CN107846929B - 用于向容器填充冷冻甜食的填充头 - Google Patents
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Abstract
一种填充头，包括：具有下方喷嘴出口、第一材料入口、第二材料入口的壳体以及能够在壳体内移动的往复活塞；活塞具有a)外壁、上端部以及下端部；b)第一内部材料流动通道，其将外壁中的进口连接至下端部中的出口，c)第二内部材料流动通道，其将外壁中的进口连接至下端部中的出口，以及其中第一通道的出口是环形的并围绕第二材料流动通道的出口；活塞、壳体以及入口定位并定尺寸为使得活塞关于壳体具有：(1)上方位置，其中来自第一入口和第二入口的材料流被活塞外壁所阻断；(2)中间位置，其中第一材料入口与第一内部材料流动通道进口连通而第二材料入口被活塞外壁所阻断；(3)下方位置，其中第一材料入口与第一内部材料流动通道进口连通并且第二材料入口与第二内部材料流动通道进口连通。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于向容器填充包封第二甜食材料的第一冷冻甜食材料的填充头。
背景技术
在冷冻甜食工厂中，采用填充头来填充诸如模具、锥筒或塑料杯的容器。可用于这种填充的时间通常十分短暂，例如少于2秒并且正常情况下少于1.5秒。因此，考虑到如此紧张的时间限制，如果想要传送除单种同质产品以外的任何物质，则需要复杂的填充头操作。
EP 2345332 A1公开了一种用于产生包封第二甜食材料的第一冷冻甜食材料流的填充头。
填充头包括壳体和位于壳体内的往复活塞。将第一甜食材料供应到壳体至第一腔室并将第二甜食材料供应到壳体至第二腔室。
活塞包括从其外壁至其下端部的内部材料流动通道。
通过将填充头降低至位于容器底部附近处的位置中来操作填充头。活塞起初位于阻断所有甜食材料流的最下方位置处。然后，活塞向上移动至中间位置，以允许第一冷冻甜食材料流出填充头但仍阻断第二甜食材料。然后，活塞移动至上方位置，在该上方位置处，第一甜食材料和第二甜食材料均流出喷嘴。
一旦将容器填充至期望水平，则活塞快速向下移动至活塞的最下方位置处，使得活塞首先中断第二甜食材料(当活塞到达其中间位置时)并且随后中断第一甜食材料(当活塞到达其最下方位置时)。
这种填充头及其操作方式因此可以将包封在第一甜食材料中的第二甜食材料共同挤出。
然而，如果期望在甜食材料中容有固体类内容物，则这种内容物可能由于活塞在其最下方位置处推抵喷嘴出口而妨碍阀完全关闭的能力并且可能捕获未完全压碎的一个或多个内容物块并因此妨碍阀关闭。
因此，高度希望对用于传送包封于第一甜食材料内的第二甜食材料的填充头的设计和操作进行改进，其中固体类内容物存在于甜食材料中。
发明内容
本发明涉及一种填充头，该填充头包括：
壳体，其具有下喷嘴出口、第一材料入口、第二材料入口
以及往复活塞，其能够在壳体内移动；
活塞具有：
a)外壁、上端部以及下端部；
b)第一内部材料流动通道，其将外壁中的进口连接至下端部中的出口，
c)第二内部材料流动通道，其将外壁中的进口连接至下端部中的出口，
其中，所述第一通道的出口是环形的，并围绕第二材料流动通道的出口；
活塞、壳体以及入口定位并定尺寸为使得活塞相对于于壳体具有：
(1)上方位置，其中来自第一入口和第二入口的材料流被活塞外壁所阻断；
(2)中间位置，其中第一材料入口与第一内部材料流动通道进口连通而第二材料入口被活塞外壁所阻断；
(3)下方位置，其中第一材料入口与第一内部材料流动通道进口连通并且第二材料入口与第二内部材料流动通道进口连通。
因此，活塞在其下方位置处产生共同挤出量的第一和第二甜食。当已传送足够的量时，活塞向上移动至中间位置以通过在顶部沉积第一成分层来包封第二填充甜食。一旦已经分配了足够量的第一材料，则通过将活塞移动至上方位置来停止流动。
在优选的配置中，第一材料入口定位于第二材料入口下方，并且第一材料流动通道进口位于第二材料流动通道进口下方。
因此，阀通常通过以下过程进行操作：该过程涉及当活塞在下行程中从(1)上方位置移动至(2)中间位置并且然后移动至将第一和第二材料从出口喷嘴共同挤出的(3)下方位置时，允许冷冻甜食材料从喷嘴出口流出至容器中，随后，通过上行程移动至(2)中间位置，在该中间位置处只有第一材料从出口喷嘴挤出以包封先前挤出的第二材料，并且随后移动至(1)上方位置。
因此，通过将活塞的表面向上滑动以阻断进至壳体的入口来实现停止甜食材料流动的动作。因此，关闭流动的动作并非是挤压模式，而是切片模式。因此，所存在的任何固体类内容物将被切片并且不会阻碍活塞的关闭动作。
典型的填充操作涉及将填充头插入容器中并且随着填充头在冷冻甜食材料的展开表面的上方提升而允许冷冻甜食材料流出喷嘴出口直至随着活塞的移动(上行程和下行程)容器同时基本填满。
所产生的是具有只由第一甜食形成的清洁顶层的已包封第二甜食。
本填充头的额外优点在于已完成填充之后的关闭动作随着活塞向上移动至活塞的上方位置而实现。这具有产生少量吸入的额外优点，这由于即使在流动已被切断之后也防止更多的甜食材料离开阀的内部而导致更清洁的流动终止。
在优选的过程中，活塞在其下行程中以连续移动的方式移动，使得随着活塞移动而穿过最上方位置、中间位置以及下方位置。一旦位于下方位置，活塞必须在该位置处停留足够的时间以用于足够的共同挤出并因此已包封的第二甜食材料的流动。在优选的过程中，活塞在其上行程中以连续移动的方式移动，使得随着活塞移动而穿过最下方位置、中间位置以及最上方位置，直至流动在最上方位置处被停止。
在优选的过程中，活塞从上方位置移动至下方位置所占用的时间为0.2至2.0秒，更优选地0.2至1.0秒。在最优选的过程中，所占用的时间为0.2至0.6秒。
在优选的过程中，活塞从下方位置移动至上方位置所占用的时间为0.2至2.0秒，更优选地0.2至1.0秒。在最优选的过程中，所占用的时间为0.2至0.6秒。
在优选的过程中，上行程所占用的时间基本等于下行程所占用的时间。
壳体包括杆状部，活塞在该杆状部内移动。在该实施例中，杆状部包括用于第一材料入口的开口以及用于第二材料入口的开口。通常，杆状部定尺寸为使得活塞的外壁与杆状部的壁贴合。这使得活塞的物理定位可以用于阻断或允许材料从壳体的入口流进杆状部。
在上方位置处，第一入口由于活塞的物理存在而被阻断，从而阻止第一材料流进壳体。同样地，第二入口由于活塞的物理存在而被合宜地阻断，从而阻止第二材料流进壳体。
在中间位置处，第一入口由于活塞向下移动并接通喷嘴出孔而合宜地打开。然而，在该位置处，第二入口由于活塞的物理存在而被合宜地阻断，从而阻止第二材料流进壳体。
在下方位置处，第一入口如在中间位置那样继续保持打开。然而，现在，由于活塞的外壁中的开口与第二材料入口对准，第二材料入口与第二内部材料流动通道连通。这允许第二材料流动穿过第二内部材料流动通道并出现在活塞的下端部之外。以这种方式，第二材料可以通过被第一甜食材料的环形流所包围而被共同挤出。
因此，在该实施例中，当活塞位于上方位置和中间位置时，位于活塞的外壁中的上进口定位在第二材料入口的上方。当位于下方位置时，位于活塞的外壁中的上进口与第二材料入口连通。
本发明的第一冷冻甜食材料可以充气。术语“充气”意指可以通过诸如机械手段而将气体有意地混合进产品中。气体可以是任何食品级的气体，诸如空气、氮气或二氧化碳。充气的程度通常按照“膨胀度”(OR)来进行定义。在本发明的内容中，％膨胀度按体积(在大气压力测量)定义为：
存在于产品中的膨胀度的量将依据所期望的产品特征而进行改变。在本发明的内容中，膨胀度的水平通常为0至150％，优选地60至150％，更优选地60至100％。
冷冻甜食材料意指通过冷冻巴氏消毒的诸如水、脂质、甜料、蛋白质(通常为牛奶蛋白)的配料以及可选的其它配料诸如乳化剂、稳定剂、色素和香味剂的混合物所制成的甜食。冷冻甜食材料可以充气。冷冻甜食材料包括冰淇淋、冻酸奶等。优选地，第一冷冻甜食材料是冰淇淋。
通过本发明的过程所生产的冷冻甜食产品通常是例如大小为50-500ml，优选地70-200ml的单份产品。冷冻甜食优选地包含在容具中，该容具可以是可食用的(例如薄饼或巧克力筒)或不可食用的(例如塑料杯)。
第二甜食可以是冷冻或非冷冻的。如果第二甜食是冷冻的，则该第二甜食可以具有上述在第一冷冻甜食材料的内容中所描述的特性中的任何一个。优选地，第二甜食是冷冻甜食。
第二甜食可以是通常用于冷冻甜食的任何填充物，并且可以是液态或固态的。第一和第二甜食的相对量通过调整冷冻甜食材料的流率以及第二甜食的流率和/或剂量率而进行控制。优选地，第二甜食占产品总重量的至少20％，更优选地至少30％或40％，还更优选地至少50％，最优选地至少60％。
固态第二甜食可以包括可食用材料(“内容物”)的一个或多个分散片，诸如巧克力、水果(例如可以是新鲜的、干的、冷冻的或糖渍的)、坚果、饼干、蛋糕、曲奇、太妃糖、牛奶巧克力软糖、牛轧糖、果汁软糖等。优选地，固态内容物尺寸为1mm至10mm，更优选地为2至9mm，最优选地5至8mm。
合适的液态第二甜食包括脂质基合成物，诸如巧克力或巧克力层(即包含除可可脂以外的脂质的巧克力类似物)；水果泥/酱；奶油，曲奇面团，饼干糊，蜂蜜，糖浆，焦糖浆，太妃糖浆、牛轧糖浆或软糖浆等。第二甜食可以处于软糖状或糊状。第二甜食可以充气，例如水果慕斯或巧克力慕斯。第二甜食也可以是冷冻甜食，该冷冻甜食与第一冷冻甜食在某些方面(例如配制、纹理、香味或颜色)不同。已经发现，本发明的方法和设备允许加料高度粘性的液态填充物。例如，第二甜食可以具有至少100mPas，更优选地至少500mPas，最优选地至少1000mPas(使用TA仪器，AR 2000流变计利用同心筒系统在室温下并以10s-1的剪切速率进行测量)的粘度。
填充物可以是上述一种或多种填充物的混合物。例如，液态混合物可具有悬浮在该液态混合物内的固态内容物。在这种情况下，内容物可以在将组合填充物泵送至腔室之前被引入液态填充物中。固态内容物的量优选地占总填充物重量(即固态内容物和液态填充物的组合量)的至少2％，更优选地至少5％。优选地，固态内容物的量少于30wt％，更优选地，少于20wt％。
冷冻甜食本身也可以包含在将冷冻甜食供应至第一腔室入口之前而混合进冷冻甜食的内容物。优选地，冷冻甜食中的内容物的尺寸为1mm至5mm，更优选地为3mm至4mm。内容物的量优选地占这些内容物和冷冻甜食的组合量的重量的至少2％，更优选地占至少5wt％。优选地，内容物的量少于20wt％，更优选地少于10wt％。将内容物添加至冷冻甜食(以及填充物)中还为消费者提供趣味，并且也可以提供对比鲜明的口味和质地。
附图说明
将以示例的形式参照附图来说明本发明，在附图中：
图1是根据本发明的位于最上方位置处的填充头的侧截面图。
图2是根据本发明的位于中间位置处的填充头的侧截面图。
图3是根据本发明的位于下方位置处的填充头的侧截面图。
图4是根据本发明的填充头的壳体的侧截面图。
图5是用于图4所示的壳体的活塞的侧截面图。
具体实施方式
现转向附图，图1示出了包括壳体12以及往复活塞14的填充头10。壳体12包括第一材料入口16、第二材料入口18以及喷嘴19。
如图中所见，活塞14与壳体12滑动配合。
位于活塞14内的是第一内部材料流动通道20，该第一内部材料流动通道20将外壁中的上进口22连接至下端部中的出口24。也位于活塞内的是第二材料流动通道26，该第二材料流动通道26将外壁中的上进口28连接至下端部中的出口30。
第一材料入口16直接通入壳体12的杆状部并且与活塞14的外壁交汇。同样地，第二材料入口18直接供给入壳体12的杆状部并且与活塞14的外壁交汇。
在图1所示位置中，活塞14位于其上方位置中。可以看到，由于活塞14的外壁的存在，第一甜食材料流被阻断。同样地，由于活塞14的外壁的存在，第二甜食材料流被阻断。因此，在该位置中，没有任何甜食材料流出喷嘴19。
在图2所示的位置中，活塞14位于其中间位置中，可以看到，在第一材料入口16和第一内部材料流动通道20的上进口22之间存在连通。因此，第一甜食材料可以流动穿过第一材料入口22、穿过通道20并流出喷嘴19。由于活塞14的外壁存在，第二甜食材料流仍被阻断。
在图3所示的位置中，活塞14位于其下方位置中。可以看到，在第一材料入口16和第一内部材料流动通道20的上进口22之间存在连通。因此，第一甜食材料可以流动穿过第一材料入口22、穿过通道20并流出喷嘴19。
仍可以看到，活塞14的外壁中的上进口28与第二材料入口18对准并与第二材料入口18连通。因此，第二甜食可以流动穿过第二材料入口18并穿过内部材料流动通道26而流动至位于活塞14的下端部中的出口30。
进一步地，由于出口30位于喷嘴19的中央并且由于出口24设置为围绕出口30的环形样式，结果是从喷嘴19挤出共挤出物，中心区域是第二甜食材料，其被第一甜食材料环围绕。
在使用中，整个填充头10定位于待填充甜食的容器上方。随着活塞远离图1所示的位置而向下移动时，填充开始。起初，只有第一甜食材料流出喷嘴以在容器中产生第一甜食材料基层。随着活塞向下移动至中间位置，持续这种情况。一旦到达下方位置，则开始共同挤出并且在第一甜食材料的围绕环形区域内产生第二甜食材料芯。
一旦已经共同挤出足够的材料，则活塞向上移动，并且当到达如图2所示的中间位置时关断第二甜食材料流。这导致产生包围第一甜食材料的顶层。当活塞到达上方位置时则流动停止，并且容器现充满完全包裹在第一甜食材料中的第二甜食材料。在一个特定实施例中，整个填充过程总共占用1.2秒。
图4和图5分别示出了分离为相应的壳体12和活塞14的填充头10。这使得两个元件的特征可以更清楚得显现。
Claims (18)
1.一种填充头，包括：
壳体，其具有下方喷嘴出口、第一材料入口、第二材料入口，以及
往复活塞，其能够在所述壳体内移动；
所述活塞具有：
a)外壁以及上端部和下端部；
b)第一内部材料流动通道，其将在所述外壁中的第一内部材料流动通道的进口连接至在所述下端部中的第一内部材料流动通道的出口，
c)第二内部材料流动通道，其将在所述外壁中的第二内部材料流动通道的进口连接至在所述下端部中的第二内部材料流动通道的出口，以及；
其中所述第一内部材料流动通道的所述出口是环形的并围绕所述第二内部材料流动通道的所述出口；
所述活塞、所述壳体以及所述入口定位并定尺寸为使得所述活塞相对于所述壳体具有：
(1)上方位置，其中来自第一入口和第二入口的材料流被所述活塞的所述外壁所阻断；
(2)中间位置，其中所述第一材料入口与所述第一内部材料流动通道的所述进口连通而所述第二材料入口被所述活塞的所述外壁所阻断；
(3)下方位置，其中所述第一材料入口与所述第一内部材料流动通道的所述进口连通并且所述第二材料入口与所述第二内部材料流动通道的所述进口连通。
2.根据权利要求1所述的填充头，其中，所述壳体包括杆状部，所述活塞在所述杆状部内移动，所述杆状部包括所述第一材料入口以及所述第二材料入口。
3.根据权利要求2所述的填充头，其中，所述杆状部定尺寸为使得所述活塞的所述外壁与所述杆状部的壁接合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的填充头，其中，所述第一材料入口定位于所述第二材料入口的下方，并且所述第一内部材料流动通道的所述进口位于所述第二内部材料流动通道的所述进口的下方。
5.一种从根据前述权利要求中任一项所述的填充头传送冷冻甜食材料的方法，其中，活塞在下行程中从(1)上方位置移动至(2)中间位置，在所述中间位置处仅从所述出口喷嘴挤出第一材料，并且然后所述活塞移动至(3)下方位置，在所述下方位置处从所述出口喷嘴共同挤出所述第一材料和第二材料，随后所述活塞通过上行程移动至(2)中间位置，在所述中间位置处仅从所述出口喷嘴挤出第一材料以包封之前挤出的所述第二材料，并且然后所述活塞移动至(1)上方位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其涉及将所述填充头插入容器中，并且涉及随着所述填充头在冷冻甜食材料的展开表面上方提升而与所述活塞的移动同时地允许冷冻甜食材料流出喷嘴出口，直至刚好当所述活塞在其返回上行程中到达其上方位置时所述容器基本填满。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述活塞在其下行程中以连续移动的方式移动，随着所述活塞移动而穿过最上方位置、所述中间位置和所述下方位置。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述活塞在其下行程中以连续移动的方式移动，随着所述活塞移动而穿过最上方位置、所述中间位置和所述下方位置。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，所述活塞在其上行程中以连续移动的方式移动，随着所述活塞移动而穿过最下方位置、所述中间位置和最上方位置直至流动在最上方位置处被停止。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，所述活塞从所述上方位置移动至所述下方位置所占用的时间为0.2至2.0秒。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述活塞从所述上方位置移动至所述下方位置所占用的时间为0.2至1.0秒。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述活塞从所述上方位置移动至所述下方位置所占用的时间为0.2至0.6秒。
13.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，所述活塞从所述下方位置移动至所述上方位置所占用的时间为0.2至2.0秒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述活塞从所述下方位置移动至所述上方位置所占用的时间为0.2至1.0秒。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述活塞从所述下方位置移动至所述上方位置所占用的时间为0.2至0.6秒。
16.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，所述上行程所占用的时间基本等于所述下行程所占用的时间。
17.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，所述第一冷冻甜食材料是冰淇淋。
18.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，所述第一和/或第二甜食材料包含固体类内容物。
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