从水果中将果肉取出的装置及其方法

专利名称：从水果中将果肉取出的装置及其方法
技术领域：
本发明一般涉及柑橘类水果的加工装置，特别是涉及从水果中取出果肉的装置。
市场上对于构成柑橘果肉的单个果汁液囊的需求正日益增长。这种果汁液囊作为果汁和果酱的添加剂尤为有用，并可用作便民产品，因为有了果汁液囊，消费者无需剥皮就能享用。
举以色列生产的柚子为例，大家知道，年产量的35～40%不宜作为新鲜水果上市。此外，柚子的果汁含量不足，难以提取到有商业活力的需求量，而且其果皮过于坚韧，不能用作动物饲料。
因此，若能取出构成果肉部分的果汁液囊，以满足不断增长的需求，那将是有益之举。
授予Hayashi等人的美国4300448号专利公开了一种从柑橘类水果，尤其是橘子和红橘中提取果肉的装置。该装置采用一对旋转的喷头，使业已加压的气流在一股张力作用下冲击果实内部。这种装置只有一个旋转自由度，即喷头绕一个固定轴转动。
一个柑橘切削面的外形一般都是不规则的，Hayashi等人的装置并没有考虑到这点，并且也没有提供任何措施来保证增压气流只冲击该果实的果肉内部。
授予Sarig等人的美国4，530278号专利公开了一种石榴籽及其类似产品的机械分离装置，包括一个朝向要进行分离的产品部分的气体喷嘴，以获得所希望的分离，该气体喷嘴能够对石榴内的一个外露部分进行扫描，以使该部分的籽粒分离。然而，进行扫描时并不考虑这种水果的外部形状。
在提取果汁，特别是柑橘果汁方面，最常见的提取办法是挤榨果实，然后从该果实的余留部分挤出果汁。
挤榨果实以获取果汁，其缺点之一在于，整个果实被挤榨时，液汁不仅从果肉中流出，而且还从果皮中流出，而果皮，尤其是柑橘果皮，会有苦涩味道。另一个缺点在于一般情况下，挤压果实不能提取全部果汁。
以下列出的专利在涉及果肉提取领域里是有代表性的技术，特别是在涉及果汁液囊和/或果汁的提取方面具有代表性美国专利，专利号为1，982，742;3，518，093，3，976，001;4，078，481;4，106，401;4，125，064;4，157，062;4，183，293;4，228，732;4，301，719;4，309，942;4，309，943;4，345，517;4，350，087;4，363，265;4，376，409;4，378，730;4，393，760;4，414，886;4，421，021;4，429，626;4，440，074;4，586，430;4，614，153;4，640，186;和4，479，424;以及以色列专利，专利号为17，138;20，296;22，409;23，226;23，237;26，735;27，544;33，451;44，719;41，390;42，715;43，867;45，151;55，761;55，852;62，032;64，762;66，563;和67，026。
本发明的目的是提供一种装置和方法，以便从柑橘和其他水果中取出果肉，以克服公知技术的不足。
因此，按照本发明的实施例，提供了从水果中取出果肉的装置，该水果已被切开，从而由外露果皮所包围的果肉的一部分已露出，该装置包括用于安装水果的装置，还提供了与上述水果安装装置间隔开设置并用于将一个或数个气体喷嘴指向果肉暴露部分以便将果肉从水果的余留部分分离出来的装置;还有主要用于防止一个或数个气体喷嘴冲击外露果皮的装置。
此外，按照本发明的实施例，还提供使水果和喷嘴指向装置间产生相对转动的装置，用于防止冲击的装置包括使这种相对转动同水果的形状建立关联的装置。
还有，按照本发明的实施例，上述用于关联的装置包括与指向装置有联系、使水果的外部同一个或数个喷嘴以预设距离相隔的装置，该预设距离与果皮厚度相关。
按照本发明的补充实施例，还提供了一种从水果中取出果肉的方法，该水果已被切开，从而由果皮外露区域所包围的果肉的一部分已露出，该方法包括将一个或数个加压气体喷嘴指向果肉的露出部分，从而使果肉同水果的其余部分脱离，同时又基本上能防止一个或数个加压气体喷嘴冲击果皮外露部分。
另外，根据本发明的方法还包括使水果与一个或数个加压气体喷嘴之间产生相对转动，在基本上防止冲击的同时进行导向，其中包括使这种相对转动同水果的形状关联起来。
附图的简要说明以下的详细说明和附图有助于人们对本发明有更为充分的理解，其中，


图1为按本发明构成和工作的从水果中取出果肉的装置的透视示意图;
图2为按本发明的一个实施例所构成的、用于使水果的一部分相对于转轴对中的装置的平面示意图，该转轴由用于夹紧和旋转的装置所确定，该装置是
图1中所示装置的一部分;
图3是用来把被图2中装置对中的水果的一部分夹紧并使之旋转的装置的透视示意图;
图4为用于将加压气体喷嘴指向水果的一部分的装置的透视示意图，该水果部分已被图3中的装置夹紧和转动，其中包括用来使气体喷嘴的扫描运动与水果部分的形状发生关联的装置，从而气体喷嘴可保持指向露出的果肉;
图5为图4中箭头Ⅴ所指方向的示意图;
图6为图4中沿Ⅵ-Ⅵ示意的局部剖视图;
图7为图2所示装置使水果的一部分发生旋转以及图4所示气体喷嘴的往复运动所造成的图4中气体喷嘴扫描轨迹的示图;
图8为按本发明可替代之实施例而构成与工作的、夹紧装置和气体喷嘴的组合装置的透视图;
图9B为图9A中沿ⅧB-ⅧB线方向上一段组合部分的细节图。
参照
图1，可以看出，按本发明最佳实施例而构成并工作的、用于从水果中取出果肉的装置，其整体标号为10。它特别适合于将柚子和葡萄柚这样的柑橘类水果的果肉取出，但也可用于其它品种的柑橘水果，如桔子和柠檬。本装置也可用于某些非柑桔类水果，如石榴。
装置10中，含有用于将水果的一部分、最好是一半水果夹紧并使其轴向转动的装置12，这时，果肉与果皮外露的一面朝向下方。装置10中还有用于能有选择地将加压气体喷嘴指向朝下暴露的水果表面的装置14。正如下面详细介绍的那样，加压喷嘴指向水果，就能使果肉同水果的其余部分脱离。
本行业的技术人员都能理解下面的详细说明。给气体喷嘴施以较低的压力，可以从果皮中取出所谓“完整”果汁液囊形态的果肉，对此，后面还有进一步说明。也可给气体喷嘴施以较高的压力，从而使得取出的果肉含有大量破裂的果汁液囊，以便于果汁排放。
通常，装置10还含有一个喂入传输装置16。根据所示的实施例，传送带16设立了一系列的水果传输工位18，每个工位应能携持半个水果。喂入传送带16应能将水果传送到一系列果肉取出工位19的附近。在每个果肉取出工位上，设有用于夹紧并旋转水果的装置12和用于将加压气体喷嘴指向水果的装置14。
在每个果肉取出工位19上，配置一块最好能借助一个马达(如图中21所示的液压马达)绕轴22转动的板20。板20在第一位置上一般与传送带16的相邻部分平行，但相对位置稍低，并且构成这样一个表面。邻近的半个水果传到该表面时，暴露的水果面向下，以便夹紧并转动水果的装置12能夹住水果，这方面的情况还会结合图3在下面作详细介绍。
如虚线所示，板20在第二位置上与第一位置基本上成直角。可以看出，只是当水果被装置12夹持时，板20才由第一位置转到第二位置。
一个机械推动装置24，用来逐一地把水果的相应部分从传输工位18推至相邻的果肉取出工位19。尽管任何适当的装置均可用作推动装置24，但按照图示的实施例，它有一个框架26，安装在喂入传送带16之上并具有一系列横向延伸的刚性臂28。同每个果肉取出工位相关联，对应设一个臂28。为简明起见，图中未显示所有的臂28。每个臂28都相应地伸出悬吊的前折板30和后折板31。每个前折板30都以能绕绞链32旋转的方式安装，即可以在所示的实线位置和标号为34的垂线位置之间转动。后折板31的安装方式也是如此。
在箭头36所示的相反方向上，每个折板只在图示的实线位置内转动。因此，当推动装置24处于一般的离合位置(未示出)时，为了将水果从一个传输工位18送往邻近的果肉取出工位19并在那里去除果皮，装置38就启动，使推动装置24在箭头42所示的方向上沿轴线40移动。推动装置24沿轴向40作上述运动时，每个后折板31便抓住水果并将其从相应的喂入传送带的输送工位18推往相应的果肉取出工位19。同时，前折板启动，以便抓住取出果肉所余的空果皮，并将其放在板20上，继而推向一条废物传送带47。
接着，装置38开始工作，将推动装置24朝箭头44所示方向并沿着轴线40返送回离合位置。在推动装置24返回之前，一旦水果已被送入靠近果肉取出工位19的输送工位18，由于推动装置24接着返了回来，抓取水果的后折板31便只是在其上滑动。
任何能使推动装置24沿轴线40往复移动的装置，均可用作装置38。不过，按照所示的实施例，装置38是一个双向液压装置。
一个斜槽46在果肉取出工位19的下方延伸，并能接收已被取出且借助重力下落的果肉。
当该装置用于取出基本上是完整果汁液囊形态的果肉时，斜槽的上端配置有水源48，用以使水槽至少保持预设的最小水深。按照所示的结构，槽下端50处水深最大。
因此，当落入该槽的果汁液囊被携带到槽的下端时，水流中任何果籽都会浮起并被排往果籽接收器52。已经沉到水流底部的果汁液囊则被排放到筛网传送带54上。
然而，当该装置用于取出大多属果汁“外溢”形态的果肉时，只在取出果肉的作业间隙给槽上水，以便清洗。
虽然可以手工操纵装置10，但若用一个中央电子处理单元56让装置10的各项作业同步，则可获得最大效益。以色列的SOLCON INDUSTRIES LTD公司(37，Derech Petah Tiqva，Tel Aviv，Israel)生产的VSD1500-1就是适宜作为这种单元的一例。
理在参照图2，它是总体标号为58的装置的平面示意图。水果刚被送到板20的第一位置，但尚未被夹紧与转动装置12(图3)抓取时，装置58将水果的一部分对中。正如下面参考图3所描述的那样，当装置12要让水果的一部分作轴向转动时，最好让水果的这部分先对准轴线(图3)，然后再被装置12抓取。
因此，对中装置58具有一系列的臂60，这些臂在其自由端有辊子62，每个臂都安装成可以绕轴64转动，该轴通过固定支承66而延伸。在每个臂的自由端的末梢，固定装有一个端头件68，从而，端头件绕轴64的旋转运动能使臂60绕轴64做同样的旋转。按照所示的实施例，一个臂60是通过其构件而与一个液压装置70相连的。沿着轴线72，装置70能向相关的端头件68施加位移力。各臂60之间，各自的端头件68把一个长形件74连接起来，这就可将液压装置的运动均等地传送到各个臂上。
如图所示，在对准夹紧与转动装置12的轴线(图3)的轴向上，臂60的转动能使水果的一部分平稳移动。液压装置70在不工作时是缩回的，以便将臂60移入实线所示的位置。
现在参见图3，这是装置12的透视示意图，装置12的作用是在装置58(图2)已将水果的一部分对中后，将其夹紧与转动。如图所示，装置12有个中心轴76，该轴装在固定件78里，它借助齿轮80所受的旋转力而绕轴线82旋转，齿轮80装在中心轴76上。
装置12还包括一系列夹持曲臂84，每个曲臂都有第一端86和第二端90，第一端86以铰链方式装在轴线76下部所设的固定件88上，端90一般具有一系列尖梢(未图示)，以便抓取并夹紧水果的一部分(如图中92所示)，这样，水果的这一部分就能与轴76一起转动。
在铰链位置94处，每个夹紧臂84还连接到一个组件88上，一般情况下，组件88由在轴76里往复运动的一个轴向驱动轴98驱动，这样就使得夹紧臂84能升能降。轴98一般由一个双向液压装置100来驱动。诚然，图中示出了4个夹紧臂，但在本发明的可替换实施例中，可以采用任何数量的夹紧臂。
再看图4，其中显示了装置14，它被用来使加压气体喷嘴指向由装置12(图3)夹紧并转动的水果部分92，以使果肉脱离水果的余留部分。
装置14由一对基本相同的装置102构成，各自都有一个与供气管106连通的加压空气喷嘴104。加压空气可由任何合适的设在107位置上的气源供应。如上所述，供气的压力取决于对所取出的果肉形态的要求以及提供果肉的水果种类。
用该装置取出大部分是果汁外溢的果肉时，气压应高于取出完整果汁液囊所需的气压。此外，从柚子等相当坚韧的水果中取出果肉，气压应高于从葡萄柚、桔子和柠檬等较软的水果中取出果肉所需的气压。因此，由较坚韧的水果中取出含大量外溢果汁的果肉，压力最大，而由较软的水果中取出完整果汁液囊，压力最小。
发明人发现，用大约6～7个大气压供气，可有效地从柚子中分离出完整的果汁液囊。然而，要从葡萄柚和桔子中取出完整的果汁液囊，则只需约2.5～3个大气压。要取出使大部分果汁液囊破裂的果肉，所需的工作压力就更高。
如图6所示，由喷嘴104送出的气流能有效地割去连接每个果汁液囊和隔膜的“尾巴”，通常，所述的隔膜使果汁液囊同水果髓部隔开。一旦割去果汁液囊的尾巴，液囊在重力作用之下就落入槽46(
图1)。冲击喷气的压力足以切断果汁液囊的尾巴，但未达到造成果汁液囊破裂的程度，从而能使果汁液囊以所谓完整形态分离出来。
另一种情况下，气压不仅使果汁液囊的尾巴同果皮内木髓分开，而且使液囊破裂，以致液囊所含的果汁溢出。显然，这种提取果汁的方法在许多方面优于常规的靠压榨水果来提取果汁的方法。
本发明的优点包括最终能转换成果汁的全部果肉基本上均被取出，此外，所得的液体，均为果汁液囊中的液体，而不包含果皮内含的油或其他成份。
如图所示，每个供气管106是以偏心方式装在相同的第一和第二驱动轮上，即装在108和110上。配置第一驱动轮108，是让它在第一驱动轴111上旋转，该轴与轴线82平行，且穿过构件112并被构件112支承，第三驱动轮114装在驱动轴111上，并通过驱动皮带116去驱动第四驱动轮118，轮118装在第二驱动轴120上，该轴平行于第一驱动轴，在该轴上还装有第二驱动轮110。这样，随着这些驱动轮的转动，空气喷嘴104就在图6的实线和虚线位置之间旋转运动。
与每个装置102相关联的是装置122，它用来在水果露出面所形成的平面上使喷嘴104的旋转运动同水果部分的外形相关联。装置122包括装在传送件126上的一个臂124。在臂124的第一端130处，配置一个辊子132，在基本上与轴线82垂直的一个平面上，该辊沿着水果部分92的外部运行。
臂124的第二端134是靠一个可调螺丝件136来固定的，螺丝136装在传送件126上。传送件126限定了部件138，第一驱动轴111和第二驱动轴120从部件138上穿过，使得构件126的侧向运动(例如可能因水果外表面凸凹不平或隆起所致)会使供气管106及其喷嘴104的移动距离相同。另外，还配备了装置140，用于使辊子132接触水果的外部，该装置能保证维持这种接触。一般情况下，装置140是一个双向气动装置。
可调螺丝构件136能使辊子132的轴线142同喷嘴104之间保持一个预先设定的最小距离。这个最小距离与果皮的厚度对应，并可借助构件136的螺丝137加以改变，这里有一个假定，即水果是给定的，水果种类的尺寸是给定的，果皮的厚度基本上是均匀的。
参看图7即可明白，在夹紧与转动装置12的作用下，水果部分92和每个空气喷嘴104一起旋转，这时就出现一串扫描运动，如图形144所示。根据本实施例，每个果实部分的旋转刚超过一半，每个喷嘴就对水果裸露部分的一半进行扫描。然而，按照另一实施例，可以按需配置任何数目的喷嘴，而且水果的旋转圈数也可按需选定。
参看图8和图9A，按照本发明的第一个实施例，此处图示出一个用于夹紧水果的一部分并将加压气体喷嘴指向水果的装置150。
根据本实施例，装置150包括一系列的臂152，该臂具有第一端154和第二端156。本实施例提供4个臂152，每个臂152安装在其第一端154上，可绕轴线158转动，其旋转是借助图中示意的双向液压马达160和与之关联的传动装置而实现的，所述的传动装置具有一系列驱动轮162，驱动轮靠一条驱动带164来相互连接。每个臂152借助安装件166而能绕与之相关的轴线158转动，安装件166同相关的驱动轮162相连接。
再看图9B，与每个臂152的第二端156相关联，安装一个可调节的加压气体喷嘴168和水果抓取辊170。根据本实施例，可绕轴线174转动的每个辊子170通过一个支承件172(图9B)被安装到臂152上，支承件172装在一个端部构件173上。
每个喷嘴168通过一根刚性供气管176被装在臂152的第二端，管176穿过端头部件173延伸出来，而且正如双头箭头177所示，该管可以沿其纵向轴线171移动，从而使喷嘴168在离开辊子170一段选定的距离处定位。通常，用一个螺丝175将管176在预设的位置上锁定。
如图所示，喷嘴168同与其关联的臂152间的垂直距离，也就是同与其关联的水果抓取辊170之间的垂直距离，是这样设定的辊170的边缘178(图9B)和气体喷嘴168之间的距离要同正取出果肉的水果外皮179的厚度关联。为使每支臂152与水果外部保持接触，可借助与安装件166(图8和图9A)相关的弹簧机构(未图示)。
可以看出，水果抓取辊能够跟随水果的外形，这就保证了加压气体喷嘴是对着果肉，而不是果皮。与图4的实施例形成对照的是，本实施例中的气体喷嘴不能旋转。通常，经过喷嘴所提供的加压气体是空气，尽管不是必须如此。
装置150还包括装置180，水果的一部份一旦被放到相关的一个果肉取出工位上，装置180就将它夹紧并使之旋转。装置180同前面结合图3所显示并介绍的装置12相似，因此这里不再专门介绍。装置180的组件也用图4中代表相同组件的标号加以标示。
于是，作业过程中，当果实的一部份尚未在果肉取出工位19(
图1)的板20(
图1)上定位时，夹紧装置180一般处于提升位置，臂152则一般处于图中实线所示的缩回位置(图9A中以182号标示)。
如前所述，在板20被降下之前，夹紧装置180的臂84被降低，以便获取在板20(
图1)上定位的水果部分。按照一个实施例，用于夹紧水果的压力，一般是可以根据果皮和水果的坚韧程度来设定的。
一旦水果被抓取，马达160就发挥作用，如图8所示，把旋转臂152从其通常的缩回位置(由虚线所示)转到抓取水果的位置，于是，辊子170就抓住了水果的外部。该部分水果借助夹紧装置绕轴线82转动，而且，由于臂152保持接触水果的外部，所以不论水果表面的形状如何不规则，加压气体喷嘴始终都是指向果肉，不致冲出果皮。
如上所述，当每个果汁液囊的尾巴被空气冲击喷嘴切开时，果肉就从果皮上脱离，而且根据空气压力的大小，被取出的果肉，可以包含大量破裂的果汁液囊，也可以是完整的果汁液囊。
本发明者发现，按图8A-9的实施例构成的果肉取出装置在作业中所提取的是葡萄柚的果肉，所得结果列入下表作业时空气压力(大气压) 3 4 5 6 6.5总产量的百分率 38 51 56 57 58.5果汁液囊占产量的比例 65 62 68 64 67完整果汁液囊的百分率 18 18 21 15 15果汁占产量的比例 35 38 32 36 43
其中，总产量的百分率＝ ((果汁和果汁液囊的重量))/((产量的重量)) ×100果汁液囊占产量的比例＝ ((所有果汁液囊的重量))/((产量的重量)) ×100完整果汁液囊的百分率＝ ((完整果汁液囊的重量))/((水果的重量)) ×100果汁占产量的比例＝ ((排出的果汁重量))/((产量的重量)) ×100以上所列数字表明，从效率上看，这是对常规的用压榨水果来提取果汁的方法的一种显著的改进。用常规的水果压榨方法，可以获得的果汁量约占水果总重量的40～50%。与之相比，在5～6.5个大气压的空气压力下操作本发明的装置由以上例子所定义的总产量百分比为56～58.5%。虽然直接获得的实际果汁占产量的比例是在32～43%之间，但最终能转换成的果汁则占总产量的96%以上，由此可见，采用本发明的装置可获得的果汁量比常规方法所能获得的要高7.5～40%。
如所描述的那样，按照一个实施例，采用本发明的装置，能把所谓完整果汁液囊取出果肉。这个“完整”术语是指未被损坏的果汁液囊的某个最小百分比，并可按照公认的质量测试标准，通过测试果汁液囊的样品来确定。
一种典型的果汁液囊样品的质量测试是颜色测试，在此，一个5克的果汁液囊的随机样品，将其中液体排放2分钟，浸入0.1%的亚甲蓝水溶液中1分钟。然后以水清洗该果汁液囊，并放到一白色器皿中，并按照三种颜色分类，即，完全着色的液囊，50%着色的液囊和仅有其突出部分被着色的液囊。
完全着色的液囊获0分，50%着色的液囊获3分，仅有其突出部分被着色的液囊获5分。用样品最大的分值除以所获得的总分，然后乘以100，就得出结果。100分表示完整的样品，零分则表示是完全被损坏的样品。在本实例中，当果汁液囊被说成是“完整”时，这意味着，按照上述的测试方法，样品中的果汁液囊的结果值为80分或更高。
本领域的技术人员将会理解，本发明不限于上述所描述的和所示的内容。本发明的范围仅由权利要求来限定。
权利要求
1.从水果中将果肉取出的装置，该水果已被切开，从而由外露果皮所包围的果肉的一部分已露出，该装置包括用于将至少一个加压气体喷嘴指向果肉露出部分以便将果肉同水果的其余部分分离的装置；用于在水果与所述的指向装置之间产生绕一转动轴的相对转动的装置；用于基本上可防止所述的至少一个气体喷嘴冲击外露果皮的装置，并且包括用于抓紧水果外表面的装置和用于根据果皮厚度，所述的至少一个加压空体喷嘴在离开用于抓紧的装置使一个预设距离处定位的装置。
2.根据权利要求1的装置，其特征是所述用于抓紧的装置可将水果与所述旋转轴对中。
3.根据上述任意一项权利要求的装置，其特征是，所述用于抓紧的装置具有一系列同时抓紧所述水果的辊子。
4.根据权利要求3的装置，其特征是，所述用于指向的装置具有多个喷嘴，每一个喷嘴相对于所述的旋转轴线，以所述多个辊子中对应的一个辊子的径向朝里的一个预定距离安装。
5.根据权利要求4的装置，其特征是，还包括用于使操作者可将所述的预定距离调节到适应果皮的预期厚度，以使所述的喷嘴不致冲击果皮的调节装置。
6.一种从水果中将果肉取出的方法，该水果已被切开，从而由外露果皮所包围的果肉的一部分已露出，该方法的步骤包括将至少一个加压气体喷嘴指向果肉露出部分，以便将果肉同水果的其余部分分离，同时基本上防止所说的至少一个喷嘴冲击果皮;和在该水果和所说的至少一个加压气体喷嘴之间产生相对转动;所说的指向步骤包括抓住水果的外部并防止该喷嘴在离水果外部小于预定距离处冲击该水果。
7.根据权利要求6的方法，其特征是还包括调节该预定距离的步骤，使之与果皮预期厚度相适应，以免喷嘴冲击果皮。
8.根据权利要求6和7的任意一项方法，其特征是，生产的果汁和果汁液囊重量计总产量除以该果实重量再乘以100所得的百分比，超过50%。
9.一种由权利要求6或7的方法生产的产品。
10.一种总的说来不含来自果皮成分的果汁产品。
全文摘要
用于将果肉从水果中取出的装置，该水果已被切开，从而由外露果皮所包围的果肉的一部分已露出，该装置包括用于安装该水果的装置，与该安装装置间隔开安装并用于将一个或数个气体喷嘴指向露出的果肉部分，使果肉同该水果的其余部分分离的装置，以及用于基本上能防止一个或数个气体喷嘴冲击果皮外露处的装置。
文档编号A23N4/00GK1075405SQ9210190
公开日1993年8月25日 申请日期1992年2月17日 优先权日1992年2月17日
发明者D·纳希尔, B·龙伦 申请人:以色列国家农业部