JP2020517236A - 型部材のキャビティの改良された脱気 - Google Patents

Abstract

本発明は、食品成形部材を有する食品成形装置であって、食品成形部材が多数の製品キャビティと型ドラムの表面と封止可能に連携するシールプレートとを備える、食品成形装置に関する。

Description

本発明は、食品成形部材を有する食品成形装置であって、食品成形部材が多数の製品キャビティと型ドラムの表面と封止可能に連携するシールプレートとを備える、食品成形装置に関する。

食肉、野菜、及び／又は魚肉のような食品塊によるこのような空洞の充填中、混入空気が排気されねばならない。キャビティが少なくとも部分的に多孔質材料によって作製されている場合、これは、多孔質材料を介して行うことができる。しかし、場合によっては、製品キャビティの多孔質構造を介する空気の脱気が不十分なことがある。

それ故、本発明の課題は、先行技術の上記の欠点を解消することにある。

課題は、食品成形部材を有する食品成形装置であって、食品成形部材が多数の製品キャビティと型ドラムの表面と封止可能に連携するシールプレートとを備える食品成形装置において、シールプレートが通気手段を備える、食品成形装置によって達成される。

本発明は、挽肉、肉片、又はヒレ肉等の食品塊をパティのような形状に成形する食品成形装置に関する。この装置は、食品塊を成形する型ドラムを備えている。成形後、成形された食品がキャビティから取り出され、該キャビティが再充填される。キャビティは、全体的に又は部分的に多孔質材料、例えば、焼結材料、例えば、焼結プラスチック又は焼結金属から作製される。この多孔質材料を介して、成形された食品は、気体によって排出され、及び／又は充填中、キャビティが多孔質材料を介して通気されることになる。

型部材は、型ドラムである。この食品成形ドラムは、その外面にドラムの周囲に向かって開いた多数の製品キャビティを有している。これらの製品キャビティ内において、食品塊が食品、例えば、パティに成形される。この食品成形ドラムは、好ましくは、多数の列の製品キャビティを有し、各列は、互いに並んだ１つ又は複数の製品キャビティを備えている。これらの列は、本発明のドラムの中心軸と平行に配置されている。製造中、ドラムは、同時に又は間欠的に回転し、１つの位置において、一列の製品キャビティが食品塊によって充填され、下流位置において、成形された食品塊が一列に配置された製品キャビティから排出される。続いて、一列の製品キャビティが再び充填され、同様に処理されることになる。充填前及び／又は充填中及び／又は充填後に製品キャビティを通気するために、及び／又は食品の排出を助長するために、製品キャビティは、少なくとも部分的に（通気性の）多孔質材料、例えば、焼結金属又は焼結プラスチックから作製され、この多孔質材料を介して、製品キャビティが通気され、又はこの多孔質材料を通して、気体、例えば、空気が放出され、成形された製品を製品キャビティから遊離させるようになっている。好ましくは、多孔質材料は、相互接続された微孔／通路を備えているとよい。食品成形ドラムは、更に好ましくは、流体通路を備えている。流体通路は、ドラムの長手方向、すなわち、ドラムの中心軸と平行に延在し、好ましくは、ドラムの一端から他端に延在している。各流体通路を介して、循環空気が、例えば、大気に向かって放出され、及び／又は成形された食品を排出するために、圧縮空気がキャビティ内に送り込まれる。加えて、洗浄流体が通路及び／又は製品キャビティの多孔質材料を通して送り込まれる。

食品塊によるキャビティの充填前、充填中、及び／又は充填後に、キャビティは、シール部材、例えば、シールプレートによって閉じられ、これによって、食品塊の望ましくない漏れが生じないことになる。このシール部材は、型部材の表面、例えば、型ドラムの外周と封止可能に連携する。シール部材は、好ましくは、ドラムの全軸長さを超えて延在する長さを有するシールプレートである。半径方向において、シールプレートは、好ましくは、１つのキャビティの半径方向長さを覆うようになっている。しかし、更に好ましくは、シールプレートは、一列のキャビティの半径方向長さよりも長くなっている。好ましくは、シールプレートは、ドラムの全軸長さを超えて延在する開口、好ましくは、長孔を備えている。この開口を介して、型キャビティは、食品塊によって充填される。好ましくは、シール部材は、柔軟であり、これによって、ドラムの表面の不規則さが補償され、及び／又は、好ましくは、通気される気体の圧力によってシール部材と型部材の表面との間に間隙が生じることになる。更に好ましくは、シール部材は、型部材の表面に対して少なくとも部分的に押圧されるとよい。

本発明によれば、シール部材は、通気手段を備えている。これらの通気手段は、充填前及び／又は充填中及び／又は充填後にキャビティを通気するために利用される。好ましくは、通気は、所望の時間間隔にわたってのみ及び／又は所望の量だけ行われる。通気手段を介して、食品は、キャビティから漏れるべきではなく、又は可能な限り僅かな量しかキャビティから漏れるべきではない。好ましくは、気体しか通気手段を通ることができないようになっているとよい。

本発明の一実施形態によれば、通気手段は、弁である。弁は、型部材と接触する表面から、例えば、大気に接続する表面までシール部材の厚みを通って延在する通路とすることができる。一列においてキャビティごとに１つの弁を配置することができる。弁は、手動によって及び／又は自動的に作動可能である。一列におけるぞれぞれの弁は、異なって設定されてもよい。弁は、好ましくは、シール部材の上流端の近傍又は充填開口、例えば、充填長孔の上流に設けられる。

本発明の好ましい実施形態によれば、通気手段は、型ドラムとシールプレートとの間の間隙である。好ましくは、この間隙は、一列の１つ又は複数のキャビティが充填される前、充填中、及び／又はすでに充填された後に、一時的にのみ生じる。間隙は、充填中及び／又は充填後にキャビティの充填圧によって生じてもよい。また、シール部材と型部材の表面との間の間隙をもたらす追加的又は代替的な機械的又は電気的手段が設けられてもよい。間隙は、例えば、シール部材を型部材の表面に押圧する圧力を解放することによってもたらされてもよい。間隙は、好ましくは、局部的にのみ、更に好ましくは、各キャビティの（充填後のその移動に対する）上流端にもたらされる。しかし、間隙は、シール部材の全軸長さに沿って延在してもよい。いったんキャビティが通気されたなら、間隙は、好ましくは、例えば、シール部材への圧力を増大させることによって閉じられる。

好ましくは、食品成形装置は、圧力部材（好ましくは、シール部材を型ドラムに押圧する１つ又は複数のピストン／シリンダ）と、間隙の大きさに影響を与えるように圧力部材を制御する制御手段と、を備えている。２つ以上の圧力部材が設けられる場合、これらの部材は、好ましくは、個々に制御されるとよく、更に好ましくは、互いに異なる圧力に設定されるとよい。好ましくは、圧力部材は、キャビティが充填される位置の上流側に設けられるとよい。

また、課題は、食品を型ドラムのキャビティ内に成形する方法であって、キャビティがシールプレートによって封止される、方法において、キャビティがシール部材を介して又はシール部材と型ドラムとの間の間隙を介して、少なくとも部分的に通気される、方法によって解消される。

本発明の食品成形装置に関してなされる開示は、本発明の方法に適用されてもよく、その逆も同様である。また、本発明の装置に関して開示される主題は、本発明の方法に関する請求項に組み入れられてもよい。

本特許出願のこの主題は、食品塊、例えば、挽肉から食品、例えば、パティを成形する方法に関する。食品塊は、片側が開いたキャビティ内において成形される。キャビティは、型ドラムの一部である。

充填前、充填中、及び／又は充填後、キャビティの開いた側は、シール部材、例えば、シールプレートによって少なくとも部分的に封止される。

本発明によれば、キャビティは、充填前及び／又は充填中及び／又は充填後に、シール部材を介して及び／又はシール部材と型ドラムとの間の間隙を介して通気される。通気は、好ましくは、シール部材内の弁を介して行われる。この弁は、シール部材と型ドラムとの間の界面から大気及び／又は排気された気体を取り込む空間まで延在する単純な凹部とすることができる。弁は、手動によって又は自動的に作動可能な可動体から構成されているとよい。同時に充填され且つ同時に空にされる一列の多数のキャビティの場合、好ましくは、各キャビティが凹部／弁を備え、更に好ましくは、これらのキャビティが個々に調整可能であるとよい。キャビティが間隙を介して通気される場合、間隙の大きさは、好ましくは、例えば、シール部材、好ましくは、シールプレートが型ドラムを押圧する圧力及び／又はその位置を調整することによって、制御可能であるとよい。好ましくは、シール部材と型ドラムとの間の圧力は、混入空気が漏出されるまで解放され、次いで、再び増大されるとよい。本発明の他の好ましい実施形態によれば、シール部材と型ドラムとの間の封止は、自己調整されるようになっている。すなわち、もしキャビティ内の圧力がある制限値を超えたなら、型ドラムとシール部材との間の間隙が生じ、この間隙を介して混入気体が漏出可能になる。しかし、好ましくは、この間隙は、気体のみしかキャビティから漏出せず食品塊の粒子又は食品液体がキャビティから全くか漏出しないか又は極めて僅かしか漏出しない程度の開度でとどまっているとよい。圧力が減少するや否や、間隙はその大きさが自動的に縮小される。他の好ましい実施形態によれば、シール部材と型ドラムとの間の間隙を機械的及び／又は電気的及び／又は磁気的にもたらす手段が設けられている。

作動可能な弁がシールプレートに設けられる場合、該弁は、好ましくは、キャビティの充填前及び／充填後に開くようになっている。

充填中及び／又は充填後の各キャビティの通気は、好ましくは、各キャビティの一部である多孔質の通気構造を介するキャビティの通気の補充である。しかし、通気は、シール部材及び／又はシール部材と型ドラムとの間の間隙を介して排他的に行われてもよい。

以下、図面に基づき、本発明を説明する。これらの説明は、保護の範囲を制限するものではない。これらの説明は、本発明の全ての実施形態に対して同様に適用される。

先行技術を示す図である。 先行技術を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

図１は、国際特許出願公開第２０１３／０１４０１０号の図２５（図１ａ）及び図２８（図１ｂ）による食品成形装置１を示している。型部材は、反時計方向に回転する型ドラム６である。型ドラム６は、その周囲に多数のキャビティ７を備えている。図から分かるように、２つ以上のキャビティが一列に配置されている。すなわち、２つ以上のキャビティが同時に充填され且つ同時に空にされる。これらのキャビティは、底壁及び側壁を備え、この実施形態では、少なくとも部分的に多孔質構造から作製されている。充填中、キャビティ内及び食品塊内の混入空気は、キャビティの多孔質構造を通って流体通路８に取り出され、そこから大気に排出される。このための駆動力は、食品塊供給装置２（図示されない食品ポンプ）及び食品塊送込通路３を介してキャビティ内に流れる加圧された食品塊である。成形された食品の変形を防ぐために、加圧された切断部材１０が、マニホールドの下流領域においてシールプレートを加圧し又は型ドラムを直接加圧するようになっている。

加圧手段１２，１３が、安定化要素、更に具体的には、ブロック、好ましくは、プラスチックブロックとして示されている。しかし、これらの安定化要素は、異なって設計されてもよい。例えば、安定化要素は、ドラムの変形に追従するように設計されている限り、屈曲プレートであってもよい。上流封止領域４の列Ａ，Ｂにおける加圧要素１６が、シールプレート９をドラム６の周囲に対して上流安定化要素１２及びマニホールド１１を介して加圧する。下流封止領域５の列Ｃ，Ｄにおける加圧要素１６が、シールプレート９をドラム６の周囲に対して下流安定化要素１３及びマニホールド１１を介して加圧する。シールプレート９は、柔軟であり、ドラムの表面の不規則さに追従することができ、上流封止領域及び下流封止領域においてドラムと気密接続し、これによって、空気が大気に漏れないようになっている。

加圧要素１６は、複動アクチュエータとして、更に具体的には、複動空圧シリンダとして示されている。複動空圧シリンダのピストンは、直接又は接続要素１５を介して安定化要素１２，１３に接続されている。一列における全ての加圧要素は、個々の加圧値で個別に加圧されてもよいし、又は全く同一の圧力値で加圧されてもよい。全ての列は、それぞれ、独自の圧力値で加圧されてもよいし、又は全く同一の圧力値で加圧されてもよい。最外加圧要素Ｌ，Ｒは、食品塊がドラムの外端を超えて漏出しないようになっている。加圧要素の数は、ドラムの長さ及び／又はドラムに作用する力（食品塊の圧力、加圧要素の加圧、ドラムの重量）及び／又はドラムの変形に対する安定化要素の剛性に、主に依存する。加圧要素は、マニホールド及び安定化要素を食品成形装置が使用される位置及び洗浄される位置並びにシールプレートが交換される位置に後退させることができる。

図２は、キャビティの脱気を示している。型ドラムの充填は、型ドラムの回転によって型キャビティの下流端Ｂｍｃが送込通路の上流端Ｂｆｃを通過するとすぐに開始され、型キャビティの上流端Ｅｍｃが送込通路の下流端Ｅｆｃを通過するとすぐに停止する。充填長孔の上流におけるシール部材９（ここでは、シールプレート９）と型ドラム６（ここでは、型ドラム６）との間の封止は、封止領域の始端Ｂｓａと送込通路の始端Ｂｆｃとの間で行われる。ドラムの周囲方向における封止長さＬｓｄは、ここでは、ドラムの周囲方向におけるキャビティ長さＬｃｄよりも短い。

最初、加圧された食品塊によるキャビティの充填中、食品塊が低圧下のキャビティ内の混入空気を押し込み、開口Ｂｓａ−Ｅｍｃを介して大気に流出させる。ドラムの更なる回転中、キャビティは、食品塊によって更に充填される。キャビティ内の混入空気の残量が圧縮され、減少している間隙Ｂｓａ−Ｅｍｃを通って大気に押し出される。封止部に沿った脱気は、間隙Ｂｓａ−Ｅｍｃがゼロになるや否や、停止する。少なくとも部分的に多孔質の構造又は孔及び／又は開口のような他の脱気手段を備える実施形態では、追加的な脱気がキャビティの脱気手段を介して行われてもよい。

所望の操作パラメータ、例えば、充填圧及び型ドラムの回転速度を考慮して、封止長さＬｓｄは、適合した封止部に沿った大気への脱気が十分であり且つ大気への食品塊の漏れが生じないように、選択される。

先行技術による設計は、部分的にしかキャビティを充填しないことが見い出されている。

図３ｂは、シール部材、ここでは、シールプレート９を介してキャビティから混入空気を取り除く本発明の第１の実施形態を示している。この場合、真空は、キャビティの多孔質構造を介せずに封止部９の凹部１７を介して、キャビティと流体接続している。当業者であれば、これによって、キャビティをシールプレートを介して充填圧よりも低い圧力、例えば、大気圧に十分に接続することを理解するだろう。食品塊特性及び／又はキャビティに関する特性及び／又はプロセスパラメータが変化する場合、真空パラメータは、各キャビティが正確な重量と組合せて完全に充填され且つ真空接続によって食品塊の漏れが生じないように、調整されるとよい。好ましくは、真空レベルのような真空パラメータ及び真空接続がキャビティに接触するタイミング（真空の開始及び停止並びに真空の期間）は、制御システム内において、好ましくは、手動による作動が必要とされないように、自動的に決定されるとよい。食品成形装置の製造中に真空源ヘの接続が必要でない場合、この実施形態は、真空を必要とせずに実施することができる。すなわち、封止部に沿って及び凹部１７を介する脱気は、図３ａに示されるように行われる。封止部に沿った脱気が全く必要とされない場合、凹部１７は、（図示されないが）閉鎖されるようになっていてもよい。２つ以上のキャビティが一例に配置される場合、各キャビティに印加される真空は、好ましくは、個別に制御可能である。

第２の実施形態が、図４ａに示されている。ここでは、弁１９が、各キャビティ又は一列のキャビティからの通気流れを制御及び／又は調整するために設けられている。この弁は、手動によって作動されてもよいが、好ましくは、電動式駆動手段によって作動されるとよい。具体的には、キャビティ内の混入空気の大気への脱気は、キャビティの封止中に、凹部１７を通して、例えば、ハウジング１８を介して行われる。図４ｂは、閉位置にある弁を示している。この場合、キャビティから大気への脱気は、行われない。一列においてキャビティごとに１つの弁を設けることができる。しかし、一列においてキャビティの数よりも少ない数の弁が設けられてもよい。別の例では、好ましくは、排出された気体を収集し、弁に導き、例えば、大気に導くマニホールドがシールプレート内に設けられてもよい。

図５は、本発明の第３の実施形態を示している。この実施形態では、弁１９が、ここでは、弁ハウジング１８内において、ドラムの回転軸に関して半径方向に変位するようになている。この弁は、手動によって移動されてもよいが、好ましくは、駆動手段によって移動されるとよい。図５ｂは、閉位置にある弁を示している。

図６は、本発明の更に他の実施形態を示している。この場合、通気の全て又はキャビティを介する追加的な通気は、型部材とシール部材９とに間の間隙２０によって行われる。

間隙２０の大きさは、例えば、図１によって説明された圧力手段によって制御することができる。間隙２０を介する混入空気の脱気が必要でない場合、上流封止領域におけるシールプレートがその長さの全体にわたって図１に示されるドラムの外面に対して押圧される。シールプレートに沿った脱気が必要な場合、列Ａにおける関連する圧力要素が作動され、これによって、充填前及び／又は充填中及び／又は充填後に、キャビティ内の混入空気が封止部に沿って特定のキャビティから抜け路を介して大気に漏洩することが可能になる。具体的には、圧力要素が圧力手段及び封止部をドラムの位置から後退させ、その結果、図６に示されるように、シールプレートが変形し、及び／又は圧力要素の圧力を減少させ、これによって、混入空気の圧力が間隙を開かせることになる。

同一の成形装置、同一のプロセスパラメータ、及び送込通路に対するキャビティの同一位置において、図６ａに示されるように、封止部は、大きな変形を受け、その結果、シールプレートがわずかしか変形しない図６ｂと対照的に、キャビティが十分に充填されている。

列Ａ−Ｄに、具体的には、列Ａに用いられる圧力要素は、モータによって駆動される機構として構成されている。他の実施形態では、圧力要素は、圧力手段及び封止部をドラムの周囲に押圧するための個別の膨張可能なベローズ又はシリンダー、又は圧力手段及び封止部をドラムから離れる方に後退させる更なる個別の圧力要素である。好ましくは、圧力要素は、複動式アクチュエータ、更に具体的には、複動空圧シリンダであり、そのピストンは、安定化要素１２のような圧力手段に直接接続されるか又は接続要素１５を介して間接的に接続されている。圧力手段１２は、好ましくは、シールプレートに接続されている。

安定システム及び／又は安定プロセスを達成するために、図４，５による実施形態において弁を駆動する駆動機構、及び／又は図６による実施形態においてシールプレートの変形度を変更するための駆動機構は、好ましくは、成形装置の一部である制御ユニットによって自動的に制御されるとよく、これによって、仮に食品塊の特性及び／又はキャビティに関連する特性及び／又はプロセスパラメータが製造中に変更しても、製造中に手動による介入が必要とされない。弁及び／又は間隙の大きさは、圧力制御されてもよいし、又はドラムの回転位置、例えば、充填長孔及び／又はシール部材に対するキャビティの位置に依存して制御されてもよい。

キャビティを介する脱気が本実施形態に記載されるような追加的な脱気手段と組合される場合、食品塊への圧力を減少させることができる。食品塊に僅かな力しか加えられないことによって、食品塊供給システムからキャビティへの移送中、食品塊の組成／構造への悪影響が少なくなる。更に、これによって、多孔質構造及び／又はキャビティの開口の詰まりが防がれることになる。

前述の全ての実施形態において、封止部に沿った脱気及び／又は封止を介する脱気は、型キャビティの下流端Ｂｍｃが送込通路の上流端Ｂｆｃを超える前に開始され、従って、キャビティの充填の前に事実上開始されている。

前述の実施形態に加え、大気に接続された多孔質構造を有するキャビティ、封止部を介してキャビティに接続される真空、弁を備える封止部、後退可能な封止部、等の実施形態との組合せが用いられてもよい。

また、型ドラムと組合せて述べた本発明の実施形態は、型プレートと組合せて用いられてもよい。

１ 食品成形装置
２ 食品塊供給装置
３ 食品塊送込通路
４ 上流封止領域
５ 下流封止領域
６ 食品成形部材、ドラム、型ドラム
７ 製品キャビティ
８ 流体通路
９ シール部材、シールプレート
１０ 切断部材
１１ マニホールド
１２ 上流安定化要素
１３ 下流安定化要素
１４ フレーム
１５ 接続要素、ピストン
１６ 圧力要素、アクチュエータ、シリンダ
１７ 凹部
１８ 弁ハウジング
１９ 弁
２０ シールプレートと型ドラムとの間の間隙
Ａ−Ｄ 列番号
Ｌ−Ｒ 個々の圧力要素（左−右）
Ｂｓａ 封止領域の始端
Ｅｓａ 封止領域の終端
Ｂｆｃ 送込通路の始端
Ｅｆｃ 送込通路の終端
Ｂｍｃ ドラムの回転方向における型キャビティの始端
Ｅｍｃ ドラムの回転方向における型キャビティの終端
Ｌｃｄ 型ドラムの周方向におけるキャビティ長さ
Ｌｓｄ 型ドラムの上流封止領域における封止長さ

Claims (10)

1. 型ドラム（６）を有する食品成形装置（１）であって、前記型ドラム（６）は、多数の製品キャビティ（７）と、前記型ドラム（６）の表面と封止可能に連携するシール部材（９）、好ましくは、シールプレート（９）とを備える、食品成形装置（１）において、前記シール部材（９）は、通気手段（１７−２０）を備えることを特徴とする、食品成形装置（１）。
2. 前記通気手段（１７−２０）は、弁であることを特徴とする、請求項１に記載の食品成形装置（１）。
3. 前記通気手段は、前記型ドラム（６）と前記シール部材（９）との間の間隙（２０）であることを特徴とする、先行する請求項１〜２の１つに記載の食品成形装置（１）。
4. 前記シール部材（９）を前記型ドラム（６）に押圧する圧力要素（１５，１６）と、前記間隙（２０）の大きさに影響を与えるように前記圧力部材を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする、請求項３に記載の食品成形装置。
5. 前記型ドラムは、その周囲にキャビティ（７）を有するドラムであることを特徴とする、先行する請求項１〜４の１つに記載の食品成形装置。
6. 前記キャビティは、少なくとも部分的に多孔質材料から作製されていることを特徴とする、先行する請求項１〜５の１つに記載の食品成形装置。
7. 前記キャビティは、前記多孔質材料を介して通気されることを特徴とする、請求項６に記載の食品成形装置。
8. 型ドラム（６）のキャビティ（７）内に食品を成形する方法であって、前記キャビティは、シール部材（９）によって封止される、方法において、前記キャビティは、前記シール部材を介して又は前記シール部材（９）と前記型ドラム（６）との間の間隙を介して、少なくとも部分的に通気される、方法。
9. 前記シール部材（９）と前記型ドラム（６）との間の圧力は、混入空気が漏出されるまで解放されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記シール部材内の弁は、キャビティの充填中及び／又は充填後に開くことを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。