CN1426327A - 形成食品团的方法及装置 - Google Patents

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约瑟夫·W·凯利
德布拉·A·基纳
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Abstract

本发明公开了一种改进的制造食品团的方法和装置，本发明利用一指轮(225)将一食品堆层切成具有适度尺寸的食品团。在制出爆米花等食品之后，在食品上铺设裹料，并将它们混合在一起(120)而形成混合物的堆层。然后，在适于形成食品团的最优温度上，利用指轮(225)将堆层推挤过固定凸指(305)，从而将堆层切割成各个食品团。食品团的平均尺寸由指轮(225)上凸指与固定凸指(305)在啮合时相互之间的间隔确定。食品团被切出之后，就被输送到一筛分/冷却装置(130)中，在该装置中，食品团被冷却并进行筛分，之后再聚合在一起而进行包装。

Description

形成食品团的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于处理裹覆食品的改进方法和装置，本发明尤其是涉及这样一种装置：该装置能制出尺寸和数目可控的食物团。
背景技术
焦糖爆米花通常是这样制出的：首先在一干焙烧机中将生玉米爆裂。然后，在一合适的器皿中通过将糖、玉米糖浆、奶油以及其它一些添加剂混合在一起而制备出焦糖裹料或奶油乳脂糖料。目前，现有技术中在裹料中添加了很多种物质，但通常都包含是糖和玉米糖浆这两种基本原料。在对这种物质进行加热时要始终进行搅拌，直到达到预定的熔融温度为止。一旦达到了该裹料的熔融温度点，则就用该焦糖裹料对先前已爆开的玉米粒进行裹覆，这项工作通常是在一台螺旋型连续混合机中完成的。
其它类型的食物制品也是以类似的方式进行裹覆的。为了增加消费者对这种裹覆食品的食欲，食品制造商尝试着将焦糖爆米花与其它的食品做成食品团，而不是以单一种类的裹覆食品进行出售。还可用花生与爆米花混合在一起而形成小的食品团。
现有技术中目前还不存在使最终产品中的食品团具有恒定尺寸和均匀性的方法。现有技术中的方法却往往会使制出的食品团在尺寸上并不具有理想的稳定性。这是因为目前用来制造成团食品的转鼓型成团机存在一些缺陷而造成的。结果就是：当采用目前的成团方法来制造食品时，由于一般要将那些不符合尺寸要求的食品团摒除出去，所以会造成大量的食品浪费。因而，需要能有一种制造食品团的方法和装置，该方法和装置能允许对食品团的尺寸进行更大程度的控制，并使制出食品团的尺寸变化具有更好的稳定性。
发明内容
本发明通过采用一种指轮(fingerwheel)将食品层分成尺寸统一的食品团，而使得制出的食品团具有了均匀性。在制出诸如爆米花等的食品之后，就将食品与放置在其上的裹料混合在一起，形成了一个混合物堆层。然后，在适于形成食品团的最优温度上，利用指轮将该堆层推挤过固定凸指或槽缝，从而将堆层分成单个的食品团。食品团的平均尺寸由指轮上的凸指与固定凸指啮合到一起时相互之间的间隙确定。一旦食品团被切出之后，则就被输送到一筛分/冷却输送装置中，在该装置中，食品团被冷却并进行筛分，之后再聚集到一起而打包包装。
本发明与现有技术相比，能对制作的食品团的平均尺寸进行更大程度的控制。因为本发明的方法能对食品团的尺寸作更大的控制，所以很少会制出尺寸超限的食品团，因而，本发明还减少了不必要的浪费。
在下文的详细描述中，本发明上述的特征以及其它的特征和优点将变得明晰。
附图说明
本发明的新特征可被看作是其区别特征，这些特征被概括在所附的权利要求书中。但要最好地理解本发明自身、其优选实施方式、以及其目的及优点，则就要阅读下文结合附图对示例性实施例的详细描述。在附图中：
图1是一套焦糖爆米花系统的示意图，在该系统中采用了本发明的一种优选实施方式；
图2是一个侧视图，表示了用在本发明中的冷却器/筛分器的初级段的一优选实施例；
图3是一个轴测图，表示了图2中的指轮；
图4是一个剖开的侧视图，表示了图2和图3中的指轮；
图5A中的前视图表示了图3和图4中的固定凸指；
图5B中的侧视图表示了图3、4和5A中的固定凸指；
图6中的侧视图表示了本发明的一种优选实施例；
图7是一个俯视图，表示了图6所示的优选实施例；
图8的轴测图表示了图6、7中的优选实施例在工作时的状态；
图9A中的侧视图表示了图6、7和图8中的固定凸指；以及
图9B中的侧视图表示了图6、7和图8中的旋转叶片。
具体实施方式
图1是一个示意图，表示了一套焦糖爆米花系统，在该系统中应用了本发明的一优选实施例。裹料品被放置到装有护套的预混釜105中，并在此进行加热直到变为熔融为止。用一泵110将焦糖混合物泵送过一薄膜式蒸发器115。然后在一带有护套的板条式裹料机120中将焦糖混合物与爆米花混合。花生等其它食品也与爆米花一起被加入。然后板条式裹料机120利用一螺旋推料器型式的板条裹料装置将爆米花与焦糖混合物相混和。一旦食品被充分地混和在了一起之后，其就被排送到一传送带125上，此时食品的温度一般在华氏260°到华氏270°之间，并被输送到一冷却器/筛分器130中。冷却器/筛分器130代表了系统中应用了本发明优选实施方式的那一部件。
图2是一个侧视图，表示了图1所示冷却器/筛分器130初级段的优选实施例。除非特别说明，在整个说明书中都用相同的数字标号来指代类似或相同的部件。在食品于板条裹料器120中被混合、且被排送到传送带125上之后，成块的食品掉落到一个布料器箱205的上部。一旦食品进入到布料器箱205中之后，布料器箱205中的一个摊布轮就将食品摊布在一上传送带210的上面，而形成了一个堆层。为制出焦糖爆米花团，焦糖裹覆爆米花在上传送带210上形成的堆层要有四英寸厚。形成食品堆层要比采用单层更易于对温度进行控制。在所示实施例中的上传送带210是这样一条传送带：其将爆米花和焦糖组成的堆层在超高分子量(UHMW)聚合物侧板220之间进行传送，聚合物板220布置在上传送带210的两侧。优选采用UHMW板220的原因在于爆米花和焦糖不会粘附到这种板上。此外，UHMW板220的高隔热值也有助于实现保温。
上传送带210的速度选择应保证食品在到达指轮225处时具有足够的温度，在该温度上，食品的易挠性足以允许其被切成团，而不会将各个食品块切成碎块。对于焦糖爆米花，该温度约为华氏220°到230°。如果爆米花被冷却到低于此温度以下，则爆米花和/或花生就可以被指轮225切压成更小的碎块，而产生过多的浪费。可对室温进行调节来协助对食品到达指轮225处的温度进行控制。如果需要将食品传送很长的距离，则还可用塑料或其它合适的盖罩来进行保温。与此相反，还可以在冷却器/筛分器130上设置风扇来将食品冷却到合适的温度。向下吹送清洁的空气还能防止灰尘或其它异物颗粒污染食品。
一旦食品堆层到达了指轮225处，它们就被按照尺寸切分成许多小团，如下文将要介绍的那样，这些食品团的平均大小取决于指轮225的间距和尺寸。食品然后被铺布到一个下传送带230上，下传送带230位于上传送带210的下方，在该传送带上，食品被输送向冷却器。下传送带230的运行速度要比上传送带210的速度快，以保持各个食品团是相互分离的，直到使它们冷却到不会再粘结到一起为止。
图3是对图2中的指轮225所作的一个轴测图，图中表示出了成团的爆米花/焦糖以及花生，它们已被制出，并散布在下传送带230上。指轮225可由一电动滚筒进行驱动，电动滚筒位于指轮中心内的一台马达，当指轮的外筒壳转动时，马达保持不动。但是，本领域普通技术人员可以意识到也可以采用其它的驱动机构。在该优选实施例中，在电动滚筒的外筒壳上连接了很多栓销315。栓销的行数由传送带的宽度、以及栓销315与固定凸指305之间的间距来确定。所有的固定凸指305在图3中都未进行标注，以避免图面的拥杂。但是，所述的固定凸指305都是相同的，并以相等的间距连接到一固定杆310上。固定凸指305之间的间隔在本文中往往也被称为“槽缝”。类似地，在图3中也没有标注出所有的栓销315，但它们的形状、尺寸和间距都是完全相同的。随着电动滚筒225在箭头方向所指的方向上转动，爆米花与焦糖料的堆层就受栓销315推挤而从固定凸指305之间穿过。这就使得易挠的食品堆层被分割成很多小块或团。
这些食品团的平均尺寸既是由栓销315之间的间距325决定的，也是由栓销315与固定凸指305之间的间隙确定的。可将栓销315与凸指305之间的相对间隙进行变动来改变所制出食品团的平均尺寸。栓销315可以是活动地连接到电动滚筒225上，从而就可根据食品的制造需要而对间距进行变动。在一种优选实施例中，绕电动滚筒225的圆周方向，每行栓销315都包括约10到16个栓销。如果在一给定行中设置了更多个栓销315，则就可以减慢所需的工作转速，由此来减少食品被推挤过固定凸指305时的破碎量。电动滚筒225的转速最好能相对较低，从而能最大程度地减少食品的破碎量。对于每行320中具有10个栓销315的情况，在一种优选实施方式中，转速约为20到30转/分。
栓销315和固定凸指305可用不锈钢制成，以具有所需的刚性。栓销315之间的间隔325例如可被设定为约1.25英寸，从而使食品团的平均尺寸约为1.25到1.5英寸。如果在上传送带210的整个宽度方向上都设置了凸指305，则只有约2％食品团的尺寸大于所希望的尺寸。而对于现有技术中用转鼓来制造食品团的方法，所制出食品团数目的均匀一致性则不如这样良好，会有约15％的食品团的尺寸超过理想值。另外，对于现有技术中的方法，食品中制成食品团的百分比在18％到40％之间，而对于本发明，该比例缩窄为35％到45％。因而，采用本发明，能对食品团的尺寸有更好的控制，并能制出更多的食品团。
图4是一个剖开的侧视图，表示出了图2和图3中的指轮225及上、下传送带210、230。指轮225在逆时针方向410上转动。上传送带210在方向405上运动，其方向和速度都与指轮225的转动方向和转速相一致。随着食品堆层被推挤过固定凸指305，其就被分割成一些食品团，这些食品团的平均尺寸取决于栓销315与固定凸指305之间的间隙。然后，食品团被铺布到下传送带230上，该传送带的运行速度要快于上传送带210的速度。下传送带230将食品团输送到一个冷却器/筛分器单元。冷却器将食品冷却，从而使它们在聚集在一起时不会粘结起来—例如是在进行包装时，而筛分器则将尺寸过大的食品团从食品混合物中摒除出去。
图5A是关于固定凸指305的一个前视图。该凸指305的前缘505可被制成尖锥形，以形成一个锋利点，由此来切开食品堆层。这就避免了将爆米花粒和花生切成碎屑，并易于沿两粒爆米花或花生之间的焦糖料将堆层切开。图5B是凸指305的侧视图。凸指的前端510被滚圆，其原因与将前缘505制成尖锥形的原因相同—都是为了减少爆米花和花生的破碎。
图6是本发明另一优选实施例的侧视图。除了指轮和固定凸指的位置与设计存在不同之外，图6中实施例与图1到图5所示实施例基本上是相同的。在图6中，不是将指轮605设置在上传送带610的正上方，而是将其设置在上传送带610的端部，并位于下传送带620的上方。这样进行设置降低了食品团在被挤过指轮605后、向上抛起的运动趋势，并能增加生产量。栓销625的形状也从圆柱形销变为弯曲的叶片。因而，在下文中，栓销625将被称为旋转叶片625。旋转叶片625由于其形状是这样的，所以比栓销315更为耐用。
旋转叶片625与固定凸指630相啮合，固定凸指630连接在上传送带610的端部上。固定凸指630的两端向上弯起，从而当食品离开上传送带610时，其趋于移向固定凸指630的中央位置。这有助于防止食品从固定凸指630的任一端部掉落出去，并促使食品沿固定凸指630之间的槽缝移动，而不是绕端部移动。旋转叶片625的弯曲形状与固定凸指630顶面的弯曲形状相同，从而旋转叶片625可同时与各固定凸指630的顶面沿旋转叶片625的长度方向相啮合。旋转叶片625被连接到指轮605中心处的一转轴607上。转轴607可由一齿轮传动的电机进行驱动，该电机安装在转轴的端部上。旋转叶片625反过来再由转轴驱动而在逆时针方向645上转动。转轴607的两端用支承机构655连接到一支撑臂650上。支撑臂650的一端640是枢轴安装的。
可通过在转轴607和铰链640之间为支撑臂650设置一个螺纹支撑件635来调整指轮605的高度。通过调整支撑臂650相对于固定支撑件660的位置，可调节旋转叶片625与上传送带610之间的间距。转轴在工作时最好能尽可能近地靠近固定凸指630的端部，以防止食品从凸指630的端部处迂回绕走。出于同样的原因，固定凸指630也应尽可能近地靠近上传送带610。
在一个优选实施例中，凸指630和叶片625是用3/8英寸厚的304号不锈钢薄钢板制成的。支撑臂650是用2×2×0.25英寸壁厚的管材制成的，且该支撑臂650的长度665约为26又9/16英寸长。两螺纹支撑件/调节件635的直径均为1英寸，且在一凸缘板的两侧各有一个螺帽，凸缘板连接到支撑臂650上。在该优选实施例中，指轮605的半径670约为11又5/32英寸。
图7是图6所示优选实施例的俯视图。一根直径为一英寸的横杆705横跨过下传送带620的上部，并形成了支撑臂650的横向支撑。一电机710用于驱动指轮605。在一个实施例中，电机710是一台齿轮传动的变速电机(转速在0到75rpm)之间，该电机与一齿轮箱相连接，齿轮箱连接到转轴607的内轴上。所示实施例中转轴607的外径为6英寸，壁厚为1/2英寸，且带有两个端帽，1英寸粗的内轴从两端帽中穿过，而在其中转动。固定凸指630用1英寸粗的六棱轴715支撑着。
根据一优选的实施方式，传送带两侧壁之间的距离720约为31又1/4英寸，并采用了约18个固定凸指630，从而需要17行、每行10个叶片625。两固定凸指630之间的距离725通常为1.25英寸。但是，本领域普通技术人员也可以意识到：叶片的数目、凸指的数目、以及凸指间的间距都是可以改动的，以获得各种平均尺寸的食品团。叶片625和凸指630通常为3/8英寸宽，并在传送带的宽度方向上等间距设置。指轮605上各行叶片625之间也是等间距的。
图8是图6和图7所示优选实施例在工作时的轴测视图。由爆米花和焦糖组成的堆层805被输送到食品团大小确定轮中，该轮的转速约为17到20转/分。这给出生产量大约为3,000-4,000lbs/hr。随着叶片625在固定凸指630之间穿行，堆层被切开，并被散布到下传送带620上。下传送带620的运行速度较高，从而使食品团不会相互接触，直到当这些食品团经过冷却器被冷却到相互接触时不会粘结的温度点以下为止。
图9A是图6-8所示实施例中所用凸指630的侧视图。凸指的高度905约为5又3/8英寸，长度910约为13又3/4英寸。凸指630的半径915是由上传送带610端部的形状确定的。图9B是图6-8所示实施例中所用叶片625的侧视图。叶片625的总高度920约为15/16英寸，长度915约为8又3/4英寸。叶片625的曲率被制成与凸指630的曲面形状920相适配，从而可相互啮合在一起。叶片625和凸指630的厚度一般为3/8英寸，且所有的边沿都被滚圆，以减少在操作过程中焦糖料的“边缘起毛”或成线(string)量。
尽管上文参照优选实施例对本发明作了具体的表示和描述，但本领域技术人员可以理解：在不悖离本发明设计思想和包含范围的前提下，可在形式上和细节特征上作出多种改动。例如，可改变尺寸来加大或减小指轮的总尺寸；可改变凸指的形状以及凸指之间的尺寸来获得不同的平均尺寸的食品团；可用能完成相同功能的同等材料来替换所用的各种材料；以及可采用除爆米花和花生之外的其它食品。另外，用于切割食品堆层的装置也不一定要采用指轮设计，也可以采用任何其它的装置，只要其能用机械手段将食品堆层从多个槽缝中推挤过去即可。例如，可将多个凸指连接到一传送带状的机构上，并被设计成从多个固定槽缝中穿过。也可以将槽缝设计成运动的，而不是固定的，这样就能使凸指和槽缝以相反的方向相对移动。

Claims (25)

1.一种装置，用于在位于一第一传送带上的食品堆层被散布到一第二传送带之前将其切成食品团，所述装置具有一支撑结构，并包括：
(a)一旋转部件，其被设置成连接在所述第一传送带的端部附近，用于对所述食品堆层进行切割，所述旋转部件包括一驱动轴和第一组凸指，第一组凸指连接到所述驱动轴上，并从驱动轴径向向外延伸；以及
(b)第二组凸指，其被设置成与所述第一组凸指相啮合，其中，所述第一组凸指中的各行凸指可转动穿行在所述第二组凸指之间，从而将所述食品堆层切成食品团。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指是弯曲的叶片。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指至少有六行，且每行中至少包括十个叶片。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述第二组凸指包括至少十个刚性地连接到所述支撑结构上的凸指，从而当所述旋转部件转动一整圈后，所述第一组凸指中的所有凸指行都穿过了所述第二组凸指中的多个槽缝。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第二组凸指中两相邻凸指之间的距离在3/4英寸到2英寸之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指中同一行中两相邻凸指之间的距离在3/4英寸到2英寸之间。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指中所述多个行之间是等间距的，且所述第二组凸指也是等间距设置的，从而所述第一组凸指能居中地穿过所述第二组凸指中的所述多个槽缝。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述旋转部件的半径在8英寸到24英寸之间。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括：
(c)两个轴承，它们连接到所述驱动轴的两端上；以及
(d)两支撑臂，每一支撑臂都具有一第一端和一第二端，其中，每一支撑臂的第一端都连接到一个所说的轴承上，而第二端则连接到一支撑结构上。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所说两支撑臂还包括两可调节的连杆，该连杆从两支撑臂向下延伸到所述支撑结构上，其中，所述两可调连杆的长度决定了所述旋转部件的高度。
11.一种装置，用于在位于一第一传送带上的食品堆层被散布到一第二传送带之前将其切成食品团，所述装置包括第一传送带和第二传送带，它们用于传送所述食品，其中，所述第一传送带所处位置高于所述第二传送带，且所述第一传送带一端位于所述第二传送带一端的上方，所述装置还包括：
(a)一驱动轴，其具有一第一端和一第二端；
(b)从所述驱动轴上径向向外延伸出的一第一组凸指，其中，所述这组凸指为多行，并在绕所述驱动轴的圆周方向上等间距设置；
(c)一第一支撑臂，其具有一上端和一下端，其中所述第一支撑臂的上端连接到所述驱动轴的所述第一端上；
(d)一第二支撑臂，其具有一上端和一下端，其中所述第二支撑臂的上端连接到所述驱动轴的所述第二端上；
(e)一支撑结构，其中，所述第一支撑臂的下端、所述第二支撑臂的下端、所述第一传送带、以及所述第二传送带都连接到所述支撑结构上；
(f)一第二组凸指，它们连接到所述支撑结构上，用于同所述第一组凸指相啮合，其中，所述第二组凸指被设置在靠近所述第一传送带端部的位置处，从而当所述驱动轴转动时，一行所述第一组凸指中的各个凸指就会穿过所述第二组凸指中相邻凸指间形成的槽缝；
(g)一第一可调连杆，其具有一上端和一下端，其中所述第一可调连杆的上端连接到所述第一支撑臂上，且所述第一可调连杆的下端连接到所述支撑结构上；
(h)一第二可调连杆，其具有一上端和一下端，其中所述第二可调连杆的上端连接到所述第二支撑臂上，且所述第二可调连杆的下端连接到所述支撑结构上；
(i)一第一轴承结构，用于将所述第一支撑臂的所述上端连接到所述驱动轴的第一端上，其中，所述第一轴承结构的外壳被刚性地连接到所述第一支撑臂的所述上端上；
(j)一第二轴承结构，用于将所述第二支撑臂的所述上端连接到所述驱动轴的第二端上，其中，所述第二轴承结构的外壳被刚性地连接到所述第二支撑臂的所述上端上；
(k)一第三轴承结构，用于将所述第一支撑臂的所述下端连接到所述支撑结构上，其中，所述第三轴承结构的外壳被刚性地连接到所述第一支撑臂的所述下端上；以及
(l)一第四轴承结构，用于将所述第二支撑臂的所述下端连接到所述支撑结构上，其中，所述第四轴承结构的外壳被刚性地连接到所述第二支撑臂的所述下端上。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指是弯曲的叶片。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指至少有六行，且每行中至少包括十个叶片。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述第二组凸指中两相邻凸指之间的距离在3/4英寸到2英寸之间。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指中同一行中两相邻凸指之间的距离在3/4英寸到2英寸之间。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述第一组凸指中所述多个行之间是等间距的，且所述第二组凸指也是等间距设置的，从而所述第一组凸指能居中地穿过所述第二组凸指中的所述多个槽缝。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述指轮的半径在8英寸到24英寸之间。
18.一种用于制出食品团的方法，所述方法包括步骤：
(a)形成一食品堆层；
(b)将所述食品堆层保持在最优的温度上，以便于形成所述的食品团；以及
(c)用机械方法将食品堆层从多个槽缝中推挤过，从而将食品堆层减小为食品团和单块的食品。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：所述的推挤步骤(c)是通过一旋转指轮来实现的，其中，所述指轮上的多个凸指穿过所述的多个槽缝而迫使食品堆层穿过所述的多个槽缝。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于还包括步骤：
(d)保持所述食品团以及所述单块食品之间的相互分离；以及
(c)在对所述食品团以及所述单块食品进行包装之前，先将它们进行冷却。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：所述食品堆层中包括爆米花和粘性的裹料。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：步骤(b)中的所述最优温度在华氏220度到230度之间。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于：所述食品堆层约为四英寸厚。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：所述食品堆层是用一布料器箱形成的。
25.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：在步骤(c)之前，食品堆层在一第一传送带上被输送到所述的多个槽缝处，并包括步骤(e)-在步骤(c)之后，在一第二传送带上将所述食品团和所述单块食品输送到一冷却器中，其中，所述第二传送带的运行速度高于所述第一传送带的速度。
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