JP2005524405A - 成形装置及び方法 - Google Patents

Abstract

食品をシート状に形成するための、高さ調節可能なブレードを用いる、軽量の容易に調節できる開キャビティ型成形装置である。食品は、成形装置の上流側で、成形ベルト又はチルロールのような移動支持体表面上に堆積させることができる。

Description

本発明は、一般に、食品を連続的に成形するための装置及び方法に関する。より具体的には、本発明は、改善された成形プレートと、それを用いる方法に関する。

例えばチーズは、切断面に密着する傾向があるため、プロセスチーズのような食品は、切断したり、薄切りにするのが難しいことがある。この理由、又は他の理由のため、例えば押出し又は成形法を用いて、高温で溶かされた製品をおそらくは幅４フィート（１．２ｍ）の薄いシート状に形成することが好ましい。図１に示されるような通常のチーズ成形機械は、例えば、大きなドラムによって駆動されるステンレススチールベルトのような冷却ベルトを用いる。平らな容器をベルトの下側に取り付けて、該ベルトの内側を冷凍グリコール溶液のような冷媒に浸すことができる。溶けたチーズのような食品を冷却ベルト上に分配し、該製品を制御された厚さのシート状に形成するための加圧排出マニホールドを、機械の送り込み端のベルト上に設置することができる（「上部成形」）。或いは、この装置は、送り込み端の上側ドラムの半径回りの位置に設置することができる（「斜め成形」）。或いは、チルロール上のゲージローラを用いて、成形食品をシート形状で与えることができる。冷却された薄いシートを細長く切断して、細い帯又はリボンにすることができる。次いで、この帯を束にして切断し、スライス又は他の形状のような包装用の長さにすることができる。

プロセスチーズのような食品を制御された厚さで成形ベルトにわたって成形するのに用いられる通常の加圧マニホールドは、典型的にはツーピースチャンバからなる閉キャビティである。通常は、容量式ポンプが、食品をマニホールドの加圧された閉キャビティに分配する。閉キャビティは、熱い食品を加圧下で受け入れ、該食品を、成形ベルトの長手に垂直な向きに置かれたマニホールドの全長に沿って均一に分配する。粘り気のあるプロセスチーズのような冷却された食品を、周期的に要求されるときにチャンバから取り除いて、詰ったポートなどをきれいにしなければならない場合には、加圧マニホールドの閉キャビティのために、マニホールドを取り外し及び分解する必要がある。これは、時間のかかる煩雑な仕事である。さらに、ポンプは、ポンプ制御、並びに食品の温度及び粘度の変動に応じて、それに関連する固有の可変性を有する。

また、加圧マニホールドには、該マニホールドへの圧力を維持するために、典型的にはＰＩＤ（比例、積分及び微分）制御が用いられる。商業的な要求を満たすために、冷却ベルト上への食品の堆積は、該食品が成形ベルト上に排出される速い速度に合わせて、迅速かつ継続的に行われなければならない。マニホールドはまた、必要に応じて製品の密度及び粘度の差異に対応するために与えられる適切な調節手段によって、成形表面への加熱された食品の均一かつ連続した排出を与えるべきである。

通常の加圧マニホールドには、冷却ベルトより上のマニホールドの高さを制御するために、プラスチックインサート又はディバイダが用いられる。食品をマニホールド内に分配するために、多くの弁制御も用いられる。清掃するために、マニホールドは、典型的には、その重量（例えば、３６．２kg（３００ポンド））のためにホイストを用いて取り外される。マニホールドの厄介な時間のかかる取り外し及び交換はまた、製品製法又はシート幅の変更によって必要とされるように、ほとんどの切り替えのために要求される。

チルロール技術を用いることには欠点がある。チルロールは、直径１．２m〜１．５m（４フィート〜５フィート）とすることができ、製品シート厚さを変えるために、チルロールより上の高さを調節可能な小さなゲージロールが用いられる。チーズの泡がゲージローラの上流で堆積され、チルロールが回転する際に、ゲージローラに向かって下流に進む。食品が、該食品をシート状に形成するゲージロール表面にくっつくのを防ぐために、ゲージロールは、典型的には冷却溶液を用いて急冷され、それはチルロール装置のコスト及び複雑さを増加させる。ゲージロールはまた、所与の外径に機械加工され、製品シートの幅にわたる各リボンの厚さは、ゲージロールを用いて個々に制御できるものではない。

したがって、本発明の目的は、弁及びＰＩＤ制御を不必要なものにし、切り替えのために取り外される必要のない、経済的で、実質的に軽く、より使いやすい成形装置を提供することである。床の高さに配置されたオペレータステーションなどから容易に調節でき、通常の加圧マニホールドより簡単に清掃することができる成形装置を提供することも有利である。

以下の用語は、出願される特許の特許請求の範囲において用いられ、法の求めるところと矛盾しない最も広義の意味をもつように意図される。代替的な意味が可能な場合、最も広義の意味であることが意図される。特許請求の範囲で用いられる単語のすべては、文法及び英語の標準的で慣習的な用法で用いられるように意図される。

「成形ブレード」とは、表面上に堆積された食品の溜まりをシート状の形態に形成するために種々の形状及び寸法をとりうる固定縁を有する装置を意味する。

「成形ベルト」とは、成形食品を支持するのに適したコンベアベルト又は他の手段を意味し、これは冷却するか又は冷ます場合がある。

従来技術の連続的成形装置及び方法の欠点を克服する上述の目的及び他の目的は、本発明によって解決されると同時に、こうした装置又は方法に伴うことが考えられなかった新しい利点を与える。

１つの好ましい実施形態においては、軽量の容易に調節できる成形装置が提供される。成形装置は、上流側で食品を受け取り、食品の成形シートを製造するための開キャビティを有する。ポンプ及び配管のような分配システムは、成形装置の上流側において実質的に所定の堆積速度で成形ベルト又はチルロールのような移動支持体表面上に食品を堆積させるのに用いることができる。フォトアイのような機構を用いて、支持体表面上に堆積された食品の高さを測定することができる。成形装置は、食品シートの厚さを決めるために、支持体表面より上の所定の高さに配置された静的成形ブレードを含む。成形装置は、上部成形又は斜め成形の種類のものとすることができる。

成形ブレードの高さは、成形作業中に調節可能である。リニアアクチュエータのようなブレード調節を用いて、支持体表面上の成形ブレード全体の高さを調節することができる。成形ブレードに沿って等間隔に配置されたブレード部分の多くの調節を用いて、支持体表面より上の成形ブレードの所定部分の高さを調節することができる。

装置又は機構を用いて、製品シートの寸法を制御することができる。したがって、成形装置は、溜まり幅を調節するために、開キャビティの内側に垂直板を含むことができる。成形装置の下流側で、支持体表面の長手方向の周縁部の少なくとも一部に沿って配置される、対向するサイドレールが、製品シートの幅を制御するのに用いられる。別の実施形態においては、対向するサイドレール間の距離を調節することができる。

成形装置（成形ブレードを含まない）上の及び支持体表面に対する圧力は、所定の範囲内に維持されることが好ましい。この目的のために、１つ又はそれ以上のばね式テンション部材を用いることができる。

本発明の原理を用いて、４５．４kg（１００ポンド）より少ない重さがあり、約５０ポンドほどの軽さである成形装置を与えることができる。こうした軽量の組立体は、成形装置の清掃及び交換を容易にする。

本発明を用いて、例えばプロセスチーズ及びピーナツバター、並びに、粘り気の少ない及びより流動性の例えばゼラチンベースの食品を含む多くの異なる種類の食品を加工することができる。

食品をシート状に成形するための方法はまた、本発明の一部を形成する。食品のための移動支持体表面が与えられる。溶けた食品の溜まりは、支持体表面上に設置された開キャビティ型成形装置の上流側で支持体表面上に堆積することができる。成形装置は、食品を所定の厚さに成形するために、成形ブレードを使用する。成形ブレードの支持体表面より上の高さ、すなわち成形ブレードの予め選択された部分は、成形装置の使用中に調節することができる。

本発明の特徴である新規な構成が、添付の特許請求の範囲に記載される。しかしながら、本発明自体は、更なる目的及びそれに付随する利点と共に、添付図面と併せて以下の説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。

以下の記載は、現在のところ、請求された発明の好ましい実施形態及び／又は最適例であると考えられるものの説明である。これらの好ましい実施形態に対する将来及び現在の代替物及び改良物が考慮される。機能、目的、構造又は結果の本質的ではない変更を行ういかなる代替物又は改良物も、本発明の特許請求の範囲に包含されるように意図される。

本発明は、食品を所定の寸法に成形するために、好ましくはステンレススチールである定置ブレードを固定縁として用いる。成形ブレードは、典型的には同じくステンレススチールである移動成形ベルトより上の公知の距離のところに配置され、次いで、堅固に取り付けられた当板上に配置される。全ての形式のプロセスチーズ、スパイス入りのゼラチンのようなゼラチンベースの食品、又は他の食品といった成形される食品が、成形ブレードの上流縁で給送され、そこで重力によって分配される。成形ベルトが移動する際に、食品が成形ブレードの下に引っぱられ、製品を公知の厚さ及び幅に成形する。以下の説明から良く理解されることとなるように、本発明は、成形ベルトを用いる成形装置、並びにチルロールを用いるものに使用可能である。

ここで、図２に示される本発明の好ましい実施形態を参照すると、成形装置１０は、図示されるような配管を有する押出し及び／又はポンピングシステムを含む食品分配システム１５と連通して、溶けたチーズ、スパイス入りゼラチン（本出願と同じ日に出願され、同じ譲受人に譲渡された、「Ｐｒｏｄｕｃｔ Ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｆｏｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ Ｆｌａｖｏｒｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ Ｔｏ Ｆｏｏｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ」という名称の、引用によりここに組み入れる同時係属米国出願連続番号第 号に記載されるような）、又は他の食品といった食品の「溜まり」１７を、矢印で示す方向に移動する成形ベルト２０上に制御可能に堆積させる。軽量の成形装置２５は、後でさらに説明するように、食品を、制御された厚さ及び幅をもつシート２７状に一様に分布させる。フォトアイ２９のような測定装置を成形装置２５上に取り付けて溜まり高さを監視することができ、分配システム１５と電子的に通信して、食品溜まりを一様な寸法に維持するために食品分配速度を増加又は減少させることができる。配管１５は、Ｙ字形支持部１０３によって支持することができる（図５ａ）。

ここで、図３〜図５を参照すると、全体を２５で示す本発明の成形装置の好ましい実施形態が示されている。成形装置２５は、成形ブレード３７を備えた開キャビティを有する静的装置であり、食品に均等に接触し、該食品を成形ベルト２０にわたって一様に分布させてシート形状にする。成形ベルト２０は、ＵＨＭＷプラスチックのような低摩擦材料から形成することができる当板４０上に載っている。

図６及び図７を参照すると、溜まり１７の幅を調節するために、プラスチック幅調節板２８を用いることができる。図１４及び１５に示される、後述する斜め成形の例においては、これらの板は、成形ベルトの半径に機械加工することができることを理解されたい。図示されていない（例えば）蝶ねじと組み合わされたスライダ３１のような装置は、板２８をスライドさせて、成形ブレード３７の長さ周りに堅固に調節できるようにするために用いることができる。

図５〜図７を参照すると、プラスチックインサート４３が、それらの最上部において押さえつけ組立体４６の底部に堅固に接続されたブラケット５９（図５Ａ参照）内に嵌められ、成形ベルト２０を当板４０上の所定位置に押さえつけるのに用いられる。インサート４３は、通常の加圧マニホールドに用いられるプラスチックインサート又はディバイダと形状が類似しており、機能（すなわち、成形ベルトより上の成形装置の高さを制御すること）が同じである。

図６〜図７を参照すると、固定支持部４７上に取り付けられたばね負荷テンショナ５３は、Ｕ字チャネル４６を保持するのに用いることができ、それにより成形装置２５の残りの部分は、成形ベルト２０に対する所定のテンション範囲内より下に成形ブレード３７を含まない。これは、成形装置を、磨耗及び好ましくはステンレススチールである移動成形ベルトに対する摩擦から保護する。

ここで、成形装置の使用中に又はオフラインで成形ブレード３７又はその一部の高さを選択的に調節するための機構を説明する。

図８〜図１３を参照すると、リニアアクチュエータ５５のような機械的調節ツールは、例えば、成形ブレード３７全体を上昇又は下降させて、成形ベルトより上の選択された高さに配置できるようにする。ブレード３７は、サイドプレート７１（図５ａ）によって支持され、リニアアクチュエータ５５（図１０）の遠位端に接触する。リニアアクチュエータ５５は、オペレータによって地上レベルで回転されるノブ８８を含むことができ、そのノブ８８の回転によってシャフト９１とねじ付きロッド９２が回転し、それは、（成形作業中に）「飛行状態」の成形ブレードの高さを（好ましくは）数千分の１インチ以内で調節して、シート厚さを確実に制御するためのリニア駆動装置として機能する。この成形ブレード高さ調節は、温度変動、製品むら又は他の変数によって生じた製品厚さ及び粘度の違いを考慮に入れるために、オペレータがブレード高さを調節できるようにする。

図３、５、６及び１５を参照すると、成形ブレード３７に沿って一様に分布させることができる、蝶ねじ又はターンバックルのような、成形ブレード３７の一部の高さを選択的に調節するための機構５７が設けられる。これらの機構５７は、バー６１上に取り付けられ（図５ａ及び８参照）、個々の調節機構５７に隣接するブレード領域に対する僅かな「飛行状態」又はオフライン調節を可能にする。ブレード調節部５７を用いて、成形ブレードが、成形ベルト及び磨耗板に並行に位置合わせされて、押し出される食品の厚さがシートの幅にわたって一貫性のあるものとなるようにされる。

図１４及び図１５は、成形ベルト２０がドラム７５上に取り付けられている、やや好ましい本発明の斜め成形の実施形態を示す。プラスチックダム７０は、食品の溜まり１７を保持し、それが重力の影響の下で成形ブレードの上流側に落下するのを阻止するのに用いることができる。

図１４〜図１７に示されるように、成形装置の清掃、調節及び交換を容易にするために、支持バー８０周りを回転するように成形装置にピボット運動可能に接続されるアーム９３が用いられる。エアシリンダ８７が、支持板５６に堅固に取り付けられ、図示のようにアーム９３の回転を駆動させるために用いることができる。支持板５６（図５Ａ）の下に配置され、例えば２度の角度をなす方向に向けられたタップブロック５１を用いて、磨耗板４０と成形ベルト２０との間の接触を保証することができる。

押し出しに際して、前述のスパイス入りゼラチンのような低粘度の食品は、非常に流動性であるので、冷却するにもかかわらず、押し出された寸法特徴を保持しないことがある。こうした流体状の製品は自由に流れるので、製品の押し出された幅が増大し、それによりシート厚さが減少して、押出し幅にわたる厚さが一貫性のないものとなる。或る場合には、流体状の製品は、十分に冷却されてその幾何学的形状を保持し始める前に、４−６フィート移動する。この問題を解決し、製品の寸法特徴が失われるのを防止するために、サイドレール３０を、成形ブレード３７の下流における押し出された製品の両側に配置することができる。サイドレール３０は、成形ベルトに接触し、流体状製品が十分に冷却されてその寸法特徴を保持するまで、流体状製品の境界として働く。これらのサイドレールは、垂直であるか又は成形ベルト面の平面に対して４５度転換されたものとすることができる。サイドレールはまた、蝶ねじのような便利な調整具を用いて幅方向に調節して（すなわち、それらは互いに近づけるか又は遠ざけることができる）、所定の幅をもつ製品シートを与えることができる。サイドレールは、本発明と同じ譲受人に譲渡され、本発明の出願と同じ日に出願された、引用によりここに組み入れる、「Ｃａｓｔｉｎｇ Ｆｏｏｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｔｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ」という名称の米国出願公開第２００３−０２０７０１２号にさらに開示されるような、好ましくはステンレススチールである成形ベルトに損傷を与えないプラスチック又はその他の材料から構成することができる。押し出されたシート２７は、さらに冷却して、リボンスリット形成及びねじり機構（図示せず）のような通常の装置を用いてリボン状にカットされるようにすることができる。次いで、そのリボンをさらにスライス又は他の形態に切断して包装することができる。プロセスチーズのような、より粘性のある製品においては、サイドレールの使用が不必要な場合もあることが見出されている。

本発明の使用から種々の利点及び利益がもたらされる。したがって、ここで、加圧マニホールドではなく開キャビティを使用できる軽量の簡易化された経済的な成形装置が提供されることが認識される。弁制御及びＰＩＤ制御もまた、不必要にされる。代わりに、デジタル（レベル）入力による、より経済的な高／低速制御を用いることができる。

成形装置２５はまた、切り替えのために取り外される必要はない。その開キャビティのために、プロセスチーズのような食品は、成形装置を取り外すか又は分解する必要性なしに、キャビティの内側から削り取るか又は他の方法で取り除くことができる。

好ましくは約１００ポンドより少なく、最も好ましくは約２２．７kg（約５０ポンド）より少ない、その比較的軽い重量のために、成形装置は、例えば図１６に示されるような空気圧シリンダを用いて、清掃するために容易に上昇及び下降させることができる。これはまた、床の高さに配置されたオペレータステーションからシート高さ調節が行われることを可能にする。

さらに、本発明においては、食品溜まりが成形装置の上流で堆積され、食品と成形ベルトとの間の凝集力によって、食品が成形ブレードの下に引っぱられ、一様な厚さの製品シートが形成される。したがって、本発明は、食品シートの所望の寸法に影響を及ぼすことなく、ポンプ速度の小さな変動に適応することができる。

上記の説明は、本発明を定める特許請求の範囲で用いられる単語の意味を限定することを意図するものではない。それどころか、本質的な変更ではない構造、機能又は結果の将来の改良物が存在すること、及び特許請求される事象のそうした本質的ではない変更のすべては、特許請求の範囲に包含されるように意図されることが考慮される。

閉キャビティを有する加圧マニホールドを用いる従来のチーズ成形機械の斜視図である。 本発明の１つの好ましい実施形態の上流端から見た斜視図であり、成形装置の上流側で成形ベルト上に食品製品の「溜まり」を排出する、上部成形開キャビティ型成形装置が示されている。 図２の成形装置の平面斜視図である。 図２の成形装置の側面斜視図である。 図２の成形装置の部分断面側面図である。 分解された形態の図２の成形装置の一部の斜視図である。 図３の断面線６−６に沿って見た断面図である。 図６の断面線７−７に沿って見た成形装置の上面断面図である。 図２の成形装置の拡大側面部分断面図である。 図２の成形装置の断面図である。 図２の成形装置の成形ブレード全体の高さを調節するための成形ブレード調節装置の断面図である。 図１０の丸で囲まれた部分の拡大図である。 図２の成形装置の成形ブレード調節装置の断面図である。 図１２の丸で囲まれた部分の拡大図である。 本発明の成形装置の斜め成形の実施形態の平面斜視図である。 本発明の成形装置の斜め成形の実施形態の下流の図である。 上昇された状態の成形装置の斜視図である。 下降された状態の成形装置の斜視図である。

Claims (21)

1. 上流側で食品を受け入れ、該食品の成形シートを製造するための、開キャビティを有する軽量の容易に調節できる成形装置であって、
   食品のための移動支持体表面と、
   前記食品シートの厚さを決めるために前記支持体表面より上の所定の高さに配置され、その高さを成形作業中に調節できる成形ブレードと、
   を備えた装置。
2. 前記成形装置の上流側において実質的に所定の堆積速度で前記食品を前記支持体表面上に堆積させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記支持体表面より上の前記成形ブレードの高さを調節するための調節機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
4. 前記調節機構がリニアアクチュエータを備えることを特徴とする請求項３に記載の成形装置。
5. 前記成形ブレードに沿って配置された複数の調節装置をさらに備え、前記調節装置は、前記支持体表面より上の前記成形ブレードの所定の部分の高さを調節できるようにすることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
6. 前記支持体表面が、成形ベルトからなることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
7. 前記支持体表面が、チルロールからなることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
8. 前記堆積手段が、前記支持体表面上に堆積される食品の高さを計測するフォトアイを備えることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
9. 前記食品のシートの幅を制御するための手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
10. 前記制御手段が、前記成形ベルトの長手方向の周縁部の少なくとも一部に沿って配置された、対向するサイドレールからなることを特徴とする請求項９に記載の成形装置。
11. 前記対向するサイドレール間の距離を調節可能であることを特徴とする請求項１０に記載の成形装置。
12. 前記成形装置上の及び前記成形ベルトに対する圧力を所定の範囲内に維持する手段をさらに備え、前記圧力手段は、前記成形ブレード上の圧力を維持しないことを特徴とする請求項６に記載の成形装置。
13. 前記維持手段は、１つ又はそれ以上のばね負荷式テンション部材を備えることを特徴とする請求項１２に記載の成形装置。
14. 前記成形装置の重量は、４５.４kg（１００ポンド）より少ないことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
15. 前記成形装置が上部成形装置からなることを特徴とする請求項６に記載の成形装置。
16. 前記成形装置が斜め成形装置からなることを特徴とする請求項６に記載の成形装置。
17. 前記食品がプロセスチーズからなることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
18. 前記食品がゼラチン系のものであることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
19. 食品の成形シートを製造するための、軽量の開キャビティ型成形装置であって、
    食品のための移動支持体表面と、
    前記成形装置の上流で前記移動支持部上に食品を堆積させるための分配システムと、
    前記食品シートの厚さを決めるために前記支持体表面より上の所定の高さに配置された成形ブレードと、
    前記支持体表面より上の成形ブレードの高さを成形作業中に調節できるようにする高さ調節機構と、
    を備え、前記高さ調節機構が、成形ブレード全体の高さ、並びに成形ブレードの所定の部分の高さを調節できることを特徴とする装置。
20. 食品をシート状に成形するための方法であって、
    移動支持体表面と、該移動支持体表面上に取り付けられ、開キャビティ型成形ブレードを有する成形装置とを用意し、
    前記溶融状態の食品を前記成形装置の上流で前記移動支持体表面上に堆積させ、
    前記成形ブレードを用いて前記食品を所定の厚さに成形する、
    ステップからなることを特徴とする方法。
21. 前記成形ブレードの、又は前記成形ブレードの予め選択された部分の、前記支持体表面上の高さを調節するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の成形装置。

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