeitsdruck und dem Druckvorgabewert über einer vorgegebenen Toleranzschwelle liegt. Anderenfalls wird die Drehzahl n ₂ beibehalten. Somit erfolgt bei Ermittlung eines Betrags einer Abweichung zwischen dem aktuellen Arbeitsdruck und dem Druckvorgabewert oberhalb einer vorgegebenen Toleranzschwelle eine senkende Regelung der Drehzahl n ₂ , um den Druckvorgabewert zu erreichen. Alternativ kann auch eine Regelung der Drehzahl n ₃ erfolgen, um den Druckvorgabewert zu erreichen.

Somit kann der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich vor dem Schneidbereich durch den definierten Eintrag an Verarbeitungsgut so gut geregelt werden, dass bei einer Verarbeitung von Fleisch die Stoffzustände des Fleisches und somit die Fleischzapfenbildung kontrolliert beeinflusst und definiert für eine qualitätsgerechte Verarbeitung eingestellt werden können.

In einer alternativen Ausführung erfolgt die Dosierung der Mengenzuführung des Verarbeitungsguts in den Vorzerkleinerungsbereich über die Einstellung beziehungsweise Veränderung der Drehzahl ni der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken. In diesem Fall wird sich der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich erhöhen, für den Fall, dass sich die Drehzahl m der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken bis zum maximalen Füllgrad der sperrenden Förderschnecken erhöht, da sich der Eintrag an Verarbeitungsgut, also die Menge des Verarbeitungsguts, welche in den Vorzerkleinerungsbereich gefördert wird, steigert. Andererseits wird sich der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich verringern, für den Fall, dass sich die Drehzahl n ₁ der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken verringert, wobei der Füllgrad der sperrenden Förderschnecken sinkt.

Eine Verarbeitung eines gekühlten beziehungsweise tiefgekühlten Verarbeitungsguts in der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat auch den Vorteil, dass das Verarbeitungsgut während des Zerkleinerungsvorgangs nicht stark erwärmt und sein qualitativer Stoffzustand unverändert sichergestellt wird, sondern dass die gespeicherte Kälte eine ausreichende Kühlung des Verarbeitungsgutes ermöglicht, was insbesondere bei der Verarbeitung von Fleischprodukten aus hygienischen Gründen große Vorteile bietet. Der Grund für die geringe Erwärmung des Verarbeitungsguts in der erfindungsgemäßen Anordnung liegt auch darin, dass das Verarbeitungsgut keinen eigenen Beitrag zur Rohstoffzuführung zu erbringen hat, wobei es ohne große Druckeinwirkung sehr schonend und kontinuierlich in den sich nicht überlappenden Bereichen der sperrenden Förderschnecken transportiert wird.

Für den Fall, dass das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut zur besseren Verarbeitung beispielsweise in der Schneideinheit eine höhere Temperatur aufweisen muss, ist eine Zufuhr von externer Wärmeenergie im Transportbereich oder vorzugsweise im Vorzerkleinerungsbereich der Vorrichtung vorgesehen, wobei diese Wärmeenergie unter Nutzung von Medien wie Wasser, Öl, Induktion, Mikrowellen oder Ultraschallanregung in das Innere des Transportbereichs oder vorzugsweise des Vorzerkleinerungsbereichs und derart in das Verarbeitungsgut übertragen wird.

Durch diesen Eintrag von Wärme ist es möglich, dass Verarbeitungsgut in einen verformungsfähigen Stoffzustand zu überführen, in welchem eine Vorzerkleinerung sowie eine Zerkleinerung des Verarbeitungsguts in der im Schneidbereich angeordneten Schneideinheit erleichtert wird.

Wichtig ist, dass das Verarbeitungsgut im Vorzerkleinerungsbereich vor dem Schneidbereich in einem bearbeitbaren körnigen Festigkeitszustand des Verarbeitungsgutes vorliegt. Dieser Festigkeitszustand tritt dann ein, wenn der Abnahmewiderstand der Werkzeuge der Schneideinheit im Schneidbereich und der Widerstand der stofflichen Festigkeit des Verarbeitungsgutes über das Eindringverhalten des Verarbeitungsgutes in die Öffnungen oder Bohrungen der Lochscheibe durch einen geminderten stofflichen Festigkeitszustand gleichmäßig erreicht ist.

Hierfür sind paarweise nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecken im Vorzerkleinerungsbereich angeordnet. Alternativ ist nur eine nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke im Vorzerkleinerungsbereich angeordnet. Festverbundene, gewachsene, hochelastische Stoffverbindungen des Verarbeitungsgutes können durch eine Bearbeitung mittels dieser paarweise angeordneten Vorzerkleinerungsschnecken oder der einen Vorzerkleinerungsschnecke im Vorzerkleinerungsbereich aufgebrochen werden. Nachfolgend wird in dieser Beschreibung nur noch auf die Variante der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnec- ken eingegangen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese Ausführung einzuschränken.

Eine dadurch erreichte Erwärmung des Verarbeitungsgutes ermöglichen die Mischeigenschaften der nichtsperrenden Förderschnecken mit ihrem geringen Wirkungsgrad, wobei eine Verformung des Verarbeitungsgutes und somit eine geeignete Verarbeitung im geeigneten Stoffzustand unterstützt wird. Eine zu hohe Festigkeit des Verarbeitungsgutes würde eine Verarbeitung mittels der Lochscheiben in der Schneideinheit verhindern, da das Verarbeitungsgut ausreichend fließfähig sein muss, um in die Öffnungen der Lochscheibe gepresst und durch das zugehörige rotierende Messer zerkleinert zu werden. Aus diesem Grund ist die Verbindung des schonenden Transportes durch die sperrenden Förderschnecken im Transportbereich sowie die gezielte Vorzerkleinerung und die Erzeugung eines Arbeitsdrucks für das Verarbeitungsgut im Vorzerkleinerungsbereich mittels der nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken, welche das Verarbeitungsgut vorzerkleinern, auflockern, auch leicht mischen und erwärmen und unter den benötigten Arbeitsdruck setzen können, besonders vorteilhaft.

Die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken im Vorzerkleinerungsbereich sind relevant zur Auflösung von kompaktiertem, also verfestigtem Verarbeitungsgut infolge des im Vorzerkleinerungsbereich auftretenden Arbeitsdrucks. Diese Vorzerkleinerungsschnecken wirken in ihrer Fördergeometrie mit der Hauptfördermasse aus dem Transportbereich infolge geringerer Druckhaltungsfähigkeit gegen den Stauwiderstand der Schneideinheit im Schneidbereich mit ihrer begrenzten Abnahmemenge, veranlasst durch den zu erreichenden höheren Zerkleinerungsgrad.

Mindestens ein rotierendes im Schneidbereich angeordnetes Messer trennt das in die Öffnungen der zugehörigen Lochscheibe eingedrungene Verarbeitungsgut wie ein Fleischteil, die sogenannten Fleischzapfen, von der kompakteren, großstückigen Masse des Verarbeitungsguts ab und befördert das derart zerkleinerte Verarbeitungsgut weiter in Förderrichtung zum Ausgabebereich.

Mit dieser Zerkleinerung hebt sich die innere Stoffverfestigung im Verarbeitungsgut, wie einem großen Fleischteil, auf und es entspannt. Daraufhin können sich unter einem durch den Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich verursachten Schub- druck durch die nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken erneut Fleischzapfen in den Bohrungen beziehungsweise Öffnungen der Lochscheibe bilden. Verfahrensgemäß wird dieser sich wiederholende Vorgang beim Zerkleinern des Verarbeitungsguts durch die Messung des aktuellen Drucks beziehungsweise Arbeitsdrucks im Vorzerkleinerungsbereich mittels eines Drucksensors kontrolliert und überwacht, um die Zuführung des Verarbeitungsgutes zu steuern.

Die Entspannung des Verarbeitungsgutes ist bei Lebensmitteln tierischen Ursprungs notwendig, da insbesondere das Fleisch ein Gewebe aus Stoffanteilen mit unterschiedlich festen räumlich verbundenen Stoffarten mit biologisch fest verwachsenen Einzelfunktionen aus einem Tier ist. Aus einem solchen Gewebe fließt nicht ohne Weiteres etwas ab. Die Bildung von Fleischzapfen ist nur teilweise ohne Faserbruch möglich, weil Fleisch mit seinen elastisch-plastischen Eigenschaften solche Formverschiebungen zulässt und/oder diese erst mit Faserbruch im Gefüge der Struktur durch hohe mechanische Arbeit begrenzt ermöglicht. Dabei kommt es zu keinem Zeitpunkt zur vollständigen Zerstörung der Teilstücke des Fleisches. Es läuft quasi schichtweise parallel zur Auflagefläche auf der Lochscheibe mit ihren Öffnungen ab.

Durch die erfindungsgemäße Abstimmung beziehungsweise gezielte Steuerung der Drehzahlen ni und/oder n ₂ und/oder n ₃ der verschiedenen Schnecken der Vorrichtung zum Optimieren des Transports des Verarbeitungsguts in Förderrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie zum Erreichen des Druckvorgabewerts im Vorzerkleinerungsbereich ist es möglich, einen verringerten Festigkeitszustand des Verarbeitungsgutes, wie beispielsweise Fleisch, im Vorzerkleinerungsbereich vor dem Schneidbereich zu erzielen, der in den Lochscheiben der Schneideinheit eine Zapfenbildung des Verarbeitungsguts mit größerer Leistung entstehen lässt.

Derartige Zapfenbildungen sind Verformungen in einem Teilstück des Verarbeitungsguts, welches gewachsene Festigkeitsstrukturen aus unterschiedlich festen Stoffen aufweist. Die Überwindung dieser Festigkeitsstruktur erfordert eine Belastung, die den Verbund in den Gewebeteilen zerreißt, zumindest aber lockert, die direkt auf der Lochscheibe aufliegen. Erst dann lassen sich Zapfen im Rissgebiet frei in die Bohrungen hinein ausformen. Bei der bekannten Wolfschneckengeometrie nach dem Stand der Technik tritt immer ein Rückfluss entgegen der Förderrichtung ein, da der Förderwirkungsgrad dieser Schneckenart mit 30 bis 50 % rohstoffabhängig durch die stofflichen Festigkeitseigenschaften zur Schubkrafterzeugung niedrig ist und von einem höheren Gegendruck der Schneideinheit beeinflusst wird. Dadurch werden große Teile der geförderten Mengen des Verarbeitungsguts von der Schneideinheit im Schneidbereich nicht abgenommen. So entsteht unter der Schnecke im Stützsystem ein Rückfluss bereits belasteter und teilweise zerstörter Teile des Verarbeitungsgutes entgegen der Förderrichtung. Der Einsatz der erfindungsgemäßen paarweisen, sperrenden Förderschnecken im Transportbereich verhindert einen derartigen Rückfluss des Verarbeitungsguts nahezu vollständig und sichert durch die Dichtungseigenschaften der paarweisen, sperrenden Förderschnecken den Verbleib des Verarbeitungsgutes nur im Vorzerkleinerungsbereich und sorgt mit Mischvorgängen der Schnecken für die festigkeitsbezogene Stoffzustandsänderung und Eigenschaftsverteilung als Voraussetzung für das Eindringen in die Bohrungen der Lochscheibe.

Die festverbundenen, gewachsenen und hochelastischen Materialstrukturen eines Verarbeitungsguts wie Fleisch werden durch bewusstes mengengesteuertes Fördern des Verarbeitungsguts und den Einsatz der paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken aufgebrochen. Dadurch kann die feste Materialstruktur bei einer sehr niedrigen Temperatur, wie beispielsweise im gefrosteten Zustand, durch den Eintrag von Förderarbeit durch einen im Vorzerkleinerungsbereich stattfindenden Rückfluss und der erneuten Zuführung zur Schneideinheit erwärmt und durch Zerreißen aufgelöst werden.

Vorgesehen ist es, dass das mindestens eine rotierende Messer der im Schneidbereich angeordneten Schneideinheit mit einer der beiden dritten Antriebswellen verbunden angeordnet ist. Somit wird das rotierende Messer in der Schneideinheit durch den Antriebsmotor der dritten regelbaren Antriebseinheit in Rotation beziehungsweise eine Drehbewegung versetzt, um den zu bearbeitenden Stoffzustand aufzubereiten.

Weiterhin vorgesehen ist es, dass das Zerkleinern des Verarbeitungsguts im

Schneidbereich mit einem vorgegebenen Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich erfolgt, mit welchem definierte Bestandteile des Verarbeitungsguts zur Zapfenbildung in den Öffnungen der Lochscheibe veranlasst beziehungsweise ausgewählt werden. Hierfür wird die Drehzahl n2 der sperrenden Förderschnecken entsprechend geregelt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich auch das rotierende Messer in der Schneideinheit mit der Drehzahl n ₂ dreht.

Derart kann beispielsweise ein Bestandteil des Verarbeitungsguts selektiv ausgewählt, mit entsprechend hoher Qualität in der Schneideinheit zerkleinert und über den Ausgabebereich ausgegeben werden.

Für eine derartige stoffliche Aufteilung des gewachsenen Rohstoffes in seine festigkeitsbezogenen Bestandteile zur Herstellung definierter Endprodukte mit qualitätsbestimmender Stoffzusammensetzung durch eine druckabhängige Zapfenbildung der jeweiligen Stoffarten ist eine hier nicht näher beschriebene Abfuhr der nicht selektierten Bestandteile des Verarbeitungsguts beispielsweise aus dem Vorzerkleinerungsbereich der Vorrichtung vorgesehen.

Nachfolgend sind Bestandteile bezogene, vorgegebene Arbeitsdrücke für den Vorzerkleinerungsbereich angegeben:

- p = 6 bis 10 bar weiche Stoffarten, Muskelfleisch und Fette,

- p = 15 bis 18 bar Kollagene,

- p = 20 bar und mehr Hautbestandteile, Sehnen,

- p = 25 bis 30 bar Knochenteile und andere Restbestandteile.

Mit diesen Druckeinstellungen ist es möglich, Bestandteile des Verarbeitungsguts über die Wirkung von Arbeitsdruck und Größe der Öffnungen der Lochscheibe zu selektieren.

Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:

Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern und zum Zerklei- nern von Verarbeitungsgütern, Fig. 2: paarweise angeordnete, sperrende Förderschnecken im Gehäuse der

Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3: die erfindungsgemäßen paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken ohne Gehäuse und

Fig. 4: einen Ausschnitt des Transportbereichs sowie des Vorzerkleinerungsbereichs der Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern.

Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern in einer beispielhaften Ausführungsform.

Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches einen Aufnahmebereich 3 mit einer Aufnahmeöffnung 4, einen Übergangsbereich 5, einen Transportbereich 6, einen Vorzerkleinerungsbereich 7, einen Schneidbereich 8 und einen Ausgabebereich 9 mit einer Ausgabeöffnung 10 umfasst.

Über die im Aufnahmebereich 3 angeordnete Aufnahmeöffnung 4, welche im Beispiel der Figur 1 beispielsweise als eine trichterförmig ausgeführte Aufnahmeöffnung 4 ausgeführt ist, wird ein zu zerkleinerndes Verarbeitungsgut wie beispielsweise Fleisch der Vorrichtung 1 zugeführt. Das zu fördernde und zu zerkleinernde Verarbeitungsgut ist in der Figur 1 nicht dargestellt.

Das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut erreicht den Aufnahmebereich 3 und wird durch paarweise mit einer Drehzahl ni rotierende, im Aufnahmebereich 3 angeordnete, nichtsperrende Förderschnecken 11 aufgenommen beziehungsweise in die gewundenen Gänge der nichtsperrenden Förderschnecken 11 eingezogen und in einer Förderrichtung 12 innerhalb der Vorrichtung 1 transportiert. Die Förderschnecken 11 sind als paarweise ineinandergreifende, gegenläufige, nichtsperrende Förderschnecken 11 ausgeführt, was durch die für die Figur 1 gewählte Seitenansicht nicht zu erkennen ist. Das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut wird durch die paarweisen, nichtsperrenden Förderschnecken 11 vom Aufnahmebereich 3 zu einem Übergangsbereich 5 gefördert. Innerhalb dieses Übergangsbereichs 5, welcher einen Übergang im Gehäuse 2 zwischen dem teilweise offenen Aufnahmebereich 3 und dem geschlossenen Transportbereich 6 darstellt, können die nichtsperrenden Förderschnecken 11 eine Gestaltung ihrer gewundenen Gänge aufweisen, welche von der Ausgestaltung der nichtsperrenden Förderschnecken 11 im teilwei- se offenen Aufnahmebereich 3 abweicht. Diese unterschiedliche Gestaltung der nichtsperrenden Förderschnecken 11 ergibt sich aus den in den Bereichen 3 und 5 unterschiedlichen Aufgaben. Während die nichtsperrenden Förderschnecken 11 im Aufnahmebereich 3 das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut aufnehmen beziehungsweise mit messerartigen Gangformen greifend auf das Verarbeitungsgut einwirken und derart einziehen müssen, erfolgt im Übergangsbereich 5 ein Fördern des bereits in die gewundenen Gänge der nichtsperrenden Förderschnecken 11 aufgenommenen, zu zerkleinernden Verarbeitungsguts in der Förderrichtung 12. Daher kann der durch die gewundenen Gänge bestimmte Außendurchmesser der nichtsperrenden Förderschnecken 11 im Übergangsbereich 5 abnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Art der gewundenen Begrenzungen 17 im Übergangsbereich 5 ändern.

Vom Übergangsbereich 5 gelangt das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut weiter in der Förderrichtung 12 zum Transportbereich 6. In diesem Transportbereich 6 wird das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut durch paarweise mit einer Drehzahl n ₂ rotierende, sperrende Förderschnecken 13 aufgenommen und weiter in der Förderrichtung 12 gefördert beziehungsweise transportiert.

Auch die sperrenden Förderschnecken 13 sind als paarweise ineinandergreifende, gegenläufige, sperrende Förderschnecken 13 ausgebildet. Die sperrenden Förderschnecken 13 wirken nach Art eines Verdrängersystems mit nahezu 100 % Wirkungsgrad beim Transport des Verarbeitungsguts in der Förderrichtung 12, ohne das Verarbeitungsgut mechanisch zu belasten. Bei diesen sperrenden Förderschnecken 13 findet im Randbereich zwischen den sperrenden Förderschnecken 13 und dem die sperrenden Förderschnecken 13 umgebenden Fördergehäuse 16 nahezu kein Rückfluss des Verarbeitungsguts entgegen der Förderrichtung 12 statt.

Die sperrenden Förderschnecken 13 sind im Transportbereich 6 von einem Fördergehäuse 16 umgeben angeordnet, wobei die sperrenden Förderschnecken 13 mit dem Fördergehäuse 16 ein dynamisches Lagersystem über einen Teil der Länge des Gehäuses 2 bilden. In diesem dynamischen Lagersystem sind Außenflächen 18 der schneckenförmig gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 korrespondierend zu dem die Außenflächen 18 der gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 umgebenden Fördergehäuse 16 ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Außenflächen 18 der gewundenen Begrenzungen 17 mit dem Fördergehäuse 16 ein Gleitlager ausbilden. Dieses Gleitlager dient zur Kraftaufnahme gegen Verformungskräfte, welche auf die Schnecken während der Verarbeitungsgutannahme entstehen und damit die Verkantung für den Messerantriebszapfen in den Werkzeugen verursachen können.

Die Ausbildung des Gleitlagers wird dadurch erreicht, dass zumindest die gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 und das Fördergehäuse 16 aus einem gleitende Eigenschaften aufweisenden Material bereitgestellt werden. Dazu werden die Werkstoffpaarungen zwischen den beiden Teilen 13 und 16 so gewählt, dass eine Gleitlagerpaarung entsteht, die den Verschleiß nahezu ausschließt, wobei die dynamische Lagerfunktion mit der Länge der sperrenden Förderschnecken 13 und mit der Anzahl der gewundenen Gänge 17 innerhalb des Fördergehäuses 16 abgestimmt ist. Die sperrenden Förderschnecken 13 liegen mit ihren Außenflächen 18 der gewundenen Begrenzungen 17 an den Innenflächen des Transportgehäuses 16 anteilig an und stützen sich während einer Rotationsbewegung der sperrenden Förderschnecken 13 im Transportgehäuse 16 gleitend ab, wobei sich eine stützende Lagerwirkung im Arbeitsprozess der Vorrichtung 1 ergibt.

Die Länge der Stützzonen beziehungsweise die Größe der aufeinander gleitenden Flächen der Bauteile 17 und 16 beeinflusst die Größe beziehungsweise Höhe der möglichen Kraftaufnahme innerhalb des ausgebildeten dynamischen Lagersystems. Wobei damit gesagt wird, es kann im Bedarfsfall für diese Teile 17 und 16 kürzere oder längere Stützzonen geben, die dann eingebaut werden können und sich somit auf die Geometrie der am Maschinenprozess beteiligten Baugruppen als Längenanpassungen auswirken.

Zwischen den gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 sind schneckenförmig gewundene Gänge 19, in welchen das Verarbeitungsgut aufgenommen werden wird, ausgebildet, in welche das Verarbeitungsgut, aus dem Überhangsbereich 5 kommend, aufgenommen und durch den Transportbereich 6 zum Vorzerkleinerungsbereich 7 transportiert wird. Aufgrund der dichtenden Wirkung zwischen den gewundenen Gängen 19 und den gewundenen Begrenzungen 17 in einem Überlappungsbereich der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 kommt es zu einer sogenannten Wellenabdichtung 29, wobei das Verarbeitungsgut ohne große Druckeinwirkung sehr schonend und kontinuierlich in den sich nicht überlappenden Bereichen der sperrenden Förderschnecken 13 transportiert werden kann.

Erfindungsgemäß sind die Drehzahlen ni , n ₂ und n ₃ unabhängig voneinander einstellbar, wodurch beispielsweise mittels einer Variation der Drehzahlen und n ₂ zumindest der auf das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut im Aufnahmebereich 3 und im Transportbereich 6 einwirkende Druck beim Fördern in der Förderrichtung 12 reguliert werden kann. Durch eine Veränderung der Drehzahl ni wird auch der auf das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut im Übergangsbereich 5 einwirkende Druck beeinflusst.

Zur unabhängigen Einstellung der Drehzahlen , n ₂ und n ₃ sind die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken 11 mit einer ersten regelbaren Antriebseinheit 14 verbunden angeordnet, die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 mit einer zweiten regelbaren Antriebseinheit 15 verbunden angeordnet und die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 mit einer dritten regelbaren Antriebseinheit 21 verbunden angeordnet.

Im Beispiel besteht die erste regelbare Antriebseinheit 14 und die zweite regelbare Antriebseinheit 15 jeweils aus einem in seiner Drehzahl regelbaren Antriebsmotor, welcher mittels entsprechender Kraftübertragungsriemen oder anderer technischer Möglichkeiten mit parallel zueinander angeordneten ersten Antriebswellen 32 der nichtsperrenden Förderschnecken 11 beziehungsweise zweiten Antriebswellen 33 der sperrenden Förderschnecken 13 zur Erzeugung einer entsprechenden Drehbewegung verbunden ist. Im Beispiel der Figur 1 verfügt die dritte regelbare Antriebseinheit 21 über einen in seiner Drehzahl regelbaren Antriebmotor, welcher über eine Kupplung 26 mit den dritten Antriebswellen 35 der nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 zur Erzeugung einer entsprechenden Drehbewegung verbunden ist. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass eine der dritten Antriebswellen 35 mit der Schneideinheit 24 verbunden ist. Vorgesehen ist es, dass die von der zweiten regelbaren Antriebseinheit 15 angetriebenen zweiten Antriebswellen 33 der sperrenden Förderschnecken 13 innerhalb der von der ersten regelbaren Antriebseinheit 14 angetriebenen ersten Antriebswellen 32 der nichtsperrenden Förderschnecken 11 und somit im Inneren der nichtsperrenden Förderschnecken 11 angeordnet sind beziehungsweise verlaufen. Weiterhin sind innerhalb der zweiten Antriebswellen 33 der sperrenden Förderschnecken 13 die von der dritten regelbaren Antriebseinheit 21 angetriebenen dritten Antriebswellen 35 der nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 angeordnet und verlaufen somit sowohl durch die nichtsperrenden Förderschnecken 11 als auch die sperrenden Förderschnecken 13 der Vorrichtung 1.

Das von den sperrenden Förderschnecken 13 in der Förderrichtung 12 transportierte Verarbeitungsgut gelangt in den Vorzerkleinerungsbereich 7. In diesem Vorzerkleinerungsbereich 7 sind beispielsweise paarweise mit einer Drehzahl n ₃ rotierende, nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecken 20 zur Vorzerkleinerung des Verarbeitungsguts angeordnet. Alternativ kann auch nur eine mit einer Drehzahl n ₃ rotierende, nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke 20 angeordnet sein. Die Aufgabe dieser nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 besteht einerseits in einer Vorzerkleinerung des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich 7 und andererseits in einer Verdichtung des vorzerkleinerten Verarbeitungsguts unmittelbar im Übergangsbereich zwischen Vorzerkleinerungsbereich 7 und Schneidbereich 8, wobei das vorzerkleinerte Verarbeitungsgut einem Druck ausgesetzt wird und ein sogenannter Arbeitsdruck des vorzerkleinerten Verarbeitungsgutes unmittelbar vor einer im Schneidbereich 8 angeordneten Öffnungen aufweisenden Lochscheibe 22 entsteht.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Fördervorgang in der Förderrichtung 12 nur mit einer mit den sperrenden Förderschnecken 13 gekoppelten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecke 20 in einem austauschbaren mit Stützelementen ausgestatteten Schneckengehäuse als Vorzerkleinerungsbereich 7 mit möglichem Rückfluss ohne eigenen Antrieb zu gestalten. In diesen Fall wird die Mengenleistung über die nichtsperrenden Förderschnecken 11 und den Übergangsbereich 5 bestimmt, welche den Füllungsgrad der sperrenden Förderschnecken 13 beeinflussen. Diese Möglichkeit des Fördervorgangs kommt für weiche Verarbeitungsgüter zum Einsatz, bei denen keine temperaturbezogenen Stofffestigkeiten vorliegen oder zu erwarten sind.

Im Vorzerkleinerungsbereich 7 ist mindestens ein Drucksensor 23 angeordnet, mittels welchem der aktuelle Arbeitsdruck des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich 7 gemessen wird. Vorgesehen sein kann es weiterhin, dass im Vorzerkleinerungsbereich 7 ein Temperatursensor angeordnet ist, welcher die Temperatur des vorzerkleinerten Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich 7 erfasst.

Die gemessenen Werte des im Vorzerkleinerungsbereich 7 vorhandenen Arbeitsdrucks und/oder der Temperatur des Verarbeitungsgutes werden genutzt, um die Drehzahlen ni, n2 und n3 der paarweisen, nichtsperrenden Förderschnecken 11 im Aufnahmebereich 3, der paarweisen, sperrenden Förderschnecken 13 im Transportbereich 6 sowie der paarweisen, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 im Vorzerkleinerungsbereich 7 aufeinander abzustimmen, um derart den Arbeitsdruck und/oder die Temperatur des Verarbeitungsguts im Vorzerkleinerungsbereich 7 zu regeln. Hierfür wird beispielsweise der aktuell gemessene Arbeitsdruck mit einem Druckvorgabewert verglichen und beim Auftreten einer Abweichung, deren Betrag eine vorgegebene Toleranzschwelle übersteigt, beispielsweise die Drehzahl ns verändert. Derart kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Drehzahl ns der Arbeitsdruck erhöht und durch eine Verringerung der Drehzahl n ₃ der Arbeitsdruck verringert werden. Alternativ kann beispielsweise die Drehzahl ni verändert werden. Derart kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Drehzahl ni der nichtsperrenden Förderschnecken 11 im Aufnahmebereich 3 mehr Verarbeitungsgut eingezogen und in Förderrichtung 12 transportiert werden, wobei durch die erhöhte Menge des in den Vorzerkleinerungsbereich 7 geförderten Verarbeitungsguts der Arbeitsdruck im Vorzerkleinerungsbereich 7 steigt und umgekehrt.

Die im Schneidbereich 8 angeordnete Schneideinheit 24 umfasst mindestens eine mehrere Öffnungen aufweisende Lochscheibe 22 sowie ein rotierendes Messer 25. Alternativ können in der Schneideinheit 24 mehrere Lochscheiben 22 mit je einem zugehörigen rotierenden Messer 25 nacheinander angeordnet sein, was in der Figur 1 nicht dargestellt ist. Das rotierende Messer 25 der Schneideinheit 24 kann sich beispielsweise mit der Drehzahl ns drehen. Hierzu ist das Messer 25 auf einer zur ersten Achse 27 oder zur zweiten Achse 28 gehörigen dritten Antriebswelle 35 angeordnet, welche mit der dritten regelbaren Antriebseinheit 21 verbunden ist.

Nach dem Schneidbereich 8 ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 der Ausgabebereich 9 angeordnet. Dieser Ausgabebereich 9 weist eine Ausgabeöffnung 10 auf, über welche das im Schneidbereich 8 zerkleinerte Verarbeitungsgut aus der Vorrichtung 1 abgeführt wird.

Im Beispiel der Figur 1 ist es auch vorgesehen, dass die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken 11 , die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 und die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 auf zwei parallel zueinander ausgerichteten Achsen 27 und 28 in der Vorrichtung 1 angeordnet sind. Hierbei sind eine erste nichtsperrende Förderschnecke 11 , eine erste sperrende Förderschnecke 13 und eine erste nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke 20 auf einer ersten gemeinsamen Achse 27 beziehungsweise Rotationsachse angeordnet, wobei eine zweite nichtsperrende Förderschnecke 11 , eine zweite sperrende Förderschnecke 13 und eine zweite nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke 20 auf einer zweiten gemeinsamen Achse 28 beziehungsweise Rotationsachse angeordnet sind. In der Figur 1 sind die Achsen 27 und 28 nicht dargestellt.

Die erste regelbare Antriebseinheit 14 überträgt eine Drehbewegung des Antriebsmotors über einen Zahnriemen 30, Ketten oder ähnliche Mittel zu einem Schneckengetriebe 31 , welches mit zwei ersten Antriebswellen 32 verbunden ist. Diese ersten Antriebswellen 32 sind zur Übertragung einer Drehbewegung auf die nichtsperrenden Förderschnecken 11 vorgesehen. Das Schneckengetriebe 31 hat typischerweise eine Übersetzung von 1 : 14,5. Eine geeignete Leistung für die erste regelbare Antriebseinheit 14 der nichtsperrenden Förderschnecken 11 im Aufnahmebereich 3 sind 15 kW bei einer Nenndrehzahl von 1485 Umdrehungen pro Minute.

Über zweiten Antriebswellen 33 treiben die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 im Transportbereich 6 an. Die zweiten Antriebswellen 33 sind mit dem Antriebsmotor der zweiten regelbaren Antriebseinheit 15 über ein mehrstufiges Zahnriemengetriebe 34 verbunden. Eine geeignete Leistung für die zweite regelbare Antriebseinheit 15 sind 22 kW bei einer Nenndrehzahl von 750 Umdrehungen pro Minute.

Über dritte Antriebswellen 35 treiben die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 im Vorzerkleinerungsbereich 7 an. Hierfür sind die dritten Antriebswellen 35 mit dem Antriebsmotor der dritten regelbaren Antriebseinheit 21 verbunden.

Da die Antriebswellen 32, 33 und 35 sowohl auf der ersten Achse 27 als auch auf der zweiten Achse 28 ineinander verlaufen beziehungsweise angeordnet sind, können die verschiedenen paarweise angeordneten Schnecken 11 , 13 und 20 mit unterschiedlichen Drehzahlen ni , n2 und n ₃ betrieben werden.

Vorgesehen ist es, dass das mindestens eine rotierende Messer 25 der im Schneidbereich 8 angeordneten Schneideinheit 24 mit einer der beiden dritten Antriebswellen 35 verbunden angeordnet ist. Somit wird das rotierende Messer 25 in der Schneideinheit 24 durch den Antriebsmotor der dritten regelbaren Antriebseinheit 21 in Rotation beziehungsweise eine Drehbewegung versetzt.

In der Figur 2 sind die erfindungsgemäßen paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 im Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 in einer Schnittdarstellung dargestellt.

Die Schnittdarstellung zeigt den Transportbereich 6 der Vorrichtung 1. Im Gehäuse 2 ist das Fördergehäuse 16 zu erkennen. Durch die Anordnung der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 im Fördergehäuse 16 im Transportbereich 6 wird das dynamische Lagersystem gebildet, bei welchem die Außenflächen 18 der gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 korrespondierend zu dem die Außenflächen 18 der gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 umgebenden Fördergehäuse 16 ausgeführt sind. Hierbei bilden die Außenflächen 18 der gewundenen Begrenzungen 17 mit dem Fördergehäuse 16 in einer nicht typischen technischen Form ein Gleitlager mit seinen hier beschriebenen Funktionen aus.

Das zu zerkleinernde Verarbeitungsgut wird in den sich aufgrund der ineinandergreifenden gewundenen Begrenzungen 17 der sperrenden Förderschnecken 13 bildenden Freiräume, welche als gewundene Gänge 19 bezeichnet werden, trans- portiert. Zwischen den paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 bildet sich eine Wellenabdichtung 29 aus.

In der Figur 2 ist zu erkennen, dass eine erste sperrende Förderschnecke 13 der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 auf einer ersten Achse 27 und eine zweite sperrende Förderschnecke 13 der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 auf einer zweiten Achse 28 angeordnet sind. Hierbei verlaufen die Achsen 27 und 28 parallel zueinander in einer Längserstrec- kung der Vorrichtung 1 .

In der Figur 3 sind die erfindungsgemäßen paarweise angeordneten, nichtsperrenden Förderschnecken 11 im Aufnahmebereich 3 mit der Aufnahmeöffnung 4, die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 mit dem Transportbereich 6 und die paarweise angeordneten, nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 im Vorzerkleinerungsbereich 7 ohne das Gehäuse 2 sowie ohne das Fördergehäuse 16 dargestellt.

Deutlich zu erkennen sind auch die gewundenen Begrenzungen 17 mit den Außenflächen 18 und die gewundenen Gänge 18 der paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 sowie die jeweilige Anordnung der Schnecken auf der ersten Achse 27 und der zweiten Achse 28.

Im rechten Bereich der Figur 3 sind enge Schneckenelemente dargestellt, welche als Eindringschutz für das benachbarte Getriebe oder andere hier nicht aufgeführte Kraftübertragungselemente der Vorrichtung 1 vor einem Eindringen des Verarbeitungsgutsgut aus dem Aufnahmebereich 3 mit zerstörender Wirkung, beispielsweise in das Getriebe, dienen.

Die Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des Transportbereichs 6 sowie des Vorzerkleinerungsbereichs 7 der Vorrichtung 1 zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern. Im Transportbereich 6 sind die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13, welche auf der ersten Achse 27 und auf der zweiten Achse 28 angeordnet sind beziehungsweise sich um diese Achsen 27 und 28 drehen, dargestellt. Im Vorzerkleinerungsbereich 7 der Vorrichtung 1 ist im Beispiel der Figur 4 nur eine nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecke 20 angeordnet. Varian- ten, in denen die nichtsperrenden Vorzerkleinerungsschnecken 20 paarweise angeordnet sind, sind ebenfalls möglich.

Der in der Förderrichtung 12 nach dem Vorzerkleinerungsbereich 7 angeordnete Schneidbereich 8 ist ohne die Schneideinheit 24 mit mindestens einer angeordne- ten Lochscheibe 22 und mindestens einem rotierenden Messer 25 dargestellt. Dass die paarweise angeordneten, sperrenden Förderschnecken 13 umgebende Fördergehäuse 16 im Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 ist zur Vereinfachung der Figur 4 ebenfalls nicht explizit dargestellt.

Liste der Bezugszeichen

1 Vorrichtung zum Fördern und zum Zerkleinern von Verarbeitungsgütern

2 Gehäuse

3 Aufnahmebereich

4 Aufnahmeöffnung

5 Übergangsbereich

6 Transportbereich

7 Vorzerkleinerungsbereich

8 Schneidbereich

9 Ausgabebereich

10 Ausgabeöffnung

11 nichtsperrende Förderschnecken

12 Förderrichtung

13 sperrende Förderschnecken

14 erste regelbare Antriebseinheit

15 zweite regelbare Antriebseinheit

16 Fördergehäuse

17 gewundene Begrenzungen

18 Außenfläche

19 gewundene Gänge

20 nichtsperrende Vorzerkleinerungsschnecken

21 dritte regelbare Antriebseinheit

22 Lochscheibe

23 Drucksensor

24 Schneideinheit

25 rotierendes Messer

26 Kupplung

27 erste Achse

28 zweite Achse Wellenabdichtung Zahnriemen Schneckengetriebe erste Antriebswellen zweite Antriebswellen Zahnriemengetriebe dritte Antriebswellen