JP2018537959A - 食品製品のエアレーションのための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

食品製品のエアレーションのための装置（３００）であって、（２００、３００）食品製品用の入口（１００）及びエアレーションされた食品製品用の出口を有するハウジング（１０）と、ハウジング（１０）内に設けられた、それぞれが軸方向に互いに対向するように配置された相補的な歯付きリムを有するローター及びステーターの第１及び第２の対（２１０、２２０、２４０）と、ローター及びステーターの第１の対（２１０、２２０）に対して上流の位置で、エアレーションされる食品製品に気体を注入するための気体注入器（１）と、を備え、ローター及びステーターの対（２１０、２２０）と、隣接する対（２４０）との間の位置で、食品製品に混合する追加成分を注入するための更なる入口（３１０）が設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、食品製品のエアレーションのための装置及び食品製品のエアレーションのための方法に関する。

産業的に最も一般的に適用される液体製品又は半流動体製品のエアレーション方法は、機械的エアレーションに基づいている。現在市販されている、食品製品のエアレーションのための商業用の機械の例には、Ｍｏｎｄｏｍｉｘ（商標）によって製造された機械などがある。市販されている機械は、設計上いくらか異なってはいるものの、それらの動作原理は概して類似している。市販されているＭｏｎｄｏｍｉｘ製の機械である混合装置は、内部にペグを有するハウジングの内部に係合する金属ペグで覆われたステンレス鋼ローターシャフトを備えたローター及びステーター型の混合装置である。組み立てられると、シャフト上のペグと装置内部のペグとが噛み合って、製品の流れに剪断力を与える。液相と気相とを、混合装置に入る前に合流させる。混合装置は、大きな気泡を、食品母材の中に取り込まれる非常に小さな気泡へと機械的に粉砕する。泡の大きさは、製品特性を決定する本質的な要因である。このような機械は、国際公開第９１／０７２２１（Ａ１）号、英国特許出願公開第８８８２６４（Ａ）号及び独国特許出願公開第３１２７６８４（Ａ１）号に記載されている。

国際公開第２０１３／０６８４２６（Ａ１）号は、ローター及びステーターの組み合わせの少なくとも一対を有する混合ヘッドを備えた、食品製品のエアレーションのための装置を開示している。ローター及びステーターの組み合わせのそれぞれは、ローターと、軸方向に互いに対向するように配置された相補的な歯付きリムを有するステーターとを備えている。エアレーションされる製品を受けるための製品入口開口と気体注入器とを有する入口カバーが設けられている。気体注入器は、入口カバーに配置され、気体注入器の先端が入口カバーと第１のローター及びステーターの対とによって画定されるヘッドスペースに位置するように入口カバーを横切っている。この装置は、複数の成分を混合して同時にエアレーションすることはできない。

独国特許第２９７０９０６０（Ｕ１）号は、流体母材としての流体相中に気体、流体及び／又は固体を連続的に分散及び混合する装置を構築するための構築キットに関する。

オランダ国特許第１００９０６９（Ｃ２）号は、液体製品を連続して発泡させるための発泡装置に関する。当該発泡装置には、液体製品用の入口と発泡製品用の出口とが接続された発泡チャンバーが設けられ、更に、発泡製品を形成するために発泡装置内で液体と混合されるガス又は空気の供給口が設けられ、液体製品を供給するためのポンプが設けられている。

市販されているシステムの欠点は、例えば、異なる流体の注入及び／又は得られる泡の大きさなどに関して、装置のモジュール性が制限されていることを含んでいる。

更に、このようなシステムは、食品製品を均一に混合及びエアレーションすることに関しても限界がある。

本発明の目的は、公知の市販システムの欠点の１つ以上を克服する、食品製品のエアレーションのための装置及び方法を提供することである。

費用効果が高く、適応性が高く、コンパクトで、工業規模に適応できる装置を提供することは、有利である。

液体又は半流動体食品製品の安定で均一なエアレーションを実施できる装置を提供することは、有利である。

食用のグレイン、チップ又は粒子を含有した、エアレーションされた食用製品を提供することは、更に有利である。

したがって、食用のグレイン、チップ又は粒子を含有した、エアレーションされた食用製品を製造することができる装置を提供することもまた、有利である。

本発明者らは、エアレーションされた食品製品、特に、食用のグレイン、チップ又は粒子を含有したムースなどのエアレーションされた食品製品を得るための、実質的に異なる装置及び方法を開発した。

１つの態様においては、食品製品のエアレーションのための装置であって、エアレーションされる食品製品用の入口及びエアレーションされた食品製品用の出口を有するハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のローター及びステーターの対とを備え、ローター及びステーターの対のそれぞれは、軸方向に互いに対向するように配置された相補的な歯付きリムを有し、ローター及びステーターの第１の対に対して上流の位置で、エアレーションされる食品製品に気体を注入するための気体注入器を備え、ローター及びステーターの上流側の対と、隣接するローター及びステーターの下流側の対との間の位置で、食品製品に混合する、液体又は半流動体の流動性のある追加成分を注入するための更なる入口を備えた装置が設けられる。有利なことに、注入された追加成分は、エアレーションされた製品に混合され、隣接するローター及びステーターの下流側の対によって細断されて、エアレーションされた製品中にグレイン、チップ又は粒子が形成される。

有利なことに、装置は、管状のハウジングの少なくとも一部を取り囲むジャケットを更に備える。

有利なことに、装置は、混合装置の下流の製品流路中に配置された背圧レギュレーターを更に備える。

本発明の装置は、製品の流れの中に非常に均一に気体を供給でき、均質な気泡を供給することができる。有利なことに、本発明の装置の構成は非常に適応性が高く、製品全体にわたって均一な小さい又は大きい泡を有するエアレーションされた製品の製造に適応できる。これはエアレーションされた製品をより安定して供給できるという利点を有し、例えば、より長期間保存可能で、及び／又は、食品製品中のある種の安定剤の量を削減した食品製品を供給することができる。

本発明の装置は、費用効果が高く、工業的な利用に適しており、特に食品のエアレーションに適している。有利なことに、本発明の装置は、従来のエアレーション装置と比べて、より簡便でより費用効果の高い清掃及び衛生化プロセスが可能である。有利なことに、以下により詳細が説明されているように、本発明の装置は、例えば、異なる流体の注入、流体の異なる注入速度、異なる動作圧力、製品の取得可能なオーバーランの範囲、取得される気泡の大きさ、などに関して、非常に適応性が高い。

本発明の別の態様では、エアレーションされた食品製品を調製する方法であって、エアレーションされる食品製品の流れを、本発明の装置に通すステップと、気体注入器を介して、ローター及びステーターの第１の対に対して上流側の位置で食品製品の流れに気体を注入するステップと、ローター及びステーターの上流側の対と、隣接するローター及びステーターの下流側の対との間の位置で、更なる入口を通して、食品製品に混合する追加成分を、ローター及びステーターの上流側の対と、隣接するローター及びステーターの下流側の対との間に設けられた軸方向空間に注入するステップと、を含む方法が提供される。

これらの及び他の実施形態、並びに潜在的な利点は、以下の詳細な説明及び図面の中で明らかとなる。

本発明の一実施形態における装置の長手方向断面図である。 図１の装置の斜視図である。

図１及び図２に、本発明の一実施形態における適切な混合装置３００が示されている。混合装置３００は、ローター及びステーターの３つのステージ又は対２１０、２２０及び２４０を内部に収容する、実質的に管状のハウジング１０を備えている。ローター及びステーターの対２１０、２２０及び２４０は、中心ドライブシャフト７に沿って連続的に配置されている。

ローター及びステーターの対２１０、２２０及び２４０のそれぞれは、ローターと、対応するステーターとを備えている。ローターは軸シャフト７に接続され、スクリュー６を介してシャフトに接続された駆動モーター（図示せず）によって、ドライブシャフトの中心軸を中心に、回転駆動される。駆動モーターは、シャフト７に直接的又は間接的に接続されている。回転方向は、ドライブシャフトの中心軸に関して時計方向でもよいし、反時計方向でもよい。図示された実施形態では、ステーターは、円筒状のハウジング１０の内壁に接続されている。

ローターは１つ以上の歯付きリムを有し、ローターの歯付きリムは、軸方向に互いに対向するように配置された、ステーターの相補的な歯付きリムと噛み合っている。ローター及びステーターの対２１０、２２０、２４０のそれぞれは、ローター及びステーターの歯を２列以上備えている。ローター及びステーターのステージ２１０、２２０、２４０のそれぞれにおけるローター及びステーターの歯列の数は、混合装置によって異なっていてもよい。特定の実施形態では、ローター及びステーターの全てのステージのローター及びステーターにおいて、同じ数の歯のセットを有している。好ましい実施形態では、少なくとも１つのローター及びステーターの対が、少なくとも２列のローター及びステーターの歯を備えている。別の実施形態では、少なくとも１つのローター及びステーターの対が、３列のローター及びステーターの歯を備えており、また別の実施形態では、少なくとも１つのローター及びステーターの対が、４列のローター及びステーターの歯を備えている。一実施形態では、ローター及びステーターの対のそれぞれが、少なくとも２列のローター及びステーターの歯を備えている。別の実施形態では、ローター及びステーターの対のそれぞれが、３列のローター及びステーターの歯を備えており、また別の実施形態では、ローター及びステーターの対のそれぞれが、４列のローター及びステーターの歯を備えている。

ローターの歯の本数、幅及び／又は間隔は、特定のローター／ステーターの対における特定のローターの歯列の間で異なっていてもよい。好ましい実施形態では、歯の間の間隔は、特定のローター上で実質的に等しい。ステーターの歯の本数、幅及び／又は間隔は、エアレーションする食品製品に応じて、特定のステーターの歯列の間で異なっていてもよい。好ましい実施形態では、歯の間の間隔は、特定のステーター上で実質的に等しい。好ましい実施形態では、特定のローター及びステーターの対におけるローター及びステーターの軸方向に互いに対向した相補的な歯は、対応した歯の本数、幅及び間隔を有している。いくつかの実施形態では、ローターは、それぞれのローターの周囲において、円周上に間隔をあけた少なくとも１０本のローターの歯を備えている。いくつかの実施形態では、ステーターは、それぞれのステーターの周囲において、円周上に間隔をあけた少なくとも１０本より多いステーターの歯を備えている。

ローター／ステーターの歯の本数、幅及び／又は間隔は、混合装置内のローター及びステーターの対の間で異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、ローター及びステーターの対のそれぞれは、実質的に同じ本数、幅及び／又は間隔のローター／ステーターの歯を有している。有利なことに、ローター及びステーターの対のそれぞれにおける歯付きリムの外径は実質的に等しい。有利なことに、ローター及びステーターの対のそれぞれにおける歯付きリムの内径は実質的に等しい。

いくつかの実施形態では、混合装置は、ローター及びステーターの対を複数備えている。特定の実施形態では、混合装置は、ローター及びステーターの対を少なくとも２対備えている。特定の実施形態では、混合装置は、ローター及びステーターの対を少なくとも３対備えている。一般的に、混合装置に含まれるローター及びステーターの対は、８対以下である。実施形態では、混合装置は、ステーター及びローターの対を少なくとも３対備え、ステーター及びローターの対を最大で８対備え、以下に説明するように、適切な場合にはスペーサーリングを含んでいる。いくつかの実施形態では、混合装置に含まれるローター及びステーターの対は、６対以下である。特定の実施形態では、混合装置は、ローター及びステーターの対を３対備えている。別の実施形態では、混合装置は、ローター及びステーターの対を４対備えている。

いくつかの実施形態では、ローター及びステーターの対のそれぞれは取り外し及び交換が可能であり、適応性が高くなっている。したがって、例えば、エアレーションする食品製品の特性及び所望のエアレーション結果に応じて、ローター及びステーターの歯付きリムの歯の異なる本数、幅及び間隔を、混合装置内のローター及びステーターの対のそれぞれの位置における要求に合わせて変更することができる。

混合装置３００は、入口カバー２０に製品入口１００を有している。製品入口１００は、製品供給ラインからの、エアレーションされる液体又は半流動体食品製品の流れを受けるように構成されている。いくつかの実施形態では、製品入口は、シャフト７の軸に沿って、入口カバー２０の中央に配置されている。液体又は半流動体製品を混合装置に注入し、ローター及びステーターの一連の対を通過させるために、ポンプ（図示せず）を使用してもよい。

混合装置内に加圧された気体を導入するため、入口カバー２０に気体注入器１が配置されている。一般的に、気体は、約０．５ｂａｒ〜約１０ｂａｒの範囲に加圧されて混合装置内に注入される。気体注入器の出口端部１１は、混合装置のローター及びステーターの対に対して上流の空間５０に配置されており、そのため、加圧された気体は、混合装置内のローター及びステーターの第１の対２１０の歯付きリムの近傍に注入される。空間５０内の気体注入器の位置は、製品の流れの中に気体を効率的に混合するために重要である。有利なことに、気体注入器の端部１１は、ローター及びステーターの第１の対における内側の歯付きリムの近傍に配置されているため、注入器１を通って注入された気体は、注入された後、ローター及びステーターの対の歯に直接あたり、気体の流れは、装置に入ったところでローター及びステーターの第１の対２１０による剪断力を受けることになる。これは、製品の流れの中に規則的で均質な気泡を生成する効果があり、気泡の大きさの分布が狭い製品にすることにより、均一な気体の分布を生じることができる。特に、気体注入器の端部１１と、ローター及びステーターの第１の対２１０における内側の歯付きリムとの距離は、製品入口１００の開口１０１と、ローター及びステーターの第１の対２１０における内側の歯付きリムとの距離よりも短くなっている。

特定の実施形態では、気体注入器の入口端部１１は、ローター及びステーターの第１の対２１０における内側の歯付きリムから４ｃｍ以下の距離に配置されている。いくつかの実施形態では、気体注入器の入口端部は、ローター及びステーターの第１の対２１０における内側の歯付きリムから、約０．１ｃｍ〜約３ｃｍの範囲の距離に配置されており、好ましくは、約０．２ｃｍ〜約２ｃｍの範囲の距離、例えば、約０．５ｃｍ〜約１．５ｃｍの範囲の距離に配置される。

気体注入器は、その中心軸が、混合装置の中心軸に対して、０°〜約８５°の角度、例えば、０°〜８０°となるように配置され得る。特定の実施形態では、気体注入器は、混合装置の中心軸に対して傾斜しており、それによって、ローター及びステーターの第１の対の歯の上に注入される気体の流れを最適化することができる。気体注入器の所望の傾斜角度は、入口カバー上の気体注入器の位置、及び気体注入器とローター及びステーターの対との相対的な配置に応じて、適切に調整することができる。例えば、気体注入器の中心軸は、混合装置の中心軸に対して、約５°〜約８５°の角度で傾斜してもよく、好ましくは約１０°〜約８０°の角度、例えば約１０°〜約６０°、例えば混合装置の中心軸に対して約１５°〜約４５°の角度、例えば約１５°〜約３０°の角度、で傾斜してもよい。別の実施形態では、気体注入器は、その中心軸が製品入口の中心軸、及び／又は製品入口と平行になるように配置されてもよい。

注入器ヘッド（端部）の位置によって、加えられる剪断力及び切断力が良好に制御され、製品の流れの中に気体ポケットが形成されるのを避けることができる。注入器１がローター及びステーターの第１の対の歯に近接しているため、注入された気体は混合装置に入ったところで一定の剪断力及び切断力を受け、気体が混合装置の本体の中、及び、ローター及びステーターの一連の対のうちの残りの対の中に均一に供給される。このように、混合装置は、気体を製品の流れの中に効率的に混合することができ、有利なことに、出口における製品の流れの中に非常に均一に気体を供給して、実質的に均一な大きさの気泡を得ることができる。

入口カバーに、２つ以上の気体注入器が配置されてもよい。いくつかの実施形態では２つの気体注入器が使用され、別の実施形態では３つの気体注入器が使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、混合装置３００のローター及びステーターの対の全てが、同じ内径及び外径を有し、同じ中心軸上に中心を有してシャフト７に沿って直列に配列されている。この配列構成によって、混合装置に沿って加えられる剪断力及び切断力が制御され、そして重要なことに、混合装置を通る製品の流量が実質的に一定になるように制御されるため、出口において、製品中に均一で小さな気泡を有利に供給することができ、製品の安定性を確保することができる。一方、複数のローター及びステーターの対を円錐状及び放射状にずらした構成においては、ローター及びステーターの対のそれぞれは、隣接する対よりも大きな直径を有し、ローター及びステーターの一連の対を通る際に製品の流れを加速して、混合装置内における製品の滞在時間を減少させる。そして、製品の流れがローター及びステーターの一連の対を通って進むにしたがって剪断力及び切断力が実質的に増加するために、気体の混合効率が低下し、製品中の気泡の均一性が低下して、気泡の大きさの分布が狭い製品、特に均一で小さい気泡を有する製品を製造することができなくなる。

装置３００は、装置内の製品の流れを考慮して、ローター及びステーターの上流側の対２２０と、ローター及びステーターの下流側の対２４０との間のハウジング１０の側壁に配置された更なる入口３１０を有している。一実施形態では、ローター及びステーターの上流側の対２２０と、ローター及びステーターの下流側の対２４０との間に軸方向の間隔が確保され、結果として軸方向空間３１２が形成されるように、ステータースペーサーリング３１４と、ロータースペーサーリング３１６とが、どちらも歯付きリムは備えずに、配置される。一実施形態では、更なる入口３１０の開口は、ローター及びステーターの上流側の対２２０と、ローター及びステーターの下流側の対２４０との間の軸方向空間３１２に連通している。軸方向空間は、追加成分を食品製品に確実に予備混合するために役立つ。

別の実施形態では、装置３００は、食品製品に混合する１つ又は複数の追加成分を注入するためハウジング１０の側壁に複数の更なる入口を備えている。例えば、ローター及びステーターの同じ上流側の対と下流側の対の間に、２つの更なる入口が配置されている。あるいはまた、ローター及びステーターの上流側の対と、ローター及びステーターの下流側の中間の対との間に第１の更なる入口が配置され、ローター及びステーターの当該中間の対と、ローター及びステーターの下流側の対との間に第２の更なる入口が配置されている。これらの２つの実施形態は、組み合わせることができる。例えば、装置３００は、ハウジングの側壁に、２つ、３つ又は４つの更なる入口を有している。第１のグループのローター及びステーターの上流側の対と下流側の対との間に１つ又は２つの更なる入口が配置され、第２のグループのローター及びステーターの上流側の対と下流側の対との間に１つ又は２つの更なる入口が配置されている。ローター及びステーターの上流側の対と下流側の対の間に更なる入口が設けられる場合は、好ましくは、当該ローター及びステーターの対は、ローター及びステーターの上流側の対とローター及びステーターの下流側の対との間に配置されたスペーサーリングによって間隔があけられる。

更なる入口をいくつか設けることの利点は、それによって、以下で更に説明するように、ローター及びステーターの対応する下流側の対の形状に応じて、最終的に異なる粒度分布を有するようにいくつかの追加成分を混合することができることである。

更なる入口３１０は、混合する液体又は半流動体の追加成分を、ローター及びステーターの上流側の対２２０から流れてくるエアレーションされた製品内に注入する。液体又は半流動体の追加成分は、第２の入口３１０を通って、軸方向空間３１２及びエアレーションされた食品製品内に注入される。これによって、ローター及びステーターの下流側の対を通過してより激しく混合される前に、追加成分をエアレーションされた食品製品と予備混合しておくことが可能となる。

一実施形態では、液体又は半流動体の追加成分を、エアレーションされた食品製品内に均一に混合することができる。別の実施形態では、最終製品がマーブル状になるように、液体又は半流動体の追加成分をエアレーションされた食品製品と混合することができる。更に別の実施形態では、液体又は半流動体の追加成分は、エアレーションされた食品製品に注入された後すぐに、例えば追加成分が冷却されることによって、固化する成分である。

例えば、エアレーションされた食品製品は、２０℃以下の温度のような低温に保たれる。追加成分は、エアレーションされた食品製品の温度よりも高い温度の溶融チョコレート成分、又は液体キャラメル成分であってもよい。温度が異なるために、追加成分は、エアレーションされた食品製品に注入された後すぐに冷却される。それによって、追加成分の粘度が上昇し、又は追加成分が固化する。追加成分及びエアレーションされた食品製品は、ローター及びステーターの下流側の対２４０に向かって共に下流に流れ、追加成分は、ローター及びステーターの対２４０を通過する際に粉砕されて粒子となる。ローター及びステーターの対２４０による混合効果によって、追加成分の粒子はエアレーションされた食品製品中に一様に供給され、それによって、均一にエアレーションされた食品製品を得ることができる。一実施形態では、複数種の追加成分の粒子が供給されるように構成されてもよい。その場合、装置３００は、注入する追加成分１種類あたり少なくとも１つの、複数の更なる入口を備えている。

好ましい実施形態では、装置は、ハウジング１０の周囲にジャケット３２０を有している。ジャケット３２０及びハウジング１０によって、冷却用又は加熱用の流体を循環させるための空間がその間に設けられる。ジャケットは、冷却用又は加熱用の流体を循環させるための入口３２１及び出口３２２を有している。有利なことに、ジャケットを使用することで、エアレーションされる製品を所望の温度に保つことができる。いくつかの実施形態では、混合装置を通って流れる製品を冷却温度に保つために、冷却用流体がジャケット内を循環する。冷却用流体が循環することによって、混合装置の内部における回転速度によって生じる熱エネルギーが取り込まれるのを防ぐことができる。有利なことに、これによって、製品中のエアレーションの程度及び安定性を維持することができる。冷却用又は加熱用のあらゆる流体を想定することができる。冷却用流体の例には、低温の空気又は水が含まれる。冷却用又は加熱用の流体の温度は、エアレーションされる製品及び製品における所望のエアレーション特性に応じて異ならせることができる。

使用中は、製品供給の流れが、入口カバー２０の製品入口１００の開口１０１を通って、混合装置の、ローター及びステーターの対に対して上流側の空間５０の中に入る。製品入口１００に入る製品供給の流れは、ローター及びステーターの対２１０、２２０をポンプにより順次通過し、製品出口８０を介して混合装置３００から出ていく。ローター２２２、２２３、２２４は、固定されたステーター２２７、２２８、２２９に対して高速で回転し、高い剪断速度を発生させる。あるいはまた、ローター２２２、２２３、２２４は、固定されたステーター２２７、２２８、２２９に対して低速で回転し、低い剪断速度を発生させる。ローターの回転速度は、当該製品及び所望の剪断状態に応じて選択することができる。例えば、典型的な回転速度は、約５０〜１５００ＲＰＭである。

加圧され気体注入器１を介して混合装置に入った気体は、ローター及びステーターの第１の対における歯付きリムの上に送られ、歯のついたローター及びステーターの対による高い剪断力及び切断力を直接受けるようになっている。ローター及びステーターの対のそれぞれにおけるローターの回転は、ローターの歯とステーターの歯の間の剪断ギャップを通して製品の流れと気泡を外側に押し出し、局所的に高い剪断状態を作り出す。流体が流れるローターの歯とステーターの歯の間の剪断ギャップ内で製品の流れに加えられた高い剪断力によって、製品の流れが均一化され、製品に対して、細かい気泡で均一にエアレーションされることが可能となる。気体注入器の位置は、製品の流れ内に気体を効率的に混合するために重要であり、有利なことに、製品出口８０における製品の流れの中に非常に均一に気体を供給して、実質的に均一な気泡の分布が得られる。エアレーションされた製品は、キャビティ６０及び製品出口８０を介して混合装置２２０から出ていく。

有利なことに、本発明のシステムによれば、気体を製品ベース内に効果的に混合させた、すなわち、非常に高い気体の混合率（あるいはオーバーランとも呼ばれる）を有する、エアレーションされた製品を提供することができる。例えば、本発明の混合装置は、１００％を超える、更には２００％又は３００％を超えるオーバーランを提供することができる。典型的には、１０％〜５００％、例えば、２０％〜３００％のオーバーランを得ることができる。このような高いオーバーランが得られるのに加えて、気泡の大きさの分布が狭い製品にすることにより、均一な気体の分布を生じることができる。

本発明の装置は非常に適応性が高く、製造する製品の「後からの作り分け」が可能である。例えば、共通の食品母材を準備して、製品入口１００を介して装置３００に導入することができる。食品母材は装置３００を通って流れ、食品母材内に、気体注入器１を通して気体が注入される。そして、発泡した食品母材内に、更なる入口３１０を通して追加成分が注入される。追加成分の種類を変更することにより、共通の食品母材と、各々異なる追加成分とを使用する最終製品を容易に変更することができる。加えて、食品母材及び追加成分の混合物は、更なる入口３１０の下流側のローター及びステーターの対２４０を通って流れる際に、更に混合される。このような更なる混合によって、最終製品における泡の大きさの均一性が確保される。

いくつかの実施形態では、剪断速度は、製品流路に沿った長手方向の位置によって異なっている。例えば、剪断速度は、ローターの速度に比例し、ローター及びステーターのギャップ幅に反比例し、同じ列における２つの歯の間の角距離に反比例して変化する。ローター及びステーターのギャップ幅は、ローターの歯列及び隣接するステーターの歯列の間における径方向の距離である。例えば、いくつかの実施形態では、ローター及びステーターの第１のステージにおける剪断速度は、次のステージ（又は複数のステージ）における剪断速度よりも大きい。これは、例えば、ローター及びステーターの歯付きリムの間の剪断ギャップの大きさを、ローター及びステーターの対の順番にしたがって減少させることによって達成してもよい。ローター及びステーターの対に応じて、装置の中で、いくつか異なる剪断速度となっていてもよい。

エアレーションされた製品の流れはローター及びステーターの最後の対２４０から流れ出てキャビティ６０に入り、製品出口８０を通って混合装置から流れ出る。有利なことに、キャビティ空間６０は、エアレーションされた製品の膨張と安定性を最適化するのに役立つ。ローター及びステーターの対の数、及び、出口キャビティ６０の大きさは、必要に応じて、エアレーションの程度、例えば、オーバーランのパーセントに応じて変えてもよい。いくつかの実施形態では、比較的少数のローター及びステーターの対、例えば、１対のローター及びステーターの対又は２対のローター及びステーターの対と、比較的大きなキャビティ空間とを備えていてもよい。キャビティは、代替的に又は追加的に、混合装置の流れの方向に沿ったローター及びステーターの連続した２つの対の間に設けられてもよい。

ローター及びステーターは、最初に端部カバーの一方又は両方を取り外すことによって、モジュールとして取り外し及び交換を行うことができる。これにより、実際の必要性に応じて、特定の製品に対する特定に操作に適したローター及びステーターを、ハウジング１０内に挿入することができる。一実施例では、ローターのスペーサーリング３１６及びステーターのスペーサーリング３１４は、取り外してローター及びステーターの対と交換することが可能である。ローター及びステーターの対は、最終製品の原料や所望の特性に応じて最適化された、寸法、歯及び歯列の数及び分布、及び間隔などの特性を有している。

好ましくは、混合装置の製品出口８０の下流における製品の流れの中に背圧レギュレーター（図示せず）が設けられている。いくつかの実施形態では、背圧レギュレーターは、メンブレン背圧弁の形式、例えば、二重メンブレン背圧弁である。しかしながら、他にも適切な背圧レギュレーターシステムが想定される。有利なことに、背圧レギュレーターは、混合チャンバー内の圧力を制御して、製品が混合装置を通って安定して流れることを確実にする。圧力が低すぎる場合には、製品ベースがエアレーションを維持できなくなり、エアレーションの程度（オーバーラン）が低下する可能性がある。しかし、圧力が高すぎる場合には、気体が製品から押し出され、結果としてやはりエアレーションの程度が低下する。チャンバー内の好ましい圧力は、エアレーションされる製品及び所望のエアレーションの程度に依存する。例えば、混合装置内の一般的な動作圧力は、典型的には、約０．５〜約１５ｂａｒｓである。

本発明の混合装置は、例えば食品又は美容産業などの多種多様な応用における液体及び半流動体製品のエアレーションに有利に使用することができる。液体及び半流動体食品のエアレーションにおける具体的な応用としては、例えば、乳製品、菓子類、アイスクリーム又はその他の液体及び半流動体の食品のエアレーションがある。注入された液体又は半流動体の追加成分の例には、追加成分を注入できるように昇温されたキャラメル及びチョコレートが含まれ、それらの追加成分は注入されて、エアレーションされた製品によって冷却され、固体の粒子が形成される。そして、ローター及びステーターの下流側の対は、追加成分を破砕又は粉砕し、エアレーションされた製品内に、例えば、粒子、グレイン又はチップを含んだ粒状体が形成される。

別の実施形態では、本発明は、液体又は半流動体製品、好ましくは食品を、本明細書で上述した混合装置を使用してエアレーションする方法を提供する。

数値範囲又は制限が明示的に記載されている場合、そのような明示された範囲又は制限は、明示的に記載された範囲又は制限内の同様の大きさの反復範囲又は制限を含む（例えば、「約１〜約１０」は、２、３、４などを含み、「０．１０よりも大きい」は、０．１１、０．１２、０．１３などを含む）と理解されるべきである。備える、含む、有するなどの広い意味の用語の使用は、〜からなる、基本的に〜からなる、実質的に〜を備えるなどの狭い意味の用語を含むと理解されるべきである。

本発明の一態様又は実施形態の文脈で記載されている実施形態及び特徴は、本発明の他の態様又は実施形態にも適用されることに留意すべきである。

Claims (13)

1. 食品製品のエアレーションのための装置（３００）であって、前記装置（３００）は、エアレーションされる食品製品用の入口（１００）及びエアレーションされた食品製品用の出口（８０）を有するハウジング（１０）と、前記ハウジング（１０）内に設けられたローター及びステーターの複数の対（２１０、２２０、２４０）とを備え、ローター及びステーターの前記複数の対（２１０、２２０、２４０）のそれぞれは、軸方向に互いに対向するように配置された相補的な歯付きリムを有し、前記装置（３００）は、ローター及びステーターの第１の対（２１０）に対して上流の位置で、エアレーションされる食品製品に気体を注入するための気体注入器（１）を備え、ローター及びステーターの上流側の対（２２０）と、隣接するローター及びステーターの下流側の対（２４０）との間の位置で、食品製品に混合する追加成分を注入するための更なる入口（３１０）を備え、ステーター及びローターの前記上流側の対（２２０）と前記下流側の対（２４０）の間に軸方向空間（３１２）を確保するために、ステーター及びローターの前記２つの対（２２０、２４０）の間にステーターリング（３１４）及びローターリング（３１６）が配置されており、前記更なる入口（３１０）は、食品製品に混合する追加成分を前記軸方向空間（３１２）に注入するように構成されている、装置。
2. 前記ローター及び前記ステーターは、取り外し及び交換が可能である、請求項１に記載の装置（３００）。
3. ステーター及びローターの前記上流側の対（２２０）は、ステーター及びローターの前記第１の対（２１０）の下流にある、請求項１又は２に記載の装置（３００）。
4. ローター及びステーターの前記複数の対のそれぞれにおける前記ローターはドライブシャフト（７）に接続され、前記ステーターは前記ハウジング（１０）に接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（３００）。
5. ローター及びステーターの前記複数の対（２１０、２２０、２４０）のうち少なくとも１対の前記ローター及び前記ステーターは、少なくとも２列の互いに対向した歯付きリムを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（３００）。
6. 前記注入器（１）の気体出口（１１）は、ローター及びステーターの前記第１の対（２１０）の内側歯付きリムの近傍に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（３００）。
7. 前記気体注入器（１）は、管状の前記ハウジング（１０）の軸方向に対して傾斜している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（３００）。
8. 前記気体注入器（１）を２つ以上備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（３００）。
9. 管状の前記ハウジング（１０）の少なくとも一部を取り囲むジャケット（３２０）を備え、前記ジャケット（３２０）は、加熱流体又は冷却流体用の入口及び出口（３２１、３２２）を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（３００）。
10. 前記混合装置の下流の製品流路中に配置された背圧レギュレーターを備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（３００）。
11. ステーター及びローターの対を少なくとも３対（２１０、２２０、２４０）備え、ステーター及びローターの対を最大で８対備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（３００）。
12. 食品製品に混合する１つ又は複数の追加成分を注入するための複数の更なる入口（３１０）を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置（３００）。
13. エアレーションされた食品製品を調製する方法であって、エアレーションされる食品製品の流れを、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置（３００）に通すステップと、前記気体注入器（１）を介して、ローター及びステーターの前記第１の対（２１０）に対して上流側の位置で前記食品製品の流れに気体を注入するステップと、ローター及びステーターの上流側の対（２２０）と、隣接するローター及びステーターの下流側の対（２４０）との間の位置で、前記更なる入口（３１０）を通して、食品製品に混合する追加成分を、ローター及びステーターの前記上流側の対（２２０）と、隣接するローター及びステーターの前記下流側の対（２４０）との間に設けられた軸方向空間（３１２）に注入するステップと、を含む、方法。

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