JP4568293B2 - ペーストの塊をホッパーから搬送機構に送り込む充填機および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ペーストの塊、特に、ソーセージ肉を充填する充填機および方法に関する。

ペーストの塊を充填する充填機として、ソーセージケーシングにペーストの塊を詰めるため、ペーストの塊をホッパーから搬送機構に取り込み、そこから充填管に押し出すタイプの充填機が、最新の方式としてすでに知られている。

通常では、ソーセージの製造時には、ホッパーの上部が開いている充填機が使用される。この場合、ホッパー内のソーセージ肉は、回転する送り湾曲部によって中央に、ある程度下向きに搬送機構に送られ、スクレーパ（ホッパーの縁部からソーセージ肉を落とす）が、通常では送り湾曲部の外側に位置している。ソーセージの保存期間（shelf life）が延びるようにソーセージ肉から空気、従って酸素を抜く目的で、真空ポンプによって搬送機構内に負圧を発生させる。同時に、この負圧によって、ホッパー充填物の表面に対する圧力差Δｐが生じ搬送機構において、従って、ペーストの塊が大気圧によって搬送機構のチャンバに押し込まれる。

この方法を使用する場合、ソーセージ肉の空気抜き（evacuation）を十分に行うことができない。より多くの空気、従って酸素をソーセージ肉から抜く目的では、密閉型ホッパー（closed hopper）が採用されており、この場合、ホッパー内にあからじめ負圧を発生させる。この方式の問題は、ホッパーと搬送機構との圧力差が小さく、従って、搬送機構のチャンバの充填が不十分となり、その結果として、部分重量（portion weight）が不正確になることである。ホッパー内の充填材料の空気抜きが良好であるほど、すなわちホッパー内の圧力が低いほど、ホッパーと搬送機構との圧力差Δｐが小さく、搬送機構のチャンバの充填が不十分になる。静圧（重量によって生じ、ホッパーの充填レベルに依存する）は、搬送機構を充填する大気差圧Δｐを後押しする効果を持つ。

従って、最新の方式として、開放型ホッパー（open hopper）の場合、空気抜きの程度が極めて低いという欠点がある。

密閉型ホッパーの場合、空気抜きの程度が改善され、製品中の残留空気の割合を下げることができる（その場合にはΔｐが小さく、例えば３０ｍｂａｒ、すなわち、例えばホッパー内５０ｍｂａｒ、搬送機構内２０ｍｂａｒ）。しかしながら、搬送機構を十分に充填できず、製品の重量の精度が低下し、なぜなら、差圧が不足しているため、搬送機構をペーストの塊によって完全に充填できないためである。この問題は、搬送機構の原理（往復機構、摺動ベーン機構、あるいは螺旋搬送機構）には関係なく存在し、特に、固体材料の場合に生じる。圧力差Δｐが小さい状態でホッパーから搬送機構への十分に高い搬送処理量を達成するためには、搬送機構の入口断面を大きくする必要がある。しかしながら、その場合の問題の１つとして、充填機が空になるまで運転させるときに、充填機に多量の材料が残留し、なぜなら、ソーセージ肉に、ホッパー側と搬送機構側との接続路がいったん形成されると、２つの容器の間の圧力平衡が生じ、ソーセージ肉が搬送機構に入らないためである。全体として搬送できる量は比較的少ない。

ホッパーと搬送機構との間の圧力差Δｐとして、より高い値、例えば８０ｍｂａｒ（例：ホッパー内圧力１００ｍｂａｒ、搬送機構内２０ｍｂａｒ）が選択される場合、搬送機構を材料によって容易に充填することができ、すなわち、最終製品の良好な重量精度を得ることができる。しかしながら、材料の空気抜きは不十分であり、すなわち、結果として製品中の残留空気の割合が高くなる。

圧力差Δｐは、材料の最適な空気抜きが促進されると同時に、材料が搬送機構に押し込まれるような大きさとすべきである。従来使用されている原理では、これら２つの条件のいずれも最適には満たすことができない。

上記に鑑み、本発明の目的は、ペーストの塊を充填する充填機および方法であって、ペーストの塊の空気抜きの程度および充填レベルに関係なく、搬送機構を材料によって連続的かつ完全に充填することことを促進する、充填機および方法、を提供することである。

本発明によると、この目的は、請求項１〜３、９〜１１の特徴によって解決される。

本発明は、ホッパー内のペーストの塊の空気抜きの程度および充填レベルに関係なく、搬送機構をソーセージ肉によって高い信頼性で充填することを促進する。本発明による、送り湾曲部と、送り湾曲部の中に配置されている送り螺旋との組み合わせによって、搬送機構とホッパーとの圧力差Δｐが小さいときであっても、ペーストの塊を搬送機構内に運ぶことができる。さらに、この搬送効果は、充填レベルに関係なく、従って静圧にも関係なく生じる。本発明による、送り湾曲部と送り螺旋との組み合わせは、開放型ホッパーおよび密閉型ホッパーのいずれにおいても可能である。本発明によると、搬送機構のチャンバを完全に充填すること、従って、搬送機構の出口における高い精度の分割（portioning）が達成される。搬送機構が完全に充填されるため、搬送機構によって一定の充填流量にて連続的に分割することも可能である。搬送量を増大させることができる。

有利な方策として、送り螺旋は、送り湾曲部の軸線を中心として配置されている。

好ましい実施形態によると、ホッパーの縁部における送り湾曲部は、内側が開いている螺旋として配置されており、ペーストの塊を本質的にホッパーの中央部に運ぶ。これに対して、送り螺旋は、材料を搬送機構の方向に運び、充填材料を搬送機構のチャンバに機械的に押し込む。

好ましい実施形態によると、送り湾曲部および送り螺旋は、それぞれの駆動装置を備えている。従って、送り湾曲部と送り螺旋の、相異なる速度を選択することができる。この駆動は、適切なモーターによって実現することができる。送り湾曲部および送り螺旋の駆動は、機械的な連結を用いて、従って１つのみのモーターを使用して実現することもでき、この場合、２つの送り装置の連結は、固定の速度関係のみならず、可変の速度関係として実現することができる。

送り湾曲部は、ホッパーの下端部に回転自在に支持することが可能であり、送り螺旋は、ホッパーの上端部に回転自在に支持することが可能である。この種類の構造は、さまざまな駆動装置およびベアリングのための十分な空間が提供されるという利点を持つ。送り螺旋のベアリングがホッパーの上端部に配置されているため、送り螺旋は、その下端部がホッパーの出口に入った状態で自由端として（freely）突き出すことができ、従って、出口からのペーストの塊の送りを妨げない。送り螺旋の支持および駆動は、例えば、下部から、送り湾曲部の駆動装置に平行に行うこともできる。

さらに、充填機は、送り螺旋の回転速度と、送り湾曲部の回転速度とを、互いに依存して、または互いに独立して、閉ループ制御することのできる制御装置を備えていることができる。

送り螺旋もしくは送り湾曲部、またはその両方の回転速度の閉ループ制御は、例えば、以下のパラメータの少なくとも１つを通じて行うことができる。

密閉型ホッパー内の圧力、送り螺旋の領域内または搬送機構の入口領域内の圧力、搬送機構内またはその出口領域内の圧力、材料の温度および種類、材料の空気含有量、搬送機構の搬送処理量、など。

送り螺旋は、送り湾曲部より高速に回転することが好ましい。送り螺旋は、送り湾曲部より実質的に高速に回転することができ、なぜなら、その外径が送り湾曲部の最大直径よりも実質的に小さいためである。従って、材料に悪影響を与えうる「過剰送り（over-conveying）」を大幅に防止することができる。

以下では、本発明について図面を参照しながらさらに詳しく説明する。

図１は、本発明による充填機の実施形態を示している。本発明による充填機は、ホッパー１（好ましくは真空ホッパー１）を備えており、このホッパー１は、蓋２と、少なくとも部分的に円錐状に延びているホッパー部３とを備えている。ホッパー部３および蓋２は、シール３４（例：シールリング）によって真空気密状態に互いに結合されている。ホッパー１は、この実施形態においては、内側に負圧を発生させることのできる真空ホッパーである。この真空ホッパー１は、リザーバ（図示していない）からのペーストの塊を送り管８を通じて送るための入口７を備えている。ホッパー１は、その下端部に、すなわち蓋２とは反対の端部に、ペーストの塊の出口領域１３も備えている。出口領域１３には搬送機構１４が配置されており、この搬送機構１４は、ホッパー１からのペーストの塊を充填管１５に運ぶ。真空ポンプ１９（概略的にのみ示してある）は、ホッパー１における別の真空接続部（vacuum connection）６０を通じて搬送機構内、または搬送機構のチャンバ内に負圧を発生させるために使用される。次いで、例えばソーセージ肉などのペーストの塊が、用意されているソーセージケーシングに、公知の方法において充填管１５を通じて押し込まれる。

ペーストの塊をホッパー１から搬送機構１４に運ぶための適切な送り装置４，５が設けられている。本発明によると、この送り装置は、送り湾曲部４と、送り湾曲部の中に配置されている送り螺旋５との組み合わせを備えている。

螺旋形の送り湾曲部４は、内側が開いている螺旋として形成されている。この送り湾曲部４は、自身の軸線を中心に延びており、この軸線は真空ホッパー１の中心軸線Ｍに一致していることが好ましい。これを達成するため、送り湾曲部４は、ホッパー１の下端部における適切なベアリング１２に回転自在に支持されており、適切な駆動装置１７（本実施形態においては例えばベアリング１２の後ろに配置されており見えない）によって駆動される。送り湾曲部４は、ホッパーの縁部に配置されており、好ましくはホッパーの縁部から近い距離にある。従って、送り湾曲部の直径は、底部から上部にいくほど、すなわち下端領域１３から蓋２の方向に大きくなる。送り湾曲部４の断面はくぼみ（Ｖ形状またはＵ形状）を有することができ、このくぼみは、本質的に中心軸線Ｍに対して整列している（aligned）。送り湾曲部４の外側には、ホッパーの縁部からペーストの塊を落とすスクレーパ１１が存在している。このスクレーパ１１は、送り湾曲部の回転運動（circulating movement）に従ってホッパーの壁に沿って動く。送り湾曲部４の回転運動によって、ホッパー１内のペーストの塊は本質的にホッパーの中心に運ばれる。ペーストの塊は、下向き、出口領域１３の方向にもある程度運ばれる。

送り螺旋５は、送り湾曲部４の中に設けられている。送り螺旋５は、本実施形態においては、真空ホッパーの上側領域において（例：本実施形態では蓋２において）軸６を通じてベアリング９に回転自在に支持されている。送り螺旋５は、駆動装置１０を使用して、自身の軸線を中心に回転させることができ、この軸線はホッパーの縦軸線Ｍに一致していることが好ましい。駆動はモーター１０によって提供される。送り螺旋５は、送り湾曲部４を貫いて延びている。送り螺旋５は、ペーストの塊を搬送機構１４の方向に運び、機械的に生じるΔｐによって、充填材料を搬送機構１４のチャンバに押し込む。この実施形態においては、送り螺旋は、出口領域１３の中まで延びている。搬送機構１４と送り螺旋の端部との間の間隔は、搬送機構と送り湾曲部の端部との間の間隔よりも小さいことが好ましい。送り螺旋５の外径は、送り湾曲部４の最大の直径よりも小さい。送り螺旋のピッチは、一様、次第に広がる、または次第に狭まるものとすることができる。送り螺旋の包絡線の幾何形状は、円筒形または円錐形であるか、またはその他の任意の形状をとることができる。

送り螺旋５と送り湾曲部４との組み合わせによって、充填レベルに関係なく、かつ、ホッパー１と搬送機構１４との間の差圧に関係なく、ペーストの塊の送り効果が生み出される。従って、搬送機構のチャンバを完全に充填すること、および従って、搬送機構１４の出口において高い精度の分割を達成することができる。

送り湾曲部４の駆動装置１７と、送り螺旋５のモーター１０は、制御装置１８によって制御される。この実施形態においては、送り螺旋５の回転速度と送り湾曲部４の回転速度は、互いに依存して、または互いに独立して、固定の速度関係または可変の速度関係において閉ループ制御することができる。送り湾曲部および送り螺旋の駆動は、機械的な連結を用いて、従って１つのモーターを使用して実現することもでき、この場合、２つの送り装置の連結は、固定の速度関係または可変の速度関係として実現することができる。

制御装置１８は、搬送機構１４、すなわち例えばその搬送処理量も制御する。

送り螺旋５は、送り湾曲部４より実質的に高速に回転することができ、なぜなら、その外径が、送り湾曲部４の最大直径よりも実質的に小さいためである。従って、材料に悪影響を与えうる過剰送りを大幅に防止することができる。搬送機構が完全に充填されるため、搬送機構によって一定の充填流量にて連続的に分割することも可能である。

送り螺旋５もしくは送り湾曲部４、またはその両方の回転速度の閉ループ制御は、互いに独立して行うことができるが、さまざまなパラメータを通じて行うことが好ましい。例えば、閉ループ制御は、以下のパラメータの少なくとも１つを通じて行われる。

密閉型ホッパー内の圧力、送り螺旋の領域内または搬送機構１４の入口領域内の圧力、搬送機構内またはその出口領域内の圧力、材料の温度および種類、材料の空気含有量、など。

圧力を測定するため、ホッパーにおける適切な圧力センサー１６ａ、送り螺旋の領域における１６ｂ、搬送機構１４の入口領域における１６ｃ、搬送機構１４における１６ｄ、または搬送機構１４の出口領域における１６ｅ（図２も参照）、のうちの少なくとも１つを設けることができる。圧縮率を測定する装置を設けて、空気含有量を判定することができる。適切な圧力、温度、レベル、または圧縮率の変換器を通じて、あるいは、制御装置１８に接続されている適切なキーボードによって入力することにより、さまざまなパラメータを制御装置１８に渡すことができる。

図２は、ベーンポンプの形式における搬送機構１４の例を示しており、これは例えば欧州特許第１０４０７５８号明細書にも記載されている。図２から明らかであるように、このベーンポンプは、ポンプハウジング４０と、その中に偏心的に配置されているローターとから成り、ローターは、ポンプ軸４１によって回転可能である。ローターには、周方向動作のために支持されているベーン４３が配置されており、これらのベーンは、ポンプハウジング４０の壁４２と、ハウジングの基部４５および蓋（図示していない）と、ローター４１の外面とともに、搬送チャンバを形成している。ポンプハウジング４０には、ソーセージ肉入口５０とソーセージ肉出口５１とが形成されている。入口５０は、真空ホッパー１の出口領域１３に結合されている。さらに、真空ポンプ１９（図１に概略的に示してある）も設けられており、ペーストの塊から空気を抜くために搬送機構１４内に負圧を発生させる。真空ホッパー内にも、別の真空パイプを通じて真空ポンプ１９によって負圧を発生させる。

送り湾曲部４および送り螺旋５の組み合わせおよびピッチは、これらの軸線が同じ方向に回転するようにされている。しかしながら、互いに逆向きの回転運動も可能である。２つの回転装置に依存して、これら２つの送り装置の回転速度は互いに一定の割合にある。

搬送処理量、すなわち搬送機構１４の回転速度も、制御装置１８によって制御される。

ペーストの塊、特にソーセージ肉を充填する方法においては、ペーストの塊はリザーバから送り管を通じて真空ホッパー１の入口７に送られる。回転送り湾曲部４は、自身の軸線Ｍを中心に駆動装置１７によって回転する。回転送り湾曲部４は、ペーストの塊を本質的にホッパーの中心に運ぶ。同時に、送り螺旋５が、送り湾曲部４と同じ方向または反対方向に、自身の軸線（この実施形態においては中心軸線Ｍ）を中心に駆動装置１０によって回転する。この実施形態においては、送り螺旋５は、材料を下向き、搬送機構１４の方向に運び、搬送機構のチャンバの中、例えば、ソーセージ肉入口５０の領域における、図２に示したベーンポンプの搬送チャンバ４６の中に、ペーストの塊を機械的に押し込む。送り湾曲部および送り螺旋の駆動装置の制御は、制御装置１８によって提供される。従って、搬送機構のチャンバを完全に充填することと、搬送機構の出口における高い精度の分割とが達成される。次いで、ペーストの塊が搬送機構によって充填管１５に送り込まれ、公知の方法においてペーストの塊がソーセージケーシングに詰め込まれる。

本発明による方法では、送り螺旋は送り湾曲部より実質的に高速に回転することができ、なぜなら、その外径が、送り湾曲部の最大直径よりも実質的に小さいためである。従って、材料に悪影響を与えうる過剰送りを大幅に防止することができる。搬送機構が完全に充填されるため、一定の充填流量にて搬送機構によって連続的に分割することが可能である。

本発明による送り湾曲部および送り螺旋の特徴の組み合わせにより、ペーストの塊の空気抜きの程度および充填レベルに関係なく、ホッパー、特に、負圧を発生させた真空ホッパーからのペーストの塊によって搬送機構１４を連続的かつ完全に充填することが可能である。従って、搬送機構の処理量を増大させることができる。

本明細書においては、本発明を真空ホッパー１に関連して説明した。しかしながら、本発明による送り湾曲部および送り螺旋の組み合わせは、開放型ホッパーとともに使用することも可能である。

図１に示した実施形態においては、送り螺旋５の支持および駆動は、充填機の上側領域において、すなわち本明細書においては蓋２において行われる。しかしながら、本発明はこれに制限されない。送り螺旋５の支持および駆動は、例えば、下から、すなわち送り湾曲部の駆動と平行に行うこともできる。

本発明による充填機の概略的な縦断面図を示している。 搬送機構の断面を概略的に示している。

Claims (12)

1. ペーストの塊を充填する充填機であって、
   ホッパー（１）と、
   前記ホッパー（１）の下に配置されている搬送機構（１４）と、
   前記ペーストの塊を前記ホッパー（１）から前記搬送機構（１４）に送り込む送り装置（４，５）と、
   を備え、
   前記送り装置（４，５）が、送り湾曲部（４）と、前記送り湾曲部（４）の中に配置されている送り螺旋（５）とを備え、
   前記送り螺旋（５）の回転速度と、前記送り湾曲部（４）の回転速度とを、互いに依存して、または互いに独立して、閉ループ制御することのできる制御装置（１８）、
   をさらに備えていることを特徴とする、充填機。
2. ペーストの塊を充填する充填機であって、
   ホッパー（１）と、
   前記ホッパー（１）の下に配置されている搬送機構（１４）と、
   前記ペーストの塊を前記ホッパー（１）から前記搬送機構（１４）に送り込む送り装置（４，５）と、
   を備え、
   前記送り装置（４，５）が、送り湾曲部（４）と、前記送り湾曲部（４）の中に配置されている送り螺旋（５）とを備え、
   前記送り螺旋（５）もしくは前記送り湾曲部、またはその両方の回転速度の前記閉ループ制御が、
   前記密閉型ホッパー（１）内の圧力、前記送り螺旋（５）の領域内または前記搬送機構（１４）の入口領域内の圧力、前記搬送機構内（１４）またはその出口領域内の圧力、材料の温度および種類、前記材料の空気含有量、前記搬送機構（１４）の搬送処理量、
   から成る群からの少なくとも１つのパラメータを通じて制御されることを特徴とする、充填機。
3. ペーストの塊を充填する充填機であって、
   ホッパー（１）と、
   前記ホッパー（１）の下に配置されている搬送機構（１４）と、
   前記ペーストの塊を前記ホッパー（１）から前記搬送機構（１４）に送り込む送り装置（４，５）と、
   を備え、
   前記送り装置（４，５）が、送り湾曲部（４）と、前記送り湾曲部（４）の中に配置されている送り螺旋（５）とを備え、
   前記送り螺旋（５）が前記送り湾曲部（４）よりも高速で回転することを特徴とする、充填機。
4. 前記送り螺旋（５）が、前記送り湾曲部の軸線を中心として配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の充填機。
5. 前記ホッパーの縁部における前記送り湾曲部（４）が、内側が開いている螺旋として配置されており、前記ペーストの塊が、本質的に前記ホッパーの中央部に運ばれ、前記送り螺旋（５）が、前記ペーストの塊を下方向、前記搬送機構（１４）に運ぶように形成されている、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の充填機。
6. 前記送り湾曲部（４）および前記送り螺旋（５）のそれぞれが自身の駆動装置（１０，１７）を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の充填機。
7. 前記送り湾曲部（４）が、前記ホッパー（１）の下端領域に回転自在に支持されており、前記送り螺旋（５）が、前記ホッパー（１）の上端領域または下端領域に回転自在に支持されている、ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の充填機。
8. 前記ホッパー（１）が密閉型真空ホッパーであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の充填機。
9. ペーストの塊を充填する方法であって、
   ペーストの塊をホッパー（１）から搬送機構（１４）に充填するステップであって、前記搬送機構（１４）が、ソーセージを詰めるために前記ペーストの塊を充填管（１５）に運ぶ、前記ステップ、
   を含み、
   前記ペーストの塊が、送り湾曲部（４）と、前記送り湾曲部（４）の中に配置されている送り螺旋（３）との組み合わされた効果によって、前記ホッパー（１）から前記搬送機構（１４）に送られ、
   前記送り螺旋（５）の回転速度と、前記送り湾曲部（４）の回転速度とが、互いに依存して、または互いに独立して、閉ループ制御されることを特徴とする、方法。
10. ペーストの塊を充填する方法であって、
    ペーストの塊をホッパー（１）から搬送機構（１４）に充填するステップであって、前記搬送機構（１４）が、ソーセージを詰めるために前記ペーストの塊を充填管（１５）に運ぶ、前記ステップ、
    を含み、
    前記ペーストの塊が、送り湾曲部（４）と、前記送り湾曲部（４）の中に配置されている送り螺旋（３）との組み合わされた効果によって、前記ホッパー（１）から前記搬送機構（１４）に送られ、
    前記送り螺旋（５）もしくは前記送り湾曲部、またはその両方の回転速度の前記閉ループ制御が、
    前記密閉型ホッパー（１）内の圧力、前記送り螺旋（５）の領域内または前記搬送機構（１４）の入口領域内の圧力、前記搬送機構内（１４）またはその出口領域内の圧力、材料の温度および種類、前記材料の空気含有量、前記搬送機構（１４）の搬送処理量、
    から成る群からの少なくとも１つのパラメータを通じて制御されることを特徴とする、方法。
11. ペーストの塊を充填する方法であって、
    ペーストの塊をホッパー（１）から搬送機構（１４）に充填するステップであって、前記搬送機構（１４）が、ソーセージを詰めるために前記ペーストの塊を充填管（１５）に運ぶ、前記ステップ、
    を含み、
    前記ペーストの塊が、送り湾曲部（４）と、前記送り湾曲部（４）の中に配置されている送り螺旋（３）との組み合わされた効果によって、前記ホッパー（１）から前記搬送機構（１４）に送られ、
    前記送り螺旋（５）が前記送り湾曲部（４）よりも高速で回転することを特徴とする、方法。
12. 前記送り湾曲部（４）が、前記ペーストの塊を本質的に前記ホッパーの中央部に運び、前記送り螺旋（５）が、前記ペーストの塊を下方向、前記搬送機構（１４）に運ぶ、ことを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。

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