JP4231889B2 - 着色された押出食品を製造するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、押出し製品を着色するための装置および方法に関し、特に１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、押出食品の色および／または風味を変化させるための新規の方法および装置に関する。

押出し装置は、多数の業界、特に食品業界で盛んに使用されている。その汎用性および効率のために、押出し装置は、多くの場合、インスタント（Ｒ−Ｔ−Ｅ）穀物食品、スナック食品および菓子のような種々様々な食品を製造するために使用される。押出し装置は、食品の製造の際に特に広く使用されている。何故なら、１台の機械が非常に短時間の間に大量の製品を製造することができるからである。

押出し装置を使用する食品製造プロセスは、通常、食用の基礎材料の流動性の塊を受け入れ、それをスクリュー・ポンプ機構を通して出口に運ぶ押出し装置を含む。この出口のところで材料は、押出し機ダイを通して強制的に押し出される。押出し機ダイから出た場合、押し出された材料をシートに形成することもできるし、または切断機構により所望の寸法に切断することもできる。押し出された材料、すなわち押出し物は、ここで、例えば冷凍または調理によりさらに加工処理することができる。

一例を挙げて説明すると、図１は、押出し装置を使用する従来技術の食品製造プロセスを示す簡単な略図である。当業者であれば周知のように、このようなプロセスは、通常、押出し装置１０を含み、この押出し装置は、食用の基礎材料の流動性の塊を受け容れるための入口１２、材料をさらにスクリュー・ポンプ機構１８の方向に向ける主通路１４を含み、このスクリュー・ポンプ機構は、さらに、材料を矢印εの方向に押出しチャンバ１６を通して出口２０に送り、この出口で材料は押出し機ダイ（図示せず）を通して強制的に押し出される。押出しチャンバ１６は、押出し機ケーシング２２内に内蔵されている。押出しチャンバ１６の横断面の面積は、通常、出口２０および押出し機ダイの横断面の面積より遥かに大きい。

押出し機ダイから出た場合、押し出された材料はシートに形成することもできるし、または切断機構（図示せず）により所望の寸法に切断することもできる。押出し装置１０は、また、スクリュー・ポンプ機構１８により押出しチャンバ１６を通して運ぶ前に、材料内に添加物を導入することができる、添加物供給ライン２４を含むこともできる。スクリュー・ポンプ機構１８により押出しチャンバ１６を通して運ばれている間であって、出口２０に到着する前に、添加物は通常材料と完全に混合する。ポンプ機構３０は、押出し機ケーシング２２内で源３２から流体供給口２６に矢印ωの方向に流れる添加物の流速を制御するために使用される。

押出し装置は、また、押出し装置を通過中に基礎材料に熱を加えることもできるし、基礎材料から熱を抽出することもできる。通常、押出しチャンバ１６を囲んでいるケーシング２２は、当業者であれば周知の方法で材料に熱を与えることもできるし、または材料から熱を抽出することもできる。例えば、押出し機ダイを通して押し出す前に、冷却押出し機を、基礎材料を冷却し、所望のもっと濃い密度にするために使用することができる。同様に、調理押出し機を、次に個々の穀類またはスナック細片に形成し、後で焼いたり油で揚げたりすることができる、調理済みの生地の押出し材料を作るために使用することができる。次第に広く使用されるようになってきている調理押出し機のある変形例は押出し機を備えていて、押出し機および調理した穀類の生地の状態が、押し出されるとすぐに膨れ
て、ダイヘッドのところで膨れた個々の細片に切断される。このようなプロセスは、通常「直接膨張」または「パフ押出し」と呼ばれる。

押出し機技術の最近の進歩により、１台の押出し装置により１回の製造プロセスで複数の押し出した形状のものを製造することができるようになった。例えば、１つの押出し機ダイを使用する代わりに、１台の押出し装置は、元の流れを、それぞれが次に別々の押出し機ダイを通して押し出される複数の小さな流れに分割する複数の出口通路を含むことができる。

複数の形をしている膨れたまたは直接膨張した押出し材料からなるスナック食品の作成が望ましい場合もあるし、また、異なる色、風味または類似の添加物を含む製品の混合物を製造することも望ましい場合もある。例えば、それぞれの形が種々の色および／または風味を持つ種々の形の細片の混合物を含むスナック食品の混合物が望ましい場合もある。種々の色は、ある形を、熱い、非常に熱い、風味のある甘い等の特定の属性と関連づけるために使用することができる。押出食品の色／風味は、通常、押出し装置に導入する前の、または着色剤および／または風味剤を、基礎材料がスクリュー・ポンプ機構により混合される押出し装置内の基礎材料に添加する前の基礎材料の着色および／または風味づけを含む。

現在の方法においては、種々の色、形または風味のスナック食品混合物を製造するために、一連の個々の色／風味／形の製造プロセスが使用される。各プロセスからの製品が集められ、その後で集合混合物を形成するために混合される。直接膨張スナック食品について説明すると、最初に、原材料に第１の色をつけることにより、または押出ダイの上流の生地内に第１の色を注入することにより、調理済みの穀類の生地が作られる。第１の色に着色した生地は、成形押出し機ダイにより直接膨張し、膨張の際に個々の細片を形成するために面カットされる。第１の色および形を作るために、第１の色の注入が中断され、第２の異なる色の材料が調理済みの穀類の生地内に注入される。第２の形にするために、第２のダイヘッドが除去され、代わりに所望の第２の形を有するダイヘッドが使用される。

満足できるものではあるが、この従来の方法の１つの問題は、色添加遷移中、使用できない屑材料ができることである。何故なら、新しい色が、残っている前の色と混合するからである。第２の色プロセスがスタートした後で、押出し機が定常状態になると、さらに多くの材料の屑が発生する。第２の問題は、混合スナック食品を形成するために、後で混合する大量のバッチ内に種々の色の細片を集めなければならないことである。完成した細片の特性（例えば、可塑性、温度、含水量、糊の状態、脆さ等）は、貯蔵期間中に劣化する。第３の問題は、混合ステップにより破壊した細片、ダストおよび／または細かい穀類に関連する。

異なる形、色および／または風味の混合を含む押出食品を製造する際の押出し装置に関連する上記問題を解決するための種々の提案が今まで行われてきた。
例えば、Ｆａｒｎｓｗｏｒｔｈ他の米国特許第５，１６９，９４９号は、押出し製品の製造の際に使用する自立ダイ組立体を開示している。Ｆａｒｎｓｗｏｒｔｈ他の上記米国特許の装置は、製品の成分が処理される押出し機から独立している別のユニットとして装着される。Ｆａｒｎｓｗｏｒｔｈ他の上記米国特許の発明によれば、押出し機内で加工処理された熱い流動性の生地は、適当なチューブを通して中央プレートに運ばれ、そこからプレートの平らな面、およびダイ・ユニット内に分配され、そこからダイ・ユニット内のダイ・オリフィスを通して押し出される。ダイ組立体は、組立体のダイ・ユニット内のダイ・オリフィスから同時に押し出される製品を製造することができるように修正することができる。１つまたは複数のダイ組立体を１台の押出し機に関連づけることができる。Ｆａｒｎｓｗｏｒｔｈ他の上記米国特許のプロセスは、また、ダイ組立体の一方または両方
に熱い流動性の生地を運ぶコンジットに添加物を注入および混合するステップを含むことができる。しかし、Ｆａｒｎｓｗｏｒｔｈ他の上記米国特許は、共通の押し出した材料に複数の色を添加するための手段は開示しているが（例えば、図４参照）、予め混合した着色剤を混合または変化させるための手段は開示していない。さらに、Ｆａｒｎｓｗｏｒｔｈ他の上記米国特許のデバイスは、基本的な製品の成分が最初に処理される押出し機から独立している別のユニットとして装着される、かなり複雑なチューブおよびダイの組立体である。

過去の他の提案としては、Ｃｒｅｍｅｒｓ他の米国特許第５，９１９，５０９号がある。この米国特許は、調理した穀類の生地のような１つの押し出すことができる食品の流れを複数の異なる色のおよび／または風味の生地の流れに形成するための装置および方法を開示している。最初の可塑性の食品の塊（すなわち、基礎材料）は、主通路セクションを複数のさらに分割した生地の通路に分割することにより、複数の小さな流れに分割される。これらのサブ通路は、それぞれ別々に添加物の供給を受け、その中にダイ・ポートから押し出す前に可塑性の食品の塊の小さな流れ内に添加物を混合するための複数のインライン・スタティック・ミキサ・エレメントを含む。効率的ではあるが、Ｃｒｅｍｅｒｓ他の米国特許のデバイスは、依然としてどちらかというと複雑なもので、別々の小さな各流れの色／風味を変えることはできない。

それ故、１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、押出食品の色および／または風味を変えるための改良形の装置および関連する方法の開発が待望されている。さらに、１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、異なる形、色および／または風味の混合物を含む押出食品を製造するためのもっと簡単な装置および関連する方法の開発も待望されている。

本発明の装置および関連する方法は、従来技術の押出し装置の多くの欠点を克服して、１台の押出し装置が、１回の製造プロセス中に、複数の色および／または複数の風味の押出食品を製造することができるようにする。この改良形のシステムは、押出し装置の流体供給ラインに取り付けられる複数の添加物の注入システムを含む。この注入システムは、それぞれが、注入マニフォールドを通して流体供給ラインと連通している複数の添加物供給タンク、および個々の各供給タンクにより供給ライン内に注入される添加物の量を選択的に制御する計量機構からなる。各添加物供給タンクは、異なる着色剤および／または風味剤を含むことができる。それに応じて、いくつかの各着色剤および風味剤は、異なる密度を有することができる。さらに、いくつかの着色剤および風味剤は、オイルをベースとする媒体または乳化化合物を含むことができる。

注入マニフォールドは、流体供給ラインを通る流体用の通路としての働きをするための、そこを貫通して形成されていて流体供給ラインに同軸に整合し、しっかりと取り付けることができる通路を含む管状本体からなる。注入マニフォールドは、また複数の注入ポートを含む。これら複数の注入ポートは、本体内に形成されていて、それぞれ関連する添加物供給ラインを通して、複数の供給タンクのうちの１つと連通している。さらに、各注入ポートは、添加物供給ラインを素早く取り付けまた取り外すことができるように、アクセサリ取付具を含むことができる。注入マニフォールドの２つの変形例について説明する。一方の変形例は注入ポートの直列構成を含み、他方の変形例は注入ポートの半径方向のまたは並列構成を含む。

注入システムは、また、供給ラインに注入される添加物の量を校正し、整理すし、押出
し装置に追加される流体の量を一定に維持するための中央制御機構を含むこともできる。この制御機構は、計量機構およびポンプ機構に接続している機械的または電気機械的デバイスであってもよく、また遠隔地に位置する流れセンサを含むこともできる。好ましい実施形態の場合には、この制御機構はコンピュータ化したデバイスを備えることもできる。

本発明のある機能によれば、複数の着色剤および／または風味剤を、それぞれ、同じ形の複数の色および風味の押出食品になる、あるシーケンスの供給ラインの流体の流れ内に個々に注入することができる。

本発明の他の機能によれば、後で押出食品内に混入する第３の色合いの着色剤を形成するように結合させるために、２つの異なる色合いの着色剤を供給ラインの流体の流れ内に注入することができる。同様に、押出食品になる食品の塊に後で混入される風味を含む着色剤を形成するように結合させるために、着色剤および風味剤を供給ラインの流体の流れ内に注入することができる。

本発明の新規な特徴は、本発明のシステムと一緒に使用するための再現性のある色の注入シーケンスである。この場合、複数の色のついた押し出した材料の連続している流れは、材料を極力無駄にしないで維持することができ、これにより他のもっと望ましくない色合いが出るのを防止しながら、いくつかの望ましい色合いをつくることができる。

添付の図面を参照しながら下記の詳細な説明を読めば、本発明の方法および装置をよりよく理解することができる。
何枚かの図面においては、同じ参照番号は同じまたは類似の部材を示す。すべての図面は、本発明の基本的内容の説明を分かりやすくするためのものであり、好ましい実施形態を形成するための部材の数、位置、関係および寸法についての図面の範囲については、下記の本発明の説明を読み、理解した後で説明するかまたは当業者であれば理解できるものである。さらに、特定の力、重量、強度、および類似の要件に一致する正確な寸法および寸法の釣り合いも、本発明の下記の明細書を読み、理解すれば当業者であれば理解できるものである。

図面特に図２を参照すると、この図は、１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、押出食品の色および／または風味を変えるためのプロセスおよび手段を示す本発明の実施形態である。以下に説明する一般的な主要部分をもっと分かりやすく説明するために、図２のプロセスは、例えば、コーンをベースとする膨張製品を製造するための直接膨張または膨張押出しプロセスを示すことができる。このようなプロセスによれば、コーンのミールのような可塑性食品の塊は、従来の方法で押出し装置１１０の入口１１２内に送られる。ここで上記食品の塊は通路１１４を通してスクリュー・ポンプ機構１１８に送られる。一例を挙げて説明すると、押出し装置１１０は、シングル（例えば、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ、Ｗｅｎｇｅｒ、Ｍａｄｄｏｘ）、またはツイン（例えば、Ｗｅｎｇｅｒ、Ｃｌｅｘｔｒａｌ、Ｂｕｈｌｅｒ）の、それぞれ、米国のＷｅｎｇｅｒ社製のｘ−２５モデル、またはフランスのＣｌｅｘｔｒａｌ社製のＢＣ４５のようなスクリュー・タイプの調理押出し機であってもよい。流体（例えば、水）を、流体供給ライン１２４ａ−ｂおよび押出し機ケーシング１２２内の流体供給口１２６を通してコーン・ミール食品の塊に追加することができる。供給ライン１２４ａ−ｂは、ポンプ機構１３０を通して流体の源１３２と流体により連絡している。ポンプ機構１３０は、押出し装置１１０内のケーシング１２２内の源１３２から流体供給口１２６への矢印ωの方向の流体の流速を制御するために使用することができる。この例の場合には、コーン・ミール食品の塊の全含水量を最高１５％〜１８％にするために、押出しチャンバ１１６内において水がコーン・ミールと混合される。コーン・ミールは、コーン・ミール食品の塊が押出し機ダイ（図示せず
）を通して、強制的に押し出される出口１２０に近づくにつれて粘り気のある流動状のものになる。

出口１２０を通過している間に、粘り気のある溶融物が可塑性の溶融物となり、その場合、溶融物の流動性が出口１２０を通して流れている間に増大するように、食品の塊の粘り気のある溶融物に高圧および高温が加えられる。コーン・ミール食品の塊の押し出された材料が出口および押出し機ダイから出ると、この押し出された材料は急速に膨張し、冷却し、非常に迅速に可塑性の溶融物段階からガラス遷移段階へと移行し、円筒状の膨張した押し出された材料の「ロッド」形と呼ばれる比較的硬い構造体になる。この硬いロッド構造体は、次に細片に切断され、必要に応じて処理がさらに行われる（例えば、焼くとか、油で揚げるとか、味付けする）。

出口１２０および関連する押出し機ダイの直径は、通常、従来の含水量、処理能力速度、および所望の押し出された材料のロッド直径または形状のコーン・ミール食品処方の場合には、２．０ｍｍ〜１２．０ｍｍの範囲内である。しかし、出口１２０および関連する押出し機ダイの直径は、他のタイプの押し出された材料の場合にはかなり小さくなるかまたは大きくなる。

図２に示すように、押出食品の着色／風味を変えるための手段は、流体供給ライン１２４ａ−ｂに取り付けられていて、押出し装置１１０のケーシング１２２内の流体供給口１２６の前に位置する複数の添加物の注入システム１４０を備える。注入システム１４０は、それぞれ注入マニフォールド１５０を通して流体供給ライン１２４ａ−ｂと連通している添加物を収容する第１〜第４の注入タンク（１４２ａ−ｄ）を含む。各供給タンク（１４２ａ−ｄ）は、異なる着色剤および／または風味剤を含むことができる。注入システム１４０は、また各供給タンクより供給ライン１２４ａ−ｂ内に注入される添加物の量を選択的に制御する計量デバイス１４４も含む。計量デバイス１４４は、第１〜第４の添加物供給ライン（１４６ａ−ｄ）に取り付けられている第１〜第４の計量機構から構成することができる。例えば、図４ａ〜図４ｄに示すように、各計量機構（１４４ａ−ｄ）は、手動または電動の弁機構を備えることができる。好ましい実施形態の場合には、各計量機構（１４４ａ−ｄ）は、それぞれ一体型逆止弁を有する蠕動性ポンプを備えることができる。

着色剤および／または風味剤を、その供給タンクから通路１５２ａを流れる流体の流れ内に流入させる注入プロセスは、重力により行うこともできるし、または減圧下で行うこともできることを理解されたい。当業者であれば周知のように、着色剤および／または風味剤に加わる正の圧力、または通路１５２ａ内を流れる流体による負の力（すなわち、真空）は、関連する計量機構が開いている場合、着色剤および／または風味剤を、その供給タンクから通路１５２ａ内を流れる流体の流れ内に流入する。好ましい実施形態の場合には、柔軟な添加物供給ライン上に位置する正の変位ポンプ（例えば、蠕動型ポンプ）が正の圧力を供給し、それにより、関連する計量機構が開いている場合には、着色剤および／または風味剤がその供給タンクから通路１５２ａ内を流れる流体の流れの中に流入する。

さらに、注入マニフォールド１５０の下流の供給ライン１２４ｂは、流体の流れの中への種々の着色剤および／または風味剤の分散および混合を助長するために、当業者であれば周知のインライン・スタティック・ミキサ・エレメントを含むことができることを理解されたい。別の方法としては、主としてスクリュー・ポンプ機構１１８により、種々の着色剤および風味剤の任意の混合および分散が行われるように、注入マニフォールド１５０を押出し装置１１０のケーシング１２２内の流体供給口１２６に本質的に直接接続するために、供給ライン１２４ｂの長さを最小限度まで短くすることもできる。

本発明のプロセスは、計量デバイス１４４およびポンプ機構１３０に接続している、中央制御機構１６０によりさらに改善することができる。このような制御機構は、着色剤／風味剤のシーケンス、種々の着色剤／風味剤の注入の間の時間、および注入する着色剤／風味剤の量を制御するために使用することができる。この制御機構は、また、供給ライン１２４ａ−ｂを通して流体供給口１２６に一定量の流体が確実に供給されるように、ポンプ機構１３０の流速を制御するために使用することができる。例えば、流れセンサ・デバイス１７０を、供給ライン１２４ａ−ｂに注入される着色剤および／または風味剤の量を検出するために、注入マニフォールド１５０の下流に設置することができる。注入量を感知した場合には、センサ・デバイス１７０は、中央制御機構１３０に信号を送り、中央制御機構は、特定の着色剤または風味剤の注入により生じた任意の量の変化を補償する目的で、ポンプ機構１３０のストロークを増減するためにポンプ機構１３０に信号を送ることができる。それ故、複数の添加物の注入システム１４０は、流体供給口１２６を通して押出し装置に供給される、流体の全量を一定に維持するためにポンプ機構１３０から独立して同期させることができる。

おそらくその最も簡単な実施形態の場合には、中央制御機構１６０は、相互に動作することができる集中的な機械的または電気機械的配電盤を備えることができる。しかし、好ましい実施形態の場合には、制御機構１６０は、複数の添加物の注入システム１４０およびポンプ機構１３０を自動的に制御するために、ロジック、注入シーケンス、タイミング、計数および四則演算のような、特定の機能を実施するための命令を記憶するためのプログラマブル・メモリを含むプログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）のようなコンピュータ化された制御機構を備えることができる。

もう一度図２に戻って説明すると、注入マニフォールド１５０は、供給ライン１２４ａ−ｂを通る流体のための通路としての働きをするように、そこを貫通して形成されていて、供給ライン１２４ａ−ｂと同軸に整合し、そこにしっかりと取り付けることができる通路を有する管状の本体を備える。注入マニフォールド１５０は、また、本体内に形成されていて、通路の軸線にほぼ垂直な複数の注入ポートを含む。各注入ポートは、注入マニフォールド１５０の通路と本体の外部との間を連通する。各注入ポートは、関連する添加物供給ライン（例えば、１４６ａ−ｄ）を通して、複数の供給タンク（例えば、１４２ａ−ｄ）のうちの１つと連通する。各注入ポートは、添加物供給ライン（例えば、１４６ａ−ｄ）を迅速に取り付け、取り外すことができるようにするアクセサリ取付具を備えることができる。

例えば、図３に示すように、一実施形態の場合には、注入マニフォールド１５０ａは、供給ライン１２４ａ−ｂを通る流体用の流体通路としての働きをするように、出口ポート１５４ｂと連通している入口ポート１５４ａを接続している、そこを貫通して形成されて
いる通路を有するほぼ管状の本体１５２を備える。入口ポート１５４ａは、供給ライン１２４ａにしっかりと取り付けることができ、出口ポート１５４ｂは、供給ライン１２４ｂにしっかりと取り付けることができる。マニフォールド１５０ａは、また、複数の注入ポート、および直列構成で管状本体１５２の軸線に沿って配置されている関連するアクセサリ取付具（例えば、１５６ａ−ｄ）を含む。アクセサリ取付具（例えば、１５６ａ−ｄ）は、それぞれ、関連する添加物供給ライン（例えば、１４６ａ−ｄ）に接続している。

全計量デバイス１４４が閉位置にある場合の、コーンをベースとする膨張製品を製造するための例示としてのプロセスに戻って説明すると、流体（例えば、水）は、上記と同じ方法で流体供給口１２６に供給される。しかし、個々の計量機構（例えば、１４４ａ−ｄ）のうちの１つが、開位置に駆動すると、着色剤または風味剤が添加され、結果的にスクリュー・ポンプ機構１１８により、コーン・ミール食品の塊の粘り気のある溶融物と混合する入口１２６に到着する前に流体の流れの中に拡散する。このプロセスは自身は新規な
ものではない。何故なら、添加物供給ライン内に１つの着色剤または風味剤を注入するプロセスは当業者にとって周知のものであるからである。本発明の新規性は、１回の製造プロセス中に供給ラインに追加される特定の着色剤または風味剤を変えることができることである。このことは、流体内に種々の異なる着色剤／風味剤を注入し、それにより１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、無限に種々の色つきおよび風味付きの押出食品を供給するために、種々の計量機構（例えば、１４４ａ−ｄ）の開閉のシーケンスを変えることにより行われる。

一例を挙げて説明すると、図４ａ〜図４ｄは、図３の注入マニフォールド１５０ａの変形例を使用する、本発明の複数の添加物の注入システム１４０の注入シーケンスを示す縮尺が正確でない略図である。すでに説明したように、複数の添加物の注入システム１４０は、その関連する計量機構（例えば、１４４ａ−ｄ）を含む複数の供給タンク（例えば、１４２ａ−ｄ）、および注入マニフォールド１５０ａに接続している添加物供給ライン（例えば、１４６ａ−ｄ）からなる。注入マニフォールド１５０ａは、供給ライン１２４ａ−ｂを通る流体のための通路としての働きをするように、供給ライン１２４ａ−ｂと同軸に整合し、そこにしっかりと取り付けられている、そこを貫通して形成されている通路１５２ａを有する管状の本体１５２を備える。供給ライン１２４ａは、矢印ωの方向に流れる（この場合は水である）流体の源と連通している。供給ライン１２４ｂは、押出し装置１１０のケーシング１２２内の流体供給口１２６と連通している。

図４ａでスタートする添加物の注入シーケンスの場合、第１の計量機構１４４ａは開いていて、若干の量の第１の着色剤／風味剤１４２ａ’が、矢印ωの方向に通路１５２ａを通って流れる流体の流れ内に流入し、拡散することができる。ここで図４ｂを参照すると、着色および／または風味を変えるために、所定時間が経過した後で、第１の計量機構１４４ａが閉まり、第２の計量機構１４４ｃが開き、若干の量の第２の着色剤／風味剤１４２ｃ’が、矢印ωの方向に通路１５２ａを通って流れる流体の流れ内に流入し、拡散することができる。同様に、図４ｃに示すように、別の所定時間が経過した後で、第２の計量機構１４４ｃが閉まり、第３の計量機構１４４ｄが開き、若干の量の第３の着色剤／風味剤１４２ｄ’が、矢印ωの方向に通路１５２ａを通って流れる流体の流れ内に流入し、拡散することができる。１つの計量機構が閉じ、次に他の計量機構が開く間に、このプロセスは、通常、前の着色剤／風味剤が、次の着色剤／風味剤の注入点を過ぎてどっと流れ、それによりすべての意図しない混合を防止することができるように所定時間を置く。

一方、ある環境においては、２つ以上の着色剤および／または風味剤を混合するのが好ましい場合もある。例えば、第３の着色剤を作るために２つの着色剤を混合することが望ましい場合がある。同様に、風味を特定の色に関連させるために色を風味と混合することが望ましい場合もある。例えば、赤い色合いの着色剤を香辛料を含む風味剤と混合するのが好ましい場合もある。逆に、結果として得られる押出食品内に、大理石模様にするために、２つの不溶性着色剤を混合するのが好ましい場合もある。一例を挙げて説明すると、複数の色を有するボールを形成するために、結果として得られる押出し製品を膨らませ、切断する場合には、押出食品に遊び感覚を添加する大理石のような外観を与えることもできる。同様に、場合によっては、不溶性の粒子、オイルをベースとする媒体または風味剤または見た目をよくするための乳化化合物からなる添加物を注入することが好ましい場合もある。

いずれの場合でも、所望の注入および混合は、本発明の複数の添加物の注入システム１４０により行うことができる。例えば、図４ｄに示すように、注入のシーケンスは、第１の計量機構１４４ｄが開いて、若干の量の第１の着色剤／風味剤１４２ｄ’が、矢印ωの方向に通路１５２ａを通って流れる流体の流れ内に流入し、拡散することができるようにする。次に、第２の計量機構１４４ｂが開いて、若干の量の第２の着色剤／風味剤１４２
ｂ’が、流れる流体の流れ内に流入し、拡散することができ、それにより供給ライン１２４ｂを通して流体供給口１２６に進む、結合した着色剤／風味剤の混合物１４２ｂ’ｄ’を形成するために、第１の着色剤／風味剤１４２ｄ’と結合する。

図５ａ〜図５ｂを参照すると、これらの図は、本発明の複数の添加物の注入システム１４０の注入マニフォールド１５０ｂのもう１つの好ましい実施形態である。上記変形例と同様に、好適な注入マニフォールド１５０ａは、また、供給ライン１２４ａ−ｂを通して流れる任意の流体用の通路としての働きをするように、出口ポート１５４ｂと連通している入口ポート１５４ａに接続している、そこを貫通して形成されている通路を有するほぼ管状の本体１５２を備える。入口ポート１５４ａは、供給ライン１２４ａにしっかりと取り付けることができ、出口ポート１５４ｂは、供給ライン１２４ｂにしっかりと取り付けることができる。マニフォールド１５０ｂは、また複数の注入ポート（例えば、１５６ａ−ｆ）およびその関連するアクセサリ取付具（例えば、１５６ａ−ｆ）を含む。すでに説明したように、アクセサリ取付具（例えば、１５６ａ−ｆ）は、それぞれ、関連する添加物供給ライン（例えば、１４６ａ−ｆ）に接続している。しかし、上記変形例のように直列構成に配置されているのではなく、好適な注入マニフォールド１５０ｂの複数の注入ポート（例えば、１５６ａ−ｆ）は、半径方向または並列に配置されている。図５ａの実施形態は、六つの注入ポートを含むマニフォールド１５０ｂを示しているが、同様に構成されたマニフォールドは、設計条件により、より多くのまたはより少ない数の注入ポートを有することができることを理解されたい。

すでに概略説明した注入のシーケンスは、注入マニフォールド１５０ｂの好適な変形例にも適用することができるが、注入マニフォールド１５０ｂのこの構成はいくつかの異なる利点を有する。マニフォールドの内容積を小さくしたために、同じ数の注入ポートを含む直列構成のマニフォールドよりも狭いスペースしか必要としないという他に、注入マニフォールド１５０ｂの好ましい実施形態は、それに応じて、意図しない混合を防止するために、着色／風味の変更の間にシステムを洗い流すのに必要な時間が短くてすむ。それ故、着色／風味の変更をもっと迅速にもっと正確に行うことができる。

１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、種々の色の押出食品を製造するために本発明を使用した場合、それに応じて、場合により、いくつかの不必要な色ができるのを防止する目的で、三原色の再現性のあるシーケンスを決める必要がでてくる場合もある。例えば、いくつかの色合い（例えば、赤、黄色、オレンジ、紫、青および緑）は、いくつかの押出食品にとって望ましい色であるが、他の色合い（例えば、茶色および黒）はあまり望ましい色ではない。本発明のシステムは、異なる着色剤を導入する前に、システムから１つの色を洗い流すが、実際には、それでも洗い流す時間が短かいので、押出し装置１１０内での着色剤のある程度の混合はほとんど避けることができない。それ故、あまり望ましくない色合いを出さないで、押出食品の色を変化させるために、洗い流しプロセスを行わないで、いくつかの着色剤を段階的に導入し、段階的に除去することができる再現性のあるシーケンスを確立すればより効率的である。

実験および分析により、本発明の装置および方法と一緒に使用するための、再現性のある着色シーケンス・プロセスを開発した。それにより、他のあまり望ましくない色合い、すなわち、茶色および黒の発色を抑えながら、いくつかの望ましい色合い（すなわち、赤、黄色、オレンジ、紫、青および緑）を出すことができるようになった。例えば、このシーケンスは、最終的には押し出される黄色がかった色合いの押し出された材料となる、流体の流れ内に注入される黄色の色合いの着色剤からスタートすることができる。ある時間が経過した後で、オレンジの色合いの押し出された材料の色調を変化させるために、赤の色合いの着色剤を黄色の色合いの着色剤内に次第に注入し、混合することもできる。次に、黄色の色合いの着色剤を、徐々に除去して最後に赤い色合いの押出し物を作ることがで
きる。次に、紫またはスミレ色の色合いの押出し物の色調を変化させるために、青い色合いの着色剤を、赤い色合いの着色剤内に徐々に注入し、混合することができる。最終的に青い色合いの押出し物を作るために、赤い色合いの着色剤を徐々に注入することができる。最後に、緑の色合いの押出し物の色調を変化させるために、黄色の色合いの着色剤を青い色合いの着色剤に徐々に注入し、混合することができる。この場合、最終的に黄色の色合いの押出し物を作るために、青い色合いの着色剤を徐々に注入することができる。この時点でこのシーケンスが再度スタートする。このような方法で、材料の無駄を最小限度に抑えて、複数の色の押出し物の連続的な流れを維持することができる。

当業者であれば、今まで、１台の押出し装置の１回の製造プロセス中に、異なる形、色および／または風味の混合物を含む押出食品を製造するための改良形のシステムおよび関連する方法を説明してきたことを理解することができるだろう。さらに、本発明は、複数の形および印刷したラインを有する複数の色／風味の押出食品を製造するために、押出食品処理の当業者であれば周知の他の発明および技術と一緒に使用することができる。

好適には、調理押出し機であることが好ましい、押出し装置１１０は、上記例で使用する押し出すことができる、コーンをベースとする膨張製造プロセスを供給するための好適な装置であるが、他の従来の装置および技術も使用することができることを理解することができるだろう。例えば、バルク内の成分を調理するためのバッチ調理装置または半連続的調理装置は、生地形成および搬送押出し機素子を備えることができる。例えば、水分の少ないフルーツのペーストまたはパスタ生地のような他の実施形態の場合には、簡単なスクリュー・コンベアを使用することができる。

さらに、本明細書においては、コーンをベースとする膨張製品を作るための調理したコーン・ミール生地の使用を特に参照したが、当業者であれば本発明の装置および技術は、種々様々な押し出すことができる食品、特に、１）インスタント穀類のような調理した穀類の生地、２）水分の少ないフルーツ製品、３）パスタ、クッキーまたはパンの原料のような調理していない穀類の生地、４）ポテト・スナック製品のようなジャガイモの生地、５）チューインガム、６）チーズおよびチーズ製品、または７）ヨーグルトのような可塑性食品と一緒に使用することができる。

好ましい実施形態により本発明を説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、他の適応および修正も使用することができることを理解することができるだろう。例えば、システム手順の段階のうちのいくつかを、手動のほかに電気的に行うこともできる。それ故、本明細書で使用する用語および表現は、説明のためのものであって、本発明を制限するものではない。それ故、等価の用語および表現を除外する意図はなく、それどころか、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに使用することができる、すなわち任意のおよびすべての等価の用語および表現は本発明の範囲内に含まれる。

押出し装置を使用する従来技術の食品製造プロセスを示す正確な縮尺でない略図。 本発明の押出し装置および複数の添加物の注入システムを使用する食品製造プロセスのある実施形態を示す正確な縮尺でない略図。 注入マニフォールド上の注入ポートの直列配置を示す、本発明の複数の添加物の注入システム内の注入マニフォールドの変形例の斜視図。 添加物注入シーケンスを示す図３の注入マニフォールドを使用する、本発明の複数の添加物の注入システムの正確な縮尺でない略図。 添加物注入シーケンスを示す図３の注入マニフォールドを使用する、本発明の複数の添加物の注入システムの正確な縮尺でない略図。 添加物注入シーケンスを示す図３の注入マニフォールドを使用する、本発明の複数の添加物の注入システムの正確な縮尺でない略図。 添加物注入シーケンスを示す図３の注入マニフォールドを使用する、本発明の複数の添加物の注入システムの正確な縮尺でない略図。 注入マニフォールド上の注入ポートの並列配置を示す、本発明の複数の添加物の注入システム内の注入マニフォールドの他の変形例の斜視図。 図５ａの５ｂ−５ｂ線に沿って切断した注入マニフォールドの断面図。

Claims (41)

1. 押出食品を製造するための装置であって、
   （ａ）流体供給ポートを有すると共に、内部を通過する食品の基礎材料を加工する押出し装置と、
   （ｂ）一端において前記供給ポートに対して接続されると共に、他端において流体源に対して接続され、流体源から供給ポートに至る流体の流れを規制するためのポンプ機構を備える流体供給ラインと、
   （ｃ）前記ポンプ機構の下流において、同ポンプ機構と押出し装置との間に介在するする添加物注入システムを備え、前記注入システムが、
   ｉ）それぞれが異なる色の食用添加物を収容する複数の供給タンクと、
   ｉｉ）前記供給タンクに対応する複数の注入ポートを有し、各注入ポートより対応する供給タンクに延びる添加物供給ラインにより供給タンクに連通されるとともに、上流側のポンプ機構に対して流体供給ラインを介して連通する注入マニフォールドと、
   ｉｉｉ）前記添加物供給ラインを開閉する計量機構と、
   ｉｖ）前記ポンプ機構を制御するとともに、一定の時間的シーケンスで、添加物供給ラインを開閉するために各計量機構を制御する制御機構とを備える装置。
2. 前記注入ポートが注入マニフォールドの軸線に対して直列に配置される請求項１に記載の装置。
3. 前記注入ポートが注入マニフォールドの軸線に対して並列に配置される請求項１に記載の装置。
4. 前記計量機構がメカニカル・バルブを含む請求項１に記載の装置。
5. 前記メカニカル・バルブが手動で駆動される請求項４に記載の装置。
6. 前記メカニカル・バルブが電気的に駆動される請求項４に記載の装置。
7. 前記計量機構が蠕動性ポンプを備える請求項１に記載の装置。
8. 前記蠕動性ポンプが一体型逆止弁を有する請求項７に記載の装置。
9. 前記制御機構がコンピュータ化されたデバイスを含む請求項１に記載の装置。
10. 前記コンピュータ化されたデバイスが、前記一定の時間的シーケンスを実行するための命令を記憶するためのプログラマブル・メモリを有するプログラマブル論理コントローラを備える請求項９に記載の装置。
11. 押出食品を製造するための装置であって、
    （ａ）流体供給ポートを有すると共に、内部を通過する食品の基礎材料を加工する押出し装置と、
    （ｂ）一端において前記供給ポートに対して接続されると共に、他端において流体源に対して接続され、流体源から供給ポートに至る流体の流れを規制するためのポンプ機構を備える流体供給ラインと、
    （ｃ）前記ポンプ機構の下流において、食用添加物溶液を形成するために、同ポンプ機構と押出し装置との間に介在するする添加物注入システムを備え、前記注入システムが、
    ｉ）着色剤である第１の添加物及び風味剤である第２の添加物を含む互いに異なる複数の食用添加物のそれぞれを収容する複数の供給タンクと、
    ｉｉ）前記供給タンクに対応する複数の注入ポートを有し、各注入ポートより対応する供給タンクに延びる添加物供給ラインにより供給タンクに連通されるとともに、上流に位置するポンプ機構に対して流体供給ラインを介して連通する注入マニフォールドと、
    ｉｉｉ）前記添加物供給ラインを開閉する計量機構と、
    ｉｖ）前記ポンプ機構および各計量機構にリンクしている制御機構と、
    ｖ）前記マニフォールドの下流において前記添加物溶液の流速を検出し、この検出結果に対応する第１の信号を前記制御機構に出力するフローセンサとを備え、
    更には、前記制御機構が、一定の時間的シーケンスで各添加物供給ラインを開閉するために、各計量機構の作動を制御すると共に、前記ポンプ機構に第２の信号を出力し、前記ポンプ機構が前記第２の信号に基づき、添加物溶液の流速を一定に維持する装置。
12. 前記押出し装置が基礎材料を加熱する請求項１１に記載の装置。
13. 前記押出し装置が基礎材料を冷却する請求項１１に記載の装置。
14. 前記注入ポートが注入マニフォールドの軸線に対して直列に配置される請求項１１に記載の装置。
15. 前記注入ポートが注入マニフォールドの軸線に対して並列に配置される請求項１１に記載の装置。
16. 前記計量機構がメカニカル・バルブを備える請求項１１に記載の装置。
17. 前記メカニカル・バルブが手動で駆動される請求項１６に記載の装置。
18. 前記メカニカル・バルブが電気的に駆動される請求項１６に記載の装置。
19. 前記計量機構が蠕動ポンプを備える請求項１１に記載の装置。
20. 前記蠕動ポンプが、一体型逆止弁を有する請求項１９に記載の装置。
21. 前記制御機構がコンピュータ化されたデバイスを含む請求項１１に記載の装置。
22. 前記コンピュータ化されたデバイスが、前記一定の時間的シーケンスを実施するための命令を記憶するためのプログラマブル・メモリを有するプログラマブル論理コントローラを備える請求項２１に記載の装置。
23. 流体供給口を有する押出し装置の１回の製造プロセス中に、押出食品の色および風味を変えるためのシステムであって、
    （ａ）一端において前記供給ポートに対して接続されると共に、他端において流体源に対して接続され、流体源から供給ポートに至る流体の流れを規制するためのポンプ機構を備える流体供給ラインと、
    （ｂ）着色剤である第１の添加物及び風味剤である第２の添加物を含む複数の異なる添加物をそれぞれ含む複数の供給タンクと、
    （ｃ）前記供給タンクに対応する複数の注入ポートを有し、各注入ポートより対応する供給タンクに延びる添加物供給ラインにより供給タンクに連通されるとともに、上流に位置するポンプ機構に対して流体供給ラインを介して連通する注入マニフォールドと、
    （ｄ）前記添加物供給ラインを開閉する計量機構と、
    （ｅ）前記ポンプ機構を制御し、一定の時間的シーケンスで、各添加物供給ラインを開閉するために、各計量機構の作動を規制する制御機構とを備えるシステム。
24. 前記注入ポートが注入マニフォールドの軸線に対して直列に配置される請求項２３に記載のシステム。
25. 前記注入ポートが注入マニフォールドの軸線に対して並列に配置される請求項２３に記載のシステム。
26. 前記計量機構がメカニカル・バルブを備える請求項２３に記載のシステム。
27. 前記メカニカル・バルブが手動で駆動される請求項２６に記載のシステム。
28. 前記メカニカル・バルブが電気的に駆動される請求項２６に記載のシステム。
29. 前記計量機構が蠕動ポンプを備える請求項２３に記載のシステム。
30. 前記蠕動ポンプが、一体型逆止弁を有する請求項２３に記載のシステム。
31. 前記制御機構がコンピュータ化されたデバイスを含む請求項２９に記載のシステム。
32. 前記コンピュータ化されたデバイスが、前記一定の時間的シーケンスを実施するための命令を記憶するためのプログラマブル・メモリを有するプログラマブル論理コントローラを備える請求項３１に記載のシステム。
33. 押出食品に複数の添加物を加えるための方法であって、
    （ａ）流体源に連通する流体供給ラインに配置したポンプ機構により、同ポンプ機構の下流側において流体供給ラインと連通し、かつそれぞれが異なる添加物を含む少なくとも第１及び第２の供給タンクに対して第１及び第２の計量機構によりそれぞれが開閉される 第１及び第２の添加物供給ラインを介して連通された注入マニフォールドに流体を供給する工程と、
    （ｂ）第１の添加物供給ラインを開くために第１の計量機構を作動させて第１の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第１の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    （ｃ）前記第１の所定時間が経過した後で、前記第１の添加物供給ラインを閉じるために前記第１の計量機構を選択的に駆動する工程と、
    （ｄ）第２の添加物供給ラインを開くために第２の計量機構を選択的に作動させて第２の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第２の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    （ｅ）前記第２の所定時間が経過した後で、前記第２の添加物供給ラインを閉じるために前記第２の計量機構を選択的に駆動する工程とを含み、
    記注入マニフォールドに連通される押出し装置内を搬送される可塑性の食品材料に各供給タンクから供給された添加物が混合される方法。
34. 前記第１及び第２の供給タンクとは異なる添加物を含む第３の供給タンクが第３の計量機構によりが開閉される第３の添加物供給ラインを介して注入マニフォールドに連通され、
    （ｆ）第３の添加物供給ラインを開くために第３の計量機構を選択的に作動させて第３の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第３の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    （ｇ）前記第３の所定時間が経過した後で、前記第３の添加物供給ラインを閉じるために前記第３の計量機構を選択的に駆動する工程とを含み、
    押出し装置内を搬送される可塑性の食品材料に第３の供給タンクから供給された添加物も混合される請求項３３に記載の方法。
35. 前記第１乃至第３の供給タンクとは異なる添加物を含む第４の供給タンクが第４の計量機構によりが開閉される第４の添加物供給ラインを介して注入マニフォールドに連通され、（ｈ）第４の添加物供給ラインを開くために第４の計量機構を選択的に作動させて第４の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第４の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    （ｉ）前記第４の所定時間が経過した後で、前記第４の添加物供給ラインを閉じるために前記第４の計量機構を選択的に駆動する工程とを含み、
    押出し装置内を搬送される可塑性の食品材料に第４の供給タンクから供給された添加物も混合される請求項３４に記載の方法。
36. 押出食品に複数の添加物を加えるための方法であって、
    （ａ）流体源に連通する流体供給ラインに配置したポンプ機構により、同ポンプ機構の下流側において流体供給ラインと連通し、かつそれぞれが異なる添加物を含む少なくとも第１及び第２の供給タンクに対して第１及び第２の計量機構によりそれぞれが開閉される第１及び第２の添加物供給ラインを介して連通された注入マニフォールドに流体を供給する工程と、
    （ｂ）再現性のある注入シーケンスにより、各添加物供給ラインを開くために対応する計量機構を選択的に作動させて注入マニフォールド内の流体に対して、対応する供給タンクから供給される添加物を混入させる工程とを含み、前記注入シークエンスが、
    （ｉ）第１の添加物供給ラインを開くために第１の計量機構を選択的に作動させて第１の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第１の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    （ｉｉ）前記第１の所定時間が経過する前に、前記第２の添加物供給ラインを開くために前記第２の計量機構を作動させて第２の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第２の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と
    （ｉｉｉ）前記第１の所定時間が経過した後で、前記第１の添加物供給ラインを閉じるために前記第１の計量機構を駆動する工程と、
    （ｉｖ）前記第２の所定時間が経過した後で、前記第２の添加物供給ラインを閉じるために前記第２の計量機構を選択的に駆動する工程とを含み、
    記注入マニフォールドに連通される押出し装置内を搬送される可塑性の食品材料に各供給タンクから供給された添加物が混合される方法。
37. 前記第１及び第２の供給タンクとは異なる添加物を含む第３の供給タンクが第３の計量機構により開閉される第３の添加物供給ラインを介して注入マニフォールドに連通され、
    前記再現性のある注入シーケンスが、
    ｖ）前記第２の所定時間が経過する前に、第３の添加物供給ラインを開くために第３の計量機構を作動させて第３の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第３の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    ｖｉ）前記 ( ｖ ) 工程の終了後、前記第３の所定時間が経過する前に、前記（ｉ）〜（ｖ）工程からなるシークエンスを繰り返す工程と、
    ｖｉｉ）前記第３の所定時間が経過した後で、前記第３の添加物供給ラインを閉じるために前記第３の計量機構を選択的に駆動する工程とを含み、
    押出し装置内を搬送される可塑性の食品材料に第３の供給タンクから供給された添加物も混合される請求項３６に記載の方法。
38. 前記第１の供給タンクから供給される添加物が黄色の色合いの着色剤であり、前記第２の供給タンクから供給される添加物が赤い色合いの着色剤であり、前記第３の供給タンクから供給される添加物が青い色合いの着色剤である請求項３７に記載の方法。
39. 押出食品に複数の添加物を加えるための方法であって、
    （ａ）流体源に連通する流体供給ラインに配置したポンプ機構により、同ポンプ機構の下流側において流体供給ラインと連通し、かつそれぞれが異なる添加物を含む第１乃至第４の供給タンクに対して第１乃至第４の計量機構によりそれぞれが開閉される第１乃至第４３の添加物供給ラインを介して連通された注入マニフォールドに流体を供給する工程と、
    （ｂ）第１及び第２の添加物供給ラインを開くためにこれらにそれぞれ対応する第１及び第２の計量機構を作動させて第１の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第１及び第２の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と
    （ｃ）前記第１の所定時間の経過後に、前記第１及び第２の添加物供給ラインを閉じるために前記第１及び第２の計量機構を駆動する工程と、
    （ｄ）第３及び第４の添加物供給ラインを開くためにこれらにそれぞれ対応する第３及び第４の計量機構を作動させて第２の所定時間内に注入マニフォールド内の流体に対して、第３及び第４の供給タンクから供給される添加物を混入させる工程と、
    （ｅ）前記第２の所定時間が経過した後で、前記第３及び第４の添加物供給ラインを閉じるために前記第３及び第４の計量機構を駆動する工程とを含み、 前記注入マニフォールドに連通される押出し装置内を搬送される可塑性の食品材料に各供給タンクから供給された添加物が混合される方法。
40. 前記第１及び第３の供給タンクから供給される添加物が互いに異なる着色剤であり、前記第２および第４の供給タンクから供給される添加物が互いに異なる風味剤である請求項３９に記載の方法。
41. 押出食品を着色するための方法であって、
    （ａ）流体源に連通する流体供給ラインに配置したポンプ機構により、同ポンプ機構の下流側において流体供給ラインと連通し、かつそれぞれが異なる添加物を含む少なくとも第１及び第２の供給タンクに対して第１及び第２の計量機構によりそれぞれが開閉される第１及び第２の添加物供給ラインを介して連通された注入マニフォールドに流体を供給する工程と、
    （ｂ）第１及び第２の添加物供給ラインを同時に開くために、これらにそれぞれ対応する第１及び第２の計量機構を同時に作動させて第１の所定時間内に
    に注入マニフォールド内の流体に対して第１の量の第１の色つき添加物および第２の量の第２の色つき添加物を注入する工程と、
    （ｃ）前記流体内に第１の色つき溶液を形成するために、前記流体内に前記第１の量の第１の色つき添加物と前記第２の量の第２の色つき添加物とを混合する工程とを含む方法。

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