CN102883620B - 用于制造产品的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造产品的方法,所述产品包括第一材料(12)的外套体并且包含至少一个以第二材料(14)填充的腔体(18),所述方法包括经模具(10)挤出所述第一材料以形成挤出物本体(16),以及经在所述模具中的至少一个流体出口(22)递送所述第二材料以形成所述至少一个填充的腔体。周期性地并且短暂地改变挤出过程以产生不具有填充的腔体的挤出物本体部分(30)。在一个实施方案中,周期性地降低所述第二材料(14)的料流以形成不填充的部分。通过增加在所述模具(10)上游的所述第二材料的供应路径的体积可以降低所述第二材料(14)的所述料流。还公开用于实行所述方法的设备。所述方法和设备特别适合于生产食品产品,并且尤其是糖食产品。

Description

用于制造产品的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于借助挤出生产填充的产品的设备和方法。本发明特别地,不过不排他地,涉及用于挤出填充的食品产品并且尤其是填充的糖食产品(如巧克力条)的手段。
发明背景
在消费性产品领域中,能生产具有吸引人的并且有时与众不同的吸引消费者的外观的产品是符合期望的。生产具有令人感兴趣的也将吸引消费者的口味和质地的组合的产品也是符合期望的。近来这种需求已经引导了填充的产品的发展,在所述填充的产品中,填充料被包含在由不同的材料形成的外套体中。
生产包括由第一食品材料制作的包含第二食品材料的填充料的外套体的食品产品是已知的。广泛种类的食品产品以这种方式由一系列的食品材料来生产。外套体常常由食品材料制作,所述食品材料在正常室温(20℃至25℃)和压力下基本上为固体,但是为了使所述材料可以被成形,所述食品材料被加热或者以其他方式被加工以使其处于可流动、可塑或者粘土样的状态。在成形之后,所述材料被允许固化以至于保留所述形状并且包含填充材料。食品材料的这种本性在本文中一般被称为是“可固化”,而术语,比如“可固化材料”、“可固化食品材料”和“可固化糖食材料”,应该相应地被解释。
各种食品材料可以被用作填充料,包括可固化的食品材料。然而,在正常室温和压力下保持为处于可流动状态的材料常常被用作填充料。这些包括,但不限于,液体和半液体填充料,软心(soft centres)以及更粘的材料,所述更粘的材料将保留它们的形状,但是对于触碰是可延展的,比如胶基糖。在室温保持为处于可流动状态的食品材料在本文将被称为是“可流动”,而术语,比如“可流动材料”、“可流动食品材料”和“可流动糖食材料”,应该相应地被解释。如在本文中使用的术语“可流动”可以包括溶液、悬浮液、乳液、半固体、乳霜、凝胶等,在其含义之内,所述术语可以不完全是液体。如在本文中使用的,术语‘液体’涉及在室温和常压下容易流动或维持流体性质的物质。
填充糖食产品特别受欢迎,并且已经被生产为具有由广泛种类的糖食材料制作的套体,所述糖食材料包括,但不限于,食糖基糖果和含脂糖食材料(比如巧克力)。巧克力是通常由可可豆的一种或更多种组分形成的糖食食料。具体地,巧克力通常由来自可可豆的固体以及甜味料(比如食糖)形成,所述固体包括脂肪(比如可可脂)。巧克力的口味典型地由存在的脂肪和甜味料的数量和类型以及存在的其他成分(比如调味料)决定。典型的商业黑巧克力通常会包括无脂可可粉、脂肪、食糖以及可选地乳化剂。典型的商业牛奶巧克力通常会包括无脂可可粉、脂肪、乳固体、食糖以及可选地乳化剂。典型的商业白巧克力通常会包括乳固体、可可脂或其他脂肪、食糖以及可选地乳化剂。
已经被用作糖食产品中的填充料的典型材料的例子包括:利口酒、蜂蜜、太妃糖、焦糖、奶油、方旦糖、果仁糖、法奇糖、凝胶、糖食乳液、胶冻、果酱等等。
已经以各种各样不同形状和尺寸并且使用各种方法来生产填充糖食产品。不过典型地,以可流动糖食材料填充的糖食产品通过模制来生产,比如壳型模制或者书型模制(book-moulding),或者所谓“一次性”的壳中心沉积(“one shot”centre-in-shelldepositing)。
制造细长食品产品的常规方法是借助挤出。在这种方法中,食品材料以可流动、可塑或者粘土样的状态被推挤通过挤出模具以生产具有基本上不变横截面的挤出物本体。所述挤出物本体随后被切割成段并且可以经受进一步加工。
一种借助挤出用于生产细长填充巧克力糖食产品的方法在GB223,362中被公开。在所描述的方法中,巧克力的管状套体通过挤出形成。在形成之后,该管被切割成段并且每一段的一端被闭合。在第二端被闭合之前,填充料经每一段的开口端被引入。GB223,362描述的设备和方法相对复杂,涉及几个不同的必须要进行以生产最终填充产品的工艺步骤。
EP1166640A1公开了共挤出(co-extruded)糖食产品,其中含脂糖食材料(比如巧克力)被挤出以形成围绕另一种糖食材料的填充料的空心或管状形式。然而,该公开的方法仅适合用于当挤出物本体被切割时填充材料不流动的情况。
一般来说,食料往往比非食料并且尤其是塑料和橡胶/弹性体更难以挤出。处理食料引起的困难部分地由于需要确保所述食料不被污染并且确保工艺本身没有不利地影响材料的口味和/或质地。例如,在高温下很多非食品材料可以被加工的同时,这对某些食料会是不太可能的。食品材料也可能在相同产品批次中具有不均匀的质地和/或粘度差异。与此相反,非食品材料通常可以在挤出之前被加工以确保均匀并且一致的质地和/或粘度。当试图挤出与挤出非食品材料时不相符的食品材料时,这些问题引起特别的难题。相应地,用于挤出非食品材料(比如塑料或橡胶/弹性体)的设备和方法常常不适合用于挤出食品材料。由于为液体时巧克力的低粘度,挤出巧克力是特别成问题的并且很少在实际中被实行的。在高温下,在巧克力中的可可脂开始融化并且容易流动。如果液体巧克力被挤出,不同于更粘的材料,比如肉类或面团,所述液体巧克力一般太薄不能保留挤出的形状。上述难题已经意味着在产品的形状不适合于使用已知的挤出设备和方法制造或者被挤出的产品不得不经受进一步成型过程时,其他较不有效的工艺(比如模制)不得不被使用。试图挤出具有可流动填充料的糖食产品和其他食品产品已经证明是特别困难的,因为当挤出物本体被切割时,填充材料有从各端泄漏的趋势。甚至在填充材料不可流动时,共挤出的结果并不总是令人满意的,因为填充材料在产品的各端是可见的。在这不符合期望时,产品必须经受进一步加工以在切割端上施加包衣或以其他方式覆盖切割端。
除了食品产品之外的产品也可以借助共挤出来生产,以具有由第一材料制作的外套体,所述外套体包含第二材料的填充料,并且相似于上文讨论的那些难题出现,特别是在所述第二材料是可流动材料时。
于是有对于用于生产填充产品的改进的方法和设备的需要,所述改进的方法和设备克服或者至少减轻一些或所有先前已知的设备和方法的限制。
特别地,有对于用于生产填充食品并且尤其是填充糖食产品的改进的方法和设备的需要,所述改进的方法和设备克服或者至少减轻一些或所有先前已知的设备和方法的限制。
根据本发明的第一方面,提供一种制造糖食产品的方法,每个产品包括第一糖食材料的外套体并且包含至少一个以第二糖食材料填充的腔体,所述方法包括经模具挤出第一材料以形成挤出物本体,以及经在所述模具中的至少一个流体出口递送第二材料以在所述挤出物本体之内形成至少一个以所述第二材料填充的腔体,其中所述方法包括周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。
使用根据本发明的第一实施方案的方法能够得到具有纵向端盖区(end capregions)的填充糖食产品,所述纵向端盖区与产品的侧面的外观大体上相配并且/或者所述纵向端盖区密封借助于挤出产生的内部腔体的端,而无需进行额外的工艺步骤以覆盖和/或密封所述端。
为了避免疑惑,如在本文中使用的术语“周期性地并且短暂地”应该被理解为指的是以通常规律的间隔发生并且持续一段有限的时间。因此,在根据本发明的第一方面的方法中,制造过程可以被认为是多阶段过程,在所述过程中,在一个可以被称为填充阶段的阶段期间,设备被配置来挤出一段包含填充的腔体(填充的部分)的挤出物本体,而在另外的可以被称为不填充阶段的阶段期间,设备被配置来挤出一段其中没有填充的腔体(中间部分)的挤出物本体,所述过程在填充阶段和不填充阶段之间反复地交替。分配给每个阶段的时间段决定最终产品的总长度,中间部分的长度以及填充的部分的长度。被预期的是在大多数应用中,填充阶段将会长于不填充阶段,以使填充的部分长于中间部分。在每一个填充阶段和不填充阶段期间,所述过程不需要是不变的,并且在每个阶段中可以包括变化方式,以便在产品上创建额外的挤出效果。例如,在填充阶段期间,第一材料和/或第二材料的流速(flow of rate)可以被改变,以至于改变产品的横截面轮廓(profile)同时仍然产生填充的腔体。
在第一实施方案中,本发明的第一方面的方法使用包括限定挤出开口的挤出模具以及在所述模具之内的至少一个流体出口的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,并且周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分的步骤包括周期性地并且短暂地增加所述第二材料供应路径的体积以暂时地降低所述第二材料从所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的料流。
根据本发明的第一方面的第一实施方案或者根据如下文陈述的本发明的第二方面的方法,可以包括增加所述第二材料供应路径的所述体积,以至于基本上停止所述第二材料经所述至少一个流体出口的所述料流,以便产生所述挤出物本体的不填充部分。所述第二材料供应路径的所述体积可以被迅速地增加,以至于突然地阻止所述第二材料从所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的所述料流。所述方法可以包括迅速地增加所述第二材料供应路径的体积,以至于将所述第二材料从所述流体出口中拉回或吸回到所述第二材料供应路径。在此实施方案中,所述方法还包括随后减少所述第二材料供应路径的所述体积,以重新开始所述第二材料经所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的所述料流。
根据本发明的第一方面的第一实施方案或者本发明的第二方面的方法还可以包括周期性地并且短暂地增加或激增所述第一材料经所述模具的料流。在当所述第二材料经所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的料流被降低的至少部分的时间期间,所述第一材料的所述料流被增加或激增。周期性地并且短暂地增加或激增所述第一材料经所述模具的所述料流的步骤可以通过周期性地并且短暂地减少所述第一材料供应路径的体积以导致所述第一材料经所述模具的增加的料流来实行。在这种情况下,所述方法包括随后增加所述第一材料供应路径的所述体积。
为了在根据本发明的第一方面的第一实施方案的方法中或者根据本发明的第二方面的方法中使用,所述设备可以包括至少部分地位于所述第二材料供应路径中并且在至少第一位置和第二位置之间可移动的可移动部件,以改变所述第二材料供应路径的所述体积,这样的结构使得所述部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动增加所述第二材料供应路径的所述体积并且所述可移动部件在从所述第二位置向所述第一位置的方向上的移动减少所述第二材料供应路径的所述体积,并且所述方法可以包括周期性地在从所述第一位置向所述第二位置的方向上移动所述部件以及随后在从所述第二位置向所述第一位置的方向上移动所述部件,以便周期性地并且短暂地降低第二材料经所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的料流。
为了在根据本发明的第一方面的第一实施方案的方法中或者根据本发明的第二方面的方法中使用,所述设备可以还包括至少部分地位于所述第一材料供应路径中并且在至少第一位置和第二位置之间可移动的可移动部件,以改变所述第一材料供应路径的所述体积,这样的结构使得所述部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动减少所述第一材料供应路径的所述体积并且所述可移动部件在从所述第二位置向所述第一位置的方向上的移动增加所述第一材料供应路径的所述体积,在这种情况下,所述方法可以包括周期性地在从所述第一位置向所述第二位置的方向上移动所述部件以及随后在从所述第二位置向所述第一位置的方向上移动所述部件,以便周期性地并且短暂地增加第一材料经所述模具的料流。
根据本发明的第一方面的第一实施方案的方法或者根据本发明的第二方面的方法,可以包括以第一平均速度在从所述第一位置到所述第二位置的方向上移动所述部件,以及随后以慢于所述第一平均速度的第二平均速度在从所述第二位置到所述第一位置的方向上移动所述部件。所述方法可以包括在移动的初始阶段期间在从所述第二位置向所述第一位置的方向上迅速地移动在所述第二材料供应路径中的所述可移动部件以重新开始所述第二材料到所述挤出物本体中的料流,以及在所述部件的移动的剩余阶段期间以较慢的平均速率向所述第二位置移动所述部件。
在一个实施方案中,单个的可移动部件被部分地接纳在第二材料供应路径中并且部分地被接纳在第一材料供应路径中,这样的结构使得所述部件在从第一位置到第二位置方向上的移动增加所述第二材料供应路径的体积并且减少所述第一材料供应路径的体积,且反之亦然。
在设备包括在第一材料供应路径和第二材料供应路径的每一个中的可移动部件时,根据本发明的第一方面的第一实施方案或者本发明的第二方面的方法可以包括独立地致动所述可移动部件以独立地改变所述第一材料经所述模具的体积流速以及所述第二材料经所述至少一个流体出口的体积流速。所述方法可以包括使用可编程控制系统以独立地致动每一个所述可移动部件。
根据本发明的第一方面的第一实施方案或者本发明的第二方面的方法可以包括在所述挤出物本体的填充部分的形成期间,改变所述第一材料和所述第二材料中的至少一个的流速,并且可以包括贯穿所述挤出过程,维持所述挤出开口和所述至少一个流体出口的横截面积不变。
在第二实施方案中,根据本发明的第一方面的方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,并且包括第二材料递送装置,所述第二材料递送装置用于导致所述第二材料沿第二材料供应路径从源流动到所述至少一个流体出口,并且周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分的步骤包括操作所述第二材料递送装置,以至于导致所述第二材料以脉动料流的方式沿所述第二材料供应路径流动到所述至少一个流体出口。
在此第二实施方案中,所述方法可以包括周期性地并且短暂地降低所述第二材料递送装置的输出以脉动所述第二材料的所述料流。在所述第二材料递送装置包括一泵时,所述方法可以包括周期性地并且短暂地减慢或停止所述泵,以创建所述第二材料的所述脉动料流。可替换地,所述第二材料递送装置可以包括往复柱塞,所述往复柱塞被配置来在挤出发生的同时,驱动所述第二材料以脉动料流的方式沿所述第二材料供应路径到所述至少一个流体出口。所述方法可以还包括周期性地并且短暂地增加或激增所述第一材料经所述模具的料流。所述方法可以包括至少在至少部分的当所述第二材料经所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的料流被降低的时间期间,周期性地并且短暂地增加或激增所述第一材料经所述模具的所述料流。
根据本发明的第一方面的方法的第三实施方案使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,所述至少一个流体出口在所述模具中是可移动的,并且周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分的步骤包括在挤出在进行中的同时,周期性地并且短暂地移动所述至少一个流体出口,以至于混合在所述挤出物本体中的所述第二材料和所述第一材料,以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。所述模具可以具有外部部分和内部部分,所述内部部分围绕所述模具的纵轴相对于所述外部部分可旋转,其中所述至少一个流体出口以偏离所述纵轴的方式被限定在所述模具的所述内部部分中,在这种情况下,所述周期性地并且短暂地移动所述至少一个流体出口的步骤可以包括周期性地并且短暂地旋转所述模具的所述内部部分。
在第四实施方案中,根据本发明的第一方面的方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,并且周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分的步骤包括使在所述挤出物本体中的所述第一材料变形,以在所述挤出物本体之内形成一部分,在所述部分中没有以所述第二材料填充的腔体被限定在所述挤出物本体中。根据本发明的第一方面的方法的第四实施方案可以包括施加压力到所述挤出物本体的外部,以使所述第一材料径向向内变形。所述方法可以包括施加加压流体(比如空气)的环到所述挤出物本体以压皱(crimp)所述本体。可替换地,所述方法可以包括使用压皱棒来施加压力到所述挤出物本体的外部。所述挤出物本体可以在所述挤出模具之内或者在邻近所述挤出模具的位置被压皱,或者所述挤出物本体可以在所述挤出模具下游间隔的位置被压皱。所述加压流体的环还可以被用于将所述挤出物本体分割成单独的段。另外可替换地,在所述至少一个流体出口以偏离所述模具和所述挤出物本体的中心纵轴的方式被定位,所述方法可以包括使所述第一材料从所述挤出物本体的中心区径向向外变形。在这种布置中,挤出机设备可以包括机械柱塞,所述机械柱塞可以选择性地被移动到所述挤出物本体的中心区中和从所述挤出物本体的中心区缩回,而径向向外移置(displacing)在所述挤出物本体的中心区中的所述第一材料可以通过轴向地送进所述柱塞到所述挤出物本体的中心区中来实行。所述方法可以包括随着所述挤出物本体被变形,降低或停止所述第二材料的料流。
在第五实施方案中,根据本发明的第一方面的方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,并且周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分的步骤包括周期性地连接所述至少一个流体出口与所述第一材料的源以及随后重新连接所述至少一个流体出口与所述第二材料的源。
在第六实施方案中,根据本发明的第一方面的方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,并且周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分的步骤包括周期性地并且短暂地关闭用于所述第二材料的流动路径,以至于产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。
用于在根据本发明的第一方面的方法中使用的适合的第一糖食材料包括但不仅仅限于:硬糖、咀嚼型胶基糖、吹泡型胶基糖、太妃糖、巧克力、法奇糖以及耐嚼糖果。
适合的第二糖食材料包括但不仅仅限于:利口酒、蜂蜜、太妃糖、焦糖、奶油、方旦糖、果仁糖、法奇糖、凝胶、糖食乳液、胶冻、果酱等等。第二材料可以是气体,比如空气。所述气体可以包含香味和/或香料。第二材料可以可替换地或额外地包括独立地选自第一糖食材料的清单的材料。
根据本发明的第二方面,提供制造产品的方法,每一个产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,所述方法包括:
a.经挤出开口挤出所述第一材料以形成挤出物本体以及经所述至少一个流体出口递送所述第二材料以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体;
b.周期性地并且短暂地增加所述第二材料供应路径的体积以暂时地降低所述第二材料从所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的料流,以至于产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。
根据本发明的第二方面的方法可以包括如上文陈述的根据本发明的第一方面的方法的第一实施方案的任何可选的特征,具体地上述特征包括任何用于改变所述第一材料供应路径和/或所述第二材料供应路径的体积以便改变各自的材料经所述模具和所述流体出口的流速的结构。
根据本发明的第三方面,提供制造产品的方法,每一个产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,并且所述方法包括第二材料递送装置,所述第二材料递送装置用于导致所述第二材料沿第二材料供应路径流动到所述至少一个流体出口,所述方法包括操作所述第二材料递送装置以至于导致所述第二材料以脉动流的方式沿所述第二材料供应路径流动到所述至少一个流体出口,从而交替地产生包括至少一个以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分和其中没有以所述第二材料填充的腔体被限定的挤出物本体部分。
根据本发明的第三方面的方法可以包括周期性地并且短暂地降低所述第二材料递送装置的输出以脉动所述第二材料的所述料流。在所述第二材料递送装置包括一泵时,所述方法可以包括周期性地并且短暂地减慢或停止所述泵,以创建所述第二材料的所述脉动料流。可替换地,所述第二材料递送装置可以包括往复柱塞,所述往复柱塞被配置来在挤出发生的同时,驱动所述第二材料以脉动料流的方式沿所述第二材料供应路径到所述至少一个流体出口。所述方法可以包括周期性地并且短暂地增加或激增所述第一材料经所述模具的料流。所述方法可以还包括至少在至少部分的当所述第二材料经所述至少一个流体出口到所述挤出物本体中的料流被降低的时间期间,周期性地并且短暂地增加或激增所述第一材料经所述模具的所述料流。
根据本发明的第四方面,提供制造产品的方法,每一个产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,其中所述设备包括用于选择性地调节所述至少一个流体出口在所述模具中的位置的结构,并且所述方法包括在挤出在进行中的同时,周期性地并且短暂地移动所述至少一个流体出口,以至于混合在所述挤出物本体中的所述第一材料和所述第二材料,以产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。所述模具可以具有外部部分和内部部分,所述内部部分围绕所述模具的纵轴相对于所述外部部分可旋转,其中所述至少一个流体出口以偏离所述纵轴的方式被限定在所述模具的所述内部部分中,在这种情况下,所述周期性地并且短暂地移动所述至少一个流体出口的步骤可以包括周期性地并且短暂地旋转所述模具的所述内部部分。
根据本发明的第五方面,提供制造产品的方法,每一个产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,所述方法包括使在所述挤出物本体中的所述第一材料周期性地变形,以在所述挤出物本体之内形成一部分,在所述部分中没有以所述第二材料填充的腔体被限定在所述挤出物本体中。所述方法可以包括施加压力到所述挤出物本体的外部,以使所述第一材料径向向内变形。所述方法可以包括通过使所述挤出物本体的外部经受加压流体(比如空气)的环压皱所述挤出物本体。可替换地,所述方法可以包括使用压皱棒以施加压力到所述挤出物本体的外部。所述挤出物本体可以在所述挤出模具之内或者在邻近所述挤出模具的位置被压皱,或者所述挤出物本体可以在所述挤出模具下游间隔的位置被压皱。所述加压流体的环还可以被用于将所述挤出物本体分割成单独的段。可替换地,在所述至少一个流体出口以偏离所述模具的中心纵轴的方式被定位,所述方法可以包括使所述第一材料从所述挤出物本体的中心区径向向外变形。在这种布置中,挤出机设备可以包括机械柱塞,所述机械柱塞可以选择性地被移动到所述挤出物本体的中心区中和从所述挤出物本体的中心区缩回,而径向向外移置(displacing)在所述挤出物本体的中心区中的所述第一材料的步骤可以通过轴向地送进所述柱塞到所述挤出物本体的中心区中来实行。所述方法可以包括随着所述挤出物本体被压皱,降低或停止所述第二材料的料流。
根据本发明的第六方面,提供制造产品的方法,每一个产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述方法使用包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具的设备来实行,限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,所述方法包括周期性地连接所述至少一个流体出口与所述第一材料的源以及随后重新连接所述至少一个流体出口与所述第二材料的源,以至于产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。
根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法可以包括经在所述模具之内的多个流体出口递送所述第二材料以在所述挤出物本体的每一个填充部分中形成相应数量的以所述第二材料填充的腔体。
根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法可以包括产生具有多个填充部分的细长的挤出物本体,所述填充部分包含至少一个以所述第二材料填充,被中间不填充部分隔开的腔体,没有以所述第二材料填充的腔体被限定在所述中间部分中,所述方法包括将所述细长的挤出物本体分割成段,每一次分割均经过一个所述中间部分进行。将所述挤出物本体分割成段的步骤可以包括将每一个分别的中间部分分割成两部分,其中每一部分形成用于覆盖所述挤出物本体的相邻填充部分的端的端盖。每一个分别的中间部分可以基本上被分割为两半。所述第一材料可以是可固化材料,而将所述挤出物本体分割成段的步骤可以在所述中间部分中的材料已经固化到足以使所述部分能够在切割之后密封各自的腔体的纵向端的程度后实行。周期性地并且短暂地改变所述挤出过程的步骤可以以基本上规律的间隔的方式来实行,以至于产生包括沿所述挤出物本体基本上等间隔的多个中间部分的挤出物本体。所述方法可以被配置来产生具有在0.1mm至200mm,更具体地为2mm至20mm的范围中的长度的中间部分,使得在被分割的段的任一端的端盖区具有在0.05mm至100mm,更具体地为1mm至10mm的范围中的厚度。所述方法可以被配置来产生具有在10mm至500mm的范围中,并且更具体地在20mm至250mm的范围中的总长度的产品,虽然长于这些范围的产品也可以被产生。
根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法可以包括将所述挤出物本体挤出到一传送带上,所述传送带在大体上与所述模具的所述纵轴一致的方向上移动。所述方法可以包括在挤出物本体的不填充部分被形成的同时,迅速地增加所述第一材料供应路径的体积,以至于基本上停止所述第一材料经所述模具的所述料流并且将在所述传送带上形成的填充物本体与在所述模具中的所述第一材料分开。
在根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法中,所述设备可以包括用于所述第二材料的一个或更多个出口,所述出口被安排以在所述挤出物本体之内形成相应数量的以所述第二材料填充的腔体,所述出口被调整尺寸(being dimensioned)以产生具有不超过50mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、5mm、3mm的直径/宽度的腔体。所述流体出口或者每一个流体出口可以被调整尺寸以在所述挤出物本体中产生腔体,所述挤出物本体具有在3mm至30mm,或5mm至20mm,或7mm至15mm的范围中的直径/宽度。
在根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法中,所述设备可以包括多个用于所述第二材料的出口,所述出口被安排以在所述挤出物本体之内形成相应数量的以所述第二材料填充的腔体,所述出口被调整尺寸以产生具有不超过3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、100μm、50μm或10μm或更小的直径/宽度的腔体。
根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法可以被调试以产生细长的产品。在这种情况下,所述填充的腔体或每一个填充的腔体可以在所述产品的纵向上延伸成细长状。
在根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法中,所述第一材料可以是可固化材料,而所述方法可以包括在压力下在可塑的条件下递送所述第一材料至所述挤出模具。所述方法可以包括调和所述第一材料,所述第一材料用于在压力下以可流动和/或粘土样的稠度递送至所述挤出模具。所述第一材料可以是食品材料。所述第一材料可以是可固化含脂糖食材料,比如巧克力。可以有多于一股的第一材料(more than one firstmaterial),和/或所述第一材料可以是多于一种组分的混合物。
根据本发明的第一方面至第六方面中的任一项的方法可以包括在冷挤出过程中挤出所述第一材料。
第二材料可以是可流动材料。第二材料可以是液体材料。多于一股第二材料可以被引入到挤出物本体中。不同的第二材料可以经单独的流体出口被引入到不同的腔体中。可替换地,所述腔体或每一个腔体可以以两股或更多股第二材料被填充。至少一个腔体可以以第一股的第二材料和另外的可流动的第二材料被填充,所述第一股的第二材料是可固化的以形成多孔结构,所述另外的可流动的第二材料被引入到第一股的第二产品中的孔中。第二材料可以是气体,比如空气。所述气体可以包含香味和/或香料。
根据本发明的第七方面,提供用于制造糖食产品的设备,所述设备包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具,用于在压力下递送处于可流动状态的第一糖食材料到所述模具挤出开口以产生所述第一材料的挤出物本体的第一材料递送系统,用于在压力下递送处于可流动状态的第二糖食材料到所述至少一个流体出口的第二材料递送系统,所述至少一个流体出口用于到所述挤出物本体的引入以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体,所述设备具有控制系统,所述控制系统被配置来周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以,至于在所述挤出物本体之内形成一部分,在所述部分中没有填充的腔体。
根据本发明的第七实施方案的设备可以被用于制造具有纵向端盖区的填充的糖食产品,所述纵向端盖区与产品的侧面的外观大体上相配并且/或者所述纵向端盖区密封内部腔体的端。
在根据本发明的第七方面的设备的第一实施方案中,或者在根据如下文陈述的本发明的第八方面的设备中,第二材料递送系统限定第二材料供应路径,沿所述第二材料供应路径所述第二材料可以流动到所述至少一个流体出口,所述控制系统包括在所述第二材料供应路径中的第二材料料流控制机构,所述第二材料料流控制机构可操作来改变所述第二材料供应路径的体积,以至于改变所述第二材料经在使用中的所述至少一个流体出口的流速。
第二材料料流控制机构在使用中可操作来增加所述第二材料供应路径的所述体积,同时挤出正在推进,以至于降低所述第二材料经所述至少一个流体出口的料流,同时所述第一材料的挤出继续产生所述挤出物本体的不填充部分。第二材料料流控制机构可操作来增加所述第二材料供应路径的所述体积,以至于基本上停止所述第二材料经在使用中的所述至少一个流体出口的所述料流。第二材料料流控制机构可操作来增加所述第二材料供应路径的所述体积,以至于将所述第二材料从在使用中的所述至少一个流体出口中拉回或吸回。
第二材料递送系统包括第二材料递送装置,所述第二材料递送装置用于导致所述第二材料沿所述第二材料供应路径流动,并且所述第二材料料流控制机构可以位于在所述第二材料供应装置和所述挤出模具之间的所述第二材料供应路径中。
控制系统包括在挤出在进行中的同时,可操作来改变所述第一材料经所述挤出模具的料流的速率的第一材料料流控制机构。所述第一材料料流控制机构限定了第一材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料可以流动到所述模具,并且所述第一材料料流控制机构可操作来改变所述第一材料供应路径的体积,以至于改变所述第一材料经在使用中的所述挤出模具的流速。第一材料递送系统包括第一材料递送装置,所述第一材料递送装置用于导致所述第一材料沿所述第一材料供应路径流动,并且所述第一材料料流控制机构可以位于在所述第一材料供应装置和所述挤出模具之间的所述第一材料供应路径中。
第二材料料流控制机构可以包括可移动的部件,所述部件至少部分地被接纳在所述第二材料供应路径中并且至少在第一位置和第二位置之间是可移动的,以改变所述第二材料供应路径的所述体积,这样的结构使得所述部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动增加所述第二材料供应路径的所述体积,并且所述部件在从所述第二位置向所述第一位置的方向上的移动减少所述第二材料料流路径的体积,所述第二材料料流控制机构包括致动器结构,所述致动器结构用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述部件。
在存在时,第一材料料流控制机构可以包括可移动的部件,所述部件至少部分地被接纳在所述第一材料供应路径中并且至少在第一位置和第二位置之间是可移动的以改变所述第一材料供应路径的所述体积,这样的结构使得所述部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动减少所述第一材料供应路径的所述体积,并且所述部件在从所述第二位置向所述第一位置的方向上的移动增加所述第一材料料流路径的所述体积,所述第一材料料流控制机构包括致动器结构,所述致动器结构用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述部件。
在第一或第二材料料流控制机构的任一个中,可移动部件可以是安装在各自供应路径中并且向所述第一位置和所述第二位置中的一个偏置的柔性部件的形式,致动器结构包括流体致动系统,所述流体致动系统用于使所述部件抵抗偏置力朝向所述第一位置和所述第二位置中的另外一个变形。柔性部件可以由弹性可变形材料制成并且被这样配置,以使所述材料的固有回弹将所述部件偏置于所述第一位置和所述第二位置中的所述一个。
在一种结构中,各自的供应路径包括管道,经所述管道各自的材料可以流动,所述柔性部件以管的形式被安装在位于所述管道之内的致动部件周围,以使用于各自的材料的流动路径被限定在所述管状部件的外表面和所述管道之间,流体腔体被限定在所述致动部件和所述管状部件之间,所述管状部件被弹性地朝向所述致动部件偏置,所述控制系统包括流体致动系统,所述流体致动系统用于选择性地引入一定体积的流体到所述腔体中,以抵抗偏置力径向向外扩展所述管状部件。所述流体致动系统可操作来选择性地至少部分地排出所述流体腔体的流体,使得偏置力径向向内朝向所述致动部件移动所述管状部件。
在可替换的结构中,各自的供应路径包括管道,经所述管道各自的材料可以流动,所述柔性部件以管的形式被安装在所述管道的内表面周围以使用于各自的材料的流动路径经所述管状部件被限定,所述管状部件被弹性地径向向外朝向所述管道的所述内表面偏置,流体腔体被限定在所述管道和所述管状部件之间,并且所述控制系统包括流体致动系统,所述流体致动系统用于选择性地引入一定体积的流体到所述腔体中,以使所述管状部件径向向内变形。所述流体致动系统可操作来选择性地至少部分地排出所述流体腔体的流体,使得偏置力径向向外移动所述管状部件。
在再一另外的结构中,设备包括内部管道以及外部管道,所述内部管道的内部限定部分所述第二材料供应路径,所述外部管道以隔开的关系围绕所述内部管道,一流动通道被限定在所述内部管道和所述外部管道之间,所述流动通道形成部分所述第一材料供应路径,所述控制系统包括第一环形弹性柔性部件,第一流体腔体,以及流体致动系统,所述第一环形弹性柔性部件被安装在所述内部管道的内表面周围,使得所述部件的内部形成所述第二材料供应路径的一部分,所述第一流体腔体可操作地与所述第一部件连接,所述流体致动系统与所述腔体连接,用于选择性地引入一定体积的流体到所述第一腔体中以使至少部分所述第一部件从初始弹性偏置配置径向向内变形以降低所述第二材料供应路径的所述体积,所述控制系统还包括第二环形弹性柔性部件,以及第二流体腔体,所述第二环形弹性柔性部件被安装在所述内部管道的外表面周围,使得部分所述第一材料供应路径被限定在所述第二部件和所述外部管道之间,所述第二流体腔体可操作地与所述第二部件连接,所述流体致动系统与所述第二流体腔体连接,用于选择性地引入一定体积的流体到所述第二腔体中,以使至少部分所述第二部件从(form)初始弹性偏置配置径向向外变形以降低所述第二流动路径的所述体积。
第一或第二材料料流控制机构的任一个可以包括料流控制模块,所述料流控制模块用于安装在分别的第一和第二材料供应路径中。在设备具有用于第一材料和第二材料两者的料流控制模块时,所述机构可以在借助于从所述模具上游单独的(例如非同心地排列)管道限定的所述第一和第二供应路径的区中被提供。
在所述可移动的部件是柔性部件的任意上述结构中,所述柔性部件可以是柔性膜,并且所述流体可以是不可压缩流体,比如液压流体或液体。
控制系统可以被配置来相互独立地致动所述第一材料料流控制机构和所述第二材料料流控制机构中的每个。所述控制系统可以包括可编程电子控制部件,所述电子控制部件包括处理器和存储器。
可移动的部件可以形成部分组合的料流控制机构,所述组合的料流控制机构用于所述第一材料和所述第二材料两者,在这种情况下,所述部件被部分地接纳在所述第二材料供应路径中并且部分地被接纳在所述第一材料供应路径中,这样的结构使得所述部件在从所述第一位置到所述第二位置方向上的移动增加第二材料供应路径的体积并且减少所述第一材料供应路径的体积,且反之亦然。
在可移动的部件形成部分用于所述第一材料和所述第二材料两者的组合的料流控制机构的一个这样的结构中,设备包括内部管道以及外部管道,所述内部管道的内部形成部分所述第二材料供应路径,所述外部管道以隔开的关系围绕所述内部管道,一流动通道被限定在所述内部管道和所述外部管道之间,所述流动通道形成部分所述第一材料供应路径,所述内部管道包括第一管道部分以及与所述第一管道部分共轴但与所述第一管道部分分开的相邻第二管道部分,所述第二管道部分具有大于所述第一管道部分的外部直径的内部直径,所述可移动的部件包括圆柱形管状穿梭部件,所述圆柱形管状穿梭部件被安装在所述第一管道部分的外表面和所述第二管道部分的内表面之间,用于在所述第一位置和所述第二位置之间在轴向上的移动。
在可移动的部件形成部分用于所述第一材料和所述第二材料两者的组合的料流控制机构的另外可能的结构中,设备包括内部管道以及外部管道,所述内部管道的内部形成部分所述第二材料供应路径,所述外部管道以隔开的关系围绕所述内部管道,一流动通道被限定在所述内部管道和所述外部管道之间,所述流动通道形成部分所述第一材料供应路径,所述内部管道包括第一管道部分以及与所述第一管道部分共轴但与所述第一管道部分分开的相邻第二管道部分,所述第一管道部分和所述第二管道部分具有相对的端,所述端在所述内部管道部分的轴向上被间隔开,所述可移动的部件包括管状穿梭部件,所述管状穿梭部件被共轴安装在所述第一管道部分和所述第二管道部分的所述隔开的端之间,用于在所述第一位置和所述第二位置之间的轴向上的移动,所述穿梭部件通过第一柔性密封件与所述第一管道部分连接并且通过第二柔性密封件与所述第二管道部分连接,所述密封件是轴向可扩展且可压缩的以适应所述穿梭部件的所述轴向移动,并且所述密封件的内部限定所述第二材料供应路径的一部分,所述密封件中的一个具有大于另一个所述密封件的平均直径,使得所述穿梭部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动起作用来增加所述密封件中的具有较大平均直径的所述一个密封件的长度并且降低所述另一个密封件的长度,导致在所述两个密封件的组合内部体积上的总体增加。
在前述结构的任一个中,用于在所述第一位置和所述第二位置之间选择性地移动所述穿梭部件的致动器结构可以包括第一磁体,第二磁体以及用于移动所述第二磁体的致动器,所述第一磁体物理地耦合到位于管道内的所述穿梭部件,所述穿梭部件位于所述管道中,所述第二磁体位于所述管道外并且与所述第一磁体磁性耦合,使得所述第二磁体在所述管道的轴向上的移动导致所述第一磁体和所述穿梭部件的相应的轴向移动。
在根据本发明的第七方面的设备的第二实施方案中,第二材料递送系统限定第二材料供应路径,沿所述第二材料供应路径所述第二材料可以流动到所述至少一个流体出口,并且所述第二材料递送系统包括第二材料递送装置,所述第二材料递送装置用于导致所述第二材料沿所述第二材料供应路径流动,所述控制系统被配置来操作所述第二材料递送装置,以至于沿所述第二材料流动路径脉动所述第二材料的流,从而在所述挤出物本体之内交替地形成具有至少一个填充的腔体的部分和其中没有填充的腔体的部分。控制系统可以被配置来周期性地并且短暂地降低所述第二材料递送装置的输出以脉动所述第二材料的料流。所述第二材料递送装置可以是泵,并且所述控制系统可以被配置来周期性地并且短暂地减慢或停止所述泵,以创建所述第二材料的脉动料流。在可替换的结构中,所述第二材料递送装置包括柱塞,所述柱塞用于以脉动料流的方式沿所述第二材料供应路径驱动所述第二材料。所述设备可以还包括第一材料料流控制机构,所述第一材料料流控制机构用于在挤出在进行中的同时,选择性地暂时增加或激增所述第一材料经所述模具的料流。
根据本发明的第七方面的第三实施方案,所述至少一个流体出口被限定在所述模具的一部分中,所述至少一个流体出口相对于所述模具的至少一个其他部分是可移动的,并且所述设备包括致动结构,所述致动结构在挤出在进行中的同时,选择性地移动所述至少一个流体出口,所述控制系统被配置来周期性地并且短暂地操作所述致动结构,以至于在产品被挤出以在所述挤出物本体之内产生中间部分的同时,移动所述至少一个流体出口,在所述挤出物本体中所述第一材料和所述第二材料被混合并且在所述挤出物本体中没有以所述第二材料填充的腔体被限定在所述挤出物本体之内。
根据本发明的第七方面的第四实施方案,所述设备包括用于使在所述挤出物本体中的所述第一材料变形的机构,所述控制系统被配置来周期性地操作所述机构,以至于在所述挤出物本体之内形成一部分,在所述部分中没有以所述第二材料填充的腔体被限定在使用中的所述挤出物本体中。所述设备可以包括用于施加压力到所述挤出物本体的内部以使所述挤出物本体的所述第一材料径向向内变形的结构。所述设备可以包括用于围绕所述挤出物本体的环形嘴以及用于引导加压流体经所述嘴以使所述挤出物本体的外部经受加压流体的环(比如空气)的加压流体供应系统。所述环形嘴可以被放置在所述挤出模具之内或者临近所述挤出模具,或者所述环形嘴可以位于在所述挤出模具下游间隔的位置。可替换地,所述设备可以包括压皱棒以及致动器,所述致动器用于选择性地使所述压皱棒与所述挤出物本体接触以压皱所述挤出物本体。在另外的可替换的结构中,所述设备可以包括用于径向向外移置在所述挤出物本体的中心区中的挤出物第一材料。所述机构可以包括柱塞,所述柱塞在轴向上经所述模具的中心在前进位置和缩回位置之间选择性地可移动,在所述前进位置中柱塞的头被放置位于所述挤出物本体的中心区中,所述控制系统具有致动器结构,所述致动器结构用于选择性地在所述前进的位置和缩回的位置之间移动所述柱塞。
根据本发明的第七方面的第五实施方案,在挤出发生的同时,控制系统可操作来连接所述至少一个流体出口与所述第一材料的源并且随后重新连接所述至少一个流体出口与所述第二材料的源,以至于产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。控制系统可以包括阀结构,所述阀结构用于在所述第一材料和所述第二材料的源之间选择性地连接所述至少一个流体出口。
根据本发明的第八方面,提供用于制造产品的设备,所述设备包括限定挤出开口和至少一个内部流体出口的挤出模具,用于在压力下递送处于可流动状态的第一材料到所述模具挤出开口以产生所述第一材料的挤出物本体的第一材料递送系统,用于在压力下递送处于可流动状态的第二材料到所述至少一个流体出口的第二材料递送系统,所述至少一个流体出口用于所述第二材料到所述挤出物本体中的引入,以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体,所述第二材料递送系统限定第二材料供应路径,沿所述第二材料供应路径所述第二材料可以流动到所述至少一个流体出口,所述设备具有控制系统,所述控制系统包括在所述第二材料供应路径中的第二材料料流控制机构,所述第二材料料流控制机构可操作来周期性地并且短暂地增加所述第二材料供应路径的体积,以至于周期性地并且短暂地降低所述第二材料经在使用中的所述至少一个流体出口的料流。
根据本发明的第八方面的设备可以包括上文涉及的根据本发明的第七方面的第一实施方案的设备的任何可选的特征,所述特征具体地包括任何用于改变所述第一材料供应路径和/或所述第二材料供应路径的体积以便改变各自的材料经所述模具和所述流体出口的流速的结构。
根据本发明的第九方面,提供用于制造产品的设备,所述产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述设备包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具,用于在压力下递送处于可流动状态的第一材料到所述模具挤出开口以产生所述第一材料的挤出物本体的第一材料递送系统,用于在压力下递送处于可流动状态的第二材料到所述至少一个流体出口的第二材料递送系统,所述至少一个流体出口用于所述第二材料到所述挤出物本体中的引入,以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体,所述第二材料递送系统限定第二材料供应路径,沿所述第二材料供应路径所述第二材料可以流动到所述至少一个流体出口,并且包括第二材料递送装置,所述第二材料递送装置用于导致所述第二材料沿所述第二材料供应路径流动到所述至少一个流体出口,所述第二材料递送装置被配置来脉动所述第二材料沿所述第二材料供应路径的料流。
所述设备可以具有控制系统,所述控制系统被配置来周期性地并且短暂地降低所述第二材料递送装置的输出,以脉动所述第二材料的所述料流。所述第二材料递送装置可以是一泵并且所述控制系统可以被配置来周期性地并且短暂地减慢或停止所述泵以创建所述第二材料的脉动料流。在可替换的结构中,所述第二材料递送装置包括柱塞,所述柱塞用于以脉动料流的方式沿所述第二材料供应路径驱动所述第二材料。所述设备可以还包括第一材料料流控制机构,所述第一材料料流控制机构用于选择性地暂时增加或激增所述第一材料经所述模具的料流。
在根据本发明的任意的第七方面至第九方面的设备中,所述至少一个流体出口可以是可移动的,并且所述设备可以包括致动器结构,所述致动器结构用于至少在第一位置和第二位置之间移动所述至少一个流体出口。
根据本发明的第十方面,提供用于制造产品的设备,所述产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述设备包括限定挤出开口和至少一个内部流体出口的挤出模具,用于在压力下递送处于可流动状态的第一材料到所述模具挤出开口,以产生所述第一材料的挤出物本体的第一材料递送系统,用于在压力下递送处于可流动状态的第二材料到所述至少一个流体出口的第二材料递送系统,所述至少一个流体出口用于所述第二材料到所述挤出物本体中的引入,以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体,其中所述至少一个流体出口被限定在部分所述模具中,所述至少一个流体出口是可移动的,并且所述设备包括致动结构,在挤出在进行中的同时,所述致动结构选择性地移动所述流体开口。
所述设备可以包括控制系统,所述控制系统被配置来周期性地并且短暂地操作所述致动结构,以至于在所述产品被挤出以在所述挤出物本体之内产生中间部分的同时,移动所述至少一个流体开口,在所述挤出物本体中所述第一材料和所述第二材料被混合并且在所述挤出物本体中没有以所述第二材料填充的腔体被限定在所述挤出物本体之内。
在根据本发明的第七方面至第十方面中的任一项的设备中,在所述设备中所述至少一个流体出口是可移动的,所述模具可以包括外模具部分以及内模具部分,所述内模具部分被安装用于在所述外模具部分之内围绕所述模具的中心纵轴旋转,所述内模具部分限定所述至少一个流体出口,所述至少一个流体出口相对从中心纵轴被径向偏离,所述设备具有致动器结构,所述致动器结构用于选择性地围绕所述轴旋转所述模具的所述内部部分。所述致动器结构可操作来在两个离散的旋转方向之间旋转所述模具的所述内部部分。可替换地,所述致动器结构可操作来持续旋转所述模具的所述内部部分一段时间。
根据本发明的第十一方面,提供用于制造产品的设备,所述产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述设备包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具、第一材料递送系统、第二材料递送系统、控制系统以及在所述控制系统的控制下运转的设备,所述第一材料递送系统用于在压力下递送处于可流动状态的第一材料到所述模具挤出开口以产生所述第一材料的挤出物本体,所述第二材料递送系统用于在压力下递送处于可流动状态的第二材料到所述至少一个流体出口,所述至少一个流体出口用于所述第二材料到所述挤出物本体中的引入以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体,所述设备用于周期性地并且短暂地使在所述挤出物本体中的所述第一材料变形以在所述挤出物本体之内形成一部分,在所述部分中没有以所述第二材料填充的腔体被限定在所述挤出物本体中。所述设备可以包括用于施加压力到所述挤出物本体的外部以使所述第一材料径向向内变形的结构。所述设备可以包括用于围绕所述挤出物本体的环形嘴以及用于引导加压流体经所述嘴以使所述挤出物本体的外部经受加压流体的环(比如空气)的加压流体供应系统。所述环形嘴可以被放置在所述挤出模具之内或者临近所述挤出模具,或者所述环形嘴可以位于在所述挤出模具下游间隔的位置。可替换地,所述设备可以包括压皱棒以及致动器,所述致动器用于选择性地使所述压皱棒与所述挤出物本体接触以压皱所述挤出物本体。在另外的可替换的结构中,所述设备可以包括用于径向向外移置在所述挤出物本体的中心区中的挤出物第一材料。所述机构可以包括柱塞,所述柱塞在轴向上经所述模具的中心在前进位置和缩回位置之间选择性地可移动,在所述前进位置中柱塞的头被放置位于所述挤出物本体的中心区中,所述控制系统具有致动器结构,所述致动器结构用于选择性地在所述前进的位置和缩回的位置之间移动所述柱塞。
根据本发明的第十二方面,提供用于制造产品的设备,所述产品包括第一材料的外套体,所述外套体包含至少一个以第二材料填充的腔体,所述设备包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具,用于在压力下递送处于可流动状态的第一材料到所述模具挤出开口以产生所述第一材料的挤出物本体的第一材料递送系统,用于在压力下递送处于可流动状态的第二材料到所述至少一个流体出口的第二材料递送系统,所述至少一个流体出口用于所述第二材料到所述挤出物本体中的引入以在所述挤出物本体之内形成以所述第二材料填充的腔体,所述设备包括控制系统,在挤出发生的同时,所述控制系统可操作来连接所述至少一个流体出口与所述第一材料的源并且随后重新连接所述至少一个流体出口与所述第二材料的源,以至于产生不具有以所述第二材料填充的腔体的挤出物本体部分。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述模具可以包括主体部分以及护罩,所述主体部分限定一个或更多个开口,来自所述第一材料供应路径的所述第一材料经所述一个或更多个开口流动,所述护罩在下游方向越过所述主体部分的外(下游)端轴向地突出,所述护罩限定中心挤出开口,在所述中心挤出开口中所述第一材料被引导以形成所述挤出物本体。所述护罩可以被可移除地安装到所述主体部分。所述模具可以具有中间地位于所述主体部分的嘴结构,所述嘴结构限定一个或更多个开口,所述一个或更多个开口与所述第二材料流动路径流体连通,所述一个或更多个开口包括所述至少一个流体出口。在所述嘴结构中的所述至少一个开口的最大横向尺寸(即宽度或直径)可以小于在紧接所述嘴结构上游的所述第二材料供应路径的最大横向尺寸(即宽度或直径)。所述护罩可以在所述模具的轴向上延伸越过所述嘴结构的外端或下游端。所述嘴结构可以被可移除地安装到所述模具的所述主体部分。所述模具的所述主体部分可以包括开口盘,所述开口盘限定与所述第二材料供应路径流体连通的中心开口和从所述中心开口径向向外隔开的至少另一个开口,所述至少另一个开口与所述第一材料供应路径流体连通。所述嘴结构可以被安装到所述开口盘,所述至少一个嘴开口与所述第二材料供应路径流体连通。所述嘴结构可以包括大体上圆锥形的本体部分或者可以将大体上圆锥形的本体部分安装到所述嘴结构,所述大体上圆锥形的本体部分的顶点基本上与在所述本体的下游端的所述模具的纵轴对齐。所述至少一个流体出口可以位于相邻所述圆锥本体部分的底部并且可以被对齐来引导所述第二材料大体上径向向外围绕圆锥本体部分的外表面。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以包括多个内部流体出口,所述多个内部流体出口被配置,以至于当所述第二材料经在使用中的所述出口被引入到所述挤出物本体中时,产生相应数量的以所述第二材料填充的腔体。所述流体出口或每个流体出口可以借助于形成部分挤出模具组件的注射器来限定。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以包括位于相邻于模具的所述出口的移动的传送带,所述挤出物本体被挤出到所述移动的传送带上,所述传送带在大体上与所述挤出模具的纵轴对齐的方向上移动。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以包括用于成段地分割所述挤出物本体的机构,所述分割机构被调适来经所述不填充的中间部分中的分别一个形成所述挤出物本体的每次分割。用于成段地分割所述挤出物本体的所述机构可以包括用于切割所述挤出物本体的切割机(cutter)。所述切割机可以与所述控制系统的动作同步,使得所述切割机的移动被定时以经中间部分分割所述挤出物本体。用于成段地分割的所述机构可以包括用于检测在所述挤出物本体中的中间部分的传感器结构。所述设备可以包括用于在所述模具的所述挤出物上或相邻于所述模具的所述挤出物产生外部标记以表明中间部分的位置,而所述传感器结构可以包括用于检测所述外部标记的传感器。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以被配置来挤出可固化的第一材料。所述第一材料递送系统可以包括用于在可塑的条件下在压力下递送所述第一材料到所述挤出模具的结构。所述第一材料递送系统可以包括用于调和所述第一材料以将所述第一材料置于粘土样的稠度,并且用于将调和的材料递送至所述挤出模具。所述设备可以被配置来挤出是食品材料的第一材料。所述设备可以被配置来挤出是可固化食品材料并且特别是可固化糖食材料的第一材料。所述设备可以被配置来挤出是可固化含脂糖食材料的第一材料,比如巧克力。所述材料递送系统可以被配置来递送多于一股的第一材料至所述挤出机模具。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以被配置来挤出是可流动材料的第二材料。所述设备可以被配置来挤出是液体材料的第二材料。所述设备可以被配置来挤出是食品材料的第二材料。所述设备可以被配置来挤出是可流动或液体食品材料的第二材料。所述设备可以被配置来挤出是气体的第二材料,所述气体可以是有香味的和/或被调味的。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述第二材料递送系统可以被配置来引入多于一股第二材料到所述挤出物本体中。所述第二材料递送系统可以包括用于所述第二材料的多个流体出口,所述出口中的至少两个是与不同的第二材料的供应可流体连通的。所述第二材料递送系统可以包括一结构,所述结构用于选择性地连接所述流体出口中的至少一个与用于两股或更多股不同的第二材料中的任一种的源。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以被配置来产生具有中间部分的挤出物本体,所述中间部分具有在0.1mm至200mm的范围中,更具体地在2mm至20mm的范围中的长度,使得在所述分割的段的任一端的所述端盖区具有在0.05mm至100mm,更具体地在1mm至10mm的范围中的厚度。所述设备可以被配置来产生具有在10mm至500mm的范围中,并且更具体地在20mm至250mm的范围中的总长度的产品,然而长于这些范围的产品也可以被产生。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以包括用于第二材料的一个或更多个出口,所述出口被安排以在所述挤出物本体之内形成相应数量的以所述第二材料填充的腔体,所述出口被调整尺寸以产生具有不超过50mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、5mm、3mm的直径/宽度的腔体。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述流体出口或者每一个流体出口可以被调整尺寸以在所述挤出物本体中产生腔体,所述挤出物本体具有在3mm至30mm,或5mm至20mm,或7mm至15mm的范围中的直径/宽度。在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以包括用于递送所述第二材料到所述挤出物本体中的多个出口,所述出口被调整尺寸以在所述挤出物本体中产生具有不超过3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、100μm、50μm或10μm或更小的直径/宽度的腔体。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述设备可以被配置来产生细长的产品。所述设备可以被配置来产生细长的食品产品,所述细长的食品产品包括细长的糖食产品,比如具有液体填充料的巧克力条。
所述设备可以被配置来在冷挤出过程中挤出所述第一材料。
在根据本发明的任意的第七方面至第十二方面的设备中,所述挤出大体上水平地被实行。
根据本发明的各种方面的方法和设备,可以被调试或被配置用于挤出一系列材料,所述材料包括非食品材料,比如塑料、橡胶、弹性体和聚合物等等。虽然根据本发明的各种方面的方法和设备特别地适合用于挤出食品材料,所述食品材料包括:
a.糖食材料,比如:巧克力、法奇糖、太妃糖、咀嚼型胶基糖、吹泡型胶基糖、果仁糖、牛轧糖、耐嚼糖果、硬糖、方旦糖、焦糖;
b.糖食填充料,比如:巧克力、果仁糖、焦糖、太妃糖、咀嚼型胶基糖、果酱、胶冻、糖浆、奶油、蜂蜜、利口酒、方旦糖、法奇糖、凝胶、乳液、酸乳酪(yoghurt);
c.开胃食物(Savoury foodstuffs)——干酪(特别是加工过的干酪)、面团(饼干、蛋糕、面包团等)、谷类(稻米、小麦、玉米、燕麦、大麦等,碾磨过的或完整的)、肉类、鱼类、食品浆;
d.咀嚼型胶基糖基础剂。
根据本发明的各种方面的方法和设备特别地适合用于挤出食品材料,所述食品材料包括:糖食材料、干酪(特别是加工过的干酪)、面团和谷类挤出物,但是最特别地适合用于挤出糖食材料并且尤其是巧克力。
为了避免疑惑,术语“挤出”在本文中被用于大体上涉及一过程,通过所述过程,处于可流动、可塑或者粘土样的状态的材料被推动或被拉动经具有挤出开口的模具,以便产生具有至少部分地由挤出开口的横截面轮廓确定的横截面轮廓的挤出物本体。除非明确说明,术语“挤出”不意图被限定为其中所述材料借助于螺旋挤出机被递送到所述模具的过程或设备,尽管可能是这种情况。涉及“挤出”更应该被理解为强调任何适合的用于递送所述材料到所述模具的手段,除非特别限定,所述手段可以包括单一或成对螺旋挤出机、泵或任何其他适合的用于导致所述材料经所述模具流动的手段。
发明的具体描述
现在将仅通过实施例的方式参照附图描述本发明的几个实施方案,其中:
图1是通过挤出机模具和使用所述模具产生的挤出物本体的一部分的示意性截面视图;
图2A是通过使用本发明的方法和设备产生的挤出物本体的一部分的截面视图;
图2B是通过由切割图2A中的所述挤出物本体产生的产品的截面视图;
图3A至图3C是通过形成根据本发明的设备一部分的挤出机模具和使用所述模具产生的挤出物本体的一部分的一系列示意性截面视图,图示说明了根据本发明的第一技术;
图4A至图4D是通过形成根据本发明的设备一部分的挤出机模具和使用所述模具产生的挤出物本体的一部分的一系列示意性截面视图,图示说明了当与所述第一技术组合使用时,根据本发明的第二挤出技术;
图5A至图5E是通过形成根据本发明的设备一部分的挤出机模具和使用所述模具产生的挤出物本体的一部分的一系列示意性截面视图,图示说明了用于实行根据本发明的所述第一技术和所述第二技术的组合的可替换的结构;
图6A和图6B是通过根据本发明的设备的一部分和使用所述设备产生的挤出物本体的一部分的示意性截面视图,图示说明了根据本发明的第三技术;
图7A至图7C是通过根据本发明的设备的一部分和使用所述设备产生的挤出物本体的一部分的一系列示意性截面视图,图示说明了根据本发明的第四技术;
图8是在围绕挤出物本体的一部分的位置的空气压皱环的示意性立体视图,所述环形成根据本发明的实施方案用于实行所述第四技术的变体的设备的一部分;
图9是形成根据本发明的实施方案的设备的一部分的模具的内部和挤出物本体的一部分的示意性立体视图,图示说明了根据本发明的第五技术;
图10A是相似于图9的视图,但是图示说明了根据本发明的设备的可替换的实施方案,在所述可替换的实施方案中,用于所述第二材料的所述流体出口在两个离散的位置之间是可移动的;
图10B是通过使用在图10A中图示说明的所述设备产生的挤出物本体的示意性横截面视图;
图11A至图11D是通过材料的挤出物本体的一系列示意性截面视图,图示说明了使用压皱棒实行根据本发明的第六技术;
图12是通过根据本发明的设备的实施方案的示意性截面视图,所述实施方案适用于实行根据本发明的所述第一技术;
图13A是通过根据本发明的设备的一部分的示意性截面视图,图示说明了用于实行所述第一技术的可替换的结构;
图13B是形成在图13A中示出的所述设备的一部分的挤出机模具的端视图;
图14是通过根据本发明的设备的另外的实施方案的示意性截面视图,图示说明了用于实行根据本发明的所述第一技术的又另外的结构;
图15A和图15B是通过形成根据本发明的又另外的实施方案的设备的一部分的挤出机模具的示意性截面视图,图示说明了用于实行根据本发明的所述第一技术和所述第二技术的组合的移动穿梭部件的使用;
图16A和图16B是通过形成根据本发明的再另外的实施方案的设备的一部分的挤出机模具的示意性截面视图,所述实施方案适用于实行根据本发明的所述第二技术;
图17A和图17B是通过形成根据本发明的另一个实施方案的设备的一部分的挤出机模具的示意性截面视图,所述实施方案适用于实行根据本发明的所述第二技术;
图18是通过根据本发明的实施方案的设备的模头区(die head region)的立体截面视图,所述设备并入相似于在图15A和图15B中大体上图示说明的移动穿梭部件的移动穿梭部件;
图19是通过根据本发明的另外的实施方案的设备的一部分的截面,所述设备并入相似于在图18中示出的移动穿梭部件的移动穿梭部件,但是图示说明了用于移动所述穿梭部件的可替换的致动器结构;
图20是相似于图19的视图,但是示出所述设备的另外的实施方案,所述设备具有用于移动所述穿梭部件的又另外的可替换的致动器结构;
图21是通过根据本发明的另外的实施方案的设备的一部分的截面视图,所述设备并入可替换的移动穿梭结构;
图22是通过根据本发明的另外的实施方案的设备的一部分的截面视图,所述设备并入用于实行根据本发明的所述第一技术和所述第二技术的组合的可替换的结构;
图23是通过根据本发明的设备的又另外的实施方案的立体截面视图,所述设备具有用于旋转挤出模具的内部的驱动结构,所述挤出模具用于在实行根据本发明的所述第五技术中的使用;
图24是相似于图24的视图,但是示出了用于旋转挤出模具的内部的可替换的驱动结构,所述挤出模具用于在实行根据本发明的所述第五技术中的使用;
图25是根据本发明的设备的又另外的实施方案的示意图,所述设备并入用于实行并入液压致动系统的所述第一技术和所述第二技术的组合的另外的可替换的结构;
图26是示出形成图25的液压致动系统的一部分的两个液压缸相对于时间的位移的曲线图,所述液压致动系统用于根据本发明的典型的挤出次序;
图27是通过根据本发明的又另外的实施方案的设备的一部分的纵向截面视图,所述设备并入用于实行根据本发明的所述第一挤出技术和所述第二挤出技术的组合的可替换的结构;
图28是通过形成图27的所述设备的一部分的料流控制机构的截面视图;
图29是形成图28的所述料流控制机构的一部分的内部致动部件的立体视图;
图30是通过用于在根据本发明的设备中使用的模头结构的示意性截面视图;以及
图31和图32是通过具有可替换的嘴的另外的模头组件的示意性截面视图,并且图示说明了分别在所述挤出过程填充阶段和不填充阶段期间围绕所述嘴的所述材料的所述料流。
现在,下文将是若干方法和设备的描述,所述方法和设备可以被用于制造产品,所述产品包括由第一材料制作的外套体,所述外套体包含第二材料的填充料。将被描述的具体的实施方案特别地适合用于制造糖食产品,比如具有包括可流动的形式的第二糖食材料,并且具体地,液体形式的第二糖食材料的填充料的巧克力条。然而,所描述的所述方法和设备可以被调试以产生宽范围的糖食、食品和其他产品,所述产品包括比如塑料、聚合物、橡胶(天然的和合成的)等等的材料。为了便于参考,在以下的描述中,所述第一材料可以被称为“巧克力”,而所述第二材料被称为“液体填充材料”,但是应该被理解的是在所述具体的描述中,这些术语的使用不意图限定本发明的范围。
在以下的说明书和权利要求中,所述设备一般将被称为“挤出设备”,而所述方法被称为“挤出”或“共挤出”或类似的术语。如先前指出的,术语“挤出”和相似的术语,比如“共挤出”,在本文被用于大体上涉及一过程,通过所述过程,处于可流动、可塑或粘土样状态的材料被推动或拉动经具有挤出开口的模具,以便产生具有至少部分地由挤出开口的横截面轮廓确定的横截面轮廓的挤出物本体。因此,应该被理解的是,除非明确说明,这些术语不意图被限定为其中所述材料借助于螺旋挤出机被递送到所述模具的设备或方法,尽管可能是这种情况。涉及“挤出”和类似的术语更应该被理解为强调使用任何适合的用于递送所述材料到所述模具的手段的设备和方法,除非另外明确限定,所述手段可以包括单一或成对螺旋挤出机、泵或任何其他适合的用于导致所述材料经所述模具流动的手段。
图1示意地图示说明了挤出模具10,所述挤出模具10形成用于挤出第一材料12和第二材料14的设备(整体上以11表示)的一部分,在此情况中所述第一材料12是巧克力12,在此情况中所述第二材料14是液体填充糖食材料14。所述设备被构造以产生所述巧克力12的挤出物本体16,在所述挤出物本体16中,形成若干连续纵向腔体18,所述纵向腔体18包含所述液体填充材料14。在示于图1的截面的平面中,有两个腔体18,但是在其他的平面可以有额外的腔体18。然而,将被预期的是所述填充的腔体18的数量和位置可以依照期望被改变并且可以包括单一中央定位的腔体和/或如所示偏离中心定位的一个或更多个腔体。
所述模具10包括外部模具部分19,所述外部模具部分19具有挤出开口20,经所述挤出开口20所述巧克力12流动。所述挤出开口的形状至少部分地限定所述挤出物本体16的侧面横截面的外部轮廓。在本实施方案中,挤出开口20大体上为星形,但是将被预期的是取决于所述产品的期望的轮廓,其他形状,例如圆形、方形、三角形、矩形或不规则形状,可以被使用。所述挤出物本体16将典型地被挤出到移动的传送带(在图6A中,示意性地以17图示说明)上,其中所述巧克力12快速地固化以保留随着所述巧克力12经过所述挤出开口20形成的轮廓。所述传送带典型地大体上水平地被对齐在所述挤出机模具前面并且在大体上与所述模具和所述挤出物本体的纵轴A对齐的方向上移动。在本申请中,与垂直挤出过程相反,挤出被大体上水平地实行。
若干注射器嘴22被定位在所述开口20之内,每一个所述注射器嘴22限定一流体出口,所述流体出口用于引入所述液体填充材料14到所述巧克力12的流动路径中。所述注射器22形成所述模具10的内部部分24的一部分并且可以伸出超过所述模具10的下游端面26,如图1所示。可替换地,所述注射器22可以与所述模具10的所述端面26水平或在所述模具10的所述端面26上游终止。
每一个注射器22具有轴向延伸孔28,所述轴向延伸孔28与所述液体填充材料14的供应流体连通。两个注射器22在图1中示出,相应于在示出的截面的平面中的两个细长的腔体18。然而,将被预期的是可以有另外的注射器22定位在不同的平面,并且取决于将被产生的填充的腔体18的数量和位置,所述注射器的数量和位置可以被改变。所述注射器22的外部轮廓确定了所述填充的腔体18的横截面形状并且可以依照期望被选择。举例来说,所述注射器22可以是圆形、方形、三角形、星形或任何其他适合的形状。所述模具的所述内部部分24具有开口25,所述开口25允许所述第一糖食材料12流进所述注射器22之间,以使在所述挤出物本体16中的所述腔体的每一个被所述巧克力12的连续的(即无孔的)外部外壁围绕。
目前描述的所述设备11可以根据在美国专利No.4,834,635中的教导被宽泛地构造,所述专利的全部内容通过引用被并入本文。在US 4,834,635中公开的设备中,注射器与加压空气的供应部件连接,并且该结构被用于挤出具有多个空心纵向通道的糖食产品。然而,通过连接在US 4,834,635中的注射器结构与液体而非空气的填充材料的供应部件,该结构可以被调试以便产生具有多个以液体材料14填充的腔体的产品。
在常规挤出过程中,所述材料被递送到所述模具和经过所述模具的流速被维持在基本上不变的标称值,以至于填充所述挤出开口并且产生挤出物本体,所述挤出物本体具有由所述挤出开口确定的基本上不变的横截面轮廓,其通常是所述过程的目标。然而,如在下文更详细讨论的,申请人已经发现所述挤出物本体的横截面轮廓可以通过改变在所述挤出过程期间所述材料经所述挤出开口的体积流速而沿所述挤出物本体的长度被改变。举例来说,如果所述流速从所述标称值被降低,那么所述材料将不完全填充所述挤出开口,并且降低的横截面积区可以在所述挤出物本体之内被产生。可替换地,所述流速可以被增加到所述标称值之上以在所述挤出物本体中产生凸起。同时,在很多应用中,在所述挤出物本体的横截面轮廓中这样的改变将是不被期望的,当产生食品产品时,并且特别是糖食产品时,这些挤出效果和其他挤出效果可以被用于产生具有与众不同的形状并且潜在吸引消费者的产品。
如所描述的,所述设备11适合用于产生产品,在所述产品中所述填充材料14是可固化的以使当所述挤出物本体如在EP1166640A1中公开被切割成单个的段时,所述填充材料14不流动。然而,如果所述腔体18以可流动的填充材料被填充,当所述挤出物本体16被切割时,所述填充材料将倾向于流出每一段的端。此外,即使可固化材料被用作填充料,所述填充材料将在所述切割端被暴露,其可能不是被期望的。
根据本发明,申请人已经发现所述设备11可以被修改和/或制造方法的操作参数可以被改变,以使挤出物本体16被产生为具有经所述挤出物本体纵向地间隔的中间部分,在所述中间部分中没有填充的腔体18并且所述中间部分基本上仅包含所述第一材料12或包含所述第一材料12和所述第二材料14的混合物,如在图2A中图示说明的。这些中间部分30沿所述挤出物本体16的长度被周期性地形成,其中所述挤出物本体16的填充部分31在所述中间部分30之间包含一个或更多个填充的腔体。所述中间部分30沿所述挤出物本体是等间隔的,以使在所述挤出物已经充分凝固后,所述挤出物本体16可以经中间部分30的中央被切割或者以另外的方式被分割,如在线X-X被表明的,以产生单个的段或产品32,比如在图2B中示出的。在切割之后,所述产品32的每一个借助于相邻的中间部分的分别的部分30A、30B在每一端被加盖。
当所述填充材料14是可流动的,产生端盖30A、30B通常将是必需的,所述端盖30A、30B是实心的,以至于密封所述腔体18的纵向端以防止泄漏。如果所述第一材料是可固化材料,所述可固化材料以可流动状态经过所述模具,比如巧克力等等,那么所述材料将倾向于合拢(coalesce)以使当所述第一材料固化时,实心的中间部分30被产生。在一些情况中,仅紧邻所述填充部分的所述中间部分30的区需要是实心的。换句话说,所述端盖可以包含小的腔和闭合,条件是所述端盖的整体完整性不被影响并且所述填充材料不能泄漏出所述腔体18的所述端。
所述端盖30A、30B覆盖所述产品的所述端,以大体上与所述产品的侧面匹配的方式,以使所述产品具有基本上均一的外观。这在审美学上取悦消费者,所以甚至在可固化材料被用作所述填充料14时也是有利的。
本发明还可以具有产生其中所述腔体被以气体(比如空气)填充的产品的应用。具体地在食品和糖食产品的情况中,所述气体可以是有香味的或被调味的。当所述填充料是除了空气和/或有香味的或被调味的气体之外的气体时,所述端盖区被配置来密封所述腔体以防止所述气体逸出。当所述腔体被以空气填充时,所述端盖区以大体上匹配所述产品的侧面的外观的方式覆盖所述产品的所述端可能是足够的。
所述端盖30A、30B的厚度可以依照期望被选择,但是在典型的巧克力条中,所述厚度可以是在0.05mm至100mm的范围中,并且更具体地在1mm至10mm的范围中。使用所发明的方法和设备产生的单个的产品总长度也可以依照要求被选择,但是在典型的巧克力条中,所述总长度可以是在10mm至500mm的范围中,并且更具体地在20mm至250mm的范围中。
在大多数应用中,被预期的是所述挤出物本体将在每一个中间部分30被切割或以另外的方式被分割,以使每一个糖食产品32具有一个或更多个填充的腔体,所述填充的腔体在所述产品除了所述端盖区之外的基本上全部长度延伸。然而,通过在每隔一个或每隔两个中间部分30分割所述挤出物本体产生沿所述产品的长度具有间隔的一个或更多个中间部分的产品也将是可能的。
申请人已经确认若干不同基本技术可以被用于形成所述中间部分30,所述基本技术中的一些可以被组合。如在下文将被更详细描述的,每一种技术和技术的组合可以以各种不同的方式被实施。
第一技术,可以被称为“脉动填充料流”,在图3A至3C中被示意地图示说明。所述脉动填充料流技术包括周期性地并且短暂地停止或至少显著地降低所述填充料14经所述注射器22至所述挤出物本体16中的料流。图3A示出在所述液体填充材料14的所述料流恰好停止之后的挤出线。没有液体填充材料14流经所述注射器22,所述腔体18塌陷并且所述巧克力形成实心的中间部分30,如箭头所表明的。在规定的一段时间之后,所述液体填充材料的料流重新开始以使所述腔体18在所述挤出物本体中重新形成,如在图3C中表明的。在所述液体填充材料的所述料流被停止或被降低的时间段产生的所述挤出物本体16的部分30不具有腔体18并且主要地或唯一地包含巧克力。所述部分30的长度通过所述液体填充材料料流被停止或被降低的时间的长度和所述巧克力挤出的速率被确定。并非简单地停止所述液体填充材料14的所述料流,负压或真空可以被施加到所述液体填充材料供应路径以提供所述液体填充材料的快速截止。这可以被称为吸回或收回。当所述料流被停止,这降低所述液体填充材料的流出,以使所述部分30包含较少的或不包含所述液体填充材料14,因此当所述部分30固化时,密封所述腔体18的所述端是更有效的。
在所述液体填充材料14的所述料流被停止或被降低的同时,被挤出的材料的总体积被降低。由于所述巧克力12倾向于向内塌陷闭合所述腔体18,所述挤出物本体16有一定程度的外部变形,如在图3B中的B处表明的。取决于所述产品的本性和所述部分30的长度,该变形在最终产品中可以是可接受的。
第二技术,可以被用于在所述挤出物本体16中形成不具有腔体18的中间部分30,在所述模头10处,周期性地并且短暂地增加或激增形成所述挤出物本体的所述巧克力12的量。因为所述巧克力具有大于所述液体填充材料的粘度,所以在所述巧克力中创建激增同时保持所述液体填充材料的料流不变将引起所述液体材料优先于所述巧克力被移置,导致没有液体填充腔体的部分30被挤出在所述挤出物本体中。
在所述第二技术可以独立于所述脉动料流技术被使用的同时,组合所述第一技术和所述第二技术是有利的,因为所述巧克力的料流可以被增加以补偿所述液体填充材料的料流的降低,以维持经所述模具被挤出的材料的总体积为总体基本上不变的量。这降低了或消除了所述挤出物本体的外部变形的问题。
所述第一技术和所述第二技术的组合在图4A至图4D中被示意性地图示说明。如图4A所示,当期望产生中间部分30时,所述液体填充材料14的所述料流被停止或被降低,并且同时所述巧克力12的料流被增加或被激增来补偿。所述巧克力向内塌陷闭合所述腔体18以产生唯一地或至少主要地包括巧克力的中间部分30。然而,在这种情况下,所述巧克力的流速的增加维持被挤出的材料的总体积大体上不变,并且没有或仅有降低了的所述挤出物本体16的外部变形,因此所述挤出物本体16具有贯穿其长度基本上不变的横截面。在取决于所述中间部分30的期望的长度的规定的一段时间之后,所述液体填充材料14的所述料流被重新开始并且所述巧克力12的料流被降低至其正常或基础水平,以使所述液体填充腔体18在所述挤出物本体16中被重新形成。这在图4C中被图示说明。
在上文描述的结构中,所述巧克力12沿其正常流动路径持续流动,但是所述体积流速被暂时地增加。在图5A至图5E中示意地图示说明的可替换的结构中,所述注射器22可以轮流地与所述液体填充材料14的供应部件和所述巧克力12的供应部件连接以获得相似的最终结果。由此,如在图5A中图示说明的,当所述注射器22与所述液体填充材料14连接时,液体填充腔体18在所述挤出物本体16中产生。周期性地,如图5B和图5C所示,所述注射器22被切换到与所述巧克力12的供应部件连接,以产生不具有腔体的中间部分30,并且所述中间部分30唯一地或主要地包含所述巧克力。因为额外的巧克力12经所述注射器被供应,被挤出的材料的总体积几乎没有损失,因此所述挤出物本体没有显著的外部变形。一旦中间部分30的预期长度已经产生,所述注射器就再次与液体填充材料14的供应部件连接,以重新形成所述液体填充腔体18,如在图5D和图5E中图示说明的。
第三技术,可以被用于在所述挤出物本体16中产生中间部分30,包括在所述挤出模具10或者紧邻所述挤出模具10的下游,从所述挤出物本体的中心区径向向外移置所述巧克力挤出物。与所述巧克力相比较不粘的液体糖食优先于所述巧克力被移动,引起所述液体填充腔体塌陷。该第三技术在图6A和图6B中被图示说明,图6A和图6B示出示意的结构,在所述结构中所述设备被提供以机械柱塞34,所述机械柱塞34可以选择性地被致动器结构在所述挤出机设备11的轴向上推进,经所述模具10的中心区38到所述挤出物本体16的中心芯(central core)中。所述柱塞36的头被定形为圆锥楔形,当所述柱塞被推进到所述挤出物本体中时,所述柱塞36的头径向向外推动所述挤出物巧克力12。典型地,当中间部分将要被形成时,所述柱塞34被相对快速地推进,并且随后较缓慢地缩回。任何适合的致动结构可以被用于推进并且缩回所述柱塞。当所述挤出物本体具有围绕巧克力12的中心芯被间隔开的一个或更多个腔体18时,所述第三技术是特别地有利的。
所述第三技术可以与所述第一(脉动填充料流)技术组合以使在所述柱塞34被推进时,经出口注射器22的填充料的料流被暂时地降低或停止。当以这种方式被使用时,从所述挤出物本体16的中心径向向外移置所述巧克力挤出物12防止或降低所述挤出物本体16的外部变形,即使在每一个中间部分30被挤出的同时,被挤出的材料的总体积被降低。
可以不使用机械柱塞34,而使用加压空气或另一种适合的加压流体来从所述挤出物本体的中心径向向外移置所述巧克力挤出物。在这种结构(所述结构未图示说明)中,所述设备被提供以具有在所述模具10的中心的出口的中心供应路线,所述中心供应路线选择性地与加压流体(比如加压空气)的源可连接。当中间部分将要被形成时,加压流体经所述额外的路线被供应以在所述挤出物本体的中心形成气泡,径向向外推动所述巧克力以使所述液体填充腔体塌陷。以这种方式的流体的供应是维持不变的被挤出的体积以防止所述挤出物本体的外部变形的简单的方式,因为所述流体不粘并且不堵塞。一旦中间部分30的期望长度已经被产生,加压流体的供应就被停止。再次地,该技术可以有利地与所述脉动填充料流技术组合,在这种情况中,当所述加压流体经所述中心路线被供应时,所述液体填充材料14的料流被停止或被降低。
可以不在内部使用压缩流体径向向外移置所述巧克力挤出物,而在第四技术中,在外部使用加压空气或另一种适合的流体以压皱如在图7A至图7C中图示说明的闭合的所述液体填充腔体。在这种结构中,所述模具10的所述外部部分19被延伸超过所述注射器22的下游端。加压空气供应部件40选择性地与在所述模具的所述外部部分中的内侧挤出开口上的环形出口42可连接,以至于紧邻所述注射器22的端的下游形成环绕所述挤出物本体16的外部的压缩空气的环。为了在所述挤出物本体中形成中间部分30,加压流体被供应到所述出口42以形成加压流体的环,所述环施加压力到所述挤出物本体的外表面,向内推动所述巧克力12以快速地压皱所述液体填充腔体18。一旦所需长度的中间部分30已经被产生,所述加压流体供应部件40从所述出口42分离,以使所述液体填充腔体18被重新形成。
这种结构产生具有一系列压缩的不具有液体填充腔体的中间部分的挤出物本体16,所述挤出物本体16可以被容易地切割以产生单个的糖食产品。该第四技术可以有利地与所述第一(脉动填充料流)技术组合,以使在填充料14的料流被停止或至少显著地被降低的同时,加压流体的环被施加。
在一些应用中,在所述模具10的下游,所述巧克力已经部分地固化的位置压皱所述挤出物本体16可以是符合期望的。在这种情况下,加压流体环压皱结构44可以与所述模具10分开形成。这种结构在图8中被示意地图示说明,其中箭头46表明加压流体料流。
用于在所述挤出物本体中产生中间部分30的第五技术涉及移动在所述内部模具部分中的所述液体出口22的位置,所述第五技术在图9中被示意性地图示说明。图9仅示出具有三个用于液体填充材料的出口注射器22的挤出机模具的内部部分24。在此实施方案中,所述内部模具部分24被周期性地引起旋转或持续地旋转,以便产生不具有填充腔体18的中间部分30。以这种方式持续地旋转所述注射器22在所述挤出物本体中创建中心圆盘形区48,所述挤出物本体包含所述巧克力和所述液体填充材料的混合物。如果所述内部模具部分24被缓慢地旋转,所述液体填充材料14的薄螺旋在所述巧克力12中被形成,同时较快地旋转所述内部模具将产生所述巧克力和液体填充料的更彻底的混合物。在所需长度的部分30已经被产生之后,所述内部模具24被固定不动以使包含所述液体填充材料14的腔体18在所述挤出物本体中再次被产生。
当所述填充材料是可流动糖食材料时,必需的是,确保巧克力12和填充材料14的混合物48能够充分地固化以密封所述腔体并且确保当所述挤出物本体被切割成单个的段时,在所述部分30中不产生会妨碍所述部分30密封所述腔体18的所述端的明显的洞或显著的缺陷。
移动用于所述填充材料的所述流体出口的位置的概念也可以被用作脉动所述填充材料的所述料流的所述第一技术的一部分,其在图10A和图10B中被图示说明。在这种结构中,所述模具的所述内部部分24在两个角位置之间是可旋转的,并且在所述液体填充材料的料流被停止的同时,所述内部部分24可以从一个角位置被移动至另一个角位置。这导致腔体18在相邻的填充部分31中被形成,所述填充部分31被以成角度的方式互相偏置,如在图10B中的18A和18B表明的。在示出的实施方案中,这通过部分地旋转所述内部模具部分24的一部分,同时停止所述液体填充材料的料流以轮流移动在第一位置和第二位置之间的所述注射器而获得。由此,当所述注射器22在第一位置时,所述液体填充材料14经所述注射器被进料以在所述挤出物本体的第一填充部分31A中形成液体填充腔体18A。当所述挤出物本体的中间部分30要被产生时,如在与所述第一技术有关的上文中描述的,所述填充材料12的料流被停止或被降低。在填充料的料流被停止或降低的同时,内部模具24被部分地旋转以移动所述注射器22至所述第二位置。当所述注射器在所述第二位置时,填充料12的料流被重新开始,以使腔体18B在所述挤出物本体的第二填充部分31B中在与在所述第一位置的所述腔体18A偏置的位置被形成。当下一个中间部分被产生时,所述模具的所述内部部分24被旋转以移动所述注射器22回到所述第一位置,而所述过程重复。
向每一个中间部分30的任一侧偏置所述填充腔体18的位置有助于在所述料流被停止时降低所述液体填充材料拖尾(stringing)或遗留(carryover)。这产生包含较少缺陷并且能更好密封所述腔体18的端盖30A、30B。包含所述开口20的所述模具10的所述外部部分不需要被移动,以使所述挤出物本体16的外观不被影响。在图示说明的实施方案中,所述挤出物本体16具有成段的星形外部轮廓,并且有三个注射器22以大体上三角形的构型被排列。然而,将被理解的是,所述注射器的数量和位置和所述挤出物本体16的外部轮廓可以依照期望被改变。此方法也可以与所述第二技术或所述第三技术的任一个组合,以在所述液体填充材料14的料流被停止或降低的同时,防止或降低所述挤出物本体16的外部变形。
可以被认为是所述第四技术的变体的第六技术在图11A至图11D中被图示说明,并且所述第六技术包括使用机械压皱部件或棒49,以在外部压皱所述挤出物本体推动所述液体填充料沿所述腔体18远离挤出物本体的单个的段的端。所述压皱棒具有圆形的边缘50,以使所述压皱棒倾向于压缩所述巧克力而并非简单地切断所述巧克力。该操作可以与将所述挤出物本体分割成单个的段的步骤组合,并且所述压皱棒可以与可缩回的刀片51组合,所述刀片是可伸长的,以在所述挤出物本体已经被压皱之后,切割所述巧克力的压缩区52。如图11D所示,该技术产生具有薄端54的单个的多个段或多个产品32,但是升起的棒或另外的压皱头可以被用于定形所述产品的所述端。以这种方式的所述挤出物本体的压皱可能在所述巧克力12已经部分地固化之后在所述模具的下游被实行。该技术也可以与所述第一(脉动填充料流)技术组合以使所述挤出物本体16在不具有液体填充料或具有降低量的液体填充料的区被压皱。
上文大体上讨论的用于实行所述挤出技术的各种实施方案现在将更详细地被描述。
脉动所述液体填充材料的所述第一技术可以以若干方式被完成。当所述液体填充材料借助于泵被供应时,所述泵可以周期性地被停止或被减慢,以便停止或降低填充材料经所述注射器22或其他流体出口的料流。在可替换的结构中,所述结构可以不管用于递送所述液体填充材料到所述注射器22的手段而被使用,在到所述注射器22的供应路径中,一个或更多个阀可以被提供以适合的控制手段来周期性地闭合或部分地闭合所述一个或多个阀,以便降低或停止填充材料经所述注射器22的料流。所述阀可以是单一的开启/闭合阀,或者如在图12中示意地图示说明的,所述阀可以是导流阀56,所述导流阀56被安排以在液体材料经所述注射器22的料流被停止或被降低的同时转移所述液体填充材料回到高位槽(header tank)58或其他储存结构。
用于脉动填充料14的料流的另外的结构在图13A和图13B中被示意地图示说明。所述模具10的所述内部部分24包括可旋转的一后部或下游部件60,以及静止的一前部或上游部件62。所述静止的部件62具有一个或更多个开孔64,所述开孔64可以与所述注射器流体连通,或者所述开孔64可以自身限定流体出口,经所述流体出口所述液体填充材料12流进所述挤出物本体。所述可旋转的后部部件60具有相应的开孔66,在所述后部部件的一个或更多个旋转位置处,所述开孔66与在所述静止的部件中的所述开孔64对齐,以允许所述液体填充材料14流经所述出口。当所述孔64,66不对齐时,填充料的料流被停止。用这种结构,所述后部部件60被旋转以周期性地打开和闭合用于所述液体填充材料14经所述模头的流动路径。所述后部部件60可以在一个方向上被持续地旋转以打开和闭合所述流动路径,或者所述后部部件60可以以阶梯式的方式或甚至交互的方式被移动。在可替换的结构中,前面的部件可以是可旋转的,而所述后部部件静止(stationery)。在所述两个部件中的所述开孔64、66可以是相同的尺寸和形状,或者尺寸和形状可以是不同的以创建特别的流型。举例来说,在前面的部件60中的所述开孔64可以为倾斜的。
图14图示说明使用往复柱塞以沿所述填充材料供应路径脉动所述液体填充材料。在示出的结构中,所述液体填充材料借助于泵(未示出)经第一管道68至中心管道或供应管70被供应到所述注射器22,所述中心管道或供应管70被定位在所述挤出机设备11的外部管道或滚筒72的内部。所述巧克力12经在所述内部管道70和所述外部滚筒72之间的环形间隙被递送至所述模具10。往复柱塞74被定位在液体流动路线中,并且一机构被提供以向后(如所示向左)和向前(如所示向右)在缩回位置和前进位置之间移动所述柱塞,如箭头76表明的。从初始位置向后移动所述柱塞74至缩回位置增加所述液体流动路线的体积,暂时地停止填充料14经所述注射器22的料流,以使不具有液体腔体的所述挤出物本体的中间部分30被挤出。一旦所需长度的部分30已经被产生,所述柱塞74就被推进回到所述初始位置以泵送液体通过所述模具并且在所述挤出物本体中挤出液体填充腔体。以适合的速率在初始位置和缩回位置之间反复地移动所述柱塞74产生具有沿其长度间隔的中间部分30的挤出物本体,而无需停止所述泵。典型地,所述柱塞74将以比它被推进更快的平均速度被缩回。
在未被图示说明的可替换的结构中,往复柱塞可以周期性地被缩回以从供应部件(比如高位槽)拉动填充料,以及被推进以脉动料流的方式递送所述液体填充材料至所述模具注射器22。单向止回阀被用于依照要求控制所述液体填充材料的料流。所述液体填充材料的脉动料流也可以借助于在每一个所述注射器中的单个的柱塞或销被提供,所述注射器被往复以产生脉动料流。
图15A和图15B图示说明用于脉动所述液体填充料14的料流的另外的实施方案,所述实施方案使用在所述液体流动路径中往复部件80的形式的料流控制装置。所述附图示出了所述模头10和内管70的端部区域,经所述内管70的端部区域填充料被供应至所述模具的所述内部部分24和注射器22。所述模具10的所述内部部分24具有向后突出的环形凸缘部分82,所述环形凸缘部分82具有比液体送进管70的外直径更大的内直径,并且所述环形凸缘部分82与所述管70的端部区域重合一小段距离。所述往复部件80是管状穿梭部件的形式,围绕所述管70的外直径并且在所述模具的所述内部部分24的环形部分82之内,所述管状穿梭部件被可滑动地安装。所述往复部件80的一部分被定位在所述模具的所述内部部分的所述环形凸缘82之内,所述部分形成所述液体供应路径的主要部分。适合的密封件被提供以防止所述液体填充材料14在所述往复部件80和所述管70之间以及在所述往复部件80和所述模具10的所述内部部分24的所述环形部分82之间泄漏。
所述往复部件80至少在如图15A所示标称前进位置(所述前进位置可以被认为是第一位置)和如图15B所示标称缩回位置(所述缩回位置可以被认为是第二位置)之间是往复地可移动的。与所述往复部件80在所述缩回位置时相比,在所述前进位置中,较大比例的所述往复部件80被定位在所述液体供应路径路线之内。相应地,在挤出期间从所述前进位置迅速地移动所述往复部件80至所述缩回位置将引起所述液体供应路径的体积的突然增加。这暂时地停止液体填充材料经所述注射器22的料流,并且还可以被安排以将所述液体填充材料从所述注射器22拉回以使所述料流迅速截止。在填充料的所述料流被停止的同时,所述巧克力持续被挤出以在所述挤出物本体中产生中间部分30,所述中间部分30仅包括,或至少主要包括,所述巧克力。在一段时间之后,被增大的液体供应路径将重新填充并且所述液体填充材料14将再次开始经所述注射器22流动以在所述挤出物本体16中产生液体填充腔体18。在所述挤出的这个阶段期间,所述往复部件80被向前缓慢移动至所述前进位置,以准备被再次缩回以产生下一个中间部分30。
在很多应用中,当重新开始所述填充材料的所述料流时,具有更大程度的控制是优选的。在这些情况中,所述填充材料的所述料流通过在所述增大的供应路径已被充分再充满所述填充材料之前推进所述往复部件80被重新开始,以使其自动再次开始流动。在这种结构中,必需确保所述往复部件向所述缩回位置的移动增加的所述第二填充材料供应路径的体积足以容纳至少等于在所述中间部分正被挤出的阶段期间经所述注射器22已经被递送的所述填充材料14的体积的所述填充材料14的体积。在所述供应路径中的体积增加可以取决于所述填充材料的本性而变化。举例来说,当所述填充材料是粘性的,比如焦糖,所述体积增加则将必须显著大于所述填充材料的体积,所述填充材料通常在所述中间部分正被挤出的阶段期间经所述嘴被递送。
通过改变用于所述第二材料14的所述供应路径的体积控制所述填充材料的料流是有利的,因为所述料流控制可以接近于挤出表面被实行,并且从所述源至料流控制机构的第二材料的料流不被停止。这是有益的,因为材料固化所述供应路径或损坏用于沿所述供应路径移动所述液体填充材料的所述泵或其他供应装置的风险减少。此外,迅速地增加所述第二材料供应路径的体积可以如先前讨论的被用于从所述流体出口22吸回(such)或拉回所述第二材料。然而,在这种情况中,从所述料流控制机构至所述流体出口的所述流动路径保持畅通(remain open)是必需的。
在如图15A和图15B所示的所述料流控制装置中,至少当所述往复部件在所述缩回位置时,所述往复部件80的后部部分80a被安排突出到用于所述巧克力的所述供应路径中。这在图15B中被图示说明,其中所述巧克力沿在所述内管70和所述外部滚筒之间的环形通道被供应至所述模具10。这具有的好处是缩回所述往复部件80同时降低所述巧克力流动路线的体积,导致由于所述液体填充材料14的料流被停止,所述巧克力12经所述模具的料流激增。通过适当设计,可以安排被挤出的材料的总体积保持基本上不变,以至于降低或消除所述挤出物本体16的外部变形。
所述往复部件80的移动的限定可以是可调节的。这使得相同的设备能够被用于产生一定范围的具有不同厚度和/或不同全长的端盖区的产品。另外,所述往复部件80的移动也可以在所述填充阶段期间被使用以产生不同的挤出效果。从而所述往复部件80可以被用于形成所述中间部分30并且举例来说也可以被用于改变所述挤出物本体或所述腔体在所述中间部分30之间沿每个单个产品长度的横截面。所述往复部件可以被安排以使所述往复部件可以被推进超过所述标称前进第一位置以增加所述液体填充材料的料流,并且减少所述巧克力的料流以产生特别的挤出效果。并入往复部件80作为料流控制装置的一部分的设备的几个实施方案及其变体将在下文参照图18至图21更详细地被描述。
用于创建所述巧克力在所述模具的激增的几个结构现将被描述。
当所述巧克力被泵送至所述模具10时,创建激增的简单的方法是暂时提升所述泵的速度以加速所述巧克力经所述模具的料流。在可替换的途径中,不同于增加所述巧克力经所述模具的流速,所述巧克力被挤出到传送带上,所述传送带可以暂时被停止或所述传送带的速度被降低以导致在所述模具中的所述巧克力的有效的增加或激增。在正常挤出条件下,在所述液体填充的腔体正被产生的同时,所述传送带的速度与挤出的速率同步以使所述挤出物本体从所述挤出机模具被运走而没有变形。如果所述传送带一时被停止或被降低其速度,所述挤出物本体16未被从所述模具移走,但是所述巧克力继续以相同的速率经所述模具被送进。这导致所述巧克力在所述模具处堆积或激增,这使腔体18塌陷以产生中间部分30。在一段时间之后,所述传送带84被重新启动或重新同步,而所述腔体18被重新形成。在所述传送带被停止或其速度被降低的同时,液体填充材料的料流可以被停止或被降低。
在图16A和图16B中示意性地图示说明的结构中,往复柱塞94被定位在用于所述巧克力12的流动路线中。为了创建中间部分30,所述柱塞90被迅速地推进以如图16B所示增加经所述模具的流速。在中间部分30的适当长度已经被产生之后,所述柱塞90被缓慢地缩回,并且所述液体填充的腔体18在所述挤出物本体中被重新形成。所述柱塞也可以被用于在其他时期激增或降低所述巧克力的料流,以在所述挤出物本体上产生可替换的挤出效果。
用于激增巧克力的料流的很多可替换的结构可以被使用。举例来说,用于选择性地改变对所述巧克力的料流的阻力的结构可以被并入所述流动路线中。通过周期性地并且短暂地降低对料流的阻力,所述巧克力的料流中的暂时的激增被产生。可替换地,一结构以及一机构可以被提供,在所述机构中所述巧克力的体积被允许堆积在靠近所述模具的储存箱中,所述机构用于移置所述堆积体积至所述模具中以创建激增。从而,在正常挤出期间,当所述液体填充的腔体在所述挤出物本体中正被形成时,所述巧克力的体积靠近所述模具被堆积。当挤出物本体的中间部分要被产生时,所述堆积的体积被移置到所述模具中以创建所需的巧克力的激增。
在另一个可替换的结构(所述结构未示出)中,所述巧克力12借助于螺旋泵螺杆(auger pump screw)在压力下被供应至所述模具10,所述螺旋泵螺杆可以选择性地在轴向上在所述巧克力流动路线的一部分之内被移动。为了创建所述巧克力的激增,所述螺旋螺杆被快速推进。所得到的巧克力的激增导致所述液体填充的腔体塌陷以产生不具有腔体的中间部分30。在巧克力的激增已经停止之后,在所述挤出物本体16中的所述液体腔体18重新形成并且所述螺旋螺杆被缓慢地缩回至其初始位置。所述过程周期性地重复。
在目前为止描述的所有结构中,当所述巧克力被激增时所述巧克力持续流经与所述巧克力未被激增时相同的供应路径或流动路线。因此,所述巧克力的料流通过改变经所述供应路径至所述模具的体积流速而被脉动。在可替换的结构中,附加的流动路线或供应路径可以被用于创建在所述模头处所述巧克力的激增或增加。
如关于图5A至图5E的上文讨论的用于交替地供应填充材料14和巧克力12至所述注射器22的结构现将被描述。
图17A和图17B图示说明一设备,在所述设备中,所述液体填充材料借助于内管100被供应至所述内模具部分24,其中以所述巧克力经在所述内管100和外管102之间的环形通道被供应至所述模具。所述内管100在如图17A所示的前进位置和如图17B所示的缩回位置之间轴向可移动。当所述内管100在所述前进位置时,所述管的前端与所述模具的所述内部部分24衔接,并且填充材料14被供应至所述注射器嘴22以在被挤出的挤出物本体16中产生液体填充腔体18。当所述内管100被缩回时,所述内管的前端部分地或完全地与所述模具的所述内部部分24脱离以打开流动路径,借助于所述流动路径,所述巧克力能够进入所述模具的所述内部部分以经所述注射器22被挤出。在所述内管100被缩回时,不具有液体填充的腔体18并且基本上仅包括所述巧克力12的所述挤出物本体的中间部分30被挤出。在所述内管被缩回的同时,液体填充材料沿所述内管100的供应将通常被停止。所述内管100不需要完全与所述模具的所述内部部分脱离,倘若所述内管的缩回打开从所述巧克力至所述注射器22的流动路径。举例来说,可以有围绕所述内模具形成的进口开孔,当所述内管100被缩回时,所述巧克力经所述进口开孔可以流动至所述注射器22,无需所述内管脱离所述模具。当所述中间部分正被挤出并且巧克力正被引导经所述注射器22时,沿所述供应路径的所述巧克力的料流可以被增加。
各种其他的结构可以被用于交替引导所述巧克力12和液体填充材料14经所述注射器22。这些结构可以包括旋转内模具结构,在所述旋转内模具结构中所述注射器22被交替地与用于所述液体填充材料和所述巧克力的供应路线连接。可替换地,所述模具的所述内部部分可以被安排为在轴向上的线性移动或其他平移移动,以交替地连接所述注射器22与用于所述液体填充材料和所述巧克力的供应路线。在另外的可替换的结构中,一个或更多个阀可以被用于交替地连接所述注射器22与所述液体填充材料和巧克力供应路线。
根据本发明的设备11的更详细的实施方案在图18中被图示说明,所述设备11并入料流控制装置,所述料流控制装置包括上文参照图15A和图15B被描述的类型的往复穿梭部件结构。
所述设备11包括挤出机滚筒形式的外供应管或管道120。所述挤出机滚筒120包括若干以已知的方式装配在一起的滚筒部分120A、120B。挤出机模具10被安装到所述滚筒120的前端或下游端。所述挤出机模具10包括环形外模具部分19,所述环形外模具部分19具有中心挤出开口20。在此实施方案中的所述开口20大体上是圆形的,具有若干径向向外延伸的围绕所述开口的外围等间隔的凹进122。所述模具的所述外部部分19可以使用本领域已知的任意适合的结构被安装在所述挤出机滚筒中。在本实施方案中,所述实施方案在图18中被略微示意性地图示说明,所述模具的所述外部部分19具有主体部分124,径向凸缘126从所述主体部分124向外突出至在所述滚筒120的所述下游端处的向内突出的凸缘128后面的位置。
所述模具10还包括内模具部分24,所述内模具部分24包括多个间隔开的注射器22,所述注射器22被布置在开口20之中。所述注射器22具有扇形形状,其中所述注射器22的内部外围被排列在以所述开口20的轴为中心的节距圆上,以使所述注射器22围绕中心形成的空间被间隔开。所述注射器22从开口盘130的外表面轴向延伸。所述开口盘130在圆柱笼132的一端被形成。所述盘130的外部外围是圆形的并且定位在在所述外模具部分19中的圆形凹进133中,其各自的啮合表面被充分地靠近以对在其间的可挤出材料的通道提供有效的密封。在本实施方案中,所述内模具部分24相对于所述外模具部分19是静止的。然而,在可替换的实施方案中,支撑盘130的外部外围可以被安排以充当所述外模具部分19的轴承表面,在所述轴承表面上方所述外模具部分19被精确滑动安装,以使在所述支撑盘130和所述外模具部分19之间相对旋转是准许的。所述支撑笼132被牢固地固定到集管134上。管136以间隔开的关系在所述集管134和所述支撑盘130之间延伸,并且起到连接在所述集管中的孔138与分别的注射器22的作用。
圆柱环形凸缘140从所述集管134在所述滚筒120之内向后突出。用于所述液体填充材料14的内管70被共心地安装在所述滚筒120之内并且具有前端,所述前端在所述集管的所述圆柱环形凸缘140内侧突出短的距离。所述内管70和所述环形凸缘144可以被认为是形成用于递送所述第二液体填充材料至所述模头10的供应路径的一部分的内部管道的第一和第二部分。所述内管70的外直径小于所述圆环形凸缘的内直径,以使在二者之间有环形间隙。圆柱管状穿梭部件80被可滑动地安装在所述内管70和所述环形凸缘140之间的所述环形间隙中。密封142被安装围绕所述内管70的前端并且在所述圆柱环形凸缘140内侧,以防止可挤出材料在所述穿梭部件80和所述内管之间以及在所述穿梭部件80和所述环形凸缘140之间通过。轴承144也在所述内管70的外部和所述环形凸缘140的内部上被提供以可滑动地支撑所述穿梭部件。所述内管70的前端借助于杆146被支撑,所述杆146从所述集管134向后突出。在所述支撑杆146的后端上的环形凸缘148与所述内管70的内表面接触。在所述环形凸缘中的开口允许所述液体填充材料14的料流经过所述凸缘。
所述内管70的内部,所述环形凸缘140的内部,在所述集管中的孔138以及管136均形成部分的第二材料供应路径152,借助于所述第二材料供应路径152液体填充材料14被递送至所述模具的所述内部部分24的所述注射器22。在所述滚筒120和所述内管70的外表面之间限定的环形通道,所述环形凸缘140以及所述集管134形成部分的第一材料供应路径154,借助于所述第一材料供应路径154所述巧克力被供应至所述模具10。所述集管的上游,所述巧克力流经在所述笼中的开口156并且流经在所述盘130中的开口158以通过模具的外部部分19中的所述中心挤出开口20,通过所述注射器22之间并且进入在所述注射器的内部外围内侧的所述芯区。
所述穿梭部件80在所述滚筒120的轴向上,在如图18所示标称前进第一位置和标称缩回第二位置之间是可滑动地可移动的。当在所述前进位置时,所述穿梭部件的前端部分在所述环形凸缘140内侧突出超过所述内管70的前端以占据所述第二材料供应路径的第一体积。在本实施方案中,所述穿梭部件的后端区也突出超过围绕所述内管70的所述环形凸缘140的下游端,以至于占据所述第一材料供应路径的第一体积。所述穿梭部件向后至所述第二缩回位置的移动降低所述穿梭部件突出到所述第二材料供应路径中的长度,同时增加所述穿梭部件突出到所述第一材料供应路径中的量。从而,从所述第一前进位置移动所述穿梭部件80至所述第二缩回位置同时地增加所述第二材料供应路径152的有效体积,并且降低所述第一材料供应路径154的有效体积。
在操作中,当所述穿梭部件80在所述标称第一前进位置时,巧克力被挤出经所述模具10以形成挤出物本体,并且液体填充材料被挤出经所述注射器22以在所述挤出物本体中产生液体填充的腔体。当中间部分30要被挤出时,所述穿梭部件80被从所述第一标称前进位置迅速地移动至所述第二标称缩回位置。作为结果的所述第二材料供应路径150的体积迅速增加降低在所述注射器22处的所述液体填充材料14的压力,以使所述液体填充材料经所述注射器22至所述挤出物本体的递送被暂时地停止或至少显著地降低。同时,所述第一材料供应路径的体积的迅速的降低增加在所述模具处的所述巧克力的压力,导致被挤出的所述巧克力的体积的激增。在所述填充材料14经所述注射器22的料流被停止的同时,所述挤出物本体的不具有腔体18并且基本上仅包含所述巧克力的中间部分30被挤出。所述穿梭部件结构可以被配置,以使在所述巧克力的挤出中的激增抵消所述液体填充材料的挤出中的降低,以使被挤出的材料的总体积保持基本上不变。
一旦中间部分的期望长度已经被挤出,所述穿梭部件80被移动回到所述第一标称前进位置,以重新开始所述液体填充的腔体在所述挤出物本体中的形成。所述穿梭部件80典型地比其被缩回较缓慢地被移动回到所述第一前进位置,以至于不显著影响在所述第一材料供应路径中所述巧克力的压力。所述穿梭部件不需要以不变的速度在所述第一位置和所述第二位置之间被移动,而移动的速率可以根据要求被改变。也应该被理解的是,所述穿梭部件80在单一挤出循环的过程中可以持续的移动,从所述第一位置至所述第二位置并且随后回到所述第一位置,而不需要被控制。
所述穿梭部件80在所述前进位置和所述缩回位置之间移动的速度和距离以及所述穿梭部件的厚度可以均被配置来挤出所要求长度的中间部分30。在一个实施例中,其中需要大约4秒挤出挤出物本体的单个的糖食条长度(例如,从一个中间部分的中央至下一个中间部分的中央),所述穿梭部件80具有约2mm的厚度并且在大约0.1至0.4秒的时间中从所述标称前进位置至所述标称缩回位置被移动通过80mm。所述穿梭部件在所述4秒循环的剩下时间期间被移动回到所述前进位置。这产生了长度为大约10mm的中间部分30,以使一旦所述挤出物本体被分割,在每个条的每一端的所述端盖大约5mm厚。
将被理解的是,可以对如上文描述的所述设备进行各种修改同时仍然基本上如所描述的运行。举例来说,所述内管70和所述环形凸缘140不需要重合,倘若所述穿梭部件80被适当地支撑并且密封。另外,当在所述前进位置时,所述穿梭部件80不需要突出超过所述环形凸缘的上游端,以及当在所述缩回位置时,所述穿梭部件不需要突出超过所述内管70的下游端到所述第二材料供应路径中。
任何适合的致动结构可以被用于在所述前进位置和所述缩回位置之间移动所述穿梭部件80。在图18中示出的实施方案中,磁驱动结构被使用。在此结构中,第一环形或部分环形磁体160被放置靠近所述滚筒120的内表面并且借助于环形凸缘162与所述穿梭部件80可操作地连接,以使所述第一磁体160在所述滚筒的轴向上的线性移动引起所述穿梭部件80的相应的线性移动。在所述凸缘162中的开口允许所述巧克力流经至所述模具10。第二磁体164被安装围绕所述滚筒120的外部并且与所述第一磁体磁性耦合以使所述第二磁体164的线性移动导致所述第一磁体160的相应的移动并因此导致所述穿梭部件80的移动。适合的致动器机构(未示出)被提供以移动所述第二磁体164。所述致动器可以是任意适合的形式,并且可以包括,例如,流体致动柱塞、机械致动器或电磁致动器。
磁驱动结构的这种本性是有利的,因为所述磁驱动结构不需要机械联动装置以通过所述外部滚筒,并且因此没有密封的需求。此外,通过使用包围所述穿梭部件的环形磁体或几个部分环形磁体,平衡负载可以被施加到所述穿梭部件。这样降低所述穿梭部件卡住的风险。
可替换的用于所述穿梭部件80的驱动结构在图19中被示出。在此结构中,推杆170与所述穿梭部件连接并且延伸过用于与致动器(未示出)合作的挤出机的后端。适合的密封结构在所述推杆通过所述外部管道120处被提供。图19示出所述设备的后端包括第一进口结构172,经所述第一进口结构172所述液体填充材料被引入到所述内管70中。第二进口结构174与在所述滚筒120和所述内管70之间的用于所述巧克力的环形通道流体连通。
再另外的用于所述穿梭部件80的驱动结构在图20中被图示说明,其中附着到所述穿梭部件的推杆170借助于安装在所述外部滚筒的固定部分中的旋转凸轮176被往复地移动。所述凸轮176与在所述推杆170的端部的凸轮从动件176衔接,并且弹簧180保持所述凸轮从动件与所述凸轮176衔接。在这种情况下,所述第二入口174被安排与所述滚筒的轴对齐。所述凸轮176通过任意适合的致动结构(未示出)被驱动。不同于使用凸轮,相似的驱动结构可以被构建,通过将所述推杆170附着到在旋转驱动部件的端部上的曲柄,所述旋转驱动部件延伸过所述外部滚筒。
图21图示说明了根据本发明的设备11的另外的实施方案,所述实施方案使用修改的穿梭结构以周期性地并且短暂地停止或降低所述液体填充材料的料流,同时激增所述巧克力的料流。所述设备11在其他方面与涉及图18的上文描述的设备基本上相同,因此仅所述修改的穿梭结构将被详细描述。
在图21示出的实施方案中,所述内管70和在所述集管134上的所述环形凸缘140不重合,而是所述内管70的前(下游)端与所述环形凸缘140的后(上游)端被隔开,以使在它们之间有轴向间隙。所述内管的前端借助于第一环形凸缘148被支撑,所述第一环形凸缘148在修改的支撑杆146的端上从所述集管134的中心向后突出。圆柱管状部件80被定位在所述内管70的前端和所述环形凸缘140的后端之间。并且借助于在所述支撑杆146上的第二环形凸缘186被可滑动地支撑,用于在所述滚筒120的轴向上往复移动。在所述支撑杆146上的所述凸缘148、186两者具有开口,经所述开口所述液体填充材料可以流动。
所述穿梭部件80的前端通过第一柔性的大体为截头圆锥形的伸缩囊188被连接到所述环形凸缘140的后端的外直径表面。所述穿梭部件80的后端通过第二柔性大体为截头圆锥形的伸缩囊190与所述内管70的前端的外直径表面连接。所述第一和第二伸缩囊188、190是轴向地可扩张和可压缩的,以适应所述穿梭部件80在第一前进位置和第二缩回位置之间的轴向移动,并且所述伸缩囊188、190分别在所述穿梭部件80和所述环形凸缘140以及所述穿梭部件80和所述内管70之间形成密封,以分离用于所述液体填充材料和所述巧克力的供应路径152、154。
所述环形凸缘140具有比所述穿梭部件80更大的外直径,同时所述穿梭部件80具有比所述内管70的外侧更大的外直径。相应地,所述第一伸缩囊188具有比所述第二伸缩囊更大的平均直径,因此所述第一伸缩囊每一单元长度具有比所述第二伸缩囊更大的内部体积。所述穿梭部件80在向后方向上的从前进第一位置至缩回第二位置的移动具有增加所述第一伸缩囊188的长度同时降低所述第二伸缩囊的长度相同量的效果。由于在两个伸缩囊平均直径上的区别,这具有增加所述两个伸缩囊188、190的内部的组合的体积的效果,因此增加用于所述液体填充材料的所述第二材料供应路径152的体积,同时也减少在所述伸缩囊的外面周围用于所述巧克力的所述第一材料供应路径154的体积。
如图21所示的修改的穿梭结构以相似于关于图18的上文描述的穿梭结构的方式被操作。相应地,当中间部分30要被挤出时,所述穿梭部件80被迅速地在向后的方向上从第一前进位置移动至第二缩回位置。这增加所述第二材料供应路径152的体积并且暂时地停止所述液体填充材料经所述注射器22的料流。所述穿梭部件80的缩回也具有减少所述第一材料供应路径的体积,因此引起被挤出经所述模具10的所述巧克力激增的效果。在中间部分30的适当的长度已经被产生之后,所述穿梭部件80被缓慢地向所述第一前进位置向前移动以重新开始所述填充材料经所述注射器22的料流,并且被完全地移动至所述第一前进位置,同时包含液体填充的腔体18的所述挤出物本体的填充部分17被挤出。
在图21中图示说明的所述修改的穿梭结构中的所述穿梭部件80可以使用任何上文描述的参照图18至图20的驱动结构被移动。具体地,如图21所示的所述修改的穿梭部件80可以被调整用于与如参照图18描述的磁驱动结构一起使用。
如关于图15A和图15B的上文所讨论的,在任一个上述实施方案中的所述往复穿梭部件80的移动的限定是可调节的。这使得相同的设备能够被用于产生一定范围的具有不同厚度和/或不同全长的端盖区的产品。另外,所述往复穿梭部件80的移动可以在挤出的所述填充阶段期间被使用以产生不同的挤出效果。从而所述往复穿梭部件80可以被用于形成所述中间部分30并且举例来说也可以被用于改变所述挤出物本体和/或所述腔体沿每个单个产品长度的横截面。所述往复穿梭部件可以被安排以使所述往复穿梭部件可以被推进超过所述标称前进第一位置以增加所述液体填充材料的料流,并且减少所述巧克力的料流以产生特别的挤出效果。
使用可移动的部件以改变所述巧克力或其他第一材料供应路径和所述第二材料供应路径的体积以便产生所述中间部分是有利的,因为所述控制靠近所述模具发生。这提供了所述第一材料和所述第二材料的流速的迅速并且精细的控制。用于沿各自的供应路径移动所述材料的泵或其他装置不需要被停止,其降低了材料在所述装置中固化的风险,并且当泵被用于递送所述填充材料时,所述泵为非空载的(not dead headed)。另外,所述供应路径两者均不需要被物理性阻挡或关闭,其也降低材料在所述设备中固化的风险。在图18至图21中示出的实施方案中,往复穿梭部件80形式的单一可移动部件被用于同时地改变所述填充料14和所述巧克力12的料流。此结构具有仅使用少量的组件并且仅需要单一致动器与相对简单的控制要求的好处。然而,在一些应用中,能够独立地控制所述第一和第二材料12、14是符合期望的。举例来说,当所述填充材料14是粘性的时,比如焦糖的情况,可能难以确保快速截止经所述注射器或其他流体出口22的料流。这可能导致所述填充材料在所述中间部分中拖尾。为了降低此问题,在所述填充材料14的料流被停止或被降低之前,开始稍微激增所述巧克力12的料流可能是有利的。独立控制所述第一和第二材料的料流可以通过使用在用于所述第一和第二材料的各自的供应路径中的单独的、可独立致动的料流控制装置来实现。适合的料流控制装置可以采取至少部分地位于各自的供应路径并且可移动以改变所述供应路径的体积的部件与用于在控制系统的控制下移动所述部件的致动结构一起的形式。具有用于所述第一和第二材料的每个的可独立致动料流控制装置的另外的优势是除了形成所述挤出物本体的不填充的中间部分之外,所述料流控制装置的一个或两个可以被致动以创建不同的挤出效果。举例来说,当产生巧克力条时,所述巧克力可以被激增限定的量同时仍然在所述挤出物中产生填充的腔体,以至于以具有吸引力的方式改变所述条的外部轮廓。
图22图示说明设备11的可替换的实施方案,所述设备11具有用于所述巧克力和所述填充材料的可独立致动的料流控制机构,并且所述料流控制机构可以被用于产生在所述挤出物本体中的中间部分。弹性可变形的管状部件192形式的第一柔性部件围绕内部供应管道70的内表面被安装,所述内部供应管道70形成用于所述液体填充材料的第二材料供应路径152的一部分。第一液压室194借助于密封件196被限定在所述第一柔性部件192和所述内部管道70之间。所述设备具有控制系统,所述控制系统包括用于选择性地引入一定量液压流体经供应路线197到所述第一液压室194的液压致动系统,以使所述第一柔性部件192向内弯曲到如图22所示的第一位置。在该第一位置,所述加压流体保持所述第一部件192抵抗所述材料的固有弹力,并且所述液压流体将通常被加压以克服所述柔性部件的弹力。当所述第一室194完全地或部分地排放了流体,所述材料的弹力径向向外偏置所述第一柔性部件192至第二位置,在所述第二位置中,相较于当所述柔性部件192在其第一位置时的体积,所述第二材料供应路径的体积被增加。
弹性可变形的管状部件198形式的第二柔性部件围绕所述内部管道70的外面被安装,并且第二液压室200借助于另外的密封件202被限定在所述第二部件198和所述内部管道70之间。所述液压致动系统可操作来在压力下选择性地引入液压流体到所述第二室200,并且独立于所述第一部件192的致动排放所述第二室。所述第二部件198被弹性地偏置至如图22所示的第一位置,并且可以通过引入一定体积的流体在所述第二室中被径向向内变形至第二位置,在所述第二位置中,当相较于当所述第二部件在所述第一位置中时,在所述柔性部件198和所述外部滚筒120之间的所述环形通道的体积被降低,所述环形通道形成用于所述巧克力第一材料供应路径154的一部分。
图22A示出设备,在所述设备中,在挤出循环的填充阶段的结束时,填充的腔体18在所述挤出物本体中正被产生。在这种配置中,一定体积的液压流体存在于所述第一室194中,以使所述第一部件192被向内弯曲抵抗所述第一部件192的固有弹力偏置至所述第一部件192的第一位置,同时所述第二液压室200被完全地或部分地排放以使所述第二部件通过材料的弹力被保持在所述第二部件的第一位置。当中间部分30要被挤出时,所述控制系统可操作来完全地或部分地迅速排放所述第一室194,以使所述第一部件192径向向外变形至所述第一部件192的第二位置,迅速地增加所述第二材料供应路径152的体积。这暂时地停止或至少显著地降低所述液体填充材料14经所述注射器的料流。所述第二材料供应路径的体积的迅速增加帮助从所述注射器拉回或吸回所述填充材料,以尽可能快速地降低到所述挤出物本体中的所述填充材料的料流。为了创建在所述模具处的巧克力的激增,所述控制系统可操作以引入一定体积的液压流体到所述第二室200中以扩张所述第二部件198至所述第二部件198的第二位置,因此降低所述第一材料供应路径154的体积。
在中间部分的期望长度已经在所述挤出物本体中被形成之后,所述控制系统可操作以引入一定体积的液压流体到所述第一室194中,以径向向内变形所述柔性部件192来重新开始所述填充材料经所述注射器的料流,并且将所述第一部件192返回所述第一部件192的第一位置,但是通常以比所述室被排放较缓慢的平均速率来使所述第一部件192返回所述第一部件192的第一位置慢于所述第一部件192从其第一位置被移动至其第二位置。所述控制系统也完全地或部分地排放所述第二液压室200以使所述第二部件198返回所述第二部件198的第一位置,增加所述第一材料流动路径的体积。再次地,所述第二部件198回到其第一位置的移动将通常慢于当所述巧克力激增被开始时从所述第一位置至所述第二位置的移动。
当所述液压流体从所述室194、200被排尽时,所述柔性部件192、198的移动通常取决于材料的固有弹力。然而,真空可以被施加到所述室的一个或两个以辅助移动所述部件,或者在两个方向上主动移动所述部件的其他手段可以被使用。使用不是由弹性材料制成的柔性部件也是可能的,在这种情况中,用于偏置所述部件至它们各自的第一和第二位置的一些其他结构将被需要。
所述控制系统提供对于两个柔性部件192、198的每一个的移动的速度、时间和量(体积)的独立控制,因此可以独立地控制所述第一和第二材料的每一个的脉动料流的速度、时间和体积。相较于先前的其中单一可移动部件改变所述第一材料和所述第二填充材料两者的料流的实施方案,这提供在优化取决于所述第一和第二材料的本性和其他加工要求的过程时增加的灵活性。
在可替换的结构中,所述第二柔性部件198可以被定位围绕所述外部管道或滚筒120的内表面,并且所述第二流体室200限定在所述第二部件198和所述外部管道之间。在此实施方案中,液压流体通过所述液压致动系统被引导至所述第二流体室200中,以径向向内弯曲所述第二部件198来从第一位置移动所述部件至第二位置,从而降低所述第一材料供应路径的体积。另外,所述第一和第二柔性部件192、198不需要被共心地定位,但是在单独的料流控制模块中可以彼此被纵向隔开,如在图25中示意性地图示说明的。图25还示意性地示出液压流体致动系统226的一部分,所述液压流体致动系统226形成用于设备的控制系统的一部分。所述液压致动系统包括第一和第二液压缸227、228,所述第一和第二液压缸227、228流体分别连通到所述第一和第二液压室194、200。所述液压缸227、228经由致动器229、230被操作以通过引入液压流体至所述室并且从所述室移除所述流体来在所述第一和第二柔性部件192、198各自的第一和第二位置之间选择性地移动所述第一和第二柔性部件192、198。所述致动器可以是任意适合的类型,比如双动式气压致动器或电子线性致动器。
图26是示出针对典型的挤出次序所述第一和第二液压缸227、228相对于时间的位移的曲线图。在图26中,线232代表所述第一液压缸227的位移,所述第一液压缸227控制所述第一柔性部件192的移动,以改变所述第二材料14供应路径的体积,因此改变所述第二材料经所述流体出口的流速。段232a图示说明随着液压流体被取出所述第一室194以允许所述第一柔性部件192弹性径向向外变形增加所述第二材料供应路径的体积并且降低所述第二材料经所述流体出口嘴的料流时,所述第一缸227的位移。此阶段迅速地发生以使所述第二材料从所述出口嘴被吸回到所述第二供应路径中。段232b和232c图示说明了随着加压流体被重新引入到所述第一室192中以径向向外变形所述第一柔性部件192以降低所述第二材料供应路径的体积并且将所述第一柔性部件返回至其第一位置时,所述第一液压缸的位移。由此可见,线段232b比线段232c陡,图示说明了所述第一柔性部件如何在移动的初始阶段朝向所述第一位置被迅速地移回以重新开始所述第二材料经所述嘴的料流。其后,所述第一柔性部件朝向所述第一位置被较缓慢地移回所述第一位置,以不至于在所述填充的腔体在所述挤出物本体中被产生的同时,激增所述第二材料的料流。
在图26中的线234图示说明了所述第二液压缸228的位移,所述第二液压缸228控制所述第二柔性部件198的移动。线段234a图示说明随着液压流体被引入到所述第二室200中以降低所述第一材料供应路径的体积,因此激增所述巧克力经所述模具时,所述第二液压缸228的位移,而线段234b图示说明了随着所述液压流体被取出所述第二室200以允许所述第二柔性部件返回其第一位置时的位移。由此可见,所述第二液压缸228的位移小于所述第一液压缸227的位移,并且所述位移234b在返回阶段期间慢于在激增阶段期间。也将被注意的是,所述第一和第二液压缸并且由此所述第一和第二柔性部件在整个挤出循环中被不断地致动。这不是必须的,但在任意的本文描述的实施方案中,常常是这种情况。
在图26中示出的实施例中,所述第二液压缸228激增所述巧克力的移动234a与所述第一液压缸227停止所述第二材料的料流的移动232a大约同时开始和结束。然而,如先前指出的,在某些应用中,在所述第二材料的料流被停止稍微之前或稍微之后开始激增所述第一材料12是有利的,以提供在所述挤出物本体中从填充部分至不填充的部分的干净的转换或以创建其他的挤出效果。在图26中示出的实施例中,所述柔性部件192、198的从它们的第二位置回到它们的第一位置的移动被控制,以至于在挤出物本体的填充的部分被产生的同时,维持经所述模具的挤出大体上稳定的状态。然而,不必是这种情况,且所述柔性部件的行进的速率和方向可以通过所述控制系统被改变,以便或者增加或者减少所述第一和第二材料的任一个的料流以创建不同的挤出效果。从而,举例来说,所述第一材料经所述模具的料流可以在所述填充阶段期间周期性地被激增并且降低,以产生其宽度沿其长度变化的挤出物本体。
正如所述往复穿梭部件80,所述柔性部件192、198的移动的控制可以是可调节的,以使相同的设备可以被用于产生具有不同厚度和/或不同全长的端盖区的产品。这也可以允许在所述填充阶段期间,如果期望的话,所述柔性部件被移动超过它们的标称第一和第二位置。在这种情况中,所述室194、200可以不被完全地填充和/或完全地排放以在所述柔性部件192、198的第一和第二位置之间移动所述柔性部件192、198。因此,在挤出循环的填充阶段期间,所述第一柔性部件192可以被移动超过其第一位置以创建所述第二材料的激增,并且随后在所述填充阶段结束之前返回所述第一位置,准备好在挤出的不填充阶段期间在所述挤出物本体中形成中间不填充的部分。
图27图示说明了设备11的另外的实施方案,其中所述柔性部件192、198被提供作为在所述第一和第二材料供应路径的每一个中单独的料流控制模块240、242的一部分。在如图27所示的设备11中,第一材料料流控制模块240形成部分第一材料供应路径154,沿所述第一材料供应路径154所述第一材料从源流动至所述模头10。第二材料料流控制模块242形成部分所述第二材料供应路径152,沿所述第二材料供应路径152所述第二填充材料14从源流动至所述注射器22。在此实施方案中,所述料流控制模块240、242被平行安排在单独的管道中,而并非共心或同轴。这是有利的,因为连接到每一个所述料流控制模块被简化。另外,维持所述第一和第二材料供应流动路径154、152在它们长度的显著比例上彼此独立,使得独立于彼此来调整所述第一和第二材料12、14的温度更容易。所述第二材料料流控制模块242在其下游端与共心地定位在第一材料供应路径之内的管道70流体连通,来以相似于先前的实施方案的方式递送所述第二材料14至所述注射器22。
所述料流控制模块240、242的每一个实质上是相同的并且在图28和图29中被详细示出。每个料流控制模块240、242包括大体上圆柱形外部管道部件244,所述外部管道部件244在每一端具有快速适应连接器(quick fit connector)246、248,以使所述模块能够被迅速地装配并且能够被迅速地从所述设备拆卸以进行清洁和维护。致动部件250具有大体上圆柱形部分252和在所述圆柱形部分的一端的安装部分254,所述致动部件被安装在所述端连接器246的一个和所述外部管道部件144之间,以使所述圆柱形部分252被大体上共心支撑在所述外部管道部件244之内。螺旋流体通道256在所述致动部件的外表面上被提供,并且经由内部流体通道258与所述液压致动系统226流体连通,所述内部流体通道258通过所述端连接器254。可弹性变形管状部件形式的柔性部件192、198被安装围绕所述致动部件250的所述圆柱形部分252并且在每一端被夹住,以至于覆在所述螺旋流体通道上。所述柔性部件192、198被弹性偏置至一位置,如图28所示,在所述位置中所述柔性部件192、198倾向于位于临近所述致动部件250的所述圆柱形部分252的外表面,在所述外表面处,在所述柔性部件192、198和所述外部管道部件244之间的环形空间的体积最大。液压流体室194200被有效限定在所述柔性部件192、198和所述致动部件之间的空间中,并且液压流体可以经所述内部通道258和所述螺旋通道256被选择性地引入到所述室中以径向向外弯曲所述柔性部件抵抗材料的弹力来降低在所述柔性部件192、198和外部管道部件244之间的所述环形空间的体积。
在所述挤出过程的填充阶段结束时,在所述填充阶段中填充的腔体在所述挤出物本体中被产生,一定体积的液压流体存在于所述第二材料料流控制模块242的所述液压室194中,以保持所述柔性部件192在第一向外变形位置,同时所述第一材料料流控制模块240的所述液压室200被完全地或部分地排放,以使所述第二柔性部件在第一径向向内弹性偏置位置。为了形成所述挤出物本体的中间部分30,所述控制系统可操作来完全地或部分地迅速排放所述第二材料料流控制模块242的所述液压室194,以使所述柔性部件192朝向所述致动部件248朝向其第二位置径向向内塌陷,迅速地增加所述第二材料供应路径152的体积。这暂时地停止或至少显著地降低所述液体填充材料14经所述注射器的料流。所述第二材料供应路径的体积的迅速增加可以被安排以使所述第二填充材料从所述注射器被拉回或被吸回到所述第二材料供应路径中,来试图并且确保所述第二材料到所述挤出物本体中的料流快速并且干净的截止。所述控制系统还引入加压液压流体到所述第一材料料流控制模块240的所述液压室200中,以扩张所述第二部件198至其第二位置,降低所述第一材料供应路径的体积并且激增所述巧克力经所述模具的流速。
为了开始所述挤出循环的下一个填充阶段,所述控制系统可操作以引入一定体积加压液压流体到所述第二材料料流控制模块242的所述室194中,以径向向外扩张所述柔性部件192,来重新开始所述填充材料经所述注射器的料流,并且将向所述第一部件的第一位置返回所述第一部件,但是典型地以比所述室被排放较缓慢的平均速率,以使所述第一部件192返回其第一位置慢于所述第一部件192从其第一位置被移动至其第二位置。所述控制系统还完全地或部分地排放所述第一材料料流控制模块240的所述液压室200,以使所述第二部件198返回其第一位置,增加所述第一材料供应路径的体积。再次地,所述第二部件198回到其第一位置的移动将通常慢于在所述巧克力激增被开始时从所述第一位置至所述第二位置的移动,以使所述巧克力经所述模具的料流不被停止或过于降低。
正如先前的实施方案,所述控制系统能够独立于彼此致动所述两个料流控制模块240、242,以使所述两个柔性部件的移动的速度、体积和时间可以被单个地控制。另外,所述柔性部件被移动的速率不需要如在图26中的曲线图中表明的那样是线性的。因此,所述第一柔性部件192可以在移动的初始阶段朝向所述第一位置被较迅速地移回,来快速地重新开始所述第二材料的料流并且随后以较缓慢的速率被移回。然而,所述控制系统可以被编程以移动所述第一和第二柔性部件的任一个,或者甚至用于改变所述第一和第二供应路径的体积的任意其他类型的可移动部件,以很多其他并且可能更复杂的模式创建一定范围的挤出效果。
在图27示出的实施方案中,所述柔性部件192、198被定位围绕内部致动部件。然而,在可替换的结构中,所述柔性部件可以被放置围绕所述管道部件244或外部致动部件的内表面,并且通过液压流体在它们各自的液压室中的引入径向向内变形。
将被理解的是,各种可替换的可移动流体致动部件可以被提供在用于所述第一和第二材料的所述供应路径中,以选择性地改变所述供应路径的体积,并且因此改变所述第一和第二材料的流速。
如在参照图9、图10A和图10B的上文讨论的,在根据本发明的第五挤出技术中,旋转所述注射器是必需的。下文将有用于旋转全部或部分所述模具的内部部分的几种驱动结构的简要描述。
图23图示说明了用于旋转全部或部分所述模具10的所述内部部分24的磁驱动结构,并且所述磁驱动结构可以被用于旋转所述注射器22。在此实施方案中,所述挤出机设备相似于如关于图18的上文描述的设备,除了在所述内管70和所述集管134上的所述环形凸缘144之间没有往复穿梭部件80。替代地,轴环210被快速旋转安装到所述内管70的前端。所述轴环210具有环形凸缘212,所述环形凸缘212被定位在所述集管上的所述环形凸缘140内侧,并且所述两个凸缘212、140通过销214机械连接,以使所述内管70和轴环210的旋转被传递到所述集管134并且经由所述笼132和所述支撑盘130至所述注射器22。在此实施方案中,所述支撑盘130被可旋转地安装在所述模具的所述外部部分19中,如在参照图18中示出的实施方案的上文中所讨论的。使用大体在213处标明的适合的轴承和密封结构,所述内管70的后端可旋转地与所述进口供应口172连接。内环形或部分环形磁体214被放置围绕所述滚筒120的内侧,并且借助于环形或部分环形凸缘216被快速旋转安装于所述内管。在所述凸缘216中的开口允许所述巧克力在所述磁体214和所述内管70之间流动。外环形或部分环形磁体218被围绕所述滚筒的外侧安装并且与所述内磁体214磁性耦合,以使所述外磁体218围绕所述滚筒的旋转导致所述内磁体的相应的旋转,并且因此导致所述注射器22的旋转。在用于所述挤出机的控制系统的控制下,致动器结构(未示出)旋转所述外磁体218。任意适合的致动结构可以被用于旋转所述外磁体218。
当所述注射器22在连续运动中被旋转时,在图23中示出的结构是特别适合的。然而,所述旋转磁驱动结构也可以涉及关于图10A和图10B的上文描述的实施方案,其中所述注射器被旋转通过一设置角度。
图24图示说明用于旋转所述模具10的内部部分24的可替换的结构。如在图24中图示说明的所述挤出机设备11在大多数方面与上文讨论的在图23中图示说明的设备相同。然而,不同于使用磁力耦合器以旋转所述内管70,所述内管70借助于环形凸缘220与所述外部滚筒120的旋转部分120C机械连接。所述凸缘220具有开口以使所述巧克力能够经过所述凸缘在所述外部滚筒120和所述内管70之间流动。所述滚筒部分120C的旋转移动经所述凸缘220被传递到所述内管70,并且经由所述轴环210、集管134、笼132以及所述支撑盘130从所述内管被传递到所述注射器22。
在图24中示出的实施方案特别适用于将所述内模具24从一个角度位置快速旋转至另一个。相应地,致动器臂或曲柄224从所述滚筒的旋转部分120C的外表面突出。适合的致动器(未示出),举例来说,比如气动或其他流体驱动柱塞,在所述臂224上起作用以在所述两个角位置之间移动所述滚筒部分120C。然而,所述驱动结构可以适用于持续地旋转所述注射器。
上述用于旋转上文描述的所述模具的内部部分的实施方案的任一个可以与本文描述的任意所述料流控制机构组合,包括上文参照图18和图21描述类型的往复穿梭结构,以脉动所述液体填充材料和巧克力的料流。在这样的结构中,所述内管70的旋转移动可以经修改的内部支撑杆146被传递到所述集管134。另外,同时在实施方案中示出包括所述注射器的所述模具的整个内部部分24被旋转。所述结构可以被修改以仅旋转部分的所述模具的内部部分24,比如如上文参照图13A和图13B描述的所述旋转部件60。
如先前讨论的,通过改变所述挤出开口的轮廓,所述模头结构可以适用于产生具有宽泛范围的可能的横截面形状的挤出物本体,包括但不限于:星形、圆形、方形、三角形、矩形或不规则形。通过提供适当数量的具有期望的尺寸和形状的出口,所述填充的腔体的数量、尺寸和形状也可以依照期望是变化的。举例来说,挤出的巧克力条可以具有单一的、中心的、大体上圆形的填充的腔体18,所述腔体可以占据任意的从3%至40%或更多的所述条的总体积。可替换地,多个腔体可以被形成。举例来说,所述模具可以被安排来产生具有大体上三角形横截面轮廓的具有三个填充的腔体的产品。本领域技术人员将认识到大量可能的构型可以使用本发明的方法和设备被产生。
在先前的实施方案中,用于所述第二填充材料14的流体出口已经包括细长针状注射器22。然而,不必是这种情况,任意适合的流体出口可以被使用。图30示意地图示说明具有嘴260的可替换的模头结构10,所述嘴260具有单一中心出口孔口262,经所述孔口262所述第二填充材料14流动至所述挤出物本体中。所述模具具有主体部分264,所述主体部分264包括开口盘266,所述开口盘266分别跨用于所述第一和第二材料的所述供应路径154、152延伸。在这种情况中,所述第二材料14经内部管道70被进料到所述模头,而所述第一材料经在所述内部管道70和外部管道120之间的环形被进料到所述模头。所述开口盘具有中心开口268,所述中心开口268与所述内部管道70的内部流体连通。所述第一材料流经的若干另外的开口270被提供在所述开口盘中围绕所述中心开口268并且与在所述内部和外部管道70、120之间的所述环形流体连通。所述嘴260被安装到所述中心开口268上方的所述开口盘的外部轴向面,并且具有中心孔272,经所述中心孔272所述第二材料可以流动至所述出口孔口262。将被注意的是,所述出口孔口262具有小于所述孔272的直径。已经发现这产生在所述第二材料的料流被停止时有助于降低所述填充材料的拖尾的有益效果。不希望被束缚于任意特定的理论,据说使用具有小于紧接所述开口上游的所述流动路径的直径或宽度的流体出口262增加回压,在所述第二材料供应路径的体积被初始增加以停止所述第二材料的到所述挤出物本体中的料流时,所述回压使得所述第二材料的吸回更有效。
如图30所示的所述模头结构10还具有环形护罩274,所述环形护罩274被安装到主体部分的外表面并且向下游突出超过所述嘴的端。所述护罩的内表面276限定挤出开口,所述第一材料流动到所述挤出开口中以形成所述挤出物本体,因此所述护罩的所述内表面的横截面形状至少部分地决定所述挤出物本体的横截面轮廓。所述护罩274向下游延伸足够的距离以允许在所述挤出物本体中的所述第一材料充分冷却,以在所述挤出物本体离开所述护罩时保持其形状。在此实施方案中,所述护罩突出超过所述嘴的下游端。当所述第二材料流经所述出口孔口262时,所述嘴260的外表面有助于限定在所述挤出物本体中产生的所述填充的腔体18的横截面形状。在这种情况中,所述嘴横截面是大体上圆形的并且所述嘴被安排,以在所述挤出物本体中形成单一的相对大直径的腔体18。
在有利的结构中,所述护罩274和/或所述嘴260可以是被安装到所述模头的主体264的可移除的单独的项。这使得相同模具主体能够与一系列不同的护罩274和/或嘴260一起使用以产生一系列不同的产品。此外,所述护罩和所述嘴可以由聚合材料制造,在所述第一和第二材料冷却时,所述聚合材料较不可能粘住所述第一和第二材料,而所述主体264可以由金属材料制造以承受其经受更高的温度和压力。然而,不必是这种情况,并且所述护罩和/或所述嘴可以是所述模具主体整体部分。
所述嘴260也可以被给出轮廓以有助于所述材料的料流。图31和图32图示说明具有大体上圆锥形本体278的嘴的使用。所述本体以其在下游端的顶点大体上与所述模具的纵轴对齐被放置。用于所述第二材料的所述流体出口262被位于所述圆锥形本体的底部并且大体上径向向外引导所述第二材料围绕所述圆锥形本体的外表面流动,以形成单一中心填充的腔体18,如在图31中图示说明的。当如在图32中图示说明的所述第二材料的料流被停止时,所述第一材料12能够平滑地围绕所述圆锥形本体的外表面流动以形成具有最小量的所述第二材料的拖尾的所述挤出物本体的不填充的部分。已经发现在所述第二填充材料相对粘时,比如焦糖,此结构特别有效。
在挤出之后,所述挤出物本体16被分割成单个段以形成单个的糖食产品。每次分割经在所述挤出物本体中所述中间部分30的一个的中心进行。如先前指出的,在大多数应用中,预期的是所述挤出物本体16将在每一个中间部分30被切割或以其他方式被分割以使每一个糖食产品具有填充的部分31,所述填充的部分31延伸基本上具有所述第一材料的端盖的所述产品的整个长度。然而,举例来说,通过在每隔一个或每隔两个中间部分切割所述挤出物本体产生具有沿其长度隔开的一个或更多个中间部分的产品也是可能的。所述挤出物本体16可以使用任意适合的手段被切割成单个的段,比如上文参照图8描述的刀片或所述空气压皱结构。
所述挤出物本体16经所述中间部分30的一个被切割或以其他方式被分割是重要的。这可以以若干方式被实现。举例来说,所述切割机(未示出)的时间可以与所述模头的行动同步。然而,所述挤出物本体被挤出到其上的所述传送带的滑移或拉伸可能出现在长时间生产时确保精确同步的问题。在可替换的结构中,在所述传送带上提供标记或刻度。控制系统在所述模头处使用第一照相机以检测在其上中间部分30被形成的所述传送带的部分,以及在铣头处使用第二照相机用于检测何时该部分被定位在所述切割机下面,以便触发所述切割机的致动。
在另外的可替换的结构中,控制系统自身被用于检测在所述挤出物本体中的所述中间部分30,以便触发所述切割机。在一个系统中,当中间部分30被挤出时,在所述模头处或靠近所述模头的所述挤出物本体的外部做标记,并且照相机或其他传感器用于在所述切割机处检测所述标记。所述标记可以是在所述模头处产生经所述中间部分30局部切割。可替换地,用于触发的控制系统可以在所述切割机处使用用于检测在所述挤出物本体中的所述中间部分的传感器结构。这可以包括使用图像系统,比如X-射线或声纳,或用于感测所述中间部分30和所述挤出物本体16的所述填充部分17的相对密度的其他结构。
所述挤出设备11将典型地还包括控制系统(未示出),所述控制系统可以包括处理器、存储器和传感器,用于监视并且控制所述设备的操作并且特别是所述第一食品材料和/或所述第二食品材料经所述模具和注射器的操作。
在这样的情况下,即所述设备具有用于脉动所述第一材料的料流的料流控制机构并且特别是能够迅速地增加所述第一材料供应路径的体积的料流控制机构,在每一个产品段被形成时,所述料流控制机构可以被用于分割所述挤出物本体。在这种结构中,在形成第一产品的所述第二端盖30A的挤出物的不填充的中间部分正被形成的同时,所述第一材料料流控制机构被致动以引起所述第一材料流动路径的体积的迅速增加,以至于从所述模具吸回所述第一材料。这将在所述模具中的所述第一材料与所述第一产品分离,所述第一产品在所述传送带上被运走。所述第一材料料流控制机构被致动以降低所述第一材料流动路径的体积,并且重新开始所述第一材料经所述模具的料流以形成另外的挤出物本体的不填充的部分,所述不填充的部分形成下一个产品的第一端盖30B。在下一个不填充部分被生产以形成下一个产品的第二端盖30A之前,所述挤出循环随后继续填充阶段。一旦第二端盖30A的足够的厚度被形成,所述第一材料料流控制机构被再次致动以从所述模具吸回所述第一材料,而所述过程重复。
所述挤出设备可以被以第一材料12供应,所述第一材料12已经如在标题为“调和可食组合物的方法(Method of Tempering Edible Compositions)”的GB2186476A中描述的被调和成可挤出的稠度,所述文献的全部内容通过引用被并入本文。特别地,当所述第一食品材料是糖食材料,比如巧克力,所述第一食品材料可以被调和成粘土样稠度并且在冷挤出过程中在压力下被递送到所述挤出模具。涉及“冷挤出”和类似的术语指的是以在室温或接近室温的材料实行的挤出,与“热挤出”相反,在所述热挤出中材料在升高的温度被挤出。
所述填充的腔体18可以具有任意的尺寸。本发明的设备和方法可以被用于产生产品,在所述产品中所述腔体或每一个腔体的直径/宽度范围从几微米直至几个厘米或更大。举例来说,在比如仅具有一个填充的腔体的巧克力条的产品中,所述腔体的直径/宽度可以是几个厘米。在另一个极端,本发明的设备和方法可以被用于产生具有内部区的产品,在所述内部区中有大量非常小的填充的腔体,所述填充的腔体可以采取毛细管的形式。所述腔体或毛细管可以具有3mm或更小的直径/宽度。在一些实施方案中,所述腔体或毛细管具有不大于2mm、1mm、0.5mm、0.25mm或更小的直径/宽度。具有不大于100μm、50μm或10μm的直径/宽度的小的腔体或毛细管是可能的。为了此类型的应用,所述模具的所述内部部分可以包括大量的非常精细的紧挨着被放置的注射器出口,经所述注射器出口所述第二食品材料被引入。这将产生挤出物本体,在所述挤出物本体中有大量的非常精细紧密堆积的填充的腔体,所述填充的腔体将赋予所述内部区不同的质地,所述质地为消费者产生增加的感官愉悦。
在另外的变体中,可以使用多于一种填充材料。如果期望,不同的腔体可以被以不同的填充材料填充,以为消费者提供独特的口味和质地体验。可替换地,所述填充材料可以包含两种或多种有区别的组分的混合物,所述组分可以彼此混溶或可以彼此不混溶。在填充组合物中采用的两种或多种组分和/或半固体可以以相同的或不同的量被包括,并且可以具有相似的或有区别的特征。更具体地,在一些实施方案中,所述两种或多种组分可以在各种特征方面不同,举例来说,比如粘性、颜色、风味、口味、质地、感觉、原料组分、功能组分和/或甜味料。
在一个实施方案中,每一个或至少一个腔体被以第一填充材料填充,所述第一填充材料形成刚性多孔结构,而第二可流动或液体填充料被引入到所述第一填充材料的孔中。所述第一填充材料可以是与用于所述外套体的所述第一食品材料相同的材料,但是所述材料被处理以使其在固化时,所述第一填充材料形成多孔结构。
还应该被理解的是所述第一材料可以是两种或多种有区分的组分的混合物,所述组分可以彼此混溶或可以彼此不混溶。在一些应用中,挤出两种或多种第一材料以形成所述挤出物本体可以是符合期望的。举例来说,已知挤出两种不同类型的巧克力,典型地白巧克力与牛奶巧克力或黑巧克力一起,以产生大理石般的效果。
在一些应用中,能够暂时地增加所述第二填充材料的料流和/或暂时地减少所述第一材料的料流可以是符合期望的,以便产生不同的挤出效果。举例来说,这可以在所述挤出过程的所述填充阶段期间被使用以改变所述挤出物本体的横截面和/或修改所述填充的腔体。本领域技术人员将理解上文描述的不同的控制结构可以被修改,以允许所述第一和第二材料的任一个或两者的料流依照期望被增加和/或被减少。
上文描述的方法和设备尤其适合用于挤出具有液体填充料的巧克力条,但是可以被调适来用于挤出具有不同的填充料的其他糖食或甚至非糖食食品产品。硬糖、咀嚼型胶基糖、吹泡型胶基糖、太妃糖、巧克力、法奇糖以及耐嚼糖果都是用于在挤出糖食产品时作为第一材料使用的适合的材料,尽管其他糖食材料也可以被使用。用于挤出非糖食食品产品的适合的第一材料包括:具有软干酪、干酪、肉类、胶冻、果酱、水果浆等的填充料的干酪、面团、饼干、糕点以及宠物食品。但应该被注意的是本文描述的方法和设备可以被调适来用于共挤出任意适合的材料,不限于食品或糖食材料,比如:塑料、聚合物、橡胶(天然的和合成的)等等。
还应该被理解的是,很多上文描述的方法可以依照需要以不同的方式被组合以根据特别的应用和被挤出的材料的本性来令人满意地挤出填充的产品。相似地,还应该被理解的是,用于实行所述方法的设备的各种实施方案也仅是示例性的,并且在关于一个技术方案中描述的特征可以被组合或并入到适当的其他实施方案中。因此,上述实施方案不是意图要限制要求保护的范围,而是意图描述关于本发明可以如何被实现的实施例。本文公开的方法和设备的任一方面可以要求独立的专利保护,而不被限制于所附的权利要求书中陈述的那些方面。

Claims (33)

1.用于制造糖食产品的设备,所述设备包括限定挤出开口和至少一个流体出口的挤出模具,所述设备限定第一材料供应路径以及第二材料供应路径,沿所述第一材料供应路径所述第一材料流动至所述模具,沿所述第二材料供应路径所述第二材料流动至所述至少一个流体出口,用于在压力下递送处于可流动状态的第一糖食材料到所述模具挤出开口以产生所述第一糖食材料的挤出物本体的第一糖食材料递送系统,用于在压力下递送处于可流动状态的第二糖食材料到所述至少一个流体出口的第二糖食材料递送系统,所述至少一个流体出口用于所述第二糖食材料到所述挤出物本体的引入以在所述挤出物本体之内形成以所述第二糖食材料填充的腔体,所述设备具有控制系统,所述控制系统被配置来周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以至于在所述挤出物本体之内形成一部分,在所述部分中没有填充的腔体,其中所述控制系统可操作来通过改变所述第二材料供应路径的体积周期性地并且短暂地改变所述挤出过程以至于改变所述第二糖食材料经在使用中的所述至少一个流体出口的流速,其中所述控制系统包括位于第一和/或第二糖食材料供应路径中的每个之内的至少一个柔性部件,以周期性地并且短暂地改变挤出过程,其中每个柔性部件由流体致动系统致动,所述流体致动系统在使用中可操作来在流体腔体之内引入或排出液压流体以移动所述柔性部件或每个柔性部件。
2.如权利要求1所述的设备,其中所述第二糖食材料料流控制机构可操作来增加所述第二糖食材料供应路径的所述体积,以至于降低所述第二糖食材料经所述至少一个流体出口的料流,同时所述第一糖食材料的挤出继续产生所述挤出物本体的不填充部分。
3.如权利要求2所述的设备,其中所述第二糖食材料料流控制机构可操作来增加所述第二糖食材料供应路径的所述体积,以至于停止所述第二糖食材料经在使用中的所述至少一个流体出口的所述料流。
4.如权利要求2或权利要求3所述的设备,其中所述第二糖食材料递送系统包括第二糖食材料递送装置,所述第二糖食材料递送装置用于导致所述第二糖食材料沿所述第二糖食材料供应路径流动,所述第二糖食材料料流控制机构位于在所述第二糖食材料供应装置和所述挤出模具之间的所述第二糖食材料供应路径中。
5.如权利要求1所述的设备,其中所述控制系统包括可操作来改变所述第一糖食材料经所述挤出模具的流速的第一糖食材料料流控制机构。
6.如权利要求5所述的设备,其中所述第一糖食材料递送系统限定了所述第一糖食材料供应路径,沿所述第一糖食材料供应路径所述第一糖食材料可以流动到所述模具,所述第一糖食材料料流控制机构可操作来改变所述第一糖食材料供应路径的体积,以至于改变所述第一糖食材料经在使用中的所述挤出模具的流速。
7.如权利要求6所述的设备,其中所述第一糖食材料递送系统包括第一糖食材料递送装置,所述第一糖食材料递送装置用于导致所述第一糖食材料沿所述第一糖食材料供应路径流动,所述第一糖食材料料流控制机构位于在所述第一糖食材料供应装置和所述挤出模具之间的所述第一糖食材料供应路径中。
8.如权利要求2或权利要求3所述的设备,其中所述第二糖食材料料流控制机构包括所述至少一个柔性部件,所述至少一个柔性部件至少部分地被接纳在所述第二糖食材料供应路径中并且至少在第一位置和第二位置之间是可移动的,以改变所述第二糖食材料供应路径的所述体积,这样的结构使得所述柔性部件或每个柔性部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动增加所述第二糖食材料供应路径的所述体积并且所述柔性部件或每个柔性部件在从所述第二位置向所述第一位置的方向上的移动减少所述第二糖食材料供应路径的所述体积,所述第二糖食材料料流控制机构包括致动器结构,所述致动器结构用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述柔性部件或每个柔性部件。
9.如权利要求8所述的设备,其中所述第一糖食材料料流控制机构包括至少一个柔性部件,所述至少一个柔性部件至少部分地被接纳在所述第一糖食材料供应路径中并且至少在第一位置和第二位置之间是可移动的以改变所述第一糖食材料供应路径的所述体积,这样的结构使得所述柔性部件或每个柔性部件在从所述第一位置向所述第二位置的方向上的移动减少所述第一糖食材料供应路径的所述体积并且所述柔性部件或每个柔性部件在从所述第二位置向所述第一位置的方向上的移动增加所述第一糖食材料料流路径的所述体积,所述第一糖食材料料流控制机构包括致动器结构,所述致动器结构用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述柔性部件或每个柔性部件。
10.如权利要求8所述的设备,其中所述柔性部件或每个柔性部件安装在各自供应路径中并且向所述第一位置和所述第二位置中的一个偏置,所述致动器结构包括流体致动系统,所述流体致动系统用于使所述柔性部件或每个柔性部件抵抗偏置力朝向所述第一位置和所述第二位置中的另外一个变形。
11.如权利要求10所述的设备,其中所述柔性部件或每个柔性部件由弹性可变形材料制成并且被配置,以使所述材料的固有回弹将所述柔性部件或每个柔性部件偏置于所述第一位置和所述第二位置中的所述一个。
12.如权利要求6或权利要求7所述的设备,其中各自的供应路径包括管道,经所述管道各自的材料可以流动,所述柔性部件或每个柔性部件以管的形式被安装在位于所述管道之内的致动部件周围,以使用于各自的材料的流动路径被限定在所述管状柔性部件的外表面和所述管道之间,流体腔体被限定在所述致动部件和所述管状柔性部件之间,所述管状柔性部件被弹性地朝向所述致动部件偏置,所述控制系统包括流体致动系统,所述流体致动系统用于选择性地引入流体到所述腔体中,以抵抗偏置力径向向外扩展所述管状柔性部件。
13.如权利要求10或权利要求11所述的设备,其中各自的供应路线包括管道,经所述管道各自的材料可以流动,所述柔性部件或每个柔性部件以管的形式被安装在所述管道的内表面周围以使用于各自的材料的流动路径经所述管状柔性部件被限定,所述管状柔性部件被弹性地径向向外朝向所述管道的所述内表面偏置,流体腔体被限定在所述管道和所述管状柔性部件之间,并且所述控制系统包括流体致动系统,所述流体致动系统用于选择性地引入流体到所述腔体中,以使所述管状柔性部件径向向内变形。
14.如权利要求12所述的设备,其中所述流体致动系统可操作来选择性地至少部分地排出所述流体腔体的流体。
15.如权利要求9所述的设备,其中所述第一糖食材料料流控制机构和所述第二糖食材料料流控制机构分别包括如权利要求10至14中任一项中的第一糖食材料料流控制机构和第二糖食材料料流控制机构。
16.如权利要求10或权利要求11所述的设备,其中所述设备包括内部管道以及外部管道,所述内部管道的内部限定部分所述第二糖食材料供应路径,所述外部管道以隔开的关系围绕所述内部管道,一流动通道被限定在所述内部管道和所述外部管道之间,所述流动通道形成部分所述第一糖食材料供应路径,所述控制系统包括第一环形弹性柔性部件,第一流体腔体,以及流体致动系统,所述第一环形弹性柔性部件被安装在所述内部管道的内表面周围,使得所述部件的内部形成所述第二糖食材料供应路径的一部分,所述第一流体腔体可操作地与所述第一环形弹性柔性部件连接,所述流体致动系统与所述腔体连接,用于选择性地引入流体到所述第一腔体中以使至少部分所述第一环形弹性柔性部件从初始弹性偏置配置径向向内变形以降低所述第二糖食材料供应路径的所述体积,所述控制系统还包括第二环形弹性柔性部件,以及第二流体腔体,所述第二环形弹性柔性部件被安装在所述内部管道的外表面周围,使得部分所述第一糖食材料供应路径被限定在所述第二环形弹性柔性部件和所述外部管道之间,所述第二流体腔体可操作地与所述第二环形弹性柔性部件连接,所述流体致动系统与所述第二流体腔体连接,用于选择性地引入流体到所述第二腔体中,以使至少部分所述第二环形弹性柔性部件从初始弹性偏置配置径向向外变形以降低所述第二流动路径的所述体积。
17.如权利要求8所述的设备,其中所述柔性部件或每个柔性部件包括柔性膜。
18.如权利要求10所述的设备,其中所述流体是不可压缩流体。
19.如权利要求6或者权利要求7所述的设备,其中所述控制系统被配置来相互独立地致动所述第一糖食材料料流控制机构和所述第二糖食材料料流控制机构中的每个。
20.如权利要求1所述的设备,其中所述模具包括主体部分以及护罩,所述主体部分限定一个或更多个开口,来自所述第一糖食材料供应路径的所述第一糖食材料经所述一个或更多个开口流动,所述护罩在下游方向越过所述主体部分的外端轴向地突出,所述护罩限定中心挤出开口,在所述中心挤出开口中所述第一糖食材料被引导以形成所述挤出物本体。
21.如权利要求20所述的设备,其中所述护罩被可移除地安装到所述主体部分。
22.如权利要求20所述的设备,其中所述模具包括中间地位于所述主体部分的嘴,所述嘴限定一个或更多个开口,所述一个或更多个开口与所述第二糖食材料料流动路径流体连通,所述一个或更多个开口包括所述至少一个流体出口。
23.如权利要求22所述的设备,其中在所述嘴中的所述至少一个开口的最大横向尺寸小于在紧邻所述嘴上游的所述第二糖食材料供应路径的最大横向尺寸。
24.如权利要求22或权利要求23所述的设备,其中所述护罩在所述模具的轴向上延伸越过所述嘴的外端或下游端。
25.如权利要求22或权利要求23所述的设备,其中所述嘴被可移除地安装到所述模具的所述主体部分。
26.如权利要求22所述的设备,其中所述主体部分包括开口盘,所述开口盘限定与所述第二糖食材料供应路径流体连通的中心开口和从所述中心开口径向向外隔开的至少另一个开口,所述至少另一个开口与所述第一糖食材料供应路径流体连通。
27.如权利要求26所述的设备,其中所述嘴被安装到所述开口盘,所述至少一个嘴开口与所述第二糖食材料供应路径流体连通。
28.如权利要求22或权利要求23所述的设备,其中所述嘴包括圆锥形的本体部分,所述圆锥形的本体部分的顶点与在所述本体的下游端的所述模具的纵轴对齐。
29.如权利要求28所述的设备,其中所述至少一个流体出口位于相邻所述圆锥本体部分的底部并且被对齐来引导所述第二糖食材料径向向外围绕圆锥本体部分的外表面。
30.如权利要求1所述的设备,其中所述设备包括多个内部流体出口,所述多个内部流体出口被配置,以至于当所述第二糖食材料经在使用中的所述出口被引入到所述挤出物本体中时,产生相应数量的以所述第二糖食材料填充的腔体。
31.如权利要求1所述的设备,其中所述流体出口或每个流体出口借助于形成部分挤出模具组件的注射器来限定。
32.如权利要求1所述的设备,所述设备包括位于相邻于模具的所述出口的移动的传送带,所述挤出物本体被挤出到所述移动的传送带上,所述传送带在与所述挤出模具的纵轴一致的方向上移动。
33.如权利要求1所述的设备,所述设备包括用于成段地分割所述挤出物本体的机构,所述分割机构被调适来经所述中间部分中的分别一个形成所述挤出物本体的每次分割。
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