CN105283279A - 具有不等的型腔脱模斜度的切割器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有限定型腔的至少一个侧壁的切割器或者模具，其中所述型腔脱模斜度是不等的。在一些实施方案中，所述切割器还可包括基座等，即，所述切割器可为模具。与现有的不具备型腔脱模斜度或型腔脱模斜度相等的切割器和模具相比，该切割器或模具表现出更好的模制或切割于其中的食品的脱模性。还提供了一种旋转切割轮，在一些实施方案中，可通过超声的方法对其进行激发，还提供了包括该切割器或模具的系统，以及使用该切割器或模具来成形食品的方法。

Description

具有不等的型腔脱模斜度的切割器

技术领域

本发明提供了具有不等的型腔脱模斜度的切割器或模具，与具有相等的型腔脱模斜度的切割器相比，其具有增强的脱模性。本发明还提供了包括所述切割器或模具的旋转切割轮，以及包括所述旋转切割轮的系统，以及使用这些来成形食品的方法。

背景技术

许多食品通过使用包括铡刀式切割器或旋转成形器的切割技术或模制技术来生产。在铡刀系统中，刀片一般是直的，并且因此这样的系统可能通常被限制于期望具有线性形状或有角的形状(例如矩形或方形)的食品。旋转成形器未受此限制。在这些系统中，一些型腔可为任何形状，其被以互补方式布置在配对的旋转成形轮上。旋转成形轮的旋转导致所述型腔彼此相邻布置，形成如上文所述的封闭的模具。在这两种类型的系统中，期望将食品进料至切割器中，并由铡刀刀片或旋转成形器切割成期望的形状。

对于递送至切割器或成形器的粘性或半粘性的食品进行成形，铡刀切割和旋转成形二者都不是最优的方法。通常来说，食品的粘性或半粘性性质导致所述食品粘在型腔的内侧，这导致当轮分离时，模制的食品不因重力的单独作用而从型腔掉落出来。当食品是粘性的时，尤其是当期望精细或复杂的形状时，可能还难以实现成形的食品的一致性。

一些减少或消除食品粘连的尝试涉及在切割或模制方法期间使用以过量的食品在食品之间形成的互相连接的系带(webbing)。当由此传送连接的食品网状物时，该互相连接的系带可起从铡刀切割器或型腔拉出食品的作用。还描述了将超声能量用于该目的。

在成形器的情况下，所述系带意味着通常作为废料丢弃的过量材料，这增加的该方法的成本。并且，虽然超声能量很有效，但是它也不是最优的解决方案，特别是当应用于期望用于成形粘性食品或具有至少一个粘性层的多层食品的切割器或成形器时，更是如此。

因此，本领域将乐于得到用于从切割器或成形装置对食品脱模的更有效的解决方案。

发明内容

在一个方面中，提供了一种用于食品的切割器。所述切割器具有限定型腔的至少一个侧壁，所述型腔包括不等的型腔脱模斜度。所述切割器可为模具，即，其可包括限定所述型腔的底部的基座，并且在一些实施方案中，所述基座可呈起伏状或具有图案。所述型腔脱模斜度可为0度至10度，并且可期望地在沿长度或所述侧壁的至少一个点处接近0度。在一些实施方案中，对称轴线的相对侧上的侧壁区段具有近似相同的型腔脱模斜度。在这些实施方案或其他实施方案中，与对称轴线垂直的轴线的相对侧上的侧壁区段具有近似相同的型腔脱模斜度。在一些实施方案中，对称轴线的相对侧上的侧壁区段具有第一型腔脱模斜度，并且与对称轴线垂直的轴线的相对侧上的侧壁区段具有第二型腔脱模斜度，并且所述第一型腔脱模斜度与所述第二型腔脱模斜度不同。

所述切割器或模具可具有基本连续的侧壁，即，所述侧壁不具有不连续区域。在另一些实施方案中，所述切割器或模具的型腔通过在所述侧壁中提供不连续性来通气。

在另一个方面中，提供了旋转切割轮。所述旋转切割轮包括一个或多个切割器，其中至少一个切割器包括限定型腔的侧壁，并且所述型腔包括不等的型腔脱模斜度。所述切割器还可包括限定所述型腔的底部的基座，并且在一些实施方案中，该基座可为在其上提供所述切割器的旋转轮的表面。所述旋转切割轮上至少一个切割器具有不等的型腔脱模斜度，并且在一些实施方案中，所述旋转切割轮上的所有切割器都具有不等的型腔脱模斜度。一个或多个切割器和/或轮可为通气的，并且在这二者都通气的一些实施方案中，切割器型腔的通气口和旋转切割轮的通气口相连接。可通过超声的方式激发轮和/或一个或多个切割器。

在另一个方面中，提供了用于成形食品的系统。所述系统包括旋转切割轮，所述旋转切割轮包括一个或多个切割器，至少一个切割器具有限定型腔的至少一个侧壁，所述型腔包括不等的型腔脱模斜度。所述系统还包括使食品相对于所述旋转轮移动的传送元件。在一些实施方案中，所述系统还包括设置于所述传送元件的表面下面并且处于所述旋转切割轮的大概质心下面的可移动垫板，从而当旋转切割轮旋转时，所述旋转轮的所述一个或多个切割器在所述可移动垫板的大概位置处接触所述食品。

在另一个方面中，提供了用于成形食品的方法。所述方法包括，形成一个或多个食品条，然后通过使所述食品条与具有限定型腔的至少一个侧壁的切割器接触将所述食品条切割成多个食品形状，所述型腔包括不等的型腔脱模斜度。在一些实施方案中，所述方法还包括，通过形成糖食片并将所述糖食片切成一个或多个糖食条来形成食品条。所述方法还可包括，对食品形状的进一步处理，例如，在所述切割后诸如将包衣或糖食层或其他表面处理施加至所述食品形状来进行。

附图说明

图1是根据一个实施方案的切割器的示意图；

图2是图2中示出的切割器的立体图；

图3是根据一个实施方案设置了基座以提供模具的图1示出的切割器的示意图；

图4是图3中示出的模具的立体图；

图5是根据一个实施方案的切割器的示意图；

图6是图5中示出的切割器的立体图；

图7是根据一个实施方案设置了具有呈起伏状的表面的基座以提供模具的图5示出的切割器的示意图；

图8是图7中示出的模具的立体图；

图9是根据一个实施方案的切割器的示意图；

图10是图9中示出的切割器的立体图；

图11是根据一个实施方案设置了基座以提供模具的图9示出的切割器的示意图；

图12是图11中示出的模具的立体图；

图13是其中放置了食品的图9至12中示出的切割器的示意图；

图14是包括图5至6中所示切割器的旋转切割轮的截面图和立体图。

图15是包括图3至4中示出的模具的旋转切割轮的立体图；

图16是图15中示出的旋转切割轮的一部分的示意图，其示出相连接的切割器通气口与旋转切割轮通气口；

图17是根据一个实施方案的系统的截面图；

图18是根据另一个实施方案的系统的截面图；

图19是可结合垫板提供的弹簧的另一个实施方案的示意图；

图20是根据另一个实施方案的系统的示意图；

图21是图20示出的系统的放大图；

图22是根据另一个实施方案的系统的成角度的俯视图；

图23是根据一个或多个实施方案的系统的两个俯视图；

图24是根据另一个实施方案的系统的俯视图；以及

图25是可在所述系统的一些实施方案中包括的进给级的示意图。

具体实施方式

本说明书提供了某些定义和方法以更好地定义本发明，并且引导本领域技术人员实施本发明。提供或不提供特定术语的定义并不意味着暗示其具有或不具有任何特定的重要性。相反，除非另有注明，否则这些术语应当根据相关领域技术人员常规的用法来理解。

本文所用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、量或重要性，而是用于对一个元件和另一个元件进行区分。此外，术语“一个”和“一种”并不表示量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目，并且除非另有注明，否则术语“正”、“背”、“底”和/或“顶”仅用于描述的方便，并且不限制于任何一个位置或空间取向。

如果公开了范围，则针对相同组件或性质的所有范围的端点都是包括在内的，并且可独立地组合(例如，范围“最多25wt.％，或更特别地，5wt.％至20wt.％”包括范围“5wt.％至25wt.％”的端点和所有中间值在内等)。

整个说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的引用意味着，与实施方案相关联的特定的特征、结构或性质包括于至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”在整个说明书中的多处出现并不必须引用相同的实施方案。此外，可将特定的特征、结构和性质以任何合适的方式组合于一个或多个实施方案中。

本领域技术人员被认为熟悉短语“型腔脱模斜度(cavitydraftangle)”，并且该短语不在本文中重新定义，而是具有本领域已知的含义，即，“结合到模具的壁中以使型腔的开口比其基座更宽的斜度”。虽然已知与其中型腔脱模斜度为零的模具相比，这样的斜度使得部件更容易地从模具脱出，但是迄今为止尚未理解，变化相同型腔内的型腔脱模斜度可提供增强的脱模性，即使与其中型腔脱模斜度是相等的相同的切割器或模具相比亦如此。与具有相等的型腔脱模斜度的常规切割器/模具相比，当使用本发明的切割器和/或模具时，还可改进形状的一致性。此外，当变化型腔脱模斜度以改进脱模时，模具不需要将不连续性并入侧壁中以制造通气开口，并因此不存在清洁或堵塞问题。

提供了具有不等的型腔脱模斜度的切割器。现在已经出乎意料地发现，当切割可食用材料时，设置有不等的型腔脱模斜度的切割器可表现出比没有型腔脱模斜度或具有相等的型腔脱模斜度的切割器更好的脱模性。更特别地发现，通过变化切割器的型腔脱模斜度，由该切割器成形并切割的食品将被引导向具有较低(即更接近零)的型腔脱模斜度的侧壁，其中存在更多的空间。因此，食品被压迫于那些低型腔脱模斜度侧壁不像压迫于具有更大型腔脱模斜度的侧壁那么紧，并且将更少地粘附于低型腔脱模斜度侧壁。

因此，具有更低(即更接近零)的型腔脱模斜度的侧壁可被视为在食品团由切割器成形时充当封闭的通气口，以释放食品团的压力。通过具有封闭的通气口以释放该压力，无需使用布置于切割器或模具外周的开放的通气口来起该作用。过去已经成功地使用了这样的通气口，但是对于某些食品而言，并且特别是对于粘性的或包括粘性材料的层或区段的食品而言，这样的通气口不是最优的。这是因为，这样的食品可能倾向于粘在通气口内，从而在一段时间后堵塞通气口，或以其他方式产生潜在的污染或清洁问题。通过使用本文描述的不等的型腔脱模斜度，可使这样的通气口的使用最小化，或甚至完全消除，但同时与具有相等的型腔脱模斜度和/或侧壁通气口的切割器或模具相比提供相同或增强的食品脱模性。

型腔脱模斜度可在所述切割器或模具的相似区段中变化，即，可以以相同方式沿着切割器相对侧的相应长度来变化，或可以以随机方式变化。在一些实施方案中，对称轴线的相对侧上的侧壁区段具有近似相同的型腔脱模斜度。在这些实施方案或其他实施方案中，与对称轴线垂直的轴线的相对侧上的侧壁区段具有近似相同的型腔脱模斜度。在一些实施方案中，对称轴线的相对侧上的侧壁区段具有第一型腔脱模斜度，并且与对称轴线垂直的轴线的相对侧上的侧壁区段具有第二型腔脱模斜度，并且所述第一型腔脱模斜度与所述第二型腔脱模斜度不同。

只要型腔脱模斜度是不等的，则认为，可见到所述切割器的脱模性的至少一些益处。在一些实施方案中，将把较低的型腔脱模斜度布置于食物团将因切割器的切割和成形动作而受压迫的切割器区域中。通过将较低的型腔脱模斜度布置于这样的区域中，食物团具有可去之处，并且因此不会从切割器泄漏出去，所述泄漏将损坏将由切割器制造的形状以及将产生废料等。

图1至图13示出了本文提供的切割器和模具的不同实施方案的多个视图。更具体地，图1和图2示出了切割器，图3和图4示出了包括图1和图2的切割器以及基座的模具。切割器和模具100具有限定型腔110的连续侧壁102，并且是卵形的。如所示出，侧壁102的厚度沿着侧壁102的长度102c和102d从切割缘112至基座缘114而增加。型腔110的沿这些长度的型腔脱模斜度大于侧壁区段102a和102b提供的型腔脱模斜度，其中侧壁的厚度可基本与切割源112至基座缘114相同，从而使沿这样的长度的型腔脱模斜度可接近0。

在图1至图4所示的实施方案中，使沿对称轴线的相对侧上的侧壁区段的型腔脱模斜度最小化，即，左侧壁部分102a和右侧壁部分102b上的型腔脱模斜度接近0。使与对称轴线垂直的轴线的相对侧上侧壁部分102c和102d上的型腔脱模斜度最大化，即，更接近10。

图5至图8示出了具有由4个不同侧壁区段限定的不同形状的切割器，其中侧壁部分502a和502b提供的型腔脱模斜度大致相同，并且接近0。侧壁区段502c和502d提供的型腔脱模斜度也基本相同，并且一般可为1度至10度。图5和图6示出的切割器设置基座以提供图7和图8中示出的模具。在图8的情况下，基座具有起伏，并且使用其中示出的模具切割或模制的食品将一般具有由基座510赋予其上的波浪形表面。

在该实施方案中，切割器500具有两个对称轴线，并因此，当围绕竖直的对称轴线布置时，侧壁部分502a和502b将为左和右，并且502c和502d将为上和下，或顶和底。如果围绕水平的第二对称轴线布置，则侧壁部分502c和502d将处于左和右，并且502a和502b分别为上和下，或顶和底。并且因此可见到，取决于在哪根轴线上查看切割器500，左侧壁部分和右侧壁部分或顶侧壁部分和底侧壁部分将具有相似的型腔脱模斜度。但是，应理解，各区段502a、502b、502c或502d可具有不同的型腔脱模斜度，或者除了一个外的所有侧壁区段都可具有零型腔脱模斜度等。

图9至图13还示出了切割器或模具的另一个实施方案，其情况可为，具有这样的型腔，即，所述型腔具有由多个侧壁限定的更复杂的形状。如图9至图13所示，侧壁区段902具有约0的型腔脱模斜度，而其余侧壁区段提供了不等的型腔脱模斜度，即，约1度至约10度。

更特别地，侧壁区段904具有沿着其组合长度的不等的型腔脱模斜度，其中其任一端处的脱模斜度较小，并且型腔脱模斜度朝着侧壁区段904的交叉处所提供的顶点增大，在所述顶点处型腔脱模斜度为其最大值。侧壁区段906具有与侧壁区段907相同的从1度至10度的脱模斜度。

在图9至图13所示出的实施方案中，切割器900具有一个对称轴线，侧壁区段902和907处于其相对侧上。当作为全长来看待时，侧壁区段904和906处于与对称轴线垂直的轴线的相对侧上，并且一般可被视为表示切割器900的顶部和底部。另一方面，如果被视为由对称轴线分成分离的两半时，侧壁区段904和906的左侧可被视为左区段，并且对称轴线右边的侧壁区段可被视为右区段。对单个的区段的命名并不重要，因为型腔脱模斜度的变化被认为提供了增强的脱模益处以及更一致地形成形状(例如图9至图13示出的十分复杂的形状)的益处。

图13描述了在切割器/模具900的型腔910内具有可食用材料的图11至图12所示的模具。如可见到的，在模具900的型腔脱模斜度接近0的部分中，例如近侧壁部902，可食用材料不完全延伸到型腔壁，因此留下了间隙908。

在另一些实施方案中，可食用材料可延伸至型腔壁，但是与该型腔壁位置如果包括更陡峭的型腔脱模斜度时相比，不沿型腔壁延伸相同的垂直高度。或者，可食用材料可延伸至型腔壁，但当将可食用材料引入该型腔时，与在型腔脱模斜度具有更大角度的情况下的型腔壁位置相比，接近垂直的型腔脱模斜度可以以更小的力推压或压缩可食用材料。结果，在任何这些方案中，可食用材料可更少地接合或粘附于具有基本垂直的型腔脱模斜度的型腔壁位置中，并且可改进可食用材料从型腔的脱模或脱出。还期望，模具/切割器9至13提供的形状的一致性比具有相似形状但具有相等的型腔脱模斜度和/或其侧壁中具有不连续性的切割器更好。

在不期望受任何理论的约束时，认为，相对于具有相等的型腔脱模斜度的切割器或模具，可食用材料从具有不等的型腔脱模斜度切割器或模具的脱出因在该切割器或模具内引导食品的该能力而得到改进。即，在具有相等的型腔脱模斜度的切割器或模具中，被压缩的食品的运动方向从而将不受控制，并且过量的食物制备，无论其可能存在于何处，都将被挤出模具或切割器。在本发明的具有不等的型腔脱模斜度的切割器或模具的情况下，食品的运动被引导至对所述食品而言存在更多空间的区域，并且更少的食品被对着模具侧部向上挤起或挤出模具。结果，与其中型腔脱模斜度相等的常规切割器或模具相比，食品更容易地从本发明的具有不等的型腔脱模斜度的切割器或模具脱模。此外，通过引导食品向因型腔脱模斜度更低而存在更多空间的区域运动，更大程度地保证了食品将一致地填充模具从而制造期望的形状。

无论是什么形状，各切割器可包括适配用于切割通过食品的一个或多个边缘。可将所述边缘布置于切割器侧壁的最外点或极点。在一些例子中，使所述边缘适配用于切割通过肉块、谷物、花生、焦糖、牛轧糖和通常形成宠物食品的内部和/或巧克力包衣的糖棒的其他食品。但是，应理解，最终的食品不是必须随后包衣于巧克力或任何其他食物物质中。在另一些实施方案中，所述边缘被适配用于切割通过已经用例如巧克力等另一食物物质包衣了的食品。在一些实施方案中，使切割器的侧壁成锥形以改进食品从切割器的脱模。

在一些例子中，可使切割器或模具的边缘倾斜，意味着边缘的接触面可不与切割器的侧壁垂直。切割器边缘的该倾斜的形状也可被称为边缘的“磨(grind)”。边缘的磨可指边缘的截面形状，并且倾斜的边缘可具有这样的截面形状，其中边缘的接触面可不与切割器的侧壁垂直。例如，边缘的接触面可相对于从侧壁向外延伸的线形成45度角。许多其他角是可行的。

在一些例子中，所述边缘可具有双重(三重等)斜面，意味着，边缘可包括两个(或更多个)彼此成不同角度的接触表面。例如，边缘可具有约15度的第一斜面以及约20度的第二斜面。倾斜的切割器边缘可将该切割器适配成更容易地切割通过食品和/或从食品收回。图2和图4所示的切割器100被示出具有单一的倾斜切割边缘112，而图6和图8所示的切割器500被示出具有双重的倾斜切割边缘512。

在本公开的一些实施方案中，将多个切割器设置成围绕旋转轮的外表面。图14示出了根据一些实施方案的示例性旋转切割轮1400的示意图。旋转切割轮1400包括旋转轮1410，其可类似于具有相对于其的外部弯曲表面可操作地设置的切割器1420的辊销。旋转轮1410具有圆柱形状，并且通常取向成使圆柱的轴线水平延伸。旋转轮1410的尺寸不重要，并且圆柱的圆形截面的半径可变化，并且圆柱的轴线的长度可变化。此外，半径与轴线的长度之间的比率可变化。

可将切割器1420附接至外部弯曲表面，以使它们向外突出超过旋转轮的弯曲表面，或者可将它们嵌入旋转轮以使各切割器1420最小限度地从旋转轮的弯曲表面伸出，或根本不伸出。此外，虽然切割器1420被显示成大致均匀间隔开，但是，这不是必要情况，切割器1420也不是必须为相同形状。

在操作中，当旋转轮1410绕着其轴线转动时，切割器1420接近食品的切割表面，所述食品可由传送元件(图14中未示出)提供至旋转切割轮1400。因此，切割器1420与食品接触，然后从切割表面收回，留下切割表面上的经切割和成形的食品。

在一些实施方案中，围绕旋转轮1410设置的切割器1420除了切割食品外，还可将食品模制成期望的三维形状。在一些实施方案中，所述形状可为曲线的，因此可制造具有多个圆化表面的形状。例如，如图8所示，设置于旋转轮1410的外表面上的模具500，通过与旋转切割轮1400接触而产生的食品的表面将具有波浪形表面。在这样的实施方案中，模具500的边缘将首先接触食物条；然后壁502a、502b、502c和502d将接触食物条，部分地模制食品；最后，具有起伏的型腔510将接触食物条，进一步模制或压模成形食品。不等的型腔脱模斜度施加于食品上的力导致更一致地制造包括具有起伏的表面的三维形状。

图15示出了包括旋转轮1510和多个切割器1520的旋转切割轮1500的另一个实施方案。在所示的实施方案中，切割器1520的形状与图1至图4中所示的形状相同。

可将旋转切割轮附接至超声波发生器(也称为超声频率发生器)，其在系统运行期间将超声振动引入旋转切割轮的一个或多个部分。在一些实施方案中，以这样的方式配置超声波发生器和旋转切割轮，即，旋转切割轮的仅一部分振动，例如，附接至旋转切割轮的切割器振动，以使振动不传导至装置的其他部件。在另一些实施方案中，整个旋转切割轮都可振动。应理解，在本公开全文中，无论何时提及旋转切割轮的振动，即设想可为旋转切割轮的一部分振动，或可为整个轮都振动。

在运行期间，旋转切割轮可一直以相同的频率和振幅持续振动。例如，许多滚动装置可以以一个恒定的频率和振幅运行，因为机器正在恒定地进给食品，托辊恒定地滚动，并且切割器以均匀的速率进行切割。但是，在另一些实施方案中，在运行期间，旋转切割轮可根据一些因素以不同的频率和不同的振幅振动。

超声发生器可以以多种频率和振幅运行(持续运行或在特定时间运行)。例如，该发生器可以以约15,000Hz至30,000Hz的超声频率振动(并使旋转切割轮振动)。在一个具体例子中，该发生器以约20,000Hz的超声频率振动。在另一些实施方案中，所述超声频率可小于30,000Hz，或小于25,000Hz，或小于20,000Hz，而在另一些实施方案中，所述超声频率可大于15,000Hz或大于20,000Hz或大于25,000Hz。在一些实施方案中，所述超声频率可在20,000Hz至25,000Hz之间。调节振动的频率可使技术人员将系统适配成理想运行。例如，过低的频率可因由于振动在可听范围内的共振而导致系统运行太大声。另一方面，过高的频率可导致切割轮和切割器振动剧烈，从而使切割器不能以理想的精度进行切割，因此不得不使用不理想的切割器形状。

就超声发生器的振幅而言，在一些例子中，所述发生器可以以约20微米至50微米的振幅振动。在一个具体例子中，所述生成器以约30微米至40微米的振幅振动。在一些实施方案中，所述生成器可以多于20微米、或多于25微米、或多于30微米、或多于35微米、或多于40微米、或多于45微米的振幅振动，而在另一些实施方案中，所述生成器可以以小于50微米、或小于45微米、或小于40微米、或小于35微米、或小于30微米、或小于25微米的振幅振动。在一些实施方案中，所述生成器可以以约25微米至45微米的振幅振动，调节振动的振幅可使技术人员能够将系统适配成理想运行。例如，如果所述生成器以过低的振幅振动，则食品可能一定程度地粘在切割器或刃上。另一方面，如果所述生成器以过高的振幅振动，则切割器和刃可能变得过热，从而导致食品在一定程度上熔化。

超声发生器可由输入转换器和换能器构成。所述输入转换器将电输入(例如，60HzAC、117VAC或240VAC)转换成电脉冲。然后，所述换能器将从输入转换器接收的电脉冲转换成机械振动，然后将该机械振动引入旋转切割轮。在本公开的一个实施方案中，输入转换器将电输入转换成约20,000个电脉冲，换能器然后将该电脉冲转换成约20,000次每秒的机械振动。可根据需要使用与超声发生器连接的(或作为超声发生器的一部分的)各种其他类型的设备，例如有效增大或减小切割器的振动运动的扩振器或减振器。

旋转轮及相关的切割器以一些方式受益于所述超声振动。例如，超声振动导致切割器表面的摩擦减小，切割器表面例如切割边缘、与切割边缘相邻的壁以及切割器的具有起伏的型腔(可选)。具有减小的摩擦的表面较不易于粘住食品。此外，因为旋转切割轮的切割器可进行切割而不粘住食品，所以在需要停止以清洁或更换切割器之前，所述装置可运行更长的时间。

切割器的表面(例如切割边缘、与切割边缘相邻的壁和具有起伏的型腔)可由多种材料形成。已经示出超声振动减小金属表面的摩擦性质，以及塑料表面的摩擦性质，因此可使用例如金属表面或塑料表面。可通过用润滑性聚合材料来添加或涂覆一个或多个表面来进一步改进切割器表面的摩擦性质。例如，可用可与型腔的表面结合的润滑性聚合材料(例如聚四氟乙烯(以商标名特氟龙(TEFLON)市售))来涂覆所述表面。作为另一选择，可由提供润滑性质的聚合材料来制造所述表面。

超声振动的另一益处是，切割器的边缘更整齐地切割通过食品。例如，经超声振动的切割边缘可非常整齐地切割通过花生，使花生留下平滑的边缘。相比之下，当用常规的刀具或边缘切割花生时，所得的花生可能具有有缺口的或破碎的边缘。

此外，超声振动可帮助混合食品，或将食品维持于良好混合的状态。已经使用超声振动，通过在液体中产生交替的低压和高压波，导致小真空泡形成和猛烈碎裂，从而处理液体和半液体。该现象(有时被称为“空穴效应”)导致高速冲击的液体射流和强的流体动力学剪切力，其可用于瓦解穴窝(cells)并混合。应理解，一些食品维持非常恒定的一致性，并且因此不需要在切割和形成食物条期间进行混合。但是，所述超声振动的混合益处可用于维持一些类型的食品的一致性，或进一步混合所述食品。

在一些实施方案中，所述旋转切割轮还可具有通气口。图16中示出了这样的一个实施方案。如图16所示，旋转轮1610具有基本水平地在旋转轮1610内打孔或钻孔而成的孔或通气通道1630。此外，通气通道1640可从切割器的基座1620的型腔打孔或钻孔而得，并通向旋转轮1610的中心，在该中心处，它们最终与通气通道1630交叉，形成连续的通气通道1650。因此，空气可以从旋转切割轮1610周围的外部空间流至切割器1620的型腔的基座，并从切割器1620的型腔的基座流至旋转切割轮1610周围的外部空间，从而在通过其形成食品的同时使切割器1620的型腔通气。通气可协助降低或甚至防止切割器1620的型腔内形成真空，所述真空可使食品粘住，并且不容易脱模。

在一些实施方案中，通气通道可采取在切割器的切割边缘中的不连续区域的形式。在这些实施方案中，不连续区域可在切割器与食品条的边缘平行的任何地方存在。在一些实施方案中，不连续区域可为切割器边缘中的单一开口，而在另一些实施方案中，可在切割器与食品条平行的每个点处都可存在不连续区域。当在切割器的切割边缘与食品条平行的一个或多个点处布置一个或多个不连续区域时，成形的食品的形状不包含其中。

在一些实施方案中，不连续区域的尺寸为至少1.5mm，而在另一些实施方案中，所述尺寸可小于50mm。在不连续区域的尺寸较小的一些实施方案中，可将切割器侧壁的锥度降低以改进食品从切割器的脱模。

在另一些实施方案，可将通气通道耦接至空气源或气体源(未示出)，其产生空气或气体脉冲以主动地加压型腔，从而有助于食品从型腔脱出。在这样的实施方案中，可设置通气通道1650的路径并适配成允许气体(例如加压气体)在气体源与切割器1620的基座和/或型腔之间流动，从而辅助食品脱出。

所述空气源或气体源(未示出)可与一个或多个传感器(未示出)通信，例如，光学传感器，如摄像机。所述传感器可以取向并适配成检测食品是否已经正确地从切割器的型腔脱出。当所述传感器检测到食品没有正确地从型腔脱出时，所述传感器可发送信号至空气源或气体源，并且所述空气源或气体源可响应来自传感器的信号，产生通过一个或多个通气通道的气流或气体脉冲，以辅助食品脱出。所述传感器可辅助食品制造商降低生产成本，因为空气源或气体源可仅需要在食品不自己脱出时花费鼓送空气的能量。

应理解，所公开的不等的型腔脱模斜度提供了与由通气通道1650或者切割器或模具的侧壁中的不连续性所提供的优点相似的优点。并且因此，虽然可将通气通道和/或不连续性与本文公开的切割器或旋转切割轮中所公开的不等的型腔脱模斜度一起使用，但是在本发明的一些实施方案中，通气通道和模具或切割器中的不连续性都不存在。出乎意料地，在这样的实施方案中，与具有通气通道或不连续性之一或二者的切割器相比，可见到食品特别是粘性食品或包括粘性材料层或区段的食品从切割器或模具的相似的甚至增强的脱模。与包括其中之一或二者的切割器或模具相比，没有通气通道或不连续性的切割器或模具还可更易于清洁，或经历更少的堵塞问题。并且，没有通气通道或不连续性的切割器或模具可更一致地形成期望的形状。

图17示出了包括旋转切割轮1725的系统1700的一个实施方案的示意图。如所示出，系统1700包括旋转切割轮1725，其具有设置于旋转轮1710外表面上的多个切割器1720。相对于传送元件1760可操作地设置旋转切割轮1725，所述传送元件1760可向旋转切割轮1725传送待成形的食品。在系统1700的运行中，当旋转切割轮1725绕着轴线1715旋转时，切割器1720接近传送元件1760的切割表面，与其上传送的食品(未示出)接触，然后旋转离开传送元件1760的表面，在传送元件1760上留下经切割和成形的食品。

图18中示出了所述系统的另一个实施方案。系统1800包括旋转切割轮1825和传送元件1860。在图18所示的实施方案中，传送元件1860将可移动垫板1880包括于其中。可将可移动垫板1880有利地在旋转切割轮1825的切割器1820与传送元件1860上传送的食品(未示出)接触的点处设置于传送元件1860下。该接触点可为食品通过旋转切割轮1825的大概质心下面的点，所述质心可与旋转切割轮轴线1815重合。

如所示出，相对于弹簧1885可操作地设置可移动垫板1880。弹簧1885导致可移动垫板1880对传送元件1860且进而对传送元件1860上传送的食品(未示出)向上施力。此外，在一些实施方案中，旋转切割轮1825可以垂直地可调节，以使旋转切割轮1825、传送元件1860和垫板1880之间的距离和/或压力可随着调节的旋转切割轮1825而变化。例如，可通过螺杆机构(未示出)来调节旋转切割轮1825。

可移动垫板的一个目的是补偿(来自切割元件的)超声振动对传送带的影响。为了使旋转切割轮切割通过食品条，必须对食品向下施加压力，因此，切割器的切割边缘还将向下的压力施加于所述带上。将所述可移动垫板适配成吸收一些由切割器向下施加至所述带上的压力，这减小了由切割器在带上引起的损坏的量。因此，可移动垫板允许超声旋转切割轮长期运行，而降低对传送带的切割和磨损。此外，所述可移动垫板使对所述带施加的压力均匀，从而允许更一致的切割。

可移动垫板的另一各益处可为，其最小化或完全防止食品从旋转切割轮的切割器的任何泄漏。与半柔性的传送带结合的可移动垫板可允许切割器的边缘和所述带之间的均匀间隔的接触，从而使切割器完全切割通过食品条，从而进行整齐切割，并且最小化或去除食品从切割器的切割边缘与传送带之间的泄漏。

弹簧1885示出为螺旋弹簧，当更大的力向下施加于其上时，弹簧1885在垂直方向压缩，并对垫板1880向上施加更大的力。在另一些实施方案中，例如，如图19所示，弹簧1985可被设计成包括附接至杆1987的柔性的翅片1986或叶片，其中当更大的力向下施加于翅片1986的顶表面上特别是接近翅片外端处时，翅片轻微地更多卷绕杆1987，并且在相反方向上对垫板(图19未示出)基本上向上施加更大的力。

所示弹簧(例如，弹簧1885和/或弹簧1985)可适配成具有可调节的弹簧张力，以使弹簧和垫板可根据期望的应用而施加一定范围的力。例如，可调节所述弹簧张力系统以使弹簧施加范围可在零磅至约50磅的力的压力。在一些实施方案中，弹簧压力可为多于10磅、多于20磅、多于30磅或多于40磅的力，而在另一些实施方案中，所述弹簧压力可为小于50磅、或小于40磅、或小于35磅、或小于30磅、或小于25磅、或小于20磅、或小于15磅、或小于10磅的力。在另一例子中，所述弹簧在约10磅至20磅之间的力的范围内运行。在一些实施方案中，所述弹簧可施加约5磅至约45磅的力的压力，而在另一些实施方案中，所述压力可为约15磅至约35磅的力。可以以多种方式调节弹簧张力。例如，弹簧可简单地由具有不同阻力性质的不同弹簧替代。在另一例子中，螺旋弹簧可包括可增加弹簧阻力的转盘。在另一个例子中，可在垫板上没有食品时通过旋转杆以使翅片停在具有更多扭矩的初始位置来增大翅片式弹簧的阻力。

图20和图21也示出了本文提供的系统的另一个实施方案。如图20和图21所示，系统2000包括两个旋转切割轮2025、两个可移动垫板2080和两个传送元件2060，但是本发明的系统不受此限制，并且可包括任何数量的旋转切割轮、可移动垫板和传送元件。

图20示出了旋转切割轮2025的两个实施方案，其中一个包括通气通道2030，并且另一个不包括。图20还示出了双传送带实施方案，并且图21更近地示出了该实施方案。在这些实施方案中，传送元件2060各自包括两个传送带，例如用独立的托辊、齿轮、齿轮带、马达和/或诸如此类部件独立地给每个传送带提供动力。在运行中，食品(未示出)沿左传送带2061运行，然后由基本上布置于可移动垫板2080上方的旋转切割轮2200使其成形。经成形的食品(未示出)转移至右传送带2062。

传送元件可包括一个或多个侧导轨，并且图20和图21中示出了这样的实施方案，其中传送元件2060包括侧导轨2065。例如，传送带的各道可包括位于所述道的任一侧或每一侧的侧导轨。对于每一道，侧导轨可延伸传送元件的全长或传送元件的部分长度。例如，侧导轨可沿着传送元件的引导进入旋转切割轮或从旋转切割轮出来的部分延伸。可将侧导轨布置并适配成辅助防止传送带上移动的食品偏离。例如，沿着传送元件的引导进入旋转切割轮的部分延伸的侧导轨可辅助防止食品条偏离和/或从传送带掉落。作为另一个例子，沿着传送元件的引导从旋转切割轮出来的部分延伸的侧导轨可辅助防止经模制的食品件偏离和/或从传送带掉落。

如果需要的话，还可使用可选的支持平台(未示出)以在传送带2061和2062下面提供坚实表面。例如，当机械件必须施加向下的力于在传送带上移动的食品上时，可能需要坚实的表面。在另一些实施方案中，传送元件2060可包括一系列托辊、一系列分立传送带或沿着进给路径传送食品的其他装置。(食品自其作为条形式起沿着传送元件的顶部移动通过旋转切割轮及其后的路径有时被称为“进给路径”。)

图20和图21还示出了图19中所示的可移动垫板的另一个实施方案。如图20和图21所示，将可移动垫板2080布置于传送带2061下面，并且在旋转切割轮2025下方。杆2087可延伸通过系统2000的一个或多个稳固部件或附近机械的稳固部件，以使杆2087耦接至稳固基座，从而在翅片(未示出)对杆2087施加扭矩时其可抵抗旋转。然后，杆2087与布置于垫板2080下面的翅片(未示出)连接。在另一例子中，可将所述翅片粘附于垫板2080，或使所述翅片与垫板2080一起形成，使它们构成单一的模制件。

图22中可见到另一个双传送带实施方案。在系统2200的运行中，食品2226从左移动到右(如该图中所描绘)。当食品2226从左传送带2261传递至右传送带2262时，当旋转切割轮2225压模食品条2228时产生的“系带”(或过量食品)2227落在左传送带2261和右传送带2262之间，然后其在此被运走。去除系带2227可帮助确保废的食品不重新粘附于成形后的食品2226。在一些实施方案中，右传送带2262可以以比左传送带2261更高的速度运行。带2261和带2262之间的该速度差异可制造出连续成形的食物件2226之间的间隙，使它们在成形后不会彼此粘住。

超声旋转模制系统可利用单一道的传送带，或者其可利用多道的单个传送带。例如，如果比较图20与图22，则可见到这两个实施方案的差异。在图20中，可使用多个分离的道，每个旋转切割轮一个道。相比之下，在图22中，使用单一的传送带道，但是该系统包括多个旋转切割轮2225。利用多个食品条和/或多个分离的传送带，可在成形食品的同时提供益处。例如，分离的食品条允许该系统采用多个交错的轮，并且宽度比切割器的最宽宽度更窄的多个分离的传送带可有助于系带或废食品快速从所成形的食品离开，有时在一成形后就离开。快速去除系带或边角料可帮助确保在食品被旋转切割轮成形和切割后，废食品不重新粘附至所成形的食品。

传送带的外表面可具有各种纹理(或没有纹理)。在一个实施方案中，所述外表面是非常平滑的表面。平滑外表面可为有益的，因为其可允许外带表面与食品之间的优异粘附，因为平滑表面允许带与食品之间更大表面积的接触。更好的粘附有助于带在完成切割和成形食品后从切割器牵引食品。此外，在将食品进给至旋转切割轮以及在该系统的可能需要机器部件接触食品的另一些级中，更好的粘附防止食品滑落和沿着传送带向后移动。在该实施方案的一个具体例子中，传送带可包括FDA批准的安全接触食品的平滑表面，以及部分或完全由织物构造而成并且被适配成承受完全和绕着锐角、曲线等转向的带。本公开的另一些实施方案可包括具有这样类型的外表面的传送带，即，所述外表面不完全平滑和/或有纹理，因为一些类型的食品可更好地粘住有纹理的表面。

在其中使用多于一个旋转切割轮的系统中，可以以任何合适或方便的方式来布置旋转切割轮。在该系统的一些实施方案中，如图20、22和23所示，旋转切割轮可为交错的。如可从这些图见到的，该系统可被配置成容纳宽范围数量和朝向的旋转切割轮，从单一旋转切割轮(图17和图18)，至两个旋转切割轮(图20和图21)，至四个旋转切割轮(图22)，至如图23的例子中所示的30个旋转切割轮。更特别地，图23示出了可如何将系统2300扩增以包括许多旋转切割轮，同时保持整个系统的占地面积可管理的一个例子。例如，如图23所示，“V”构型是具有可管理占地面积的系统的一个例子。

虽然图20、22、23和24可显示系统包括交错的旋转切割轮，但是应理解，可使旋转切割轮朝向成使得系统中的至少一个旋转切割轮与另一旋转切割轮朝向对齐，从而使系统中至少一个旋转切割轮的轴线大概与另一个旋转切割轮的轴线对齐。图23还提供了这样的系统的示意图(底部的图)，作为完全对齐的系统2300的一个例子。

在本公开的一些实施方案中，如图25所示，该系统还包括进给级2500。在所示的实施方案中进给级2500包括一个或多个压指2591的形式的防升机构，其中各压指将向下的力施加于沿传送带朝旋转切割轮移动的食品，例如以确保食品在到达旋转切割轮之前良好地附着至传送带。在图25中，进给级2500具有一个压指2591和一个没有压指的道2590。在一些实施方案中，进给级的单一的道包括多于一个压指，例如，串联的两个或更多个压指。在这些实施方案中，多个压指可接合单个食品条，例如以确保食品良好附着于传送带。进给级2500通常被布置于一个或多个旋转切割轮的上游(在进给路线上)，例如，处于这样的上游距离处，以使压指的顶端距旋转切割轮接触食品的点约1英寸至2英寸。压指2591可为弹簧加载的，弹簧2592借此在向下的方向上推动指的顶端。可使用不同的弹簧，以使压指可施加不同的向下的力，例如，10磅至15磅的力。所述弹簧可在沿指的不同位置处附接至压指。压指2591可由各种材料(例如塑料)形成。

在包括进给级2500和没有压指的道2590的系统的一些实施方案中，食品可能未充分附着至传送带，因此，当旋转切割轮接触食品时，食品可滑落或沿着传送带向后滑动。如果食品向后滑动，则食品可能发生堆积，系统可能不得不关闭并进行清洁。为了克服该问题，压指2591可对食品向下施加压力，以更好地使其附着于传送带，使食品不滑落。其中食品不滑落的系统的一个益处是，该系统可被适配成连续并且高效地运行。其中切割器包括不等的型腔脱模斜度的系统的一个益处是，压指2591施加的压力可更低，因为食品滑落或向后滑动的趋势较小。因此，在一些实施方案中，用于产生向下的力的弹簧可在10磅至12磅之间。

该进给级可包括一个或多个侧导轨(图25中未示出)。例如，沿着传送元件的引导进入旋转切割轮的部分延伸的侧导轨可辅助防止食品条偏离和/或从传送带掉落。侧导轨可在一个或多个压指和/或旋转切割轮接触食品的同时保持食品处于传送带的大概中央。

在本公开内容的一些实施方案中，该系统还包括布置于旋转切割轮上游(进给路径中)的片形成设备。所述片形成设备在上游将可食用组合物形成食品片。

在本公开的一些实施方案中，该系统还包括布置于旋转切割轮上游(进给路径)的纵切设备。所述纵切设备将食品片分成多个食品条，然后将所述条进给至旋转切割轮。

还提供了一种用于成形糖食或其他食品的方法，并且其包括：(1)形成一个或多个糖食条；(2)沿着可包括传送带的进给路径移动所述糖食条；以及(3)通过使所述糖食条与旋转切割轮接触，将所述糖食条切割成多种糖食形状。

形成所述糖食条还可包括形成糖食片和将所述片纵切成条的步骤。移动所述糖食条可包括通过进给级移动糖食条，压指借此施加向下的压力于糖食条，以使它们附着于传送带。切割所述条可包括多个切割器在糖食条通过一个或多个旋转切割轮的大概质心下面的点处接触糖食条。在一个或多个旋转切割轮接触糖食条的点处，可将可移动垫板布置于传送带下面，以允许吸收旋转切割轮向下施加于糖食条和传送带上的一些压力。所述可移动垫板可为弹簧加载的。

在所述方法的一个实施方案中，一旦通过切割形成食品形状后，即可将包衣层施加至一个或多个食品形状。附加地或作为另一选择，一个或多个食品形状可经历表面处理。在一个实施方案中，其中一个或者两个步骤可都处于旋转切割轮的下游。例如，在成形后，成型的食品可以经浸挂、如在滚抛操作的情况下通过翻滚来包衣，或者通过喷涂来处理表面。

本公开中描述的解决方案可提供多种益处。现有的食品切割器形式具有缺点，并且本公开的解决方案没有这些缺点，或者以较低的程度具有这些缺点。例如，铡刀式切割器一般仅可利用直刃，所以铡刀切割器仅可把食品切割成具有线性和有角边缘的最终形状。本文描述的一些实施方案的一个益处是，附接至旋转切割轮的工具不限制于仅直线或有角的边缘，且因此该旋转切割轮可产生具有包括圆、椭圆、卵形、动物形状和更多的各种形状的最终食品。此外，因为切割食品条的工具还可包含三维形成的型腔，所以本文描述的一些实施方案可完全在一个步骤中进行切割和三维成形最终食品。该三维成形对于现有的铡刀式切割器是不可能的。并且，借助提供具有不等的型腔脱模斜度的切割器，不仅与铡刀式切割器相比，还甚至与能够形成更多复杂形状但具有相等的型腔脱模斜度的其他切割器相比，本文公开的切割器可表现出更好的食物脱模性，特别是当用于切割粘性食品或包括粘性材料层的食品时更是如此。

本公开的一个或多个实施方案中描述的一个额外的益处是，该旋转切割轮设计允许不同“形式”的相同类型的食品之间的成分一致性(compositionalconsistency)，所述一致性对于其他成形方法是不可能的。例如，所述系统通过将所成形的食品切割成期望的形状而不是在模具或切割器中成形食品来提供被称为士力架棒的糖食和被称为士力架蛋的糖食之间的成分一致性。在各模具或切割器中直接成形食品可导致沉积不同量的每个层，使所得的食品不具有与在同时并在相同设备上生成的其他食品一样的例如“巧克力：牛轧糖：焦糖：花生”的比率。

虽然已经通过引用具体的实施方案描述和示出了本发明的解决方案，但是本领域技术人员应理解，这些解决方案自身可具有本文未描述或示出的许多不同的变型。

Claims (33)

1.一种用于食品的切割器，其具有限定型腔的至少一个侧壁，所述型腔具有不等的型腔脱模斜度。

2.根据权利要求1所述的切割器，其中所述切割器还包括限定型腔底部的基座。

3.根据权利要求2所述的切割器，其中所述基座呈波浪状或具有图案。

4.根据权利要求1或4所述的切割器，其中所述型腔脱模斜度为0度至10度。

5.根据权利要求4所述的切割器，其中在所述侧壁的至少一点处或沿所述侧壁长度的所述型腔脱模斜度接近0度。

6.根据权利要求1、4或5所述的切割器，其中对称轴线的相对侧上的侧壁区段具有大致相同的型腔脱模斜度。

7.根据权利要求1、4或5所述的切割器，其中与对称轴线垂直的轴线的相对侧上的侧壁区段具有大致相同的型腔脱模斜度。

8.根据权利要求1、4或5所述的切割器，其中对称轴线的相对侧上的侧壁区段具有第一型腔脱模斜度，并且与对称轴线垂直的轴线的相对侧上的侧壁区段具有第二型腔脱模斜度，并且所述第一型腔脱模斜度与第二型腔脱模斜度不同。

9.根据权利要求1所述的切割器，其中所述侧壁不具有不连续区域。

10.根据权利要求1所述的切割器，其中通过提供于所述侧壁中的不连续性来使所述型腔通气。

11.一种用于食品的旋转切割轮，其包括一个或多个切割器，所述切割器具有限定型腔的至少一个侧壁，所述型腔包括不等的型腔脱模斜度。

12.根据权利要求11所述的旋转切割轮，其中所述切割器还包括限定型腔底部的基座。

13.根据权利要求12所述的旋转切割轮，其中所述基座由旋转切割轮的表面提供。

14.根据权利要求12所述的旋转切割轮，其中所述基座呈波浪状或具有图案。

15.根据权利要求11或12所述的旋转切割轮，其中所有所述切割器都具有不等的型腔脱模斜度。

16.根据权利要求11、12或15所述的旋转切割轮，其中所述型腔脱模斜度为0度至10度。

17.根据权利要求11、12或15所述的旋转切割轮，其中沿至少一个侧壁的所述型腔脱模斜度接近0度。

18.根据权利要求11、12或15所述的旋转切割轮，其中以超声的方式激发所述切割器。

19.根据权利要求18所述的旋转切割轮，其中至少一个切割器包括通气的型腔。

20.根据权利要求19所述的旋转切割轮，其中所述旋转切割轮也是通气的，并且所述型腔的通气口与所述旋转切割轮的通气口相连接。

21.一种用于成形食品的系统，包括：

旋转切割轮，其包括一个或多个切割器，至少一个切割器具有限定型腔的至少一个侧壁，所述型腔包括不等的型腔脱模斜度；以及

用于相对于所述旋转切割轮移动食品的传送元件。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所有所述模具或切割器都具有不等的型腔脱模斜度。

23.根据权利要求21或22所述的系统，其中以超声的方式激发所述旋转切割轮。

24.根据权利要求23所述的系统，其中至少一个切割器具有通气的型腔，并且所述旋转切割轮包括至少一个通气口，并且所述切割器的通气口与所述旋转切割轮的通气口相连接。

25.根据权利要求21或24所述的系统，还包括设置在传送元件表面下面并且处于所述旋转切割轮的大概质心下面的可移动垫板，从而当所述旋转切割轮旋转时，所述旋转切割轮的所述一个或多个切割器在所述可移动垫板的大概位置处接触所述食品。

26.一种成形食品的方法，包括以下步骤：

形成一个或多个食品条；

通过使所述食品条与具有限定型腔的至少一个侧壁的切割器接触，将所述食品条切割成多个食品形状，所述型腔包括不等的型腔脱模斜度。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述至少一个切割器由旋转切割轮提供。

28.根据权利要求27所述的方法，其中以超声的方式激发所述旋转切割轮。

29.根据权利要求27或28所述的方法，其中所述至少一个切割器包括型腔通气口，并且所述旋转切割轮包括至少一个通气口，并且所述切割器型腔的通气口与所述旋转切割轮的型腔通气口相连接。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括沿着包括传送带的进给路径移动所述的一个或多个食品条。

31.根据权利要求26所述的方法，其中形成一个或多个糖食条，所述方法包括：

形成糖食片，以及

将糖食片切成所述一个或多个糖食条。

32.根据权利要求26所述的方法，还包括在所述切割后，将包衣或糖食层施加至所述食品形状。

33.根据权利要求26所述的方法，还包括在所述切割后，使所述糖食形状经历表面处理。