JP2004024005A - 混合システムおよび混合方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性向上が可能な未完成品に添加物を加える混合システムおよび混合方法を提供する。
【解決手段】未完成品を所定量に小分けして受渡し位置350で供給する小分け装置200と、前記受渡し位置350に順次到達するように配列された多数の混合チャンバTiを有し、小分けされた未完成品に添加物を付与する混合装置300と、受渡し位置350から離間した添加物供給位置352、354で所定量の添加物を供給する添加物供給装置310と、小分け装置200、混合装置300および添加物供給装置310の動作を制御する制御装置700とを備え、前記混合チャンバTiは、各チャンバが未完成品の受渡し位置と添加物供給位置に順次到達するように、閉軌道上を移動可能に設けられている。
【選択図】  図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば塩、香辛料のような調味料や、割引き用のクーポン券、金券またはポイントカードのようなトークンなどの添加物が包装前に食品の未完成品に添加される混合システムおよび混合方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポテトやコーン等から成形されるスナック菓子の混合装置としては、例えば、特公平4−35132号公報、特許第2689139号公報、米国特許5,090,593および5,846,324等に開示されたものが知られている。
これらの混合装置では、フライヤーから取り出されたポテトチップ等(以下、味の付いていないものを未完成品という)を回転ドラム内に供給し、そこに設定比率の調味料を添加して攪拌するが、こうした混合装置は、通常は未完成品を一商品単位(1袋の内容量)に小分けする計量装置の上流に設置されるため、味を変える場合は、その下流側装置に残っている未完成品を除去した上で、下流側装置を清掃していた。
【0003】
ところが、下流側装置の清掃には、多くの人手と時間を要し、しかもその間は、下流側装置を停止しなければならないので、生産性が低下するという問題があった。
【0004】
また清掃に際しては、まず上流側装置を止め、それから下流側装置から製品がなくなるまで下流側装置を運転しなければならないが、その間に製造されるパック数は、下流側で滞留する製品量に左右されるため、生産計画通りには生産できないという問題があった。そのことは、入り数の半端なコンテナを箱詰め装置内に残す原因ともなり、それが製品の歩留まりを悪くするという問題があった。
【0005】
さらに混合は、2種類以上の調味料を加える場合に、特に生産速度を低下させる。
【0006】
本発明は、前記課題を解決して、生産性向上が可能な未完成品に添加物を加える混合装置および混合方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、本発明にかかる混合システムは、未完成品に添加物を付着させて完成品とする混合システムであって、未完成品を所定量に小分けして受渡し位置で供給する小分け装置と、前記受渡し位置に順次到達するように配列された多数の混合チャンバを有し、小分けされた未完成品に添加物を付与する混合装置と、受渡し位置から離間した添加物供給位置で所定量の添加物を供給する添加物供給装置と、小分け装置、混合装置および添加物供給装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記混合チャンバは、各チャンバが未完成品の受渡し位置と添加物供給位置に順次到達するように、閉軌道上を移動可能に設けられている。
【0008】
本発明にかかる混合方法は、未完成品に添加物を付着させて完成品とする混合方法であって、未完成品を所定量に小分けして受渡し位置で混合チャンバに供給し、この混合チャンバを受渡し位置から1つ以上の添加物供給位置へ閉軌道上を移動させ、少なくとも1つの添加物供給位置で、混合チャンバ内に所定量の添加物を供給して、未完成品に添加物を付着させた完成品を供給する。
【0009】
本明細書において“量”とは、数量、重量、容積、または未完成品に適した他の測定量をいう。
【0010】
本発明は、公知の技術とは異なり、添加物が後の調理工程ではなく、小分けされた未完成品に添加物を付与するように、混合チャンバが小分け装置の下流に設けられる。
【0011】
本発明は、前記下流側装置の清掃の問題を、特に添加物が調味料である場合に有効に解決することができる。すなわち、調味料は、計量装置等によって未完成品が所定量に小分けされた後に加えられるから、計量装置には、調味料が付着しないし、味の切り替えに伴う計量装置の清掃も不要となる。したがって、清掃のための運転休止がなくなり、生産性が飛躍的に向上する。また、計量装置等の清掃をなくすことができるので、清掃に耐え得る着脱容易な構造にする必要がなく、安価な装置を提供することができる。
【0012】
また、本発明は、未完成品の受渡し位置に順次到達するように配列される多数の混合チャンバを有する。これにより、他の混合チャンバが未完成品を小分けした品で充填されるかまたは空にされている間に、1つの混合チャンバに添加物が供給され得る。さらに本発明は、他の混合チャンバが充填されまたは空にされている間に混合工程を実施できる。この結果、生産性が飛躍的に向上する。例えば、軽いシールのようなトークン等の場合、トークンが未完成品と異なる遅い速度で落下しても、混合チャンバを有しない従来は袋の横シール部にかみ込むことがあったが、本発明では、未完成品にトークンが添加される時間が十分ある。
【0013】
混合チャンバは、コンベア等に装着できるが、好ましくは回転支持体に装着される。操作添加制御装置は回転支持体を回転させて混合チャンバを閉軌道、つまり周回軌道に沿って移動させる。この回転支持体は、ほぼ垂直な軸心を持つ。
【0014】
また、単一の添加物供給装置の場合、この添加物供給装置に対して混合チャンバが順次供給されるように設けられるが、2つ以上の添加物供給装置が設けられる場合、混合チャンバの閉軌道に沿ってそれぞれの添加物供給位置に対応するように配置される。なお、2つ以上の添加物供給装置が同じ位置に設置されることも可能である。さらに添加物供給位置と未完成品の受渡し位置とを一致させることもできる。これらの添加物供給装置は、同一の未完成品の小分け品に添加物を混合するのに用いることができる一方、異なる未完成品でシステムを運転し、小分けされた未完成品に応じて選ばれた添加物を混合するようにしてもよい。
【0015】
添加物には、塩や香辛料のような調味料、好みに応じて自分で添加できる調理用香料、またはトークン、おまけ(ノベルティ)玩具等の非食品も含まれる。
【0016】
調味料は、塩または香辛料のような混合材料を含むが、均一に添加することが要求される粒状、粉末、または液体調味料も含むことができる。調味料は、チーズ味やタマネギ味のような“E番号”で一般に定義される“化学”調味料も含む。
【0017】
添加物が非食品またはパッケージ化された食品である場合、単に混合チャンバの中に供給することで、混合された完成品を混合チャンバから直ちに供給できる。しかし、添加物が調味料のような食品に関連する材料を含む場合には、混合チャンバへの供給工程の後に添加物と未完成品を混合するように混合チャンバを操作する方法が好ましい。この場合、混合チャンバの揺動やさらに簡単な混合ドラムの回転の方法が採られる。
【0018】
混合チャンバは、通常、添加物と未完成品が混合するようにほぼ連続的に操作されるが、間歇的に操作されてもよい。
【0019】
混合チャンバは、通常、未完成品の受渡し位置から離間した位置で空の状態にされる。これにより、他の混合チャンバが未完成品の小分け品で満たされているのと同時に1つの混合チャンバを空の状態にすることができる。スペースを節約するため、各混合チャンバを受渡し位置で空の状態にしてもよい。
【0020】
本発明は、添加物の種類の変更を迅速に行うことができ、また自動的に行うこともできる。
本発明により添加物の種類を直ちに変えることが可能となるため、異なる添加物または添加物の組合せを持つ製品を単一の製造ラインで製造することができる。
【0021】
この混合システムは耐久性が高く、しかも安価である。
未完成品は、通常、ポテトチップスのようなスナック食品であるが、シリアル、ナッツ、ビスケット、キャンディー等の他の食品を含むこともできる。
未完成品は、通常、小分けの前に混合されることはないが、部分的に混合しておくことも可能である。
【0022】
小分け装置は、通常、計量装置であるが、数量、容積、または商品タイプに応じて小分けする装置でもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る混合システムの基本構成を示す。この混合システムは、未完成品を搬送する搬送装置100、搬送されてきた未完成品を1袋分(所定量)に小分けする計量装置200、小分けされた未完成品に設定比率の調味料のような添加物を添加する混合装置300、混合の終わった製品を包装する包装装置400、計量ミスや混合ミスのあった製品をライン上から排除する振分装置500、包装された製品を箱詰めする箱詰装置600、および前記各装置100、200、300、400、500および600をそれぞれ制御するとともに、それぞれを連動させる制御装置700を備えている。
【0024】
前記搬送装置100は、図示しないフライヤーから搬出された未完成品を計量装置200に搬送するもので、その先端部分には、未完成品をストックする振動フィーダ110が設けられ、計量装置200から投入要求信号S1が入力されると、該振動フィーダ110は、所定時間駆動して、ストックした未完成品Mを計量装置200に投入する。
【0025】
前記計量装置200は、振動フィーダ110から投入された未完成品Mを1袋分に計量するもので、頂部に分散フィーダ210を有し、この分散フィーダ210のストック量が少なくなると、前記振動フィーダ110に投入要求信号S1を出力する。
【0026】
一方、計量装置200に混合装置300から排出要求信号S2が入力されると、計量装置200は、まずタイミングホッパ220のゲート223を開放して、そこに貯留していた所定量の未完成品mを排出する。続いて、計量装置200は、ストックした未完成品を小分けしながら所定量の未完成品に計量し、それを空になったタイミングホッパ220に排出して、次回の排出要求信号S2に備える。
【0027】
この計量装置200は、未完成品を所定量に小分けして排出する機能を備えればよいので、重量で所定量を計り取ったり、容積で所定量に計り取ったりするものであれば、どのような種類のものでもよい。しかし、スナック菓子のように、個々の製品サイズがばらつくものでは、1998年5月19日発行の米国特許5,757,866に開示されたような組合せ計量装置を使用するのがよい。この組合せ計量装置によると、中央上部に投入された未完成品Mを複数の計量ホッパ(図示せず)に分配し、それぞれのホッパで計量された未完成品の重量を組合せて所定量となる未完成品の組合せを求め、求めた組合せにかかる未完成品をホッパから排出して所定量の未完成品を形成することができるので、スナック菓子のような不定形なものでも、精度よく計量することができる。
【0028】
一方、計量装置200で計量ミスが発生すると、該装置200は、制御装置700にエラー信号S3を送る。制御装置700は、これに基づいて混合装置300に停止信号S4を送り、添加物が誤った未完成品に添加されるのを中止させる。これにより、不量の製品が排出されても、これに対する混合を中止することができるので、これを回収すれば、別の混合製品として再生することができる。
【0029】
図3は、混合装置300を示す概略斜視図である。この混合装置300は、複数の小型の混合ドラム(混合チャンバ)T〜Tを垂直な回転軸心Oの回りに閉軌道上を周回させながら、その各々を自転させるようにしている。ドラムT〜Tは、受渡し位置350でタイミングホッパ220の下方を通過し、各添加物が受渡し位置350から離間した一対の添加物供給位置352、354で供給されて、排出位置356へ向かう。
【0030】
各ドラムT〜Tは、図4Aに示すように、回転軸Oから放射状に延びた複数の支持アーム(回転支持体)321の先端部に取り付けられ、回転軸心Oに沿った回転軸が回転すると、それに伴って支持アーム321とともに矢印で示す水平方向に回転する。また各支持アーム321における回転軸心Oから遠い側の先端部には、その長手方向の軸心回りに回転する旋回部321bが設けられ、その旋回部321bには、図4Bに示すように、環状の固定ラック323と噛み合うピニオン322が取り付けられており、フレーム327上に支持されている。支持アーム321が回転軸心Oの回りを水平に動くと、固定ラック323と噛み合ったピニオン322は固定ラック323上を転がり、その結果、ピニオン322が一体的に形成された旋回部321bとドラムT〜Tとが、支持アーム321の長手方向の軸心回りに自転するようになっている。ラックとピニオンは、各ドラムのスライドゲート324が各位置250〜356に正確に位置決めされるように構成される。
【0031】
各ドラムT〜Tの胴部には、開口325が設けられ、その開口325には、図示しないスプリングによって常時閉じる方向に付勢されたスライドゲート324が設けられている。そして、いずれかのドラムT〜Tが、未完成品mの受渡し位置350(図3のドラムTの位置)に到達すると、図5(a)のように、開口325が上向きになった状態でスライドゲート324が開く。同時に排出位置356に位置するドラム(図3のドラムT)も、図5(c)のように、その開口325が下向きになった状態でスライドゲート324が開く。位置352、354では、ドラムは添加物(必要時)を受け取るために開口325が上向きになった状態でスライドゲート324が開く。それ以外の位置では、ドラムT〜Tは、図5(b)のように、前記スライドゲート324が閉じて、未完成品mと添加物Sとを閉じ込める。スライドゲート324の開/閉動作は、図示しないカム機構を用いて制御される。
【0032】
また各ドラムT〜Tの内部には、図5に示すように、複数の突起326が設けられ、それがドラムT〜Tの自転に伴って、回転するにつれて未完成品mと調味料Sとを攪拌・混合させるようになっている。これにより、未完成品に調味料が均一にコーティングされることになる。
【0033】
各位置352、354では添加物供給装置310が設けられ、各添加物供給装置310は、共通の添加制御装置330により制御されている。
【0034】
各添加物供給装置310(図2)は、調味料、トークンその他の添加物をストックする投入ホッパ311と、該ホッパ311内の添加物を小出しにしながら先端部へ搬送する振動フィーダ312と、該フィーダ312から排出された添加物Sを受け取って計量する計量ホッパ313と、計量ホッパ313の重量を測定する重量センサ314とを有している。
【0035】
前記添加制御装置330は、重量センサ314の測定値を監視しながら振動フィーダ312を動作させ、計量ホッパ313に設定量の添加物Sが投入されると、振動フィーダ312を停止させる。計量ホッパ313は、適宜のタイミングで制御されて、添加物Sを投入チューブ320に排出し、この投入チューブ320が添加物Sを、その下に位置する図3の混合ドラムTiに、ゲート324が開いたときに投入されるように案内する。
【0036】
また、図2の投入ホッパ311からの添加物の流出量が不足したり、そのストック量が不足したりして、計量ホッパ313が所定量の添加物を一定時間内に受け取れなくなると、前記添加制御装置330は、異常状態が発生したと判断して、制御装置700に排出異常信号S5を出力する。制御装置700は、これに基づいて、包装装置400または振分装置500に対して信号S9またはS10を出力し、添加物が適正に付与されなかった製品の排除を指示する。
【0037】
前記添加物供給装置310の供給機構は、添加物の性状に応じて変わる。例えば、添加物が液体であれば、所定量の添加物をエアーで噴霧するものが適するし、ペースト状であれば、回転角に応じて送り量が制御できるスクリューコンベアが適する。また粉体や粒体のものでは、容積によって供給量を調整できるものが適する。
【0038】
図2は、添加物の排出異常が計量ホッパ313により測定された重量によって検出される実施形態を示すが、これにより本発明の範囲を何ら限定するものではない。排出異常を検出する方法は、添加物の供給機構によって変化する。例えば、添加物が液体の場合には、流量センサで排出異常を検出することができる。また添加物がどのような種類のものであっても、排出異常状態は、その減少量をモニターする重量センサにより検出することができる。
【0039】
前記添加制御装置330は、図1の包装装置400から排出要求信号S6が出力されると、図3の排出位置356において包装装置400の投入シュート410の直上でドラムTをスライドゲート324を下向きにして停止させる。同時に進行方向前方のドラムTは、タイミングホッパ220の直下でスライドゲート324を上向きにして停止させる。続いて、これら2つの添加制御装置330は、各ドラムT、Tのスライドゲート324を開き、包装装置400に排出完了信号S7を、計量装置200に排出要求信号S2をそれぞれ出力する。
【0040】
計量装置200は、この排出要求信号S2を受け取ると、タイミングホッパ220を開き、続いて排出完了信号S8を添加制御装置330に送る。
【0041】
これにより、各ドラムT〜Tは、包装装置400の直上に到達する度に停止して、混合の終わった製品を包装装置400に排出する。同時に空のドラムには、タイミングホッパ220から新たな未完成品mが投入され、添加物供給装置310から設定量の添加物Sが近傍のドラムに添加される。続いて添加制御装置330は、各ドラムT〜Tmを周回させ、これにより、各ドラムT〜Tmは、自転しながら未完成品mと添加物Sとを攪拌していく。
【0042】
前記包装装置400としては、例えば、袋の口を開口させ、その中に製品を充填する給袋式包装機や、長尺のフィルムをチューブ状に成形しながら該チューブ内に製品を充填し、充填された袋の頂部の口と次の袋の底とを同時にシールして、上下の袋のつなぎ目を切断する縦型ピロー包装機等を使用することができる。この縦型ピロー包装機では、その動作モードを変えることによって、シールやカットのない袋を一時的に生成することができるので、制御装置700が、計量装置200からエラー信号S3を入力した時や、混合装置300から添加物の排出異常信号S5を入力した時は、包装装置400にモード変更信号S9を出力して、その包装形態を変えさせることができる。これにより、正常に混合された良品とそうでない不良品とを包装形態によって弁別することができる。
【0043】
前記振分装置500は、制御装置700から出力される前記添加物の排出異常の検出による指示信号S10に基づいて、前記製造ラインから不良品の袋Bを排除するものである。この実施形態のように、振分装置500が包装装置400の下流側に配置される場合は、振分コンベアで構成される。また、混合装置300と包装装置400との間に挿入される場合は、排出方向を切り替える揺動シュートで構成される。これにより、不良品を製造ラインから確実に排除することができるので、混合をミスしても、その出荷を未然に防止することができる。
【0044】
前記箱詰装置600は、商品になった袋Bをダンボールケースに収納して出荷するもので、商品を1個処理する度に、その個数をカウントする。その値は、制御装置700に送られ、後述の生産管理に使用される。
【0045】
前記制御装置700は、各装置200、300、400、500および600を連動させ、かつ制御するもので、これらの装置と交信してそれらを個別に制御する入出力部710と、各商品の生産情報を商品毎に記憶したメモリ720とを有している。このメモリ720には、図6に示すように、商品毎に調味料の種類と添加割合、包装装置の運転速度(例えば、bpm=バッグ数/分)、1袋分の重量、生産予定個数等が記憶されている。そして、作業者が入出力部710を操作して商品(コード)番号を入力すると、その商品に対応する各情報が読み出され、それらが対応する各装置に送られる。すなわち、調味料の種類とその添加割合は混合装置300に、運転速度は包装装置400に、1袋分の重量は計量装置200に送られる。そして、生産予定個数は、マイクロコンピュータ730にセットされる。
【0046】
そして、作業者が入出力部710に表示されたスタートキーを操作すると、制御装置700は、上流側装置から順番に動作させ、交信して、各装置200、300、400、500および600の生産実績(または処理袋の個数)を入力していく。前記コンピュータ730は、それぞれの生産実績から各装置200、300、400、500および600の未処理数(生産予定個数―生産実績数)を算出し、その値がゼロになると、予定個数の生産が終了したと判断して上流側装置から順番に停止指令を出力する。
【0047】
また途中でエラー商品が発生し、それがラインから排除された場合は、その不足分を上流側装置の生産予定個数に加算して、不足が生じないように調整する。これにより、無駄を出さずに生産計画通りの生産が可能となる。
【0048】
本発明の添加物供給装置310は、小分けされた1つの未完成品に1回添加物を投入するから、従来のような大掛かりなものは不要となる。したがって、種類の違う添加物を装填した混合装置を図3のように複数台使用することができる。
【0049】
また、1袋ずつ味の違う商品を連続的に生産して、一連の味の違う包装品群を生産できる。これは従来技術では不可能であった。例えば、奇数番号のドラムにはある種類の調味料を、偶数番号のドラムには他の種類の調味料をそれぞれ投入する。このようにすれば、種類の違う調味料がドラム内で混ざることがないから、混合装置320の洗浄が不要となる。
【0050】
以上の実施形態では、1ラインで計量、混合、包装および箱詰をするものであったが、これを複数ライン設けるときは、前記搬送装置100の上流側に、特公平4−35132号公報に開示されたような分配装置を設けて、未完成品を複数のラインに均等に分配するようにする。そして、ライン毎に調味料の種類を特定しておけば、種類の違う商品を包装の直前で同時に生産することができるし、余った未完成品は、他の製造ラインに戻してこれを還流させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る混合システムを示す概略構成図である。
【図2】図1の混合装置の概略構成図である。
【図3】図1の混合装置の概略斜視図である。
【図4A】混合装置の平面図である。
【図4B】ドラム自体の回転機講を示す部分側面図である。
【図5】(a)〜(c)は、未完成品と調味料との混合方法を示す概略側面図である。
【図6】メモリの内容を示す図である。
【符号の説明】
100…搬送装置、200…計量装置、300…混合装置、400…包装装置、500…振分装置、600…箱詰装置、700…制御装置。

Claims (16)

  1. 未完成品に添加物を付着させて完成品とする混合システムであって、
    未完成品を所定量に小分けして受渡し位置で供給する小分け装置と、
    前記受渡し位置に順次到達するように配列された多数の混合チャンバを有し、小分けされた未完成品に添加物を付与する混合装置と、
    受渡し位置から離間した添加物供給位置で所定量の添加物を供給する添加物供給装置とを備え、
    前記混合チャンバは、各チャンバが未完成品の受渡し位置と添加物供給位置に順次到達するように、閉軌道上を移動可能に設けられており、
    さらに、小分け装置、混合装置および添加物供給装置の動作を制御する制御装置を備えた混合システム。
  2. 請求項1において、前記混合チャンバは回転支持体に取り付けられ、前記制御装置は、前記回転支持体を回転させて混合チャンバを前記閉軌道に沿って移動させる混合システム。
  3. 請求項1または2において、さらに1つ以上の追加の添加物供給装置が付加され、各追加の添加物供給装置は混合チャンバの前記閉軌道に沿って位置する添加物供給位置にそれぞれ配置されている混合システム。
  4. 請求項1から3のいずれかにおいて、各混合チャンバはほぼ水平な軸心回りに回転可能に装着されている混合システム。
  5. 請求項1から4のいずれかにおいて、前記小分け装置が、複数の計量ホッパに未完成品を小分けし、それぞれの計量ホッパで計量された未完成品の重量に基づいて所定量となる組合せを求め、求めた組合せにかかる未完成品を収集して所定量の小分けされた未完成品とする組合せ計量装置からなる混合システム。
  6. 請求項1から5のいずれかにおいて、混合された製品を包装する包装装置を備えた混合システム。
  7. 請求項6において、さらに、添加物供給装置による添加物の排出を監視するセンサと、前記センサが添加物の排出異常を検出した時に前記包装装置で包装された製品を排除する振分装置とを備えた混合システム。
  8. 請求項6または7において、前記包装装置は、長尺のフィルムをチューブ状に成形しながら該チューブ状の袋内に製品を充填し、充填された袋と形成されている次の袋との間をシールしたうえで切断して、前記充填された袋を次の袋から切り離す縦型ピロー包装機からなる混合システム。
  9. 未完成品に添加物を付着させて完成品とする混合方法であって、未完成品を所定量に小分けして受渡し位置で混合チャンバに供給し、この混合チャンバを受渡し位置から1つ以上の添加物供給位置へ閉軌道上を移動させ、少なくとも1つの添加物供給位置で、混合チャンバ内に所定量の添加物を供給して、未完成品に添加物を付着させた完成品を供給する混合方法。
  10. 請求項9において、添加物を供給する混合チャンバが受渡し位置から離間した位置にあるとき、別の混合チャンバを受渡し位置に位置させる混合方法。
  11. 請求項9または10において、添加物を供給した後に引き続いて、添加物と未完成品を混合させるように混合チャンバを作動させる混合方法。
  12. 請求項11において、連続的に添加物と未完成品を混合させるように混合チャンバを作動させる混合方法。
  13. 請求項11または12において、混合チャンバが回転して混合を行う混合方法。
  14. 請求項9から13のいずれかにおいて、種類の異なる添加物が各添加物供給位置で供給される混合方法。
  15. 請求項9から14のいずれかにおいて、添加物は調味料、トークン、調理用香料またはおまけ玩具の1つからなる混合方法。
  16. 請求項9から15のいずれかにおいて、請求項1から8のいずれかによるシステムによって行なわれる混合方法。
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