JP2023022125A - チョコレートを加工するための方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本来の品質に悪影響を及ぼすことなくそのような製品から水分を除去する方法及びシステムを提供する。【解決手段】食品を加工するためのシステム及び方法であって、ベース部材105と、容器容積120を定める容器部材100と、容器部材を通して形成された開口部と、開口部を取り囲む容器リップ112と、開口部を実質的に密封するために容器部材に接続された容器蓋115と、モータシャフトと、モータシャフトに接続された容器容積内の少なくとも1つの混合部材と、モータシャフトに接続されたモータと、食品を粉砕して混合するための容器容積内の粉砕媒体とを含む食品を加工するためのシステムであり、モータの作動は、モータシャフトを駆動し、かつ少なくとも1つの混合部材が容器容積内で回転して粉砕媒体を撹拌するように駆動し、粉砕媒体は、第1の粉砕媒体及び第2の粉砕媒体を含む。【選択図】図1A

Description

〔関連出願への相互参照〕
この出願は、引用によって本明細書にその全体が組み込まれている2018年5月25日出願の米国非仮特許出願第15/989,840号及び2017年7月20日出願の米国仮特許出願第62/534,715号の「35 U.S.C.§119(e)」の下での利益を主張するものである。
この新規技術は、食品原料調製の分野に関する。より具体的には、本発明の技術は、カカオのような食品をチョコレートに加工する技術分野におけるものである。
カカオ豆は、典型的には、いくつかの移送段階とチョコレートを粗挽きカカオ豆から最終製品に加工する個別機械とを使用して従来法で粉砕されて加工される。これらの粉砕機は、空間及び環境要件が高いことが多く、典型的に極めて複雑で保守が困難である。それらはまた、典型的に単一目的に構成され、そのために粉砕機は、全ての材料を単一粒径から第2の粒径へ加工することになり、典型的には、各回に粒径を5から10倍だけ更に縮小させる複数の反復段階を有し、通常は、高又は低剪断工程のいずれかを使用するが、負荷を選択する、変更する、又は部分的に加工する機能はない。これらの反復段階は、典型的には、反復間での並びに異なる機械への移送段階を必要とする。
従来のチョコレート生産工程では、最初の段階は、粒径を縮小するために粉砕/精製することであり、過剰な粉砕/精製は、望ましい閾値を超えて粒径を縮小することになる。複数の粉砕段階が、典型的に連続して使用されて各々が粒径の約5から10倍の縮小を引き起こし、これらの段階は、過剰粉砕を防ぐために分離され、異なる粉砕機及び粉砕媒体を使用し、異なる粉砕機間の多くの移送段階を有する。次に、混合/均質化は、例えばFrisseコンチェ又は水平ドラム粉砕機を使用して、精製された材料を均一に分散する。混合は、遥かに長い期間が掛かり、多くの移送段階を有する異なる反復段を通ってここでもまた頻繁に移動する。
これに加えて、現在の粉砕機はまた、食品を加熱しながらそれらを加工する。例えば、従来の粉砕機は、華氏120度から180度までチョコレートを加熱し、チョコレートを液化して精製工程中に生じた水分及び酢酸のような揮発性有機酸を追い出すのを支援するが、そうすることで同時に望ましい香料化合物を追い出し、チョコレートを焦がす(華氏120度よりも高い温度で)。すなわち、加熱は生産コストを低減するが、それはチョコレートの品質を事実上損なうものである。
更に、これらの粉砕機/コンチェの多くは、大気に開放しており、チョコレートからの望ましい香料及び化合物、並びに潜在的な空中浮遊汚染物質のほぼ完全な拡散をもたらす。他の密封タイプ粉砕機では、嫌気性チャンバが、多くの場合に作動に使用され、チョコレートを焦がす温度を利用し、カカオを過剰粉砕し、チョコレートの品質を破壊するような方式で蒸発した湿気に対処し、かつ負荷原料に対する粉砕材料の非常に高い比率を利用する。すなわち、必要とされるのは、カカオ製品を加工し、同時により容易な保守、より少ない移送段階、粒子選別機能の増大、及び優れた出力品質を可能にする万能モジュール式システム及び方法である。
これに加えて、生活及び作業空間の環境調整は、食品の調整を含む消費者及び産業用途の両方にとって深刻な懸念であり、製品、敏感な環境、仕事場、及び家庭を望ましい生産条件に保つために事業者及び自宅所有者に毎年多額の費用を課している。更に恐らくは、環境調整における最大の懸念は、大量の機器及びエネルギを制御下に保つために必要とする湿度管理である。
大規模な除湿機は、典型的に大型冷却凝縮コイルの作動を必要とし、それにわたって湿った空気が次に通されて空気から水分を凝縮させて回収する。しかし、そのような除湿ユニットは、作動するのに膨大な電力量に頼り、ユニットを破損する又は効率を損なう可能性があるコイル上の暴走冷凍及び完全な機能停止という高価な修理又は製品損失を軽減するための高価な冗長性のいずれかを必要とするリスクを負っている。そのような大規模ユニットは、すなわち、決して完璧なソリューションではなく、いずれにしても小規模の必要性に簡単に縮小することができない。
乾燥食料品のためのような小規模な除湿は、典型的には、食品(例えば、果物、野菜、種子など)に対して真空に引いて食品から水分を強制的に引き出す又は高温で焼くことに頼っている。これらの工程は水分を除去するのに迅速で有効であると考えられるが、得られる乾燥製品は、望ましい芳香族化合物及び揮発性香料化合物の無差別な乾燥工程駆動又は加熱に起因して原材料よりも遥かに劣る傾向があり、乾燥製品を淡白で元の未乾燥製品よりも遥かに望ましくない状態に残す。必要とされるのは、従って、本来の品質に悪影響を及ぼすことなくそのような製品から水分を除去する方法及びシステムである。
本発明の新規技術は、これらの必要性に対処するものである。
本発明の新規技術の第1の実施形態の第1の斜視図である。 本発明の新規技術の図1からの第1の実施形態の上面図である。 本発明の新規技術の図1Aからの第1の実施形態の前面図である。 本発明の新規技術の図1Aからの第1の実施形態の第1の側面図である。 傾斜した分配方位にある本発明の新規技術の図1Aからの第1の実施形態の第2の側面図である。 傾斜構成にある本発明の新規技術の第1の実施形態の前面図を典型的に描いた図である。 傾斜構成にある本発明の新規技術の図2Bから側面斜視図を典型的に描いた図である。 再循環吸収システムを有する本発明の新規技術の第1の実施形態の第3の斜視図である。 第1の分配実施形態中の本発明の新規技術の第1の実施形態の第4の斜視図である。 第2の分配実施形態中の本発明の新規技術の第1の実施形態の第5の斜視図である。 本発明の新規技術の第1の実施形態に関連付けられた第1の工程流れ図である。 本発明の新規技術の第1の実施形態に関連付けられた第2の工程流れ図である。 本発明の新規技術の第1の実施形態に関連付けられた第3の工程流れ図である。 本発明の新規技術の第1の実施形態に関連付けられた第4の工程流れ図である。 本発明の新規技術の第1の実施形態に関連付けられた第5の工程流れ図である。 本発明の新規技術の第1の実施形態に関連付けられた第6の工程流れ図である。 受動実施形態での第1の例示的水分除去システムの第1の斜視図である。 図1Aの第1の例示的水分除去システムの側面図である。 能動実施形態での第2の例示的水分除去システムを示す図である。 バルク能動実施形態での第3の例示的水分除去システムを示す図である。 再生を組み込む第4の例示的水分除去システムを示す図である。 図14Aからの再生システムを使用するバルク能動再生実施形態での第5の例示的水分除去システムを示す図である。 本発明の新規技術に関連付けられた第1の例示的工程流れを示す図である。 本発明の新規技術に関連付けられた第2の例示的工程流れを示す図である。 本発明の新規技術に関連付けられた第3の例示的工程流れを示す図である。 本発明の新規技術に関連付けられた第4の例示的工程流れの第1の部分流れを示す図である。 本発明の新規技術に関連付けられた第4の例示的工程流れの第2の部分流れを示す図である。
様々な図面での同じ参照番号及び記号は、同じ要素を示している。
本明細書に説明する主題の1又は2以上の実施形態の詳細を添付図面及び以下の説明に列挙する。主題の他の特徴、態様、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
本発明の方法、実施、及びシステムを開示して説明する前に、本発明が特定の総合的方法、特定の構成要素、実施、又は特定の組成に限定されず、従って当然に変わる場合があることは理解されるものとする。本明細書に使用する用語は、特定の実施を説明する目的のためだけのものであり、限定であることを意図していないことも理解されるものとする。
本明細書及び特許請求の範囲に使用される時に、単数形「a」、「an」、及び「the」は、関連上明らかに他を意味しない限り複数の指示物を含む。範囲は、「約」1つの特定値から及び/又は「約」別の特定値までを含むように表現することができる。そのように範囲が表現される時に、別の実施は、その1つの特定値から及び/又は他方の特定値までを含むことができる。同様に、値が例えば先行する「約」を使用して近似値として表現される時に、その特定値が別の実施を形成することは理解されるであろう。更に、範囲のうちの各々の端点が、他方の端点に関連してかつ他方の端点とは無関係にその両方で有意であることは理解されるであろう。
「任意的な」又は「任意的に」は、続いて説明する事象又は状況が発生するとは限らないこと、及び説明がその事象又は状況が発生する事例とそれが発生しない事例とを含むことを意味する。同様に、「典型的な」又は「典型的に」は、続いて説明する事象又は状況が多くの場合に全く発生しない場合があること、及び説明がその事象又は状況が発生する事例とそれが発生しない事例とを含むことを意味する。
図1A~18は、本発明の新規技術の様々な特徴及び例示的実施形態を描いている。
図1A~10は、本発明の新規粉砕機システム100が典型的に回転容器部材110と粉砕媒体123とを利用し、食材を加工して1又は2以上の所望サイズの粒子にすることを典型的に描いている。本発明の新規粉砕機システム100設計はまた、オペレータが容器110から食材を一切移送する必要なく、いくつかの粉砕及び調製段階を通して進むことを可能にする。
現在の設計は、大量の粉砕媒体を必要とし、高率の媒体腐食(例えば、6ヶ月当たり50%の媒体損失)を有し、作動させるのに大きい空間を必要とし、基準以下の粉砕された食品出力(例えば、味の悪いチョコレート、加工過剰のチョコレートなど)を生成し、多数の部品を有し、加工のために異なる機械間で食材を移送する必要があり、かつそれらの複雑な設計に起因して定期的に洗浄することがほぼ不可能であるが、本発明の新規粉砕機システム100は、加工全体を簡略化し、一方で粉砕された食品出力の品質も改善する。従来のボールミル粉砕技術は、6ヶ月でボールの質量の約50%の摩耗率を示すことが多いが、本発明の新規技術は、2年にわたって測定可能な質量変化を受けない。本質的に、この新規粉砕システム100は、より良い結果を生成し、一方で使用、保守、及び洗浄がより迅速でより容易でもある。
図11A~18は、様々な例示的実施形態での本発明の新規水分除去システム1100を典型的に描いている。水分除去システム1000は、典型的に、材料の本来の品質に悪影響を与えることなく、材料からの正確かつ効率的な水分除去を可能にし、これは、繊細な材料及び化合物の加工に対して極めて重要である。
図1A~10は、粉砕システム100の使用の様々な実施形態及び段を典型的に描いている。粉砕システム100は、ベース部材105、容器部材110、容器リップ112、容器吐出口114、蓋部材115、蓋ガスケット117、容器容積120、粉砕媒体123、シャフト部材125、モータ130、混合部材135、ドレーンポート140、ポート部材145、傾斜部材150、第1の媒体セット155、第2の媒体セット160、振動部材165、センサ170、弁175、及び/又はコントローラ180を典型的に含む。
図1A~1E及び2A~2Bは、粉砕機システム100を典型的に描いている。1又は2以上のベース部材105は、典型的に容器部材100に接続され、それは、次に、蓋部材115に接続されている。ベース部材105は、典型的に、貯蔵及び/又は作動中に容器110と容器110の内容物210(典型的に容器容積120に収容される)とを支持する1又は2以上の構造体(例えば、脚、三脚、及び/又は制振部材など)であり、典型的に地面と容器110の間に配置される。一部の実施では、1又は2以上のベース部材105は、粉砕機100の側面を持ち上げて内容物210の分配を助けることができる。粉砕機100を別の面(例えば、壁及び/又はケーブルなど)に装着することができる一部の他の実施では、ベース部材105は、省かれる及び/又は代替支持部材105(例えば、壁ブラケット、ケーブル、及び/又はロッドなど)で置換することができる。ベース部材105は、容器110に永久的に固定され(例えば、溶接及び/又は接着剤などを通じて)、及び/又は容器110に半永久的に固定することができる(例えば、取り外し可能ファスナ及び/又は溝板などを通じて)。
容器110は、1又は2以上のプラスチック(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、及び/又はポリプロピレン(PP)など)、金属(例えば、ステンレス鋼、銅、及び/又はアルミニウムなど)、及び/又は組合せなどを使用して作ることができる。一例示的ボウル110直径は、直径が26インチ及び幅が33インチとすることができるが、ボウル110サイズ及び/又は形状は、必要に応じて調整することができる。
容器110の壁は、典型的には滑らかとすることができるが、他の実施では、食品210及び/又は粉砕媒体123などのより効率的な流れを優先的に可能にするためにテクスチャ付き、溝付き、及び/又は他に生成される場合がある。一部の実施では、容器110の衝撃面は、より厚くてより耐衝撃性の材料(例えば、7番ゲージのステンレス鋼など)を使用して構成することができ、非衝撃面は、これに代えて構成することができる(例えば、12番ゲージのステンレス鋼などを使用して)。
容器110は、例えば、直径が約24インチ及び幅が40インチとすることができる。一部の実施では、これらの寸法は、典型的には、平均的な個人が手動で保守点検することができる最適なサイズとすることができる。一部の実施では、容器110は、典型的には、容器110と熱的に連通することができる(例えば、容器110の壁内に成形/形成された熱化合物及び/又はファスナなどを通して)1又は2以上の容器ヒートシンク111(例えば、冷却アレイ及び/又は液体ジャケットなど)で部分的に及び/又は完全に取り囲むことができる。一部の実施では、容器110自体がヒートシンク111として作用する場合がある。例えば、容器110壁は、ステンレス鋼で作られて効率的に熱を伝達することができる。
ヒートシンク111は、一部の実施では、熱を帯びた材料(例えば、高温/低温流体)を送るかつ受け入れるための1又は2以上の流体交換ポート215(ヒートシンクポートとも呼び、図2に示す)を有することができる。例えば、液体ジャケットヒートシンク111内の水は、熱交換器220(図2に示す)にポンピングされ、事前設定温度まで冷やされ及び/又は温められ、次にヒートシンク111に戻すことができ、容器110を1又は2以上の事前設定温度及び/又はプロファイルに維持する。
一部の更に別の実施は、容器110がサイズを典型的には幅及び長さ寸法をスケーリングして実質的に類似の深さを保てるような容器110の構成を可能にする。例えば、容器110は、直径が24インチ(例えば、リップ112から排水部材140までの内側深さで定められる)及び幅が80及び/又は120インチなどである場合がある。更に別の例は、容器110が例えば前後が48インチ、容器容積120の深さが24インチ、幅が40インチであって1又は2以上の容器容積120を混合するために2又は3以上のモータシャフト125を有することができる複数シャフト125容器110の生成を含むことができる。一部の実施では、容器110は、容器110の長さの各設定長さ(例えば、6インチ、10インチ、12インチなど)に対して、内容物210処理容量の対応する量(例えば、25ポンド、55ポンド、100ポンドなど)を相関させることができるように構成することができる。更に別の実施では、混合パドル135は、処理容量(例えば、5ポンド、10ポンド、50ポンドなど)と同様に相関させることができる。
従来の粉砕ミルは、粉砕粒度と内容物210負荷とに基づいて静的にサイズ決定され、最適化に有意な労力を必要とするが、本発明の新規システム100は、実際に、単に容器110を長手方向にスケーリングするだけで異なるバッチサイズに対してスケーリングすることができる(典型的に直線様式で)。例えば、従来のボールミルを50ポンドの食品内容物210負荷から200ポンドの内容物210負荷までスケーリングすることは、多大な時間と費用をかけてシステム100を劇的に再設計しない限り全く不可能であるが、本発明の新規技術は、有意な再設計なしで容器110を長手方向に延ばすことができる。すなわち、例えば、54ポンド負荷の容器210が直径24インチ及び幅10インチとしてサイズ決定された場合に、全て同じ粉砕媒体123を使用しながら、100ポンド負荷の容器210は、直径24インチ及び幅20インチにサイズ決定することができ、1000ポンド負荷の容器210は、直径24インチ及び幅200インチにサイズ決定することができる。次に、例えば、より小型の50ポンドシステムを使用して様々な食品内容物210のバッチ及び香料を試験した後で、次に、生産のための大規模なバッチにシームレスにスケーリングすることができる。すなわち、本発明の新規システム100は、従来システムを超えて拡張性と効率を劇的に増大する。
容器110は、典型的に、容器110の上面の周りに容器リップ112を有することができ、一部の実施形態では、1又は2以上の容器吐出口114が、そこに形成される及び/又はその上に接続される場合がある。吐出口114は、典型的に、粉砕システム100オペレータが、一部の実施では、容器110及び容積120の内容物210を取り除くことを可能にすることができる。更に別の実施では、オペレータは、捨てる、取り除く、洗浄する、及び/又はシステム100との他の処理を支援するために傾斜部材150を使用することができる。
リップ112はまた、一部の実施では、そこに形成された及び/又はその上に接続された1又は2以上の蓋ガスケット117を有し、これは、典型的に、蓋部材115を容器110及び容器リップ112に対して典型的に実質的に気密方式で密封するように作用することができる。蓋部材115は、典型的に、次に、蓋115がピボット開放して容積120へのアクセスを可能にする典型的に1又は2以上のピボット可能な接続部材(例えば、ヒンジ及び/又はピンなど)によって容器部材110に接続される。
容積120は、典型的に、容器110の内側で、一部の実施では蓋115で定められる空間とすることができる。容積120は、典型的に、粉砕媒体123(例えば、摩耗性構造体及び/又はボールなど)、シャフト部材125、混合部材135、及び/又はドレーンポート140を含む。一部の実施では、典型的に蓋115及びガスケット117を使用して容積120内に完全な及び/又は部分的な真空を生成することができ、それは、次に、容積120の内容物210を同様に真空下に置くことができる。
粉砕媒体123は、典型的に、ステンレス鋼ボールとすることができるが、一部の実施では、類似の粉砕結果が達成される代替材料及び/又は構成のものである場合がある。典型的に、粉砕媒体123は、容器容積120の内容物210(例えば、粗挽きカカオ豆、カカオバター、カカオリカーなど)を10~30ミクロンまで、より典型的には15~25ミクロンまで、より典型的には20~25ミクロンまで縮小する。粉砕媒体123は、典型的に、2つの異なるサイズのステンレス鋼ボールセットとすることができ、第1の粉砕媒体セット155(大きい方の媒体セットとも呼ぶ)は、典型的に直径が4分の3インチから1.5インチ、より典型的には直径が8分の7インチから4分の1インチ、より典型的には直径が1インチであり、一方、第2の粉砕媒体セット160(小さい方の媒体セットとも呼ぶ)は、典型的に直径が1.5インチから3インチ、より典型的には直径が2インチから2.5インチ、より典型的には直径が2.5インチとすることができる。更に、粉砕媒体123のための小さい方の媒体セット160対大きい方の媒体セット155の比は、典型的に50:50、70:30、75:25、80:20、90:10、又は95:5とすることができ、典型的に75:25が好ましい場合がある。従来のシステムは単一粉砕媒体123と複数の段に頼っているので、複数の媒体123サイズを同時に使用する従来のミルは、食品内容物210を適切に加工することができないので(典型的に過剰粉砕又は過少粉砕のいずれか、一部の事例では、媒体123が自身と干渉するために単に粉砕しそこなうことによる)、そのような粉砕媒体123の組合せはカカオ精製では異例である。従って、本発明の新規システムの設計及び粉砕媒体123は、現在のシステム及び方法を超えるこれまでに知られていない非自明な結果を提示し、システム100が、過剰粉砕又は過少粉砕のリスクを課すことなく目標を定めて実際に粒径に漸近することを可能にする。
より柔らかい成分を過剰粉砕し、より硬い成分を過少過粉し、食品及び粉砕システムに大量の熱エネルギを与え(その過程で食品を駄目にし、焦がすことが多い)、かつ6ヶ月毎に約50%の粉砕媒体減少率で従来の粉砕媒体を摩耗させる(その場合に、金属が食品に、潜在的には消費者に入り込む)ことなしでは全くカカオ及び/又は同様の食品を適切に加工することができない直径が約1/4~5/8インチ、より典型的には直径が3/8~1/2インチのボールサイズを使用する現在の方法論とは、本発明の新規粉砕媒体123の構成は大きく異なっている。比較してみると、本発明の新規技術は、食品(例えば、カカオ)を過剰粉砕することなく望ましい粒径に混合して粉砕し、内容物210及び/又はシステム100に過剰な熱を与えずに長時間にわたって粉砕し、2年の期間にわたって粉砕媒体123には測定することができるほどの摩耗はなかった。そのような結果は全く予期しないものであり、従来技術のコンチェ及びミルを超えて食品加工を有意に改善すると同時に、加工を実質的により簡単にかつより効率的にする。新規の粉砕媒体123の使用も、精製時間を延長させ、それに応じてより長い混合加工時間と相関して従来技術及び方法では知られていない単一段階工程を生成する。
シャフト部材125は、典型的に、モータ130に接続して容積120の中に延びることができる。シャフト部材125は、典型的に容器110で密封されて容積120の内容物210(例えば、液体チョコレート)の漏れを防止し、真空シールを支援し、及び/又は他のシステム100の構成要素及び/又は作業空間の汚染を防止することができる。作動において、液体ラインは、典型的に、そのようなシャフトシール205に又はそれよりも下に維持することができるが、他の実施では、液体ラインは205よりも上に延びることができる。
1又は2以上の混合部材135は、典型的にシャフト125に接続することができ、それは、典型的に容積120の内容物210を攪拌して混合するように作用することができる。混合部材135は、例えば、パドル、シグマブレード、可撓性ブレード、及び/又はリボンなどとすることができる。混合部材135は、典型的にシャフト125に沿って、多くの場合にシャフト125に沿って螺旋状に等間隔配置することができるが、内容物210及び/又は粉砕媒体123をより効率的に混合するためにサイズ、形状、及び/又は数量などを修正することができる。
1つの非限定的な例示的混合部材135は、パドル135とすることができ、これは、典型的に1次元運動から内容物210の3次元攪拌を提供することができる。そのようなパドル135は、典型的に、高さが約2インチの底部及び/又は側部リフターを含むことができ、これらのリフターは、典型的に約30度の角度でゆっくりと動くことができる。この構成は、典型的に、チョコレートが側部ワイパーの周りにキャビティを形成して混合及び通気を生じる間に、中央経路内のより狭いオリフィス(例えば、幅が約6インチ)を滝状に流れ落ちることによって粉砕媒体123の密度を増大することができる。典型的に、内容物210はパドル135に沿って滝状の流れとは反対の端部に向けて中心を流れ、キャビティ形成の結果として側部に引き込まれる時にこの滝に向けて引き戻されるとすることができる。これは、典型的に、循環混合とより均一な粒径縮小とをもたらすことができる。一部の別の実施では、マルチパドル135設計の場合に、パドル135は全て一線に並ぶことができ、又は交互することができる。
モータ130は、典型的に容積120の外側に収納され、典型的に容器110の1又は2以上の密封開口を通してシャフト125に接続することができる。動力源133を通してエネルギを与えられると、モータ130は、典型的に、シャフト125及び混合部材135を容器容積120内で回転するように駆動し、典型的に混合媒体123及び/又は内容物210を駆動し、内容物210を望ましいサイズ及び/又はテクスチャに加工する。典型的に、モータは約10~50回転/分(RPM)、より典型的には15~40RPM、より典型的には20~25RPMで作動させることができるが、従来の加工方法は、典型的に80又はそれよりも高いRPMで作動し、粉砕される食品の粘性加熱を有意に増大する。一部の実施では、カスケードパドル135(例えば、典型的に水平及び垂直方向の圧縮を有する)により、粉砕媒体123は混合中により確実な落下高さを有することができる。そのような粉砕は、典型的に10~25RPM、より具体的には15~20RPM、より具体的には約17.5RPMで達成することができる。動力源133は、典型的に電源(例えば、壁コンセント)とすることができるが、他の実施では、内燃機関、圧縮ガス、及び/又は粉砕機100を作動するように構成されたあらゆる他の動力源により動力を供給することができる。
排水部材140は、典型的に1又は2以上の液密開口とすることができ、それは、典型的に、容器110の下側部分に形成された開放位置と閉鎖位置の間で作動させることができる。排水部材140は、閉鎖位置にある時に、外部環境103から容器容積120を密封する。排水部材140が開放位置に使用される時に、ドレーン140は、典型的に別の空気圧ライン310に接続することができ、それによってシステム100のオペレータは、容積120を真空に引く、容積120から内容物210を引き出す、及び/又は容積120から洗浄液を排出するなどが可能になる。一部の実施では、排水部材140は、ドレーンポート140とすることができ、それは、容器110を貫通して形成され、空気圧ライン310を受け入れることができる。これに代えて、一部の実施では、容器110及び蓋115は、閉じて環境103に対して正に加圧され、内容物210が排水部材140を通して排出される結果になる。
排水部材140と同様に、ポート部材145は、典型的に1又は2以上の液密開口とすることができ、それは、典型的に開放位置と閉鎖位置の間で作動し、容器110及び/又は蓋115の上側部分に形成することができる。典型的に、空気圧ポート145を使用して容積120の内容物210を真空に引く、作動中に容積の空気交換を可能にする(例えば、図3に示す再循環吸収システム300又は本発明の開示に説明する他の乾燥/吸収システムと同様に)、洗浄又は準備段中に容器110及び/又は容積120を乾燥させる、及び/又は容器110を傾けた時に容積120から内容物210を取り除くなどを行うことができる。
傾斜部材150は、典型的に、容器110に接続した(例えば、ファスナ、溶接物、及び/又はスレッドなどを通して)1又は2以上の剛性バー、ホイール、レバー、及び/又は類似の構造体とすることができ、これは、1又は2以上のピボットの周りに容器110を駆動し、典型的に容器110の実質的に垂直な面を前方に(図1及び2に示すように)及びオペレータに向けてピボット回転させる。一部の実施では、傾斜部材150は、修正される及び/又は典型的に1又は2以上の電動圧力部材(例えば、ジャッキ、回転アクチュエータ、及び/又は電子制御式カムなど)を使用して容器110をピボット回転させることができる電動ピボットシステムで置換することができる。典型的に、傾斜部材150により、容器110を横方向に傾ける及び/又は振動させる(一部の実施では振動部材165を利用して)ことを可能にすることができ、内容物210がドレーン140から流れ出ることも可能になる。
粉砕システム100は、典型的に、内容物210を環境103から実質的に隔離した状態で作動し、衛生及び/又は揮発性香料化合物などを保つことができる。しかし、内容物210を加工する時に、典型的に水分も放出される可能性があり、加工効率を妨げる。加工された内容物210の品質に悪影響を与えることなく、過剰な水分の問題を解決する一実施を再循環吸収システム300と共に図3に示している。更に、化学的に特定の吸収性媒体340も、依然として複雑な香料を保ちながら水及び/又は酢酸を吸収するのに使用することができる。
本発明の技術の一実施形態では、幅10インチ、直径24インチの容器110に、小さい方75パーセント対大きい方25パーセントの割合で150ポンドの440Cステンレス鋼粉砕媒体123を装填することができる。温度が華氏90~200度の状態で、約4分の1立方インチという平均寸法の粒径を有する約35ポンドの焙煎されて選別された粗挽きカカオ豆210を容器110に追加することができる。
容器110は、典型的に、次に環境103から密封することができ、攪拌機130は、約17RPMまでのエネルギを与えられ、空気は、高い含水量を有する容器容積120から閉じた隔離ループ内を循環し、乾燥媒体340を通過することで乾燥し、露点が約摂氏-35~-40度の状態で約40立方フィート/分(CFM)で容器容積120に戻される。
粗挽きカカオ豆210は、次に、水ジャケット111の温度が約華氏91度に設定されて内容物の温度が約華氏93度という条件の下で、約2時間の期間にわたって粉砕され、粗いカカオリカーにすることができる。約1.5~2.5時間の初期乾燥期間の後に、典型的に乾燥サイクルを止めることができ、容器容積120は、典型的に乾燥ユニット300への入口及び出口上の空気圧ライン310内の典型的に気密の弁で隔離される。
粉砕機100及び容器110は、そのような隔離条件の下で追加の約4時間の期間にわたって継続して粉砕する。典型的に、ライン310内の空気弁は、次に開くことができ、粉砕されたカカオリカー210を同じ条件下で追加の10~30分にわたって乾燥させて粉砕加工中に放出された水分を除去することができる。次に、典型的に、砂糖とカカオバターを追加することができ、粉砕は、追加の10~14時間にわたって継続することができる。
内容物210は、次に、華氏100~110度に加熱され、排出の前に追加の0~30分にわたって乾燥させ、更に水を除去することによって粘性を調節することができる。典型的に、揮発性香料化合物を保持するように注意が払われる。例えば、水分が過剰に除去された場合に、香料化合物の蒸気圧が上昇することになり、香料が失われる結果になる。この処理により、24時間の処理窓内で1つの密封容器110での1ポット精製、乾燥、及び混合が可能になる。
次に、従来の方法を使用して容器110を水及び石鹸で洗浄し、濯ぎ、乾燥ユニット300からの空気流れを使用して乾燥させ、後続バッチのためにドラム110を迅速にリセットすることができる。この工程は、次のバッチのために機械100を洗浄してリセットするのに1時間未満掛かる場合がある。大きい方の粉砕媒体123は、典型的に、洗浄サイクル間に食物粒子210を閉じ込めることなく十分な洗浄を可能にする。撹拌中に水を排出して、閉じ込められた及び/又は未粉砕の食材210を除去することができる。一部の実施では、システム100の構成要素及び/又は環境103をより良く消毒するために、パドル135を定位置で洗浄する時に追加のアルコールミストを使用することができる。この工程により、内容物210(典型的にチョコレート210)のバッチ毎の香料が分離され、いくつかの独特な製品を同じ機器で作ることが可能になる。
更に、カカオバターの水分は、典型的に実質的に一貫しており、名目上、約4分の1~4分の3%とすることができる。砂糖の重量での含水量も、典型的に類似の範囲にあるとすることができる。チョコレートの製造中に除去される水分の大半は粗挽きカカオ豆から生じ、それは、典型的に、約4~6%の含水量で工程に入るとすることができ、そのうちの約60~80%は、典型的に包装前に製品から除去しなければならない。ローラ又はディスク精製器などにおける従来の粉砕技術では、高含水量を利用して、精製器がチョコレート210を「把持し」、加工機器を通してそれを引くことを可能にする。残念ながら、この水分は香料化合物と反応してこの加工中に分解をもたらす。
本発明の新規技術の方法は、水分が精製工程中に細胞から放出される時に内容物210の香料に著しく悪影響を与える機会を得ないうちに水分を除去し、それによってエステル及び他の繊細な香料化合物の熱活性化加水分解を防ぐものである。
更に別の実施では、再循環吸収システム300は、典型的に、1又は2以上のポート(例えば、ポート部材145)を通してシステム100に接続することができる。次に、空気圧ライン310(典型的に当業技術で公知)は、ポート145を吸収容器330に接続させ、それは、典型的に複合材料、プラスチック、及び/又はステンレス鋼などで構成され、典型的に空気圧で密封され、典型的に吸収性媒体340を収容する。一部の実施は、空気流れを誘導するために空気圧ラインに1又は2以上の逆止め弁320を含むことができる。湿気満載空気は、典型的に容器容積120から引き込まれ、空気圧ライン310を通過し、吸収容器330に入り、吸収性媒体340を通過し、吸収性媒体340がその空気から水分を吸収し、次に空気圧ライン310を通って容器容積120に戻ることができる。一部の実施では、真空ユニット350は、空気圧ラインを通して空気を引くのに使用され、及び/又は送風機ユニット310として使用して空気圧ライン310、吸収容器330、及び吸収性媒体340を通して空気を出入りさせることができる。
吸収性媒体340は、典型的に、化学物質(例えば、生石灰及び化学反応を通して吸収する成分)及び/又は物理的吸収方法(例えば、シリカゲル及び/又は分子篩など)を通して水分を吸収することができる。例えば、本発明の新規システム100は、1~25オングストローム、より典型的には2~10オングストローム、より典型的には3~5オングストローム、より具体的には3~4オングストロームのサイズの分子篩を使用することができる。典型的に、水だけの吸収は、3~4オングストロームの媒体340を使用することが好ましい場合があり、一方、酢酸のような分子酸は、典型的に5オングストローム又はそれよりも大きい孔径を有する媒体340に吸収することができる。一部の実施では、カリウム置換物を多く含有するイオン交換カリウムナトリウムアルミノシリケートを使用して混合型3a、4a媒体を得ることが典型的に好ましい場合がある。
吸収媒体340としての分子篩は、典型的に過剰な水を吸収する場合があるが、内容物210の複雑な香料を構成する揮発性酸化合物(例えば、ブルーベリー、ラズベリー、及び/又は高品質チョコレートの同様な特徴)を残すことになる。水分除去システム1100のいくつかのそのような例示的実施形態を本出願では以下の図11A~17で更に説明する。分子篩はまた、典型的に、1~2時間の期間にわたって環境103と交換される空気流れの下で華氏400度~500度で再生され、吸収された酸及び水を除去し、初期条件を回復してバッチを防ぐことができる。
一部の実施では、吸収システム300はまた、吸収媒体340再生機能も含むことができる。例えば、1又は2以上の乾燥剤再生方法(例えば、吸収性媒体340を加熱して吸収された水を蒸発させる、除湿器を通して水を拡散させるなど)を使用して媒体340を再活性化することができる。他の実施では、吸収システム300は、吸収容器330内に媒体340の1よりも多い区画(及び/又は、各々が1又は2以上の媒体340区画を有する1又は2以上の容器330)を有することができる。例えば、システム300は、複数区画の吸収性媒体340を有することができ、各区画は開/閉弁、送風ゲート、及び/又は電子作動式ゲートなどを通して選択可能であり、システム300により、空気は第1の区画の媒体340が飽和するまで第1の区画を流れることができる。この時点で、システム300は第1の区画を閉じて第2の区画を開くと同時に、第1の区画の再活性化システムを起動して第1の区画の媒体340を脱飽和させることができる。この処理は、次に、様々な区画を通して継続することができ、システム300は、容器容積120の空気を十分に低い含水量に保ちながら飽和及び/又は再活性化速度を維持するために、スケーリングする(例えば、2、5、10などの区画/吸収容器330を有する)ことができる。
他の実施では、吸収システム300及び/又は媒体340は、手動で再活性化することができる。例えば、上述のように1又は2以上の媒体340区画が利用可能であり、及び/又は1又は2以上の媒体340トレイは、取り外し可能/交換可能にすることができる。従って、1つのトレイが飽和した時に、オペレータは、容器330を停止する及び/又はそれらに空気を流し、媒体340トレイを取り外し、媒体340トレイをオーブンに入れて媒体340を再活性化し、次に再活性化された媒体340トレイをシステム300に戻すことができる。更に、一部の実施では、1又は2以上の空気濾過要素を使用して塵埃及び/又はデブリが吸収容器330を出る、容器容積120に戻る、及び食品内容物210と混合することを防ぐことができる。例えば、そのような空気フィルタ要素は、粒径濾過に関して、好ましくは10マイクロメートル未満、より好ましくは5マイクロメートル未満、更により好ましくは1マイクロメートル未満とすることができる。
更に別の実施は、ライン310、ポート145、及び/又は容器330などを通って流れる空気の空気流れ、含水量、及び/又は圧力などを測定するために1又は2以上のセンサ170(例えば、温度センサ、空気流れセンサ、及び/又は湿度センサなど)を含むことができる。センサデータは、次に、警報をトリガし(例えば、媒体340トレイを交換する、及び/又は媒体340区画アクチュエータを切り換えるためなどに)、ポート145及び/又は弁175を自動的に開閉し、新規の媒体340を作動させ、及び/又は媒体340の再活性化を開始する/停止するなどを行うのに使用することができる。空気流量センサ170も、典型的に、冷却空気の流量を決定するのに使用することができる。一実施形態では、水分計170を流入及び流出過程の空気流れに配置することができ(例えば、ライン310上に)、センサを使用して空気の流量を測定することができる。このデータから、大体の水分質量を計算することができ、特定量の水分を容器110から除去することができる。
一部の実施は、1又は2以上のコントローラ180を利用して粉砕機システム100の構成要素を制御することができる。例えば、コントローラ180は、センサ170の読取値を受け入れて分析し、弁175を作動させ、再循環ユニット350をオンにし、及び/又はモータ130を制御することによって回転速度を増加/低減するなどを行うことができる。コントローラ180は、典型的に、本発明の開示の様々な例でそのいくつかを説明する予め定められたプロファイル及びルーチンを使用して作動させることができ、又はシステム100の作動を最適化して維持する機械学習及び/又は適応論理ルーチンを使用して作動させることができる。
内容物210、具体的にはチョコレートの水分を測定する工程は、非常に困難である。チョコレートは重力蒸発試験中に重合する傾向があり、一貫性のない結果をもたらす。赤外線水分センサは、粒径、脂肪含有量、及び温度に敏感であり、粘性が絶えず変化する精製工程中の適用が制限される。しかし、粗挽きカカオ豆の初期含水量は、豆の重量を測定し、乾燥させ、再び重量を測定して相対的な含水量を決定する重量測定水分計を利用して正確に測定することができる。
一部の更に別の例では、空気流量センサ170は、典型的に、冷却空気の流量を決定するのにも使用することができる。一実施形態では、水分計170は、流入及び流出する処理空気ストリーム上(例えば、ライン310内)に置くことができ、センサ170は、空気の流量を測定するのに使用することができる。水分の質量は、典型的には、次に、空気の流量に流入及び流出間の含水量の差を掛けることで計算することができる。原料の初期含水量が既知である場合に、システムによって特定の水分量が決定されて除去することができる。従って、そのような新規な方法の非限定的な概要は、1)初期質量を測定して原料210の開始含水量を識別する、2)粉砕機100に原料を入れる、3)蓋115を閉じて乾燥空気の流れを開始する、4)空気流量と流入及び流出空気ストリームとを測定する、5)所望質量の水分が除去されるまで乾燥工程を続ける、かつ6)粉砕機ポート145を閉じて食品210を乾燥媒体340から隔離し、望ましい水分レベルを維持することであると考えられる。以下にサンプル計算を与える。
大気圧空気は、典型的に、摂氏37度の温度で露点が摂氏-40度とすることができ、これは、乾燥機ユニット330(及び/又は1100、1200、1300、1400)から粉砕機100へ戻る乾燥空気を代表することができ、典型的に1立方メートル当たり約0.0896グラムの水、摂氏10度の露点、及び摂氏37度の温度に対応する。これは、1立方メートル当たり水が約8.57グラムある半乾燥食品210の能動乾燥中に典型的に生じると考えられる。従って、直径24インチ、幅10インチの粉砕機容器110の典型的な流量は、毎分5と50立方フィートの間、又は毎分0.142~1.42立方メートルであるとすることができる。その結果、毎分1.42立方メートルでは、摂氏-40度の乾燥空気露点と摂氏10度の戻り露点とを有するシステム100(又は300)は、毎分約12.05グラムの水を除去することができる。初期含水量が6重量%の粗挽きカカオ豆20キログラムを最終含水量1.5%まで乾燥させる場合に、900グラムの水を除去する必要があり、本発明の新規システム100(及び/又は300、1100、1200、1300、1400など)を使用すると約75分掛かることになる。
そのような実施では、容器110に入る乾燥工程空気の初期露点は、典型的に摂氏-60~-50度、より具体的には摂氏-50~-20度、より具体的には摂氏-45~-20度とすることができる。容器110から空気乾燥機330に戻る湿った空気は、典型的に摂氏-20~-50度、より好ましくは摂氏-10~-25度、より好ましくは摂氏-5~-15度の露点を有することができる。更に、チョコレート粉砕機110によって加工されるチョコレート210の質量は、典型的に150ポンドのステンレス鋼粉砕媒体123を装填した場合に、典型的に直径24インチの容器110に対して長さ10インチ毎に35~65ポンドとすることができる。
本発明の新規技術の乾燥工程は、加工食品に連続的に適用することができ、又は断続的に適用して隔離環境の下で乾燥サイクル間で食品の水分レベルが平衡することを可能にすることができる。カカオリカー又は粗挽きカカオ豆のような半乾燥物品に対する本発明の技術の隔離期間は、典型的に1~60分、より好ましくは2~20分、より好ましくは4~15分とすることができる。本発明の新規技術により、チョコレート及び他の食材210の水分を隔離期間中に独自に決定することができ、その期間中に平衡大気水分レベルを決定して水分活性レベルを計算するのに使用することができ、水分活性レベルは、食品内容物210の含水量と直接に相関させることができる。チョコレートのような内容物210の場合に、水分レベルは、1~1.5重量パーセントが望ましく、これは、水分活性レベルが約0.18~0.55、又は平衡状態の隔離大気に関する相対湿度18~55%に相当する。
本発明の新規技術の別の実施では、細胞構造の破壊により水が連続的に放出される粉砕中に、望ましい製品内に特定の水分活性レベルを維持するために断続的な乾燥工程を使用することができる。それによって典型的に、食品加工業者は、粒径縮小中に望ましい香料化合物の分解を計画的に抑制することができ、従来の粉砕技術中にその香料化合物は分解するものである。本発明の技術の下では、適度に高含水量を有する食材210を容器110に加えて初期フェーズで急速に乾燥させ、望ましい水分活性レベルに到達させることができる。水分除去の速度が食物/空気界面での水分放出によって制限されるこのフェーズ実行中に、乾燥時間と隔離平衡休止時間の比は、望ましい初期水分活性レベルが得られるまで1:1~150:1、より好ましくは2:1~120:1、より好ましくは3:1~50:1とすることができる。この時点で、1/10:1~5:1、より好ましくは1/2:1~2:1、より好ましくは1/6:1~1:1という乾燥時間と休止時間の比を使用する断続的乾燥サイクルを有する第2の乾燥フェーズを粒径縮小中に使用して望ましい最大水分活性レベルを維持し、内容物210の香料を劣化させる潜在的な食物化学作用を抑制することができる。
別の非限定的な例では、20キログラムの粗挽きカカオ豆210は、焙煎後に粉砕機-乾燥機300に加えて、大気圧で第1のフェーズの下で90~150分、より好ましくは約120分にわたって30~40CFM、より好ましくは約40CFMの流量の乾燥空気の流れの下で流入空気の露点が約摂氏-20~-50度、又は約摂氏-40度の状態で摂氏32~38度、より好ましくは約摂氏35度の温度で乾燥させることができる。次に、粉砕チャンバポート145を閉じて、粉砕機雰囲気120及びその内容物210の環境遮断をもたらすことができる。次に、容積120内の空気は、典型的に、1~20分、より好ましくは2~10分、より好ましくは3~6分、より好ましくは約5分の期間にわたって粉砕機内容物210との平衡湿度に達することができる。これに代えて、一部の実施では、閾値湿度レベルに到達した状態でポート145を開くことができる。例えば、一部の事例では、そのようなポート145サイクルは、内容物210の水分に応じて1分未満で行われる場合がある。従って、ドラムの雰囲気内の湿度が事前設定の限界値を超える点まで上昇すると、チョコレートは粉砕乾燥機300で乾燥させることになる。更に別の例では、相対湿度レベルが85%、より好ましくは70%、より好ましくは60%、より好ましくは55%、より好ましくは35%、より好ましくは20~23%、より好ましくは約22%を超えた場合に、チャンバポート145を開放し、1~20分、より具体的には2~15分、より具体的には5~10分の期間にわたって乾燥させることができ、その後にポート145を再び閉じて、内容物210が平衡し、平衡湿度を確立することを可能にすることができる。この工程は、時間限定式工程を使用し、典型的に約2~12時間、より好ましくは約4~8時間、より好ましくは約6時間の期間にわたって継続することができる。他の実施では、この工程は、粒径限定式工程を利用することができ、10~100ミクロン、より好ましくは15~80ミクロン、より好ましくは18~25ミクロンのような望ましい平均粒径に達するまで精製及び混合の継続時間にわたって継続し、望ましい水分活性レベル、粘性、及び保存香料プロファイルを有する風味豊かな粉砕カカオリカー210をもたらすことができる。
チョコレート内容物210が望ましい場合に、工程は、第1のフェーズについて上述したように進行し、第2のフェーズは、予め決められた期間、例えば、5~7時間、より好ましくは約6時間にわたって、又は平均粒径が25~250ミクロン、より好ましくは50~150ミクロン、より好ましくは約100ミクロンになるまで続行することができる。その後に粉砕機容器110を開くことができ、又は砂糖及びカカオバターのような追加原料210に対して隔離粉砕機区画を起動することができ、精製工程中に15~25ミクロン、又は約22ミクロンのような望ましい平均粒径に達するまで精製及び水分活性限度を維持することができる。原料210が作動温度を超えた温度で加えられる場合に、初期冷却期間に続く乾燥工程の第1及び第2のフェーズ実行中にチョコレート内容物210を華氏88~105度、より具体的には華氏91~98度、より具体的には約華氏94度に維持することができる。容器110壁は、典型的に、精製中に機械的エネルギから生じる熱を除去するために華氏87~95度、より具体的には華氏90~95度、より具体的には華氏91~93度に維持することができる。
内容物210は、次に、吐出口(例えば、排出部材140、リップ112など)から排出することができ、内容物210の別のバッチのためにシステム100、300をリセットすることができる。チョコレート210の粘性を下げてバッチ収量を高めるために、容器110から内容物を排出する直前にチョコレート210を華氏100~150度の温度に加熱することが好ましい場合がある。同じく、粉砕加工中に10分~2時間の期間にわたってその同じ範囲に内容物210を一時的に加熱して乳化工程を熱活性化し、最終製品内容物210の粘性を下げることができる。すなわち、本方法は、典型的に、望ましくかつ高度に調整された仕様に応じてチョコレート内容物210を1バッチ精製及び混合システム10で望ましい水分レベルで生成することを可能にする。
一部の更に別の実施では、調節している水分活性を測定する工程は、内容物サンプルを取り去ることなく粉砕加工中に連続的に行うことができる。そのような自動化工程は、上述のように、1又は2以上の水分及び湿度センサ170、並びに空気流れセンサ170を利用して内容物210の水分活性を決定し、ポート145を作動させて指定の水分活性レベル及び閾値に達するまで乾燥媒体340を使用して空気及び内容物210を選択的に乾燥させることができる。
本発明の別の実施形態では、本発明の統合されたミル及び乾燥システム100、300をジャムのような生の保存食品内容物を作る新規な方法に使用することができる。そのような方法実行中に、水分は、真空引きされた内容物210内で約27~33%に対して試験される。この工程は、上述のチョコレートの製造と同様であり、果汁内容物210を容器110に追加することができ、容器110は、追加の粉砕媒体123の有無に関わらず、混合部材135を含有することができる。内容物123は、少なくとも華氏135度に加熱して砂糖を溶かし、果物内容物210を消毒し、次に水分活性レベルが0.75~0.85に達するまで乾燥させ、その後に容器110から排出することができる。従って、そのような方法では、媒体123を使用して特定の粒径又は縮小に向うのではなく、むしろ主として内容物210は、望ましい均質性に向けて混合することができる。一部の実施では、果汁210は、冷たい未加工の原料から搾ることができる(すなわち、典型的に冷蔵された果物であり、熱循環のない冷たい状態で試される)。一部の他の実施では、未圧搾、丸ごと、又は最小に加工された食品内容物210(例えば、切断した又は角切りの果物210)も、上記手順によって乾燥させることができる。
典型的に少なくとも1度/分の割合で食品内容物210の温度を華氏80~90度まで急速に下げることにより、内容物210を華氏41~80度の範囲の低温で乾燥させ、3時間未満の初期フェーズにわたって乾燥させた内容物210を次に華氏32~41度の温度に下げ、望ましい内容物210の均質性及び仕様が達成されるまで本発明の加工の第2のフェーズに従って乾燥させることができる。一部の他の実施形態では、水分が定期的にサンプリングされ、最大水分活性レベルに達すると直ぐに乾燥を続けるという手順に従って内容物210を乾燥させることができる。
典型的に、ジャムの揮発性香料は華氏150度を超える温度で劣化する。しかし、業界では、典型的にジャムを華氏220度で製造して適切な水分活性レベルを達成し、それにより、揮発性香料化合物のジャム製品は、完全にではないにしても実質的に劣化する。従って、本発明の新規技術は、これらの極めて重要な香料化合物を維持しながらも衛生要件を満たす果物及び/又は野菜製品の香料化合物を維持するための新規方法を提供する。
一部の適用例では、果物保存食品は、果汁内容物210を容器110に入れて、砂糖添加の有無を問わず十分な水分活性レベルまで内容物210を直接乾燥させることにより、華氏80度未満の未加工条件下で作ることができる。0.5~0.75のようなより低い相対水分活性レベルまで未加工製品210を乾燥させて、加工での熱消毒段階(例えば、低温殺菌など)の欠如を補償することができる。一部の細菌がこの加工で生き残る可能性があるとは言え、製品は、消費されるまで華氏41度未満の冷蔵状態に維持することができる。
低水分食品は、内容物210を容器110に加えて、典型的に0.15~0.5の水分活性レベルが得られるまで本発明の開示による閉鎖系環境で乾燥させながら攪拌することによって作ることができる。本方法は、典型的に食品を劣化しないように保ちながら香料を維持することができる。更に、一部の実施では、容器110を窒素又はアルゴンで溢れさせるなどの嫌気性環境を使用して乾燥中の酸化を抑制することができる。
更に、以下でより詳しく説明するように、複数の粉砕機100及び/又は容器110は、単一乾燥機300(又は1100、1200、1300、1400など)と流体連通することができ、又は複数の乾燥機は、単一粉砕機100と流体連通することができる。
本発明の新規技術の粉砕機100はまた、中央パドル135が上方に移動するチャネルを攪拌容器110の側に有することができる。チャネルは容器110全幅の一部分に対して垂直面から突出し、粉砕媒体123の落下を支援し、粉砕媒体123の垂直方向の積み重ねを防止することになる。そのようなチャネルは、容器110全幅の5~20%突出することができる。従って、直径24インチの容器110の場合に、チャネルは、混合部材135及び/又は攪拌機130の半径に続いて1~4インチ突出することができる。その容器110突出部は、次に、容器と徐々に融合して未加工の内容物210の蓄積又はデブリの集積を防ぐことができる。
一部の実施では、そのチャネルの側の反対に粉砕容器100内に移動する空気を有することが好ましい場合がある。容器110はまた、加工パドル135の下方の側に1又は2以上の温度センサ170を含有することができ、これは、粉砕媒体123からの隔離を維持しながら充填ラインの下の食品210との熱的連通を維持し、典型的に加工中に内容物210の温度の直接的な熱的モニタを可能にする。温度センサ170は、容器110の面から押し下げ、更に損傷を防ぐために障壁によって容器110の内容物210から部分的に遮蔽することができる。温度センサ170はまた、正確な熱読取値を提供するために容器110の壁から熱的に絶縁することができる。
一部の他の実施では、空気流れと水分吸収は、典型的に、加工中の内容物210からの水分放出速度と相関することができる(例えば、上述のように)。例えば、カカオが粉砕媒体123で粉砕される時に、水分は粉砕期間にわたって内容物210の1ポンド当たり約100分の16~100分の48オンス(約1~3%)で放出される可能性があり、従って、吸収システム300は、典型的な内容物210負荷サイズ(例えば、50ポンド、100ポンドなど)毎に飽和するようにサイズ決定することができる。
再循環システム300は、内容物210の粉砕サイクル中に使用することができるが、内容物210を脱気する間(例えば、真空ユニット350を使用して)、粉砕された内容物210を分配する間、及び/又は内容物210を濾過する間などにも過剰な水分を除去するのに使用することができる。
一部の他の実施では、システム100の構成要素及び/又はその部分集合は、1又は2以上のキットとして利用可能にすることができる。例えば、そのようなキットは、適切なサイズ及び比率の粉砕媒体123、容器110、モータ130、ヒートシンク111、ガスケット117、モータシャフト125、混合部材135、ドレーン140、ポート145、傾斜部材150、シャフトシール205、食品内容物210、熱交換器220、吸収システム300、空気圧ライン310、逆止め弁320、吸収容器330、吸収性媒体340、真空ユニット350、2次容器410、及び/又はフィルタ420などを含むことができる。
図4A及び4Bは、典型的にはダンプ濾過実施形態400、2次容器410、フィルタ部材420、及び/又はドレーンフィルタ実施形態430を含む濾過及び/又は分配段階中のシステム100を典型的に描いている。
ダンプ濾過実施形態400では、典型的に容器110を傾けることができ、粉砕された内容物210は容器容積120から出て行くことができる。一部の実施では、吐出口114を使用して内容物210を誘導するのを支援することができる。次に、内容物210は、典型的に、1又は2以上の空気圧ライン310(例えば、配管、トラフなど)を通って1又は2以上の2次容器410に向けて移動し、典型的に2次容器410に入る前にフィルタ部材420を通過することができる。粉砕された内容物210は粘性とすることができるので、空気圧ライン310及び/又は2次容器350を粗真空(例えば、約50~70トル(Torr))に引いてライン310、フィルタ420を通して内容物210を2次容器350内に押し込むことができる。
フィルタ部材420は、典型的に、インライン容器110及び2次容器410とすることができるが、フィルタ420は、容器110の内側に(例えば、容器110外部よりも手前に、及び/又は2次容器410壁の内側などにプレート部材として)配置することができる。更に、ライン310を使用せずに内容物210を2次容器410に直接注ぐことができる場合に(例えば、内容物210を傾けて、例えば、開口/ポート145を通して2次容器410に注ぐことを通じて)、フィルタ420は、注ぎ経路の中に及び/又は上に(例えば、ポート145の中に及び/又は上に)配置することができる。真空ユニット350は、依然として2次容器410に対して、及びポート145のフィルタ420を通して粗真空に引き、フィルタ420及びポート145を通して内容物210を押圧することができる。
フィルタ部材420は、典型的に、比較的剛性の材料(例えば、プラスチック、金属、複合材料など)から構成され、約40~120メッシュ、より典型的に60~100メッシュ、より典型的には80メッシュにサイズ決定することができる。一部の実施では、フィルタ420は、濾過された材料(例えば、カカオ殻、小枝、及び/又は他の殻)を取り除くために取り外し可能である及び/又は浄化することができる(例えば、洗浄、エアブラスト、及び/又は拭き取り/機械的ブラッシングなどを通じて)。
逆に、ドレーンフィルタ実施形態430では、内容物210は、典型的にドレーン140を通って容器110を出ることができる。傾斜実施形態400と同様に、粉砕された食品内容物210は、典型的に容積120を出て、空気圧ライン310(典型的に速度を目的に粗真空下であるが、真空なしの外気中とすることができる)に入り、フィルタ420を通過して2次容器410に入る。従って、ドレーンフィルタ実施形態430は、傾斜容器110に最小限の空間しか利用することができない場合、内容物210のより大きい容積及び重量により傾斜を実行することができない場合、所与の容量に対して排出がより容易になる場合、及び/又は内容物210の遥かに少ない攪乱が望ましい場合(傾斜実施形態400は、典型的に内容物210を実質的に掻き乱すことはないが)などに有用とすることができる。
一部の実施では、内容物210を排出/ダンプしながら典型的に振動部材165を使用して容器110を撹拌する及び/又は振動させることは、最適に粉砕された内容物210を優先的に選別するように作用することができる。例えば、内容物210が加工中に過少に及び/又は過剰に粉砕される可能性がある場合に(例えば、殻に起因して偶発的に過剰に/過少に粉砕された内容物210などである)、過少に及び/又は過剰に粉砕された内容物210は、典型的に、望ましい粉砕食品内容物210よりも高い粘性を有する可能性がある。例えば、過少粉砕の内容物210は粘着性とすることができ、過剰粉砕の内容物210は粉砕中の媒体123に粘着する場合がある。排出中の容器110の振動/攪拌により、粘着した内容物210及び/又は他に望ましくない内容物210の傍を低粘性の内容物210は滑ることができ、それによって特定状態の粉砕された内容物210を収穫することが可能になる。
一部の更に別の実施では、脱気中の容器110及び/又は内容物210の撹拌は、典型的に内容物210の均質化を改善するように作用することができる。例えば、真空下では、脱気は、約1フィート内容物210に対して脱気のための実質的な圧力を加えるに過ぎない場合があり、それにより、より大きい厚み及び/又は粘性を有する内容物210に閉じ込められた気体を脱気する機能が制限される可能性がある。内容物210の撹拌は、内容物210及び閉じ込められた気体の実質的に全てを脱気に露出しがちであり、それは、撹拌が典型的に内容物210の面積とより高い圧力勾配への露出頻度とを増大するからである。
図5~10は、本発明の新規技術に関連付けられた工程流れ図を示している。全加工調製方法500は、典型的に、長期間にわたって低温で未加工食品を粉砕する段階510、粉砕された食品をフィルリングする段階520、粉砕された食品を脱気する段階530、脱気した食品を分配する段階540、及び粉砕機を洗浄する段階550を含むことができる。
段階510は、典型的に、未加工食品及び粉砕媒体を粉砕容器に追加する段階610、未加工食品を約11~4日にわたって(より好ましくは2~3日にわたって)粉砕する段階620、再循環吸収システムを使用して粉砕加工中に水分を吸収する段階630、粉砕加工中の温度を華氏90~105度、より具体的には華氏91~100度、より具体的には華氏93~97度に維持する段階640、及び粉砕された食品のサイズが10~30ミクロン、より具体的には15~25ミクロン、より具体的には20~25ミクロンに達するまで粉砕加工を継続する段階650を更に含むことができる。
上述のように、従来の加工方法は、典型的に、華氏150度を超える多くの場合には華氏120~180度の範囲で食品を粉砕し、水分と望ましい揮発性香料化合物を追い出し、食品(例えば、チョコレート)を焼くものである。比較すると、本発明の新規システム100及び段階510は、食品内容物210を低温粉砕してシステム100及び内容物210に遥かに少ない熱エネルギを与え、望ましい揮発性化合物の蒸気圧を下げ、水の揮発性化合物との反応速度を低減し、工程の粉砕部分と混合部分をほぼ等しくするものであるが、これは従来の技術及びシステムでは不可能であった。
更に、段階520は、典型的に、粉砕された食品を容器から排出される段階710、約50~760トルの粗真空下で食品をフィルタに通す段階720、及び食品を2次容器の中に渡す段階730を更に含むことができる。
段階530は、典型的に、粉砕された食品を2次容器に密封する段階810、2次容器内の圧力を1.2~25トル、より具体的には3~15トル、より具体的には6~13トルに下げることにより、粉砕された食品を脱気する段階820、及び任意的に、脱気しながら、粉砕された食品を攪拌する段階830を更に含むことができる。
段階540は、典型的に、2次容器の真空を解除する段階910、脱気された粉砕食品を加圧する段階920、及び最小限の攪乱で脱気された粉砕食品で容器940を充填する段階930を含むことができる。
充填段階930中に、粉砕されて濾過された内容物210は、典型的に、1又は2以上の容器940に分配することができる。例えば、自己密封弁(例えば、シリコーンの交差スリット弁など)を通してパウチを充填することができる。一実施では、より小型の分配器(例えば、5ミリメートルの外径と4.5ミリメートルの内径とを有する)を通して内容物210を分配することができる。もたらされる分配により、内容物210は、約100ポンド/平方インチゲージ圧(PSIG)又はそれよりも高い高圧で大面積から小面積に加速され、その後に容器内は一旦低圧に戻り、同時に容器内の内容物210を更にキャビテーションさせて均質化するように作用する。
段階550は、典型的に、洗浄液1015を容器容積に追加する段階1010、容積を閉じる段階1020、容器及び溶液を攪拌する段階1030、容器、容積、及び粉砕媒体が浄化された時に溶液を排出する段階1040、及び容器及び容積を実質的に乾燥させる段階1050を更に含むことができる。段階1040での溶液の排出は、典型的に、ドレーン140、ポート145、及び/又は傾斜容器110を通して行うことができる。段階1050での乾燥は、典型的に、再循環乾燥システム300を使用して行うことができるが、容器110への強制空気及び/又は容器110の直接/間接加熱などを使用して達成することもできる。
本発明の新規システム100及び方法550は、典型的に、従来技術のシステム及び方法を超える品質管理及び食品安全性の有意な改善を可能にするが、それは、新規のバッチを開始する前にシステム100を完全に洗浄、滅菌、及び乾燥することができるからである。更に、粉砕媒体123及び容器110は、十分に洗浄して乾燥させ、1つの粉砕加工内容物210から次の粉砕加工内容物への香料の持越しを低減することができるが、一方で既存システムの完全な洗浄は、大規模な費用及び時間の投入なしでは事実上実行することができないか又は不可能である。
更に、図11A~18は、本発明の新規技術の水分除去態様及び実施形態を典型的に描いており、一部の実施では、これらを粉砕システム100と組み合わせることができる。
図11A及び11Bは、典型的に独立受動型変形での本発明の新規技術の一実施形態を示している。吸収システム1100は、典型的に、ベース部材1110と、側面部材1115と、開放側面1120と、分割部材1125と、吸収カートリッジ1130と、カートリッジ壁1132と、吸収媒体1134と、蓋部材1135と、蓋ガスケット1140と、容器容積1145と、2次容積1147と、及び/又は内容物1150とを典型的に有する容器1103(外部環境1105から分離される)を含むことができる。
容器1103は、典型的に、複合材料、プラスチック、及び/又はステンレス鋼などで構成することができ、ベース部材1110は下面であり、側面部材1115はそこから延びて側面を形成し、典型的に開放側面1120を覆わないままにして外部環境1105と容器容積1145の間で流体伝達又は連通を可能にする。開放側面1120は閉じることができ、典型的に、開放側面1120で容器1103の頂上に蓋部材1135を配置することによって外部環境1105から実質的に密封することができる。一部の実施では、蓋部材1135は、更に、蓋部材1135と容器1103の間に配置されて外部環境1105と容器容積1145の間で空気圧シールを更に可能にする蓋ガスケット1140を有することができる。
分割部材1125は、典型的に、容器1103と類似の材料から構成することができ、容器容積1145を更に2次容積1147に分割することができる。典型的に、分割部材1125はまた、通気され、開口され、及び/又は他に容器容積1145と2次容積1147の間で流体交換を可能にする孔を有することができる。
乾燥カートリッジ1130は、典型的に、容器1103及び分割壁1125と類似の材料で構成され、カートリッジ壁1132がある量の吸収媒体1124を取り囲み、それとの流体連通を可能にすることができる。吸収媒体1134は、典型的に、化学物質(例えば、生石灰及び化学反応を通して吸収する成分)を通じて及び/又は物理的吸収方法(例えば、シリカゲル及び/又は分子篩など)を通じて水分を吸収することができる。例えば、本発明の新規システム1100は、1~25オングストローム、より典型的には2~10オングストローム、より典型的には3~5オングストロームのサイズの分子篩を使用することができる。吸収性媒体1134としての分子篩は、典型的に過剰な水を吸収することができるが、内容物1210の複雑な香料を構成する揮発性酸化合物(例えば、ブルーベリー、ラズベリー、及び/又は高品質チョコレートの同様な特徴)を残すことになる。
典型的には、容器容積1145内に典型的に位置付けられる内容物1150からの水は、空気中に拡散し、次に、典型的に2次容積1147に存在する吸収媒体1134に拡散することができる。他の実施では、容器容積1145が容器1103内部の全体を取り囲んで2次容積1147を省き、カートリッジを内容物1150の間に配置することができる。更に別の実施では、吸収性媒体1134を内容物1150の間に直接配置してカートリッジ1130を省くことができる。そのようなカートリッジのない実施では、内容物1150を媒体1134から分離することができる(例えば、篩、こし器、及び/又は強制空気分離などを使用して)。
図12は、典型的に含有能動型の変形での本発明の新規技術の別の実施形態を示している。典型的に、能動吸収システム1200はまた、能動循環部材1210及び/又はラッチ部材1220を有することができ、一部の実施では再循環乾燥システム300と同様とすることができる。
能動循環部材1210は、典型的に、容器1103内の流体循環を強める1又は2以上の流体移動デバイス(例えば、ファン、送風機、羽根車など)とすることができる。例えば、循環部材1210は、分割部材1125を通る流体流れを増加させ、内容物1150及び/又は媒体1134の露出面積を増加させ、及び/又はカートリッジ1130を通る流体流れを増大するなどを行うことができる。そのような能動流れは、典型的に除湿速度を増加させ、かつ望ましい除湿閾値に達するまでの時間を相応に短縮することができる。
一部の実施では、例えば、蓋1135と容器1103間の保持力を高めるために1又は2以上のラッチ部材1220を使用することができる。そのようなラッチ部材1220は、典型的に、下方にピボット回転する及び/又は他に積極的に干渉を与えて蓋1135を容器1103に保持することができる。一部の他の実施では、蓋1135と容器1103間の保持力を同様に高めるために、蓋1135は、容器1103にネジで取り付けられ、1又は2以上のファスナを使用して固定され、及び/又は他に取り付けることができる。そのような増大した力は、例えば、循環部材1210及び/又は再循環部材1350(後述)が容器容積1145及び/又は2次容積1147を差別的に加圧して容器容積1145及び/又は2次容積1147の空気圧の完全性を低減することができる場合に有用とすることができる。
図13は、典型的には、1又は2以上のポート(例えば、ポート部材1310)を通してシステム1100に典型的に接続することができ、かつ一部の実施では再循環乾燥システム300と同様である再循環バルク吸収システム1300を示している。次に、空気圧ライン1320(典型的に当業技術で公知)は、ポート1310を吸収容器1340に接続させ、吸収容器1340は、典型的に複合材料、プラスチック、及び/又はステンレス鋼などから構成することができ、典型的に空気圧で密封され、典型的に吸収性媒体1134及び/又はカートリッジ1130を含有することができる。一部の実施は、空気流れを誘導するのを支援するように空気圧ラインに1又は2以上の逆止め弁1330を含むことができる。湿気満載空気は、典型的に容器容積1145から引き込まれ、空気圧ライン1320を通過し、吸収容器1340に入り、吸収性媒体1134を通過し、吸収性媒体1134がその空気から水分を吸収し、次に、空気圧ライン1320を通って容器容積1145に戻ることができる。一部の実施では、再循環部材1350(例えば、送風機ユニット及び/又は真空ユニットなど)は、空気圧ラインを通して空気を引くのに使用され、及び/又は送風機ユニット1350として使用して空気圧ライン1320、吸収容器1340、及び吸収性媒体1134を通して空気を出入りさせることができる。更に別の実施では、能動循環部材1210は、再循環部材1350として又はそれと共に作用することができる。
一部の実施では、吸収システム1300はまた、吸収媒体1134の再生機能を含むことができる。例えば、1又は2以上の乾燥剤再生方法(例えば、吸収性媒体1134を加熱して吸収された水を蒸発させる、除湿器を通して水を拡散させるなど)を使用して媒体1134を再活性化することができる。他の実施では、吸収システム1300は、吸収容器1330内に媒体1134の1よりも多い区画(及び/又は、各々が1又は2以上の媒体1134区画を有する1又は2以上の容器1330)を有することができる。例えば、システム1300は、複数区画(図14に1400A~1400Dとして示す)の吸収性媒体1134を有することができ、各区画は、開/閉弁、送風ゲート、及び/又は電子作動式ゲートなどを通して選択可能であり、システム1300により、空気は第1の区画の媒体1134が飽和するまで第1の区画を流れることができる。この時点で、システム1300は、第1の区画を閉じて第2の区画を開くと同時に、第1の区画の再活性化システムを作動させて第1の区画の媒体1134を脱飽和させることができ、その後に、様々な区画を通して継続することができる。そのようなシステム1300をスケーリングして(例えば、2、5、10などの区画/吸収容器1340を有する)、容器1103内の空気を十分に低い含水量に保ちながら飽和及び/又は再活性化速度を維持することができる。この区画実施を以下で更に説明する。
他の実施では、吸収システム1300及び/又は媒体1134は、手動で再活性化することができる。例えば、上述のように1又は2以上の媒体1134区画が利用可能であり、及び/又は1又は2以上の媒体1134トレイを取り外し可能/交換可能にすることができる。従って、1つのトレイが飽和した時に、オペレータは容器1340を停止させる及び/又はそれらに空気を流し、媒体1134トレイを取り外し、媒体1134トレイをオーブンに入れて媒体1134を再活性化し、次に再活性化された媒体1134トレイをシステム1300に戻すことができる。他の実施では、消耗した容器1340からライン1320を切り離し、次に新規の容器340に接続することにより、容器1340を完全に交換することができる。
更に、一部の実施では、1又は2以上の空気濾過要素を使用して、塵埃及び/又はデブリが吸収容器1340を出る、容器容積1103に戻る、及び内容物1150と混合することを防ぐことができる。例えば、そのような空気フィルタ要素は、粒径濾過の場合に、好ましくは10マイクロメートル未満、より好ましくは5マイクロメートル未満、より好ましくは1マイクロメートル未満とすることができる。
更に別の実施では、ライン1320、ポート、弁、及び/又は容器1340を通って流れる空気の空気流れ、含水量、及び/又は圧力などを測定するために、1又は2以上のセンサ170(例えば、空気流れセンサ及び/又は湿度センサなど)を含むことができる。センサデータは、次に、警報(例えば、媒体1134トレイを交換する及び/又は媒体1134区画アクチュエータを切り換えるなどのための)をトリガする、ポート及び/又は弁を自動的に作動させる、新規の媒体1134に切り換える、及び/又は媒体1134の再活性化を開始する/停止させるなどを行うのに使用することができる。更に別の例を本出願の他所に説明する。
一部の他の実施では、空気流れと水分吸収は、典型的に、加工中の内容物1150からの水分放出速度と相関することができる。例えば、特定のハーブが脱水される時に、脱水は線形速度で生じるとすることができるので、それに応じてシステム1300をサイズ決定する及び/又は再生することができる。他の実施では、除湿速度は時間と共に指数関数的に減少する可能性があるので、従って、相応にそれに代えてサイズ決定する及び/又は再生することができる。
図14A及び14Bは、典型的に再生ユニット1410と、媒体容積1415と、入力弁1420と、排気弁1430と、出力弁1440と、排気部材1450と、フィルタ部材1460と、及び/又はアクセスパネル1470とを含むことができる再生システム1400を組み込む本発明の新規技術を典型的に示している。図14Aは個々の再生システム1400を典型的に描いており、図14Bは、多重再生システム1400設計容認を典型的に描いている。
ライン1320は、典型的に、当業技術で公知の液密接続で弁1420、1440に確実に接続することができる。入力弁1420は、典型的にライン1320から流入する空気に対して複数の出口方向(例えば、媒体容積1415内の媒体1134へ、容器1340へなど)を可能にすることができ、排気弁1430は、典型的に複数の空気進入経路(例えば、媒体容積1415から、容器1340からなど)を受け入れることができ、出力弁1440は、典型的に複数の空気進入経路(例えば、媒体容積1415から、容器1340からなど)を受け入れることができる。しかし、他の実施形態では、弁1420、1430、1440は、他に構成することができる。典型的に、容器1340は、閉鎖位置にある時に典型的に実質的に液密とすることができる入力弁1420、出力弁1440、及び排気弁1430を除いて実質的に液密とすることができる。一部の実施では、排気部材1450を排気弁1430に取り付けて、流れを誘導し、拡散させ、流し、及び/又は他に逸らすことができる。
フィルタ部材1460は、典型的に空中浮遊微粒子及び/又は媒体1134を除去するために媒体1134の前及び/又は後に設けられた1又は2以上の空気フィルタとすることができ、典型的に媒体1134の寿命を延ばし、保守を低減し、及び/又は内容物1150の完全性を維持することができる。上述のように、そのようなフィルタ1460は、粒径濾過の場合に、好ましくは10マイクロメートル未満、より好ましくは5マイクロメートル未満、より好ましくは1マイクロメートル未満とすることができる。
アクセスパネル1470は、典型的に、媒体1334、容積1415、及び/又は再生ユニット1410へのアクセスを可能にするための容器1340内の1又は2以上の取り外し可能なパネル1470とすることができる。パネル1470は、典型的に、例えば1又は2以上のガスケット1140及び/又はリテーナ構造体を使用して定位置にある時に実質的に気密シールを維持することができる。パネル1470は、次に、一部の実施ではロッキングリテーナなどを使用してサービスしているシステム1400から取り外され、サービスされた状態で交換することができる。
再生システム1400は、典型的に、バルク再循環システム1300と同様であり、更に、媒体容積1415内で再生ユニット1410を使用して媒体1134再生を追加することができる。ライン1320は、典型的に容器1340に接続され、入力弁1420を使用して流入空気を容器1340及び/又は媒体容積1415を通して誘導することができる。空気は、次に、乾燥して出力弁1440を通り、ライン1320に入って容器1103へ戻り、及び/又は乾燥せずに容器1340、出力弁1440、及びライン1320を通った後に容器1103に戻ることができる。
典型的に、入力弁は、空気を完全に媒体容積1415に入れるか又は完全に容器1340に入れることができるが、一部の実施では、例えば、完全な除湿が空気を過度に乾燥させる可能性がある及び/又は内容物の水排出量を超える可能性があるなどの場合に、部分的な流れの方向転換(すなわち、一部の空気が媒体容積1415を通過し、残りが乾燥せずに容器1340を通過する)を使用することができる。
流入する空気を乾燥させるために媒体1134を使用している時に、入力弁1420は、典型的に空気がライン1320を通り、媒体容積1415内の媒体1134を通り、出力弁1440を通って出るようにすることができる。媒体1134が飽和している及び/又は他に媒体容積1415を迂回する時に、入力弁1420は、典型的に空気が容器1340を通り(すなわち、媒体134区域の周りで)、出力弁1440を通って出るようにすることができる。一部の実施では、空気はまた、容器1340から逸らされ、更に排気弁1430及び/又は排気部材1450を出ることができる。そのような迂回作動中に、媒体1134を媒体容積1415から除去する、交換する、及び/又は他に維持することができ、媒体容積1415は、典型的に容器1340上の1又は2以上のアクセスパネル1470を通してアクセス可能とすることができる。
媒体1134が再生を受けている時に、再生ユニット1410は、典型的に温度が上昇し、媒体1134及び媒体容積1415の温度を望ましい温度閾値(例えば、華氏150度、華氏220度、華氏300度、華氏350度など)よりも高くすることができる。熱の増加は、次に、飽和した媒体1134に対して吸収された水分を媒体容積1415に放出させ、次に排気弁1430及び/又は排気部材1450を通して外に出させることができる。弁1430は、典型的に、再生工程の開始時に外部環境1105に対して開くことができるが、他の実施では、再生工程中に開くことができる(例えば、温度閾値に達した状態で)。
再生は、典型的に、設定された期間にわたって継続することができ(例えば、再生時間が既知の値である場合)、次に弁1430が閉じて外部環境1105から媒体容積1415を実質的に密封することができ、一方で他の実施では、1又は2以上のセンサ1417(調湿器、空気流れセンサ、サーモスタットなど)を使用して媒体1134の除湿を感知し、再生ユニット1410及び/又は弁1420及び1430などを制御することができる。 例えば、センサ1417は、閾値(例えば、75%、90%、99%など)を超える湿度を検出して入力弁1420を閉じることができる。次に、再生ユニット410が作動して望ましい温度閾値へ昇温し始めることができ、センサ1417が望ましい温度に達したことを検出した状態で、排気弁1430を開くことができる。次に、湿度が下限閾値(例えば、0%、10%、25%など)に達したことをセンサが検出した状態で、再生ユニット1410は停止することができ、排気弁1430は閉じることができ、かつ入力弁1410は再び開くことができる(及び/又は、内容物1150に過剰な熱を加えないために、センサ1417が作動温度に戻った状態で)。これに代えて、入力弁1420が閉じると直ちに排気弁1430が開くことができる。一部の更に別の実施では、能動空気流れを生成するために、媒体1134が再生されている間に入力弁1420を通して何らかの空気が入ることができ、一方で他の実施では、再生は熱対流によって排気弁1420を通して(例えば、弁1420内の流体バイパスを使用して、及び/又は同心排気弁1420又は排気部材1450を使用してなど)空気を排出することができる。
図14Bは、複数の再生システム1400を使用する多重再生設計を描いており、ここで、1400Aは第1のシステム、1400Bは第2のシステム、1400Cは第3のシステム、1400Dは第4のシステムであり、各システム1400A~1400Dは独立して制御可能である。そのような設計では、空気は、全ての区画1400A~1400D、単一区画、及び/又はそのあらゆる部分集合を通して誘導することができる。
作動において、例えば、区画1400Aはその入力弁1420及び出力弁1440を開くことができ、一方で区画1400B~1400Dは閉じたままである。空気は1400Aの入力弁1420を通って流れ、媒体1134を通って乾燥し、1440Aの出力弁1440から出た後で容器1103に戻ることができる。区画1400Aの媒体1134が閾値レベルまで飽和した状態で、1400’sの入力弁1420及び出力弁1440は閉じることができ、排気弁1430は開くことができ、再生ユニット1410は作動させることができ、1400A’sの媒体1134に関して再生を始めることができる。区画1400Aがその弁1420及び1440を閉じるのと実質的に同時に、区画1400Bはその入力弁1420及び出力弁1440を開き、区画1400Aが再生している間に除湿を継続することができる。従って、不断の除湿工程を達成することができ、区画1400の数、媒体1134の量、空気流量などを調整して湿度除去及び一貫性を最適化することができる。
他の実施では、区画1400は、アクセスパネル1470を通して開かれ、媒体1134及び/又はサービス再生ユニット1410などを取り外す及び/又は交換することができる。例えば、1又は2以上の区画1400が再生ユニット1410を持たない場合に、媒体1134を取り外し、外部再生ユニットで再生した後でサービス継続のために区画1400に戻すことができる。
加熱下で乾燥させる従来技術と比べると、上述のように、システム1100の出力乾燥製品1150は、典型的に遥かに高品質であり、入力製品1150を一層代表することができ、それは、本発明の新規システム1100が揮発性物質を追い出す又は内容物を焦がすことがないからである。
これに加えて、水分を抽出するために真空を使用する従来のシステム及び方法の場合に、そのような真空除去は、本発明の新規技術を使用して典型的に行われる水分だけでなく、多くの場合に内容物1150から望ましい揮発性化合物の一部を同時に抽出するように作用する場合がある。システム1100は、それとは逆に、真空下で内容物1150からの揮発物の拡散を低減するために、多くの場合に大気圧又はその付近で作動することができる。大気圧での作動は、典型的に、内容物1150の揮発性化合物及び特性の実質的に全てを維持しながら、内容物1150から流体(典型的にガス状)ストリームの中に、次に吸収媒体1134の中への比較的予想可能な拡散速度を可能にすることができる。
一部の更に別の実施では、例えば、内容物1150からの揮発性物質の余分な保持が望ましい可能性がある場合に(例えば、非常に高品質の商品、非常に微妙/繊細な揮発性物質など)、システム1100を大気圧よりも高い圧力で作動させて内容物1150からの揮発物の損失を更に低減することができる。典型的に、そのような構成は、典型的により高い圧力を使用して水分及び揮発物を内容物1150に押し込むと同時にその流出を低減することにより、内容物1150から拡散流体(すなわち、この場合は移動する空気)への水分と揮発物の両方の拡散を制限することができる。それでも少量の拡散性流出が生じる可能性があることに関しては、典型的に拡散性流体は、揮発性物質と水分の両方の飽和へ迅速に達することができるので、飽和に達した状態で正味の更なる拡散はゼロであることをもたらす。しかし、入力弁1420を流れる流体は含水量がより高く、かつ出力弁1430を通って出る流体は典型的に含水量がより低い(吸収媒体1134を通して流れることに起因して)ことにより、吸収媒体1134が水分を選択的に除去する(かつ揮発性物質を残す)ことに起因して、水分は、絶えず流体から除去することができ、決して流体の水分飽和点に達せず、内容物1150からの揮発性物質を有意に除去することなく継続的に水分を除去することをもたらす。すなわち、システム1100は、あらゆる現在のシステム又は方法よりも遥かに大きく乾燥工程を通した内容物1150の完全性及び品質を更に維持することができる。
図15~18は、本発明の新規技術を使用する例示的方法を示している。受動(又は任意的に能動)容器実施形態1500は、典型的に、容器1103に吸収媒体1134及び内容物1150を配置する段階1510、装備された/望ましい場合に循環部材1210を作動させる段階1520、容器1103の開放側面1120を蓋1135で密封する段階1530、内容物1150の水分が吸収媒体1134によって吸収されるようにする段階1540、飽和して内容物1150が望ましい湿度閾値にない場合に媒体1134を交換する段階1550、及び/又は望ましい湿度閾値にある状態で、脱水された内容物1150を容器1103から取り外す段階1560を含むことができる。
再循環実施形態1600は、典型的に、内容物1150を容器1103に入れて蓋1135で密封する段階1610、吸収媒体1134を吸収容器1340に入れて密封する段階1620、容器1103を空気圧ライン1320で容器1340に接続する段階1630、再循環部材1350を作動させて内容物150の水分が吸収媒体1134によって吸収されるようにする段階1640、飽和して内容物1150が望ましい湿度閾値にない場合に媒体1134を交換する段階1650、及び/又は望ましい湿度閾値にある状態で、脱水された内容物1150を容器1103から取り外す段階1660を含むことができる。
再生する再循環実施形態1700は、典型的に、内容物1150を容器1103に入れて蓋1135で密封する段階1710、吸収媒体1134を吸収容器1340に入れて密封する段階1720、容器1103を空気圧ライン1320で容器1340に接続する段階1730、再循環部材1350を作動させて内容物1150の水分が吸収媒体1134によって吸収されるようにする段階1740、吸収媒体1134が飽和して内容物1150が望ましい湿度閾値にない場合に飽和媒体1134を未飽和媒体1134に切り換える段階1750、及び/又は望ましい湿度閾値にある状態で、脱水された内容物1150を容器1103から取り外す段階1760を含むことができる。
図18A及び18Bは、典型的に食品内容物を粉砕機1805に追加する段階1805、再循環空気流れの下で大気圧で一定時間乾燥させる段階1810、粉砕機の空気圧ポートを閉じる段階1815、実質的に環境から遮断された容器内で食品内容物を粉砕する段階1820、相対湿度が閾値を超えた時に空気圧ポートを循環的に開く段階1825、予め決められた循環時間の後に空気圧ポートを循環的に閉じる段階1830、望ましい粒径に達するまで粉砕及び循環を継続する段階1835、粉砕のための容器に追加の食品内容物を追加する段階1840、望ましい粒径に達するまで粉砕及び循環を継続する段階1845、温度をモニタして望ましい温度範囲に維持する段階1850、粉砕を止める段階1855、容器から粉砕された食品内容物を分配する段階1860、及び/又は次のバッチのために容器を洗浄する段階1865を含む循環粉砕工程流れ1800を典型的に描いている。この工程に関する更に別の詳細は、本発明の開示の他所で例として説明され、かつ与えられている。
一部の他の実施では、システム1100の構成要素及び/又はその部分集合は、1又は2以上のキットとして利用可能にすることができる。例えば、そのようなキットは、容器1103、分割部材1125、カートリッジ1130、吸収媒体1134、蓋1135、ガスケット1140、内容物1150、再循環システム1300、ポート1310、ライン1320、逆止め弁1330、吸収容器1340、再循環ユニット1350、バルク再生システム1400(1400A~D)、再生ユニット1410、センサ1417、弁1420、1430、1440、排気部材1450、フィルタ1460、及び/又はアクセスパネル1470などを含むことができる。
一部の更に別の実施では、粉砕システム100と水分吸収システム1100(及び/又は再循環吸収システム300、能動吸収システム1200、バルク再循環システム1300、及び/又はバルク再生再循環システム1400;以降、簡単のために水分吸収システム1100と呼ぶ)は、一緒に使用することができる。
1つのそのような例示的実施では、湿気満載内容物210(又は内容物1150)は、容器110(又は容器1103)内に置くことができる。一部の実施では、そのような内容物210、1150は、粗挽きカカオ豆とすることができ、一部の実施では、予め粉砕されている場合がある。これらの内容物210、1150は、典型的に、例えば含水量が約8%とすることができる。内容物210、1150は、次に、水分吸収システム1100で乾燥させることができる。この後に、公称含水量が約1%とすることができる砂糖のような更に別の内容物210、1150を追加することができる。システム100を使用して互いに混合かつ粉砕された後に、完成内容物210、1150は、例えば約1.5%の含水量を有することができる。
一部の実施では、脱気及び水分除去工程は、発熱反応をもたらし、内容物210、1150及びシステム100、1100の作動温度を上昇させる場合がある。これらの初期粉砕段階を切り離すことは、一部の実施では、水分除去工程中の熱暴走を低減するのに役立つ場合がある。一部の実施では、水分はまた、より低い温度を有するシステム100、1100の区域に溜まる可能性があるので、システム100、1100をモニタして及び/又は容積循環させて加工中に粗い温度平衡を維持するのに役立つようにすることができる。発熱反応速度が既知(例えば、水分放出中に1モル当たり1800英国熱量単位(BTU))である更に他の実施では、システム100、1100を冷却することにより(例えば、熱交換器220を使用する、粉砕加工を減速せるなど)、この反応速度に対処して相殺することができる。
比較的に、従来的に産業では、カカオリカーを約20~50ミクロンに加工し、その後に加工したカカオリカーを砂糖と混ぜ合わせてペースト状の混合物にする。この混合物は、次に粉々にされ、次に最終的に精錬され、典型的に、工場ライン全体ではないにしても複数の機械と、多くの移送段階とを必要とする。そのような工程は、本発明の新規技術と比べて非常に非効率であり、高価であり、かつ扱いにくい。
本明細書は多くの特定の実施詳細を含むが、これらは、いずれの発明の範囲又は請求することができる範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、むしろ特定の発明の特定の実施形態に独特な特徴を説明するものとして解釈しなければならない。別々の実施形態に関連して本明細書に説明する特定の特徴は、単一実施形態に組み合わせて実施することができる。逆に、単一実施形態に関連して説明する様々な特徴は、複数の実施形態に別々に又はあらゆる適切な部分組合せで実施することができる。更に、特定の組合せで機能するように説明して最初はそういうものとして主張する場合さえもあるが、主張する組合せの1又は2以上の特徴は、一部の場合ではその組合せから削除することができ、主張する組合せは、部分組合せ又は部分組合せの変形に関連する場合がある。
同様に、作動は図面に特定の順序に描かれているが、そのような作動は、望ましい結果を達成するために図示の特定の順序で又は順番に実行されること、又は説明した作動の全てが実行されることを必要とするものとして理解すべきではない。ある一定の状況では、マルチタスク工程及び並列工程が有利な場合がある。更に、上述の実施形態での様々なシステム構成要素の分離は、全ての実施形態でそのような分離を必要とするものとして理解すべきではなく、説明したプログラム構成要素及びシステムは、典型的に、単一製品に互いに統合されるか又は複数製品にパッケージ化することができる。
すなわち、本発明の新規技術を図面及び上記説明で詳細に図示して説明したが、これらは例示であり、特質を限定するものではないと見なさなければならない。実施形態は、最良のモード及び実施可能性要件を満たして上記明細書に図示して説明したことは理解される。当業者が上述の実施形態に対してほぼ無数の実質的でない変形及び修正を容易に行うことができ、かつ本明細書においてそのような実施形態の変形を全て説明しようすることは現実的でないことは理解される。従って、本発明の新規技術の精神に入る全ての修正及び修正が保護されるように望まれていることは理解される。
100 粉砕機システム
120 容器容積
123 粉砕媒体
210 内容物
310 空気圧ライン

Claims (16)

  1. 食品を加工するためのシステムであって、
    ベース部材と、
    前記ベース部材に作動的に接続されて容器容積を定める容器部材と、
    前記容器容積との流体連通のために前記容器部材を通して形成された少なくとも1つの開口部と、
    前記容器容積の前記少なくとも1つの開口部を取り囲む少なくとも1つの容器リップと、
    前記少なくとも1つの開口部と実質的に液密のシールを形成し、当該シールを通した流体連通を防止するために前記容器部材に嵌合可能に接続可能な容器蓋と、
    前記容器容積内に配置されて前記容器部材を通って延びるモータシャフトと、
    前記モータシャフトに接続されて前記容器容積内に配置された少なくとも1つの混合部材と、
    前記モータシャフトに作動的に接続されたモータと、
    食品を粉砕して混合するために前記容器容積内に配置された粉砕媒体と、
    を含み、
    前記モータの作動が、前記モータシャフトの回転を駆動し、
    実質的に密封された時に、前記容器部材は、少なくとも50トルまで真空気密であり、かつ
    前記粉砕媒体は、
    直径が実質的に1.5から3インチ(3.81から7.62cm)の間のサイズを有する第1の複数の第1の粉砕媒体と、
    直径が実質的に0.75から1.5インチ(1.905から3.81cm)の間のサイズを有する第2の複数の第2の粉砕媒体と、
    を含み、
    それぞれの第1の粉砕媒体が、それぞれの第2の粉砕媒体セットより大きく、かつ
    第2の粉砕媒体セット対第1の粉砕媒体セットの比が、少なくとも50:50である、
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記蓋部材に作動的に接続された蓋ガスケットと、
    前記容器部材に作動的に接続され、かつそれを通って延びるドレーンポートと、
    前記容器部材に作動的に接続され、かつそれを通って延びるポート部材と、
    前記容器部材に作動的に接続された傾斜部材であって、傾斜部材の駆動が該容器部材を傾ける前記傾斜部材と、
    前記容器部材に作動的に接続され、かつそれと熱連通している容器ヒートシンクと、
    前記容器容積とあらゆる外部環境との間の流体連通を実質的に防止するために前記モータシャフトに作動的に接続されたモータシャフトシールと、
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 再循環吸収システム、
    を更に含み、
    前記再循環吸収システムは、
    吸収容器と、
    前記吸収容器の内側に配置されたある量の吸収性媒体と、
    前記吸収容器に流体連通している前記ポート部材に接続する少なくとも1つの空気圧ラインと、
    を更に含み、
    前記量の吸収性媒体は、前記容器容積から実質的に全ての水分を吸収する、
    ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  4. a)外部環境から実質的に密封可能である粉砕機キャビティ内で予め決められた期間にわたって予め決められた温度で粉砕機を使用して食品を粉砕し、粉砕された食品を生産する段階と、
    b)前記粉砕された食品を濾過する段階と、
    c)前記粉砕された食品を脱気して脱気食品を生産する段階と、
    d)前記脱気食品を分配する段階と、
    e)前記粉砕機キャビティを洗浄する段階と、
    を含むことを特徴とする単段食品生成方法。
  5. 段階a)が、
    f)食品及び粉砕媒体を前記粉砕機キャビティに追加する段階と、
    g)約予め決められた日数にわたって食品を粉砕する段階と、
    h)g)実行中に、水分を吸収する段階と、
    i)g)実行中に、食品の温度を華氏90と105度(摂氏32.22と40.56度)の間に維持する段階と、
    j)前記粉砕された食品が10と30ミクロンの間のサイズに達するまで粉砕加工を継続する段階と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の食品生成方法。
  6. 段階b)が、
    k)粉砕された食物をキャビティから空にする段階と、
    l)食品を50Torr(6666.12パスカル)と760Torr(10132.5パスカル)の間の圧力下でフィルタに通して真空引き食品を生産する段階と、
    m)前記真空引き食品を2次容器の中に渡す段階と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の食品生成方法。
  7. 段階c)が、
    n)粉砕食品を前記2次容器内に密封する段階と、
    o)粉砕食品を1.2Torr(159.987パスカル)と25Torr(3333.06パスカル)の間の圧力下で脱気する段階と、
    p)o)実行中に、粉砕食品を撹拌する段階と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の食品生成方法。
  8. 段階d)が、
    q)2次容器を周囲圧力下に置く段階と、
    r)脱気された粉砕食品を加圧する段階と、
    s)脱気された粉砕食品で容器を充填する段階と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の食品生成方法。
  9. 段階e)が、
    t)洗浄液をキャビティに追加する段階と、
    u)キャビティを封入する段階と、
    v)洗浄液を撹拌する段階と、
    w)洗浄液を空にする段階と、
    x)前記粉砕機キャビティを実質的に乾燥させる段階と、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項4に記載の食品生成方法。
  10. 容器であって、ベース部材と、該ベース部材に作動的に接続され、かつそれから延びる少なくとも1つの側面部材と、容器との流体連通を可能にするために該少なくとも1つの側面部材に隣接する少なくとも1つの開放側面とを定める前記容器と、
    前記少なくとも1つの開放側面に作動的に接続するように構成された蓋部材であって、蓋部材が、外部環境から前記容器を実質的に密封して容器容積を定め、該容器が、少なくとも50Torr(6666.12パスカル)まで実質的に密封可能である前記蓋部材と、
    前記容器容積から水分を吸収するために前記容器内に配置された吸収媒体と、
    を含むことを特徴とする水分吸収システム。
  11. 前記容器容積を第1の容積と第2の容積に分割するために該容器容積内に配置された分割部材、
    を更に含むことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  12. 前記吸収媒体を含有するために前記第2の容積内に配置された乾燥カートリッジ、
    を更に含むことを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  13. 前記蓋部材に作動的に接続されたガスケット、
    を更に含むことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  14. 前記容器容積内に配置された能動循環部材、
    を更に含むことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  15. 前記吸収媒体は、複数の分子篩であることを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  16. 前記吸収媒体は、1から25オングストロームのサイズを有することを特徴とする請求項15に記載のシステム。
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