CN1072008C - 配送液体的滴液装置以及向冻结室配送液态组合料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用以向冻结室(12)配送液态组合料(20)的滴液装置(10)，它包括其上有多个配送元件(40)的配送盘(28)，配送元件设计成能从配送盘(20)中往外配送液态组合料(20)，并且以大小均匀的液滴(38)来把液态组合料(20)配送入冻结室(12)内。每个配送元件(40)都包括有向下安装在配送盘(28)上的滴射管(44)。配送盘(28)的底壁(30)上具有多个孔洞(42)，每个孔洞(42)联结有相应的滴射管(44)。滴射管(44)上有与配送盘(28)上的相应孔洞联结的进液孔(48)和形成并泄放液滴(38)的出液孔(52)。进液孔(48)的尺寸大于出液孔(52)的尺寸。纵贯在进液孔(48)与出液孔(52)之间的流通渠道(54)做成越来越细的尖锥状，可促进稳定准确地积聚液态组合料(20)，以便稳定准确地配送和形成大小均匀的液滴(38)。还提供了能形成大小均匀的冰珠式冻结产品(18)的向冻结室(12)配送液态组合料(20)的方法。本发明的方法是使用该新颖的滴液装置(10)的。

Description

配送液体的滴液装置以及向冻结室
配送液态组合料的方法
技术领域
本发明一般地说涉及一种冷冻食品的制备，而更具体地说则涉及一种配送液体的滴液装置和在制备自由流动的冻结营养乳制品时使用该滴液装置向冻结室配送液态组合料的方法。
发明背景
近年来冰淇淋和冻结凝乳制品的销售急剧上升。本申请人通过开发出一种独家新颖的冰珠式冰淇淋和冻结凝乳制品而占领了这类产品的一份市场。本发明的产品以各种注册商标进行销售，包括DIPPIN′DOTS和ICE CREAM OF THE FUTURE，现已在新产品商店以及在博览会和主题公园等处甚为流行。
这种新颖的冰淇淋和冻结凝乳制品的制备方法是先把有特殊风味的液态乳品组合料输入配送盘中，然后将组合料滴入冻结室内。液态组合料在进入冻结室后迅速地冻结成有特殊风味的冰淇淋或凝乳制品的固态小珠。随后将这些冰珠从冻结室取出并加包装销售。
制备新颖冰淇淋和凝乳制品时理想的是应使配送的液滴大小均匀，以便制成始终如一的冰珠。要求杜绝从配送盘上泄放出来的液态小颗粒或小点，这些小颗粒在冻结后会形成本质上为微粒和/或粉末的颗粒。这冻粉末不但在外观上要不得，而且还对收集有用的产品发生负面影响。因此，冻粉末的形成会使冰珠冰淇淋和凝乳制品的生产过程效率降低。由此可见，需要开创出一种在产品制造时能杜绝冻粉末和冻微粒形成的途径。已经通过试验确认，配送元件与配送盘相联结的结构对达到预期效果有直接的影响。
发明概述
因此，本发明的基本目的是要提供一种具有改善风味的，对广大消费者有吸引力的高级冻结乳制品。
本发明的另一目的是要提供一种能自由流动的冻结营养乳制品，它在较低温度下供人消费，以便使一般消费者感到更凉爽、更令人振奋。
本发明的又一目的是要提供制备自由流动的冻结营养乳制品的方法，它是速冻而成的，因此它能防止大冰晶的生成，从而能提供出风味更好的更光滑的产品。
本发明进一步的目的是要提供一种向冻结室配送液态组合料的滴液装置，它能在生产自由流动的冻结营养乳制品时基本上杜绝冻微粒和/或冻粉末的产生。
本发明进一步的目的是要提供一种能方便有效地掌握液体配送的滴液装置。
本发明的另一个目的是要提供一种向冻结室配送液态组合料的方法，它能有效地控制液滴的大小，以生产出大小均匀的冰珠产品。
本发明额外的一个目的是提供向冻结室配送液滴大小均匀的组合料的配送方法，从而达到增加冻结产品产量的目的。
本发明再一个目的是促进以较低的成本和较高的效率来生产自由流动的冻结营养乳制品。
本发明另外的目的、优点和新颖特性，一部分将在随后的叙述中展示，对本领域的技术人员来说，在审察下述内容时，或随着本发明的付诸实践，会对其中一部分明显地看到或学会。借助于所附权利要求书中具体指出的手段及其组合就可实现本发明的目的并取得本发明的优点。
为了实现上述的以及其它的目的，并根据本发明的前述目标，就出现了一种新颖的滴液装置和向冻结室配送液态组合料的方法，用它们就可实现所述的目标。滴液装置和相伴的方法是专门针对向冻结室配送液态组合料的，以便能生产出大小均匀的冰珠冻结产品。
首先要制备出液态组合料以备冻结。组合料优选地是乳基的，但其中可加入糖和其它增加风味的添加剂。营养组合料制备好以后，就可慢慢地滴入冻结室。这是通过使用滴液装置来实现的。
滴液装置包括有从送料源接受液态组合料的配送盘。最好使用泵从供料罐中把液态组合料输入盘中。为此目的所采用的泵是由Cole-Parmer Instrument Company制造的，其商标为MASTERFLEX。
本发明的一个关键方面是在盘上联结有多个配送元件，这些元件是为促进组合料从盘中稳定准确地送出而专门采用的，也是为促进以大小均匀的液滴来配送液态组合料而采用的。随着液滴穿过冻结室滴下，快速的几乎是同时的冻结就发生了。由于向冻结室配送的液滴大小是均匀的，也就生成了大小均匀的冰珠式冻结产品。
冻结室的温度优选保持在基本上-260°F的水平。这一温度，例如可采用液态氮作制冷剂来实现。更具体地说，液滴在冻结室内是穿越正在汽化的制冷剂而向下跌落，直到冻结室底部与液态制冷剂实际接触为止。这一方式可使液态氮的有效制冷量得到最大限度的利用。很有利的是，快速冻结的结果是可得到更光滑、奶油色更浓和风味更好的产品。这些品质当然会增大产品对消费者的吸引力。
本发明的装置的优选实施方案包括有配送元件，每个配送元件包括有与配送盘联结在一起的滴射管。每根滴射管有两个端头，第一端头与盘上打好的孔相联结，第二端头则用来形成并泄出大小均匀的液滴。为了最好地促进液态组合料的配送，滴射管是从配送盘向下安装的。本发明特别优选的实施方案的滴射管是从盘的底壁向下延伸的。
本发明的滴液装置的每根滴射管都有一条从第一端头到第二端头纵贯全长的流通渠道。另外，每根滴射管应优选具有尖锥的轮廓，从第一端头向第二端头逐渐变细。因此，每根滴射管的流通渠道在第一端头处的进液孔的尺寸都大于在第二端头处的出液孔的尺寸。这种结构促进了液态组合料从盘中向外稳定准确的配送。
进液孔对出液孔的尺寸的比例，其优选范围基本上为2∶1至20∶1。在特别优选的实施方案中，进液孔尺寸/出液孔尺寸的比例基本上为12∶1。
当冰珠冻结产品形成后，就被从冻结室收集起来。这可利用螺旋输送机来实现。螺旋输送机可与水平线约成45°安装。螺旋输送机还可包括直径基本上为1.5-3.5英寸的螺旋片。这样的螺旋输送机以基本上每分钟10-100转运转时，就能以冻结室最小的制冷剂损失而把每个冰珠收回。
从冻结室收回的冰淇淋或凝乳制品的冰珠被放入一只容器。该容器应有足够的时间保持在开启状态，例如开启1-10分钟，以使任何冻结时残留在冰珠内或冰珠上的制冷剂得以汽化掉。此后，即把容器密封起来以便储藏。然后，容器就被放入冷冻箱。冷冻箱内的温度至少保持在-20°F那么低，如果产品的储存时间大于约30小时，那么，优选的是保持在-30°和-40°F之间。为了保证各个冰珠能自由流动并且不在融/冻循环中生成大的晶体，保持这样的温度是必要的。
在产品投入消费之前，必须将冰珠的温度升到-20°F或以上。如果不这样做，对某些个人来说就会感到冰珠太冷而无福消受。更优选的是，在销售前不大于约30小时即把冰珠温度保持在基本上-15°F。如果保持这一温度或更高温度下较长时间，冰珠就会发粘并开始粘结在一起。这样，就丧失了独一无二的自由流动特性，也就失去了对某些消费者的吸引力。因此，储存在-15°F下超过30小时是应该避免的。但对某些组合料来说该极限时间应该短到10至12小时。
对本领域的技术人员来说，从下面对本发明的优选实施方案给出的最适于实施本发明的一个模式的图中，即可对本发明的其它目的一目了然。象将要实现的那样，在完全不脱离本发明的情况下，本发明还能有其它不同的实施方案，而它们的若干细节还能在多个明显的方面进行改良。由此可见，图和描述就性质而言，只能看作解释而不能看作限制。
附图简述
作为说明书的一部分而引入的附图，阐释了本发明的一些方面，并与说明书一起，说明本发明的原理。附图有：
图1为一对放置在冻结室上方的滴液装置透视图，图中还示出了大小均匀的冰珠这一最终产品；
图2为本发明的滴液装置的上视图；
图3为滴液装置的侧视图，它示出向下安装的滴射管，用该滴射管可配送液滴大小均匀的液态组合料；以及
图4为现有技术设计的配送盘的侧视图。
现在我们将详细介绍本发明的优选实施方案，其实施例已在附图中示明。发明详述
参照图1中用以生产大小均匀的冰珠或能自由流动的冻结营养乳制品的各部件透视图。该图示设备仅为生产冰珠式产品的一种设计实例。在图1中以本发明的滴液装置10来示出该设备，滴液装置能提高生产效率、增加产品产量，现说明如下。
生产设备包括冻结室12，冻结室具有内壁和外壁。内外壁优选用不锈钢制作，以提供强度和抗腐蚀能力。在内外壁之间装有一层很厚的隔热材料，以减少冻结室12内部与外界环境之间穿过壁的传热，从而改善冻结室的效率。
所示出的冻结室12是由支脚14支撑的独立式单元。冻结室12也可放置在专门制作的支架上使用。
冻结室12是通过输入管线从制冷剂源直接加入制冷剂来冷却。可以使用多种不同的制冷剂，但优选的是液态氮。这种材料易于采购、价格较便宜，并且比较地不对食品起化学作用。它的温度很低，足以使产品冻结较快。因此，它特别适于用来生产本发明的能自由流动的营养乳制品。
冻结室12的温度以及液体制冷剂的液面高度是通过使用控温设备如恒温控制器来保持在规定的范围。更具体地说，恒温控制器可与伸入冻结室12的热电偶相联结，热电偶安装在冻结室内选定的高度，例如室底以上4至18英寸高。热电偶感知制冷剂如液态氮的温度。恒温控制器设定在热电偶感知的冻结室温度为-300°至-320°F。把热电偶装设在冻结室12底部以上4至18英寸可保持必要的制冷剂蓄积量，以快速冻结营养组合料的液滴。这样做成的冻结产品具有色泽更浓、更象奶油的结构，并显示出总的风味更好。举例来说，当冻结室12内热电偶感知的温度升高到设定的工作温度(即-300°至-320°F)以上，这就表明液体制冷剂的液面已经降到了热电偶以下。由于恒温控制器动作，结果就使阀门开启，液态氮就从源头通过管道输入冻结室12。当液态氮的液面达到并与热电偶接触后，就恢复了冻结组合料所需的液态氮液面水平，这时阀门就关闭。
应当理解，也可利用别的温度或液面控制系统来替代。例如，可在冻结室12内的不同高度上装设多个热电偶，然后选择需要操持的液体制冷剂液面水平的热电偶象以上描述的那样去运用。另一个替代办法是，可利用液态氮液面控制器，如Minnesota Valley Engineering,Inc生产销售的注册商标为CRYO-MED(LL-450型)的液面控制器。
在冻结室12靠近顶部的壁上设有排气管16，以排出从液体表面汽化出来的气体氮。这是为了防止在冻结室12内产生过高的压力，并使滴液装置经一定时间后结冻的几率减到最小。排气可通过一根出气管用调节风门人工控制通风量来调节。替代的办法是，可利用排风扇在真空下收集废气。这些冷蒸气可被通入可利用冷气的其它工艺部分，例如储藏间或包装机械内。
由于温度保持在-260°至-320°F的结果(对液态氮而言)，液态组合料的液滴就发生快速冻结而形成冰珠18。冰珠18具有浑园而光滑的特性。
冰珠18形成后，就掉落到冻结室12的底部。在导筒22内转动的螺旋输送机就把冰珠18向上带到出料口。螺旋输送机最好安装在离水平面约45°角。螺旋输送机中螺旋片要求的直径基本上为1.5至3.5英寸。这样的螺旋输送机每分钟旋转基本上10-100转时，就能完成从冻结室12收集冰珠18的工作。液体制冷剂是不会被抽出冻结室12的，因为在螺旋片与导筒22的壁之间存在的足够大的空间可使液态氮流回到冻结室12内。但是，这一空间没有大至可通过冰珠的程度。
冰珠18在到达出料口24后就进入收集盘26。然后收集盘26就把冰珠18送往包装设备并随后进入储藏容器。容器保持开启基本上1-10分钟，以使任何残留在冰珠内或冰珠表面上的制冷剂得以汽化掉。然后，储藏容器被密封起来并放入冷冻箱内，以备以后使用和消费。
为了防止冰珠在储藏中粘结在一起，从而保持其自由流动的特性，必须将其保持在较低的温度下。更具体地说，如果冰珠18的储存时间大于约30小时，就必须储藏在温度至少低到-20°F的冷冻箱内。更优选的是，冰珠18应储藏在-30°F至-40°F之间的温度下。
如果冰珠18准备在30小时以内(或者对某些组合料来说更短的时间10-12小时以内)进行销售，应将其储藏在-20°F或其以上的冷冻箱内。更优选的是把冰珠的温度调整到基本上-10°和-20°F之间，以-15°F的效果最好。温度再高就会使冰珠18互相粘结，并导致丧失它独一无二的自由流动特性，从而减小它对消费者的吸引力。
本发明的滴液装置10促进了供人们食用的冰珠式产品的高效生成。滴液装置10优选包括配送盘28，配送盘具有底壁30和侧壁32a、32b、32c、32d。侧壁32a、32b、32c、32d围成一个围栏，以便从料源34承接液态组合物20。一般是用泵通过送料管36将液态组合料输入盘28中。液态组合料20如何配送到冻结室12去，下面将更详细地讨论。
图1示出两个放置在冻结室12上方的基本上相似的滴液装置10。图中的滴液装置10是矩形的并沿着冻结室较小的内边复盖着整个冻结室12的顶部。本技术领域的技术人员会懂得，可以做一块很大的盘28来复盖冻结室12的整个顶部，也可以做成几块较小的盘、边挨着边放置，如图1中所示。
大家都能认识到，要想制造出大小均匀的冰珠式冻结产品18，就必须要求配送到冻结室12的液态组合料20的液滴38大小均匀。配送盘28是设计成带有能形成均匀液滴的配送元件40的。
图2中的优选实施方案清楚地显示，配送盘28的底壁30上打有多个孔洞42。孔洞42优选排成整齐的行和列。这样就可看出，在生产时，液态组合料20是流入并穿过孔洞42而向冻结室12的方向流去的。
本发明的一个关键方面是，滴液装置10是带有滴射管44的，而且滴射管是与配送盘28联结在一起的(见图3)。更具体地说，本发明的优选实施方案是设计成把单独的滴射管44与配送盘28的底壁30上所开的各个孔洞42连结在一起的。滴射管44优选从配送盘28的底壁30向下对着冻结室12伸出。因此，每根滴射管的第一端头46具有与所联结的孔洞42相通的进液孔48，第二端头50则具有出液孔52。
每根滴射管44从进液孔48至出液孔52有一条纵贯全长的流通渠道54。滴射管44优选向着它的第二端头50逐渐变细。这样一来，进液孔48的尺寸就会比出液孔52为大。逐渐变窄的流通渠道54能促进稳定准确地积聚液态组合料20，从而也促进稳定准确地从配送盘28配送出液态组合料。这样的设计还能进一步使生成的液滴38具有整齐划一的形状，待到液滴38的净重力超过作用在它周边的张力时，液滴就跌落到冻结室12中去。
液态组合料20通过流通渠道54的流动速率是在滴射管44的第二端头50正常形成液滴38的因素。除其它事物外，流动速率也是进液孔48和出液孔52的尺寸的函数。已经确定，当进液孔48对出液孔52的尺寸比基本上在2∶1和20∶1的范围内时，就能形成并从滴射管44中泄放出大小均匀的液滴38。在本发明特别优选的实施方案中，进液孔48的直径基本上为0.375英寸，而出液孔52的直径基本上为0.03125英寸。因此，特别优选的实施方案的尺寸比为基本上12∶1。
配送盘28和滴射管44优选用耐久的食品级塑料或不锈钢制造，并可在最初制造时做在一起。但也可把滴射管44事后连结到带孔洞42的配送盘28上去。在这种情况下，可用移液管的末端作为与配送盘28一体化的滴射管44。塑料型的移液管可从仪表门市部购得，如Cole-Parmer Instrument Company of Chicago,Illinois即是。
本发明的滴液装置10的主要优点，在与现有技术的比较中就可最好地辨认出来，现有技术的放大图示于图4。我们用撇号作上标来标示与本发明的装置10中使用的部件相似的部件，现有技术的装置具有配送盘28′，在盘底表面30′上开有多个孔洞42′。液滴38′直接从孔洞42′形成并在重力作用下泄放。在此没有稳定准确地积聚液态组合料20′的机会，因此在从盘28′的孔洞42′泄放液滴38′时洒落现象屡屡发生。另外，某些从孔洞42′泄放出来的液滴38′非常不稳定，它们又分裂成更小的滴子，使液滴大小悬殊并导致进一步的洒落。极细小的珠粒扰乱了要求大小均匀冰珠的独一无二和令人喜爱的外貌，因此必须从最终产品中把它们清除掉。
另外，液滴泄放时产生的洒落和/或分裂会产生出微细的颗粒，它们也跌落到冻结室中并形成冻结的微细冰珠和/或粉末，积聚在冻结室底部。这就需要中断生产过程来把它们清除出冻结室12。另外，冻结的微细冰珠是废品，它明显地降低了有效的操作和产量。
由于使用本发明的滴液装置10和利用该装置把液态组合料向冻结室12配送的方法，可获得许多的好处。与现有技术的设计相反，本发明的滴射管44能促进从配送盘28中稳定准确地泄放出液态组合料20，并促进形成液态组合料20的大小均匀的液滴38，因此，当滴入冻结室12后就形成大小均匀的冰珠式冻结产品18。用了这新颖的滴液装置10后，就不再需要任何的筛选和开动筛选部件的动力。此外，滴射管44还能防止洒落液态组合料20的微细颗粒，因此也就防止了原先积聚在冻结室12底部的微细冰珠和/或粉末的形成。
以上对本发明优选实施方案的描述，其目的是为解释和阐发，并无详尽无遗的打算，也不想把本发明局限于已公开的明确严谨的方式。根据上述原理和经验作出明显的改进或改变是可能的。对实施方案的选择和描述是用来提供对本发明的原理和实际运用作最好的解释，从而使本领域的普通技术人员能把本发明用到各种实施方案中去，并加以各种适合于所设想用途的改进。所有这样的改进和改变，根据权利要求书的公平、合法、合理地给予的外延权利要求来理解，都处于本发明由所附权利要求所确定的范围之内。

Claims (10)

1．一种用于向冻结室(12)配送液态组合料(20)的滴液装置(10)，它包括：
一配送盘(28)，它置于冻结室(12)之上并配置成可从料源(34)接受液态组合料(20)，该盘(28)在其底壁(30)上开有多个孔洞(42)，接受的液体配合料通过这些孔洞导出；和
多个均匀尖锥形的配送元件(40)，该配送元件是与所述盘(28)连结在一起的，并配置成可从所述盘(28)稳定准确地泄放出液态组合料(20)和只靠重力把该液态组合料(20)以大小均匀的液滴(38)配送到冻结室(12)中，每个所述的配送元件(40)都对准排列好，与所述盘(28)底壁(30)的多个孔洞(42)中的一个呈流体连结，
从而该液态组合料的大小均匀的液滴(38)靠重力输送给其下设置的冻结室(12)。
2．权利要求1的滴液装置，其中每个配送元件(40)都包括一个与所述盘(28)相连的滴射管(44)。
3．权利要求2的滴液装置，其中所述每个孔洞(42)与相应的滴射管(44)相连。
4．权利要求3的滴液装置，其中所述的滴射管(44)具有与所述相应孔洞(42)相连的第一端头(46)和与第一端头(46)隔开的第二端头(50)。
5．权利要求4的滴液装置，其中所述的滴射管(44)具有与第一端头(46)相连的进液孔(48)和与第二端头(50)相连的出液孔(52)。
6．向含有冷冻剂的冻结室(12)配送液态组合料(20)以形成大小均匀的冻珠式冻结产品(18)的方法，它包括下列步骤：
提供一个滴液装置(10)，该滴液装置具有多个均匀尖锥形的配送元件(40)，其构型应使所述液态组合料(20)以大小均匀的液滴(38)泄放；
将该滴液装置(10)径直放在冻结室(12)的上方，
从料源(34)将液态组合料(20)送入滴液装置(10)，在此所述液态组合料导入多个配送元件(40)；
只靠重力将该液态组合料(20)从滴液装置(10)稳定准确地泄放出并以大小均匀的液滴(38)送入冻结室(12)；和
使大小均匀的液滴(38)与所述冷冻剂接触，以冷冻所述液滴(38)成大小均匀的冰珠式冻结产品(18)。
7．权利要求6的方法，其中所述滴液装置包括盘(28)，该配有多个配送元件(40)，用以从所述盘(28)中稳定准确地泄放液态组合料和以均匀大小的液滴(38)配送该液态组合料(20)。
8．权利要求7的方法，其中每个配送元件包括与所述盘(28)相连的滴射管(44)。
9．权利要求8的方法，其中所述盘(28)包括多个在底壁(30)上形成的孔洞(42)，每个孔洞与相应的滴射管(44)相连。
10．权利要求9的方法，其中所述滴射管(44)具有与相应孔洞(42)相连的第一端头(46)和与第一端头隔开的第二端头(50)。
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