CN1047964C - 喷涂可流动原材料涂层的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种奶油状物质，如巧克力涂层，是通过使巧克力物质流到由辅助喷嘴(12)所包围的主喷嘴(11)处，在这里辅助喷嘴输送出压力空气而喷雾涂覆的。
喷雾期间，巧克力物质冷却并硬化。

Description

喷涂可流动原材料涂层的装置和方法
本发明总地说来涉及用以喷涂以诸如奶油状物质的流动的或“可流动”物质为原料的涂层的装置。本发明是由于其特别关系到可将之应用于喷涂由诸如熔融的巧克力、巧克力味奶油、稀或稠的糖霜等的流动食用物质所构成的含有榛子、杏仁、椰子等碎屑制品的花色奶油状涂层等而进行研制的。
许多精制的糕点都有这种类型的涂层。比如，现时流行的奶油松饼或小型夹心奶油松饼，实际上是由一种充有奶油的近于球形中空体的烤制糕点或维夫饼(通常放置在打褶的纸杯中)而成的，在其顶部涂有奶油状花色涂层，该涂层通常意图在涂覆之后便固化。
由于种种原因，在不需人工介入条件下对该涂层作自动地工业化地涂覆是有困难的。
第一方面，成品的质量与涂覆过程中涂料的粘滞度紧密相关。
如果粘滞度太高(即涂料太稠太粘)，则难以在成为基质的产品上形成良好的涂层分布：实际上，涂层不是粘在产品上而是沉积在产品上，而形成一叠盖在产品上的独立堆块。
如果粘滞度太低(即涂料太稀)，则涂层会不规则地分布在产品上，形成明显的浇注线，从而弄糟了被涂产品下部(纸杯内部分)，而其上部又没有被妥善地盖住。
如果所用涂料是巧克力或巧克力基质的，则从质量观点考虑，为获得真正满意的结果必须对涂层进行适当地硬化处理(通常要在29℃左右的窄的温度范围内进行)而又要使之不增加条纹和斑点，由此就出现了另一个方面的问题。就是说，被喷涂的巧克力涂层必须严格保持在硬化温度左右的一定温度上，这对工业的实施是非常困难和昂贵的。
本发明的目的是提供一种解决所有上述问题的理想方案，以便能用如奶油状堆块或可以是巧克力的流动物质，在工业化生产中制出的产品上形成涂层，并将涂层适当硬化，即本发明的目的在于提供一种用以在食品上喷涂以诸如巧克力的可流动食用物质为原料的涂层的装置。
此目的是借助根据本发明所提供的用以在食品上喷涂以诸如巧克力的可流动食用物质为原料的涂层的装置得以实现的，而本发明的装置则包括：一个用以接纳一堆块的可流动食用物质的罐，该罐具有用以保持接纳在其内的该可流动食用物质的温度在约33至38℃范围内的加热装置；一个具有一个缸体和一个活塞的泵装置，该泵装置用以从该罐中抽出该可流动食用物质，以将约15至25大气压的压力施加到被抽出的该可流动食用物质上，再将被抽出的且加压的该可流动食用物质输送到一个输送管，该输送管将该可流动食用物质输送到涂层喷涂装置，以便将该可流动食用物质喷涂到该食品上，该输送管具有用以保持在其内的该可流动食用物质的温度在约33至38℃的温度保持装置，该泵装置具有用以减少由该输送管输送到该涂层喷涂装置的该可流动食用物质的压力的压力释放装置；该涂层喷涂装置包括：一个主喷嘴，该主喷嘴用以接纳来自该输送管的温度在约33至38℃范围内和压力在约15至25大气压范围内的该可流动食用物质，该主喷嘴具有用以喷涂该可流动食用物质的输送孔；一个辅助喷嘴，该辅助喷嘴形成一个腔室和一个输送管，该腔室至少局部地在邻接该主喷嘴的该输送孔处朝该输送管之内收敛，且该腔室与用以为该腔室输送压缩气体的压缩气体输送机构连通，以便将该高压压缩气体与由该主喷嘴的该输送孔流出的该可流动食用物质混合，从而将该可流动食用物质转化成雾状体并喷涂到该食品上以便形成一层涂层；该压缩气体输送机构输送用以和由主喷嘴流出的加热且加压的该可流动食用物质混合该压缩气体，以便形成该可流动食用物质的一种雾状体，雾状体的温度低于该可流动食用物质的温度，但恰高于该可流动食用物质的硬化温度，使得喷涂的该可流动食用物质的涂层在喷涂到该食品上时，大致同时在该食品上硬化。
本发明的另一个目的是有关一种用以在食品上喷涂以诸如巧克力的可流动食用物质为原料的涂层的方法。
按照本发明所提供的方法包括：提供一堆块可流动食用物质，该可流动食用物质具有使其硬化的硬化温度；保持该可流动食用物质的堆块保持在一个温度范围，该温度范围在硬化温度之上约4至9℃；用泵装置抽送该可流动食用物质到喷涂装置，同时用温度保持装置保持该可流动食用物质的温度在该温度范围之内，并将可流动食用物质的压力保持在约15至约25大气压的范围内；将来自该喷涂装置的该可流动食用物质通过喷涂到食品上，而使之在该食品上形成涂层，被喷涂的该可流动食用物质的温度稍高于该可流动食用物质的硬化温度，在喷涂到该食品后，该可流动食用物质便立即基本上硬化，而在该食品上则无条文和瑕疵。
现有参照附图，通过完全作为非限定性的实例来描述本发明，其中：
图1表示本发明装置的的总体结构的示意图，其中若干部分示出其剖面；
图2是图1中箭头II所指部件结构的更详细剖面图。
附图中，本发明的装置由总标号1表示，它能将由流动的(或“可流动的”，例如奶油状物质或液体)物质构成的涂料，涂覆在本文所说明的实施例中由流行食品奶油松饼或夹心松饼所构成的产品P之上。
实际上，产品P是由充有糊状或奶油状物质的开口或封闭的大致为球形的烤制点心或维夫饼构成的，该产品可以有榛子或杏仁碎屑、椰丝等的外涂层，且该产品P是放在适当打褶的纸杯B中的。
上述类型商品可以以很高的速度进行工业化生产，进而形成在诸如环形传送带T的输送机上成排或成行向前流动的批量产品P。
尤其是，本发明要处理的问题是要在产品P上部(峰顶部)加上一个原本为流体物质的盖顶R，该物质是呈奶油状的或是液态的(熔融的巧克力、巧克力味奶油、包含有产品碎屑的奶油花色涂层，等等)。
在以下描述中，浇盖熔融巧克力涂层R或类似产品将作为特例。在这里，应该注意的是，本发明说明书中所用的和如果在下述权利要求书中采用的话，该“巧克力”一词，原意只是要表示构成涂层物质的流变学特性，不应该认为，本专利说明书和权利要求中有关“巧克力”一词的使用是要以任何方式将那些在本领域内可以接纳的物质限制在各国法律细则规定的各种用于食品、健康和卫生目的的物质种类之内。
在涂覆这种特性的涂层的情况下，除了如已叙述过的要考虑其它涂层(包括在涂覆后涂层达到一定固化程度)已发现的一般问题之外，还有一个要确保使涂层R很好地硬化而又不形成条纹或其它明显破损的问题。
容器用总标号2表示，它用来接纳要形成涂层R的奶油状物质M。
参照巧克力涂层情况，容器2基本上由一个项部用盖壁3盖化的罐子构成。盖闸4(在生产能力高时，它可用一输送管代替，以连续或基本上连续地把物质M注入罐2中)装在盖上，用来由此装入物质M。罐2的壁与外界隔热且至少局部环绕有加热元件5(通常为电阻丝)，加热元件由一个可作选择调节的温度自动调节器6控制。
当采用熔融巧克力基质涂料时，温度自动调节器6可作调整，以使罐2中的巧克力物质M保持在大约33～38℃的一个温度上。
尤其是，本发明的方案能使罐2中的巧克力物质M保持在一个经常比约29℃的硬化温度高的温度上(一般至少高出几度)，而对最终所涂覆的涂层特性，特别是它的适当硬化没有任何有害的影响。本发明的这个方面与已有技术相比有特殊的优点，在这里不需要对将要浇盖和硬化的巧克力物质的温度进行严格精确的温度调节控制。
罐2中熔融状的巧克力(处于奶油状态)物质M由能在很高压力(如15～25个大气压)下传送奶油状物质的抽吸泵7(如气动泵)送到其排出口。
泵7最好按下面将详述的指标进行制造，就是说，作为一个对物质M有一定“释放”作用的泵应使物质沿泵的活塞有一定的漏出量。在下述关于对巧克力(还可以对其它涂层物质)的具体作用的说明中将能更好的理解，这种类型的泵在避免有害现象的发生方面显示出了特殊的优越性。这些有害现象是，例如，正在抽出的奶油状产品分离成不同成分(固态-液态)和/或卡住泵7。
泵7的输出管通向一过滤器8a和压力稳定器件8b进入输送管9，而该过滤器8a在该压力稳定器8b的上游。该输送管9通常由一柔管构成，并有一加热外护套(如用螺旋式热电阻器9a)，该泵7保持由其加压的奶油状巧克力物质在一定温度下传送到用总标号10表示的涂层喷涂单元。
该喷涂单元包括(图2)一个在高压下提供奶油状物质的喷嘴11，该喷嘴的输出管受球形阻塞器100的控制，球形阻塞器又与受气动操作机构102驱动的杆101连接，而气动操作机构受控于泵(或其它压力源)Pu同时抵抗弹簧103的反作用力。实际上，通过把泵Pu的传输管连到操作机构102上，则操作机构可借助电磁阀104进行脉冲操作(即约400毫秒的打开短间隔)，这样，能以相同的间隔打开喷嘴供给材料M。这个供料操作可以由控制电磁阀104的处理单元C(例如一个PLC)进行自动控制。
从这个观点来看，涂层喷涂单元10(特别是喷嘴11)与工业上用于喷涂热熔性粘合剂如公知的“热-融”粘合剂的类似装置没有什么实质差别。确实，为了在工业规模上实施本发明的目的，采用这些用于供给热-融粘合剂的装置中之一种是有益的，这些装置已经具有装置10所用的气动操作机构102和相应的控制和驱动组件。
装置10的喷嘴11通常是管状的且有末端输出孔110的柱形状，并由另一喷嘴12环绕着，喷嘴12也是管柱形的。喷嘴12内的腔室实际上可以看作是被分开成环绕着喷嘴体11的上部环形腔13，和面对着喷嘴11输出孔11a且呈园锥形延伸至端孔15的下部14。
因此，孔15至少要邻近，更确切地说定位在主喷嘴11的输出孔11a的下端。
在该组合体中，辅助喷嘴12环绕着喷嘴11而因此腔体13本身有一个绕喷嘴11周围形成的环形区域。
喷嘴12的壁有一通向腔室13的通孔16，且在其上端连接着传输管17以传送压缩气体。
例如，传输管17可连接到有调节机构(已知类型未画出)的气源Pu上，以便能产生大约2个大气压的气流(一般为空气)。最好，所有过程也在由处理单元C调节的与电磁阀104之下进行，该电磁阀104最好与相应电磁阀17a同步。通过管路17供给的并注入到起着膨胀容积的柱形腔室13的气体，通过通孔16，膨胀并推向孔15。
辅助喷嘴12的存在对由装置10(并以相对于送到腔室13的气体压力更高的压力-如已看到的某一数量的压力)所供给的奶油状物质M产生的影响实质上使正在离开喷嘴11的物质M雾化成喷雾状体而喷出。
换一句话说，离开喷嘴11下端的奶油状物质(如巧克力)是由压缩空气夹带的，此压缩空气通过喷嘴11外表面与孔15内表面之间的有限空间从腔室13流向孔15。
将涂料喷涂到落产品P上的效果就是消除上述有关待构成涂层的组成物质的粘滞度的所有问题。实际上，只要调整物质的成分(本例中为巧克力物质M)和其初始温度，以确保在喷雾时，特别是在获得有效分裂(雾化)中有适合的流变特性就足够了。一旦达到了这个效果(用已知方法：可考虑如工业上广泛采用的流变技术，甚至是在“自己动手”领域中对用在涂漆或涂墙的喷枪的喷雾进行调节)，则可以检测到在产品P上所形成的涂层R有基本均匀的厚度，其厚度值主要取决于喷雾的时间，实际上是取决于压缩空气进入腔室13的时间间隔的长短。
为了进一步改善雾化作用，孔16相对于喷嘴12不适宜完全沿径向延伸。相反，孔最好是斜的(非径向的)，以便使进入柱形腔室13的空气流有一定的与喷嘴12相切的运动分量。这可以在腔室13内(而且在孔15中)形成一个螺旋形的环流，此环流对于物质M的细分和控制落在要涂覆的产品上的喷雾呈现出有利的作用。
申请人已经发现，对于直径约1～1.2cm的球状产品P，用大约400毫秒的喷雾时间(打开电磁阀104和17a的时间间隔)可以形成约有2～3mm厚的巧克力涂层R。
在喷涂巧克力基质涂层的实例中，申请人也注意到，本发明方案能使巧克力在任何情况下充分满意地硬化。尤其是，能在喷雾之后约1分钟之内以适度结晶方式固化。也就是说，其中包括，涂有本发明的涂层的产品通常不需要在冷却通道中做进一步处理以使经喷涂后的涂层R固化。但是，这种处理过程在现有技术的涂覆涂层方法中是必不可少的。
尽管申请人不愿意对这方面在任何专门理论上受到约束，但有理由认为此现象主要与热交换有关，这种热交换是通过流入腔室13的压缩空气对该喷成雾的(通过输送管9以大约33～38℃温度向装置10输送的)巧克力的作用而实现的。
通常，在压缩空气流入腔室13之时，它处在实际上与周围环境温度相同或稍高(由于压缩)的温度下。在通过进入作为膨胀腔的腔室13时，压缩空气被减压而变冷。
在巧克力物质的喷雾过程中，空气本身即对巧克力物质有冷却作用，由于热交换，确切地说是由于诸如雾化物质的一类精细弥散物质内发生热交换，使其变到硬化温度左右，这种热交换是极其均匀的，没有引起产生如条纹等等有害结果的热变化梯度。
通过对泵7结构作详细说明，可以看出，它首先包括一个带有吸入口的主缸200，吸入口浸没在物质M中并受重力作用下的球形阻塞器202所控制。活塞203可在主缸200内垂直地移动并由具有双重作用的驱动机构204驱动，此驱动机构有两个可交替地与泵207相连的腔室205和腔室206，泵207例如可以由气泵之类构成。
活塞203的头部208位于活塞203下端，该活塞203通过一组出口209纵向进给，这组出口209使主缸200内分成两个由头部208本身所限定的彼此连通的空间(上和下)。
出口209由另一个受重力作用的球形阻塞器210控制，以便在主缸200下部空间的压力比上部空间压力大时，使被抽送的物质M穿过头部208并且能流入主缸上部，主缸内有输送管211与过滤器8a连接并从而与输送管9相连接。
主缸200上方和活塞203周围是一个与输送管213连通的环形排出腔室212，在活塞周围被提升的物质M穿过输送口213流回到罐3中。泵7的这一结构给出了一个重要特征，即，待与腔室212相互配合的头部208和活塞203都与该腔室之间存在一定径向间隙(如十分之一毫米)，使之可在相应腔室(实际上是主缸200)中滑动。这种特征使被抽出的一定量物质M能流出或漏出通过被腔室212环绕的头部208和活塞203。这种流出是“释放机构”的基本特点，为的是降低加在物质M上的压力，这在前面已被说明。
实际上，泵207首先受激励，从而将活塞203提升，使物质M穿过吸入口201流入主缸200下部，吸入口是由于阻塞器202在抽吸作用下升起离开其位置而打开的。驱动器204的动作随之反向以使活塞203被推向下部开始挤压头部208下面的物质M，给它并保持它在一个向管道9输送的所需压力之下。然后活塞203逐渐下降，这既是因为与通过装置10的管道9相应的物质是逐步通过出口209，也是由于沿着头部208周围和/或朝腔室212有泄漏之故。当活塞203下落越过某一极限时，泵207再次对驱动器204起作用，从而提升活塞再次到达其原来的位置。

Claims (22)

1.一种用以喷涂可流动原材料涂层(R)的装置，所述装置用以将诸如巧克力的食用物质(M)的所述原材料喷涂在食品(P)上，所述装置包括：
一个用以接纳一堆块所述可流动食用物质(M)的罐(2)，所述罐(2)具有用以保持接纳在其内的所述可流动食用物质(M)的温度在33至38℃范围内的加热装置(5)；
一个具有一个缸体(208)和一个活塞(203)的泵装置(7)，所述泵装置(7)用以从所述罐(2)中抽出所述可流动食用物质(M)，以将15至25大气压的压力施加到被抽出的所述可流动食用物质(M)上，再将被抽出的且加压的所述可流动食用物质(M)输送到一个输送管(9)，所述输送管(9)将所述可流动食用物质(M)输送到涂层喷涂装置(10)，以便将所述可流动食用物质(M)喷涂到所述食品(P)上，所述输送管(9)具有用以保持在其内的所述可流动食用物质(M)的温度在33至38℃的温度保持装置(9a)，所述泵装置(7)具有用以减少由所述输送管(9)输送到所述涂层喷涂装置的所述可流动食用物质(M)的压力的压力释放装置(212，213)；所述涂层喷涂装置包括：
一个主喷嘴，所述主喷嘴用以接纳来自所述输送管(9)的温度在33至38℃范围内和压力在15至25大气压范围内的所述可流动食用物质(M)，所述主喷嘴具有用以喷涂所述可流动食用物质(M)的输送孔(11a)；
一个辅助喷嘴(12)，所述辅助喷嘴(12)形成一个腔室(13)和一个输送管(15)，所述腔室(13)至少局部地在邻接所述主喷嘴(11)的所述输送孔(11a)处朝所述输送管(15)之内收敛，且所述腔室(13)与用以为所述腔室(13)供应压缩气体的压缩气体输送机构(16，17，Pu)连通，以便将高压压缩气体与由所述主喷嘴(11)的所述输送孔(11a)流出的所述可流动食用物质(M)混合，从而将所述可流动食用物质转化成雾状体并喷涂到所述食品(P)上以便形成一层涂层(R)；
其特征在于，所述压缩气体输送机构(16，17，Pu)输送用以和由所述主喷嘴流出的加热且加压的所述可流动食用物质(M)混合的所述压缩气体，以便形成所述可流动食用物质(M)的一种雾状体，所述雾状体的温度低于所述可流动食用物质(M)的温度，但恰高于所述可流动食用物质(M)的硬化温度，使得喷涂的所述可流动食用物质(M)的所述涂层(R)在喷涂到所述食品(P)上时，大致同时在所述食品(P)上硬化。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(12)包围着所述主喷嘴(11)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔室(13)呈环状。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔室(13)通过一个圆锥部分收缩到所述输送管(15)之内。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助喷嘴(12)设置成使得通过所述辅助喷嘴(12)而由所述压缩气体输送机构(16)输送到所述腔室(13)的压缩气体流在所述腔室(13)本身中产生环流的运动分量。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述腔室(13)呈圆柱状，所述压缩气体以所述腔室(13)本身的非径向方向输送到所述腔室(13)中。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压缩气体输送机构(16，17，Pu)在2个大气压的压力下输送所述气体。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压缩气体为空气。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压缩气体输送机构(16，17，Pu)以实质上与环境温度相当的温度将所述气体输送到所述腔室(13)中。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腔室(13)为所述气体限定一个与所述压缩气体输送机构(16，17，Pu)相比的膨胀容积。
11.如权利要求1至10这任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置包括加热装置(5)，以便以通常高于环境温度的一个温度将所述可流动食用物质(M)输送到所述主喷嘴(11)。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述泵装置(7)与所述主喷嘴(11)之间设置有串接并按给定次序设置的一个过滤器件(8a)和一个稳压部件(8b)。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力释放装置(212，213)包括至少一个输送口(213)，所述输送口(213)容许所述可流动食用物质(M)移动通过所述活塞(203)并返回到所述罐(2)内，以便减少由所述输送管(9)输送到所述喷涂装置(10)的所述可流动食用物质(M)的压力。
14.一种用以喷涂可流动原材料涂层(R)的方法，所述方法用以将诸如巧克力的食用物质(M)的所述原材料喷涂在食品(P)上，所述方法包括：
提供一堆块所述可流动食用物质(M)，所述可流动食用物质(M)具有使其硬化的硬化温度；
保持所述可流动食用物质(M)的堆块保持在一个温度范围，所述温度范围在所述硬化温度之上4至9℃；
用泵装置(7)抽送所述可流动食用物质(M)到喷涂装置(10)，同时用所述温度保持装置(9a)保持所述可流动食用物质(M)的温度在所述温度范围之内，并将所述可流动食用物质(M)的压力保持在15至25大气压的范围内；
将来自喷涂装置(10)的所述可流动食用物质(M)通过喷涂到所述食品(P)上而使之在所述食品(P)上形成涂层，被喷涂的所述可流动食用物质(M)的温度稍高于所述可流动食用物质(M)的所述硬化温度，在喷涂到所述食品(P)后，所述可流动食用物质(M)便立即硬化，而在所述食品(P)上则无条文和瑕疵。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述可流动食用物质(M)的硬化温度为29℃。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述可流动食用物质(M)储存在用加热装置(5)加热的罐(2)中，所述罐(2)与一个泵装置(7)相联系以便从所述罐中抽出所述可流动食用物质(M)，以向所述可流动食用物质(M)施加压力，还逼迫所述加压可流动食用物质(M)流动通过一个输送管(9)。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述输送管(9)通过所述温度保持装置将被抽出的所述加压可流动食用物质(M)保持在所述温度上。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述泵装置(7)包括压力释放装置(212，213)，所述压力释放装置(212，213)容许所述可流动食用物质(M)由所述的泵装置(7)流出，并容许返回到所述罐(2)内，以便减少输送到所述喷涂装置(10)的所述可流动食用物质(M)的压力。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述喷涂装置(10)将所述可流动食用物质(M)与压缩气体混合，所述压缩气体的温度低于所述可流动食用物质(M)的温度，将所述可流动食用物质(M)转换成雾状体，所述雾状体的温度低于所述可流动食用物质(M)的温度但稍高于所述硬化温度，使得雾状的所述可流动食用物质(M)在喷涂到所述食品(P)后已经硬化。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述喷涂装置(10)包括：一个主喷嘴(11)，所述主喷嘴(11)接纳所述可流动食用物质(M)，且所述主喷嘴(11)具有一个用以输送所述可流动食用物质(M)的输送孔(11a)；一个辅助喷嘴(12)，所述辅助喷嘴(12)具有一个连接到一个压缩气体输送机构(16，17，Pu)的腔室(13)以将所述压缩气体输送到所述腔室(13)中，所述辅助喷嘴(12)还包围着所述主喷嘴(11)的所述输送孔(11a)以将所述可流动食用物质(M)转换成雾状体。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述压缩气体以为2个大气压的压力和等于环境温度的温度输送到所述腔室(13)或所述辅助喷嘴(12)中。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述压缩气体输送到所述辅助喷嘴(12)的所述腔室(13)后，在其内膨胀并冷却。
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