JP5227190B2 - 人が消費するための製品を成形するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、注入可能な材料、特にチョコレート等の脂質材料から食品を製造するためのデポジッタに関する。このタイプのデポジッタは、注入可能な材料を保持するための加熱可能な材料容器と、材料容器の内部と流体接続関係にある少なくとも１個のノズルと、材料容器の内部を加圧するための圧力源とを有する。

これまでの慣例では、このようなデポジッタの構成要素は剛性金属部品で形成されている。加熱可能な材料容器は、注入可能な材料を保持するために使用される。容器のベースから配管が延びており、各配管は、複数のチャンバの内の一個に延びている。各チャンバは、移動可能なピストンを内部に備えている。これらチャンバの各々は、ノズルに接続されている。各チャンバ／ピストン／ノズルユニットに対して弁機能が備えられている。

吸込みストロークが１回行われる間に、材料容器と各チャンバの間の接続配管は、対応する弁によって開放されるが、各チャンバとノズルの間の対応する接続配管は閉止される。対応するピストンが各チャンバ内を移動してチャンバ自由容積を増加させ、材料がチャンバ内に引き込まれる。

押出しストロークが１回行われる間に、材料容器と各チャンバの間の接続配管は、対応する弁によって閉止されるが、各チャンバとノズルの間の対応する接続配管は開放される。対応するピストンが各チャンバ内を移動してチャンバ自由容積を減少させ、材料は、各チャンバから割り当てられたノズルに押出される。

ノズルから排出された材料は、支持トレイ上に或いは中空の型の中に押出される、即ち注入される。

このようなデポジッタの特殊な設計の場合、ピストン機能に弁機能が組み合わされる。この目的のため、ピストンは、例えば、基本的には円筒形のリフト／回転ピストンとして形成される。リフト／回転ピストンは、チャンバ或いはピストンの軸に沿って直線ストロークで移動できると共に、チャンバ或いはピストンの軸を中心として回転移動できる。対応する接続配管からの取込み口を各チャンバ壁に配置し、対応する切欠き部及び／又は開口部を対応するピストンに配置する特殊な構成を用いれば、対応するピストンの一連の直線及び回転運動（最初は一方の方向、次に反対方向）を行うことにより、完全な注入サイクル（吸引及び排出）を実施できる。

より小型のデポジッタの後者の場合、ピストン機能及び弁機能を組み合わせることにより可動部品数を或る程度低減できたことは確かであるが、このような従来のデポジッタでさえ数多くの可動部品を有している。

更に、注入する液体が低粘性である場合、排出ストローク終了後のノズルからの液垂れは避けられない場合が多い。チョコレート材料が注入される用途の殆どにおいては、少なくとも結晶性トリグリセリド類（低温で溶解する）が溶解するのに十分高い温度で注入が行われるため、チョコレート材料全体が非常に流動性の高い状態となり、ノズルからの液垂れが発生する。

一般に、注入サイクル１回で注入される量は極僅かであるため、殆ど注入過程全体が過渡的（非定常）状態で行われる。上述の液垂れや、少なくとも部分的に液垂れに起因する単位供給量の変化の他、注入が主に過渡的状態で行われることも、材料の組成変化を惹き起こす。これは更に、注入後のチョコレート材料の品質の悪化も招く。

この他、流れ抵抗は、注入されるチョコレート材料の流れ特性（粘性）及び幾何学的パラメータによって調節されるが、製造出力レベル条件（ストローク頻度やストローク当りの供給量）が固定された状態では、流れ抵抗の経時変化を変えることは実質的に不可能である。

ノズル上流に作用する絶対圧は、注入開始時、注入されるチョコレートのフローポイントに打ち克つのに十分大きくなければならない。これにより、初期の圧力上昇が急激になる。流れが開始するとすぐに、安定した流れを維持するために圧力を大幅に下げる必要がある。更に、流れ断面が放物線状の剪断層流が流れることにより、チョコレート材料の流れ特性（粘性）に変化が生じ、粘性が低下する。このように、剪断作用は希薄化作用を有する。この結果、チョコレート材料のフローポイントに打ち克つのに必要な初期の圧力は、流れが開始した後で流れを維持するのに必要な圧力より大幅に高くなってしまう。即ち、圧力源の設計及び多くの機械部品の強靭さは、この最大圧力要件を基準として用いて決めなければならない。

従って、本発明の課題は、注入可能な材料、特にチョコレート等の脂質材料の形態の食品を製造するためのデポジッタであって、注入に関する前記問題点及び欠点を回避できる、或いは少なくとも低減できるデポジッタを利用可能にすることである。

本発明は、注入可能な材料（特にチョコレート等の脂質材料）からなる食品の製造のためのデポジッタであって、注入可能な材料を収容するための１つの材料容器と、１つの材料容器の内部と流体接続関係にある複数のノズルと、１つの材料容器の内部を加圧し、１つの材料容器の内部と流体接続関係にある複数のノズルを通して材料を押出すための１つの圧力源とを有し、各ノズルはノズル開口部或いはノズル絞り部を有し、その開口部断面或いは流れ断面はフレキシブルであり、又、各ノズルは、少なくともノズル開口部の領域において、柔軟な弾性材料（特にエラストマー材料）を備えることを特徴とするデポジッタである。

これにより可能になるのは、第一にノズルの幾何学的制限の調節、第二に注入可能な材料の組成によって決まる注入可能な材料の流れ特性を目的に合わせて変化させることである。注入過程開始時にノズルの流れ及び／又は開口部断面を増加させることにより、また、好ましくは注入過程中にノズルの流れ及び／又は開口部断面を低減することにより、注入サイクル全体に亘る圧力変動を無くすことができる。

本発明による変形ａ）に代わる特徴又はこれを補う特徴は、材料容器内部に収容されノ
ズル開口部の内壁と接触している注入可能な材料からノズル開口部を制御する圧力を得る
ことができることである。

本発明によるこのようなノズル断面の能動的変化とは別に、ノズルは、流れに応答する
単純な受動的特性を有することもできる。このために、ノズルは弁機能を有する。この設
計によれば、冒頭に述べたピストン（直動／回転ピストン）に付加する或いはピストンと
組み合わせる弁機能を省略できる。

又、本発明は、前記の通り、ノズルが、少なくともノズル開口部の領域に、柔軟な弾性材料（特にエラストマー材料）を備えるということを特徴とする。これにより、ノズルの少なくとも一部は自らを自動的に、注入サイクル中の圧力及び流れの状態に対して調節できる（受動的調節）。注入サイクル開始時に柔軟な弾性材料（エラストマー材料）が膨張することにより、注入サイクル開始時の圧力ピークを大きく低減でき、フローポイントに打ち克つと、柔軟な弾性材料（エラストマー材料）は収縮し、速い流速と流れ内部の剪断速度（shear rate）とが維持され、チョコレート材料等の場合には粘性が低下する。

本発明によれば、ノズルは、静止状態でノズル開口部を閉止する弾性構成要素を備えて
いる。これにより、注入サイクル後の液垂れが防止される。

ノズルは、可変流体圧の流体源と流体接続関係にある中空空間を備えた弾性構成要素を有することが好ましい。この場合、弾性構成要素に流体を満たし、流体圧によって該要素を大きく又は小さく膨張させることができる。従って、注入サイクル中に、目的に合ったノズル断面及び／又はノズルチャネル形状の能動的調節を達成できる（能動的調節）。弾性構成要素の中空空間内の流体圧によって、該要素の弾性ひいては柔軟性を、目的に合うように調節できる、或いは注入される材料の流れ特性に合うように変更できる。

デポジッタの圧力源としては、材料容器内部に挿入可能なディスプレーサ、特にプランジャや膜を使用できる。これに替えて、圧縮ガス（特に圧縮空気）を収容した加圧容器をデポジッタの圧力源として使用できる。加圧容器は、材料容器内部と流体接続関係にある弁によって切り替え可能である。このように、各ノズルから材料を押出すために、必要な圧力を全ノズルの上流の材料容器内に発生できる。

デポジッタの材料容器は、材料容器内部から圧縮ガス（特に圧縮空気）を排出するために、ガス逃がしベントを適切に含む。この場合、材料容器のガス逃がしベントは、好ましくはガス逃がし弁である。これにより、各ノズルからの材料の押出し速度を低下させ最終的には押出しを中断するために、全ノズルの上流の材料容器内の圧力を低減できる。

また、材料容器の壁の少なくとも一部分は、柔軟な弾性材料、特にエラストマー材料で形成するのが有利である。これにより、材料容器の内部圧力を材料容器内容積によって制御できる。この目的のため、材料容器の壁の少なくとも一部を柔軟な膜で形成するのが好ましい。膜は、材料容器の内圧を増加或いは低減させるために、大きな領域に亘って内側に押されるか外側に引張られる。

ノズル全体を柔軟な弾性材料、特にエラストマー材料で形成することも可能である。既に上で説明したように、これにより、注入サイクルにおける圧力変動を無くすことができる（受動的調節）。ノズルは、材料容器の壁に直接固定されるのが好ましい。即ち、材料容器とノズルの間の接続配管は必要ない。これにより、本発明に係るデポジッタの構造が単純化される。特に、費用のかかるこのような接続配管の加熱の必要性がなくなる。更に、別の利点は、注入される材料（チョコレート材料等）は、適切に熱的及び／又は機械的（剪断及び／又は振動）に調節される材料容器内で或る程度の時間に亘って滞留した後、ノズルに達するが、材料は、接続配管を介して移動する必要がないため、熱的及び／又は機械的調節によって明確に規定された組成を維持している。

柔軟なノズルは、スリット付き部分、ベローズ状に折り畳まれた部分、伸長可能な部分、或いは手袋の指部のように内側に反転できる部分、又はこれらの組合せを有することができる。

「スリットノズル」の場合、例えば、ノズルの端部に少なくとも１個のスリットが配置されている。これは、好ましくは、２個のスリットが直角に交差する十字状スリット、或いは３個以上のスリットが星のように互いに交差する星状スリットで構成される。

「ベローズノズル」の場合、ノズルは、ノズルの長さ方向軸に対して横断方向に配置されたベローズ状折畳み部分を備えたベローズ設計を有する。これにより、ノズル内部の材料の流体圧によってノズルの長さを変更できる。

「膨張可能なノズル」も同様に機能する。エラストマーノズル材料は、膨張していない緩んだ状態では比較的短いノズルを形成するように成形される。ノズル内部に圧力を加えることによりノズル材料を延ばしたときだけ、ノズルは長くなり、例えば、所望の目的の長さとなるように伸ばし得る。

「反転可能なノズル」の場合、エラストマーノズル材料は、変形していない緩んだ状態のノズルは材料容器内部に延びるように成形される。ノズル内部に加えられた圧力によってノズル材料が膨張したときにだけ、ノズルは内側が外側となるように反転し、所望の目的の長さとなるように伸ばし得る。

ノズルは、ノズルを通して充填される材料のための受取り領域を備えるのが適切である。これは、非常に単純には、支持面やコンベアベルト等とすることができる。特に、受取り領域は中空の型とすることができ、その中に、材料がノズルから注入される。この受取り領域は、注入後の材料の最適な固化を確実に行うため、加熱することが好ましい。

受取り領域は、受取り流体で満たされた容器とすることもできる。特にこれに適しているのは、例えば、液体で満たされた桶状部及び／又は気体流動床である。液体で満たされた桶状部は、充填された材料の各単位を水等によって冷却するために、或いは、充填された材料の各単位を特定のフレーバを有する特定のカラーコーティング等で装飾するために使用できる。

好ましくは、各ノズルは、内部の圧力を記録するための少なくとも１個の圧力センサを有する。材料容器も、内部の圧力を記録するための少なくとも１個の圧力センサを有することが好ましい。

このようにすれば、材料容器或いはノズルの内部の圧力変化によって、或いはノズルの形状変化によって影響を受ける充填過程を実施できる。ここで、ノズルの形状及び弾性によって決まるノズルの柔軟性と、材料容器及びノズル内の圧力の間には相互作用がある。

従って、本発明に係る「柔らかいデポジッタ」は、少なくとも柔軟なノズルを有し、ノズルの柔軟性は、調節可能であって、充填される材料の流れ特性に合うように適合させ得る。

又、本発明は、前記のデポジッタを使用した注入可能な材料（特にチョコレート等の脂質材料）からなる食品の製造方法であって、加熱された注入可能な材料を１つの材料容器に準備する段階と、１つの材料容器内部を１つの圧力源により加圧する段階と、１つの材料容器と流体接続関係にある複数のノズルの流れ及び／又は開口部の断面を変更しながら、複数のノズルを通して材料を押出す段階とを含む方法である。

ノズルから押出される材料の圧力を、少なくともノズルから押出されている間、測定することが好ましい。測定された材料の圧力を、ノズルの流れ及び／又は開口部の断面を制御するための基準として、又材料容器に加える圧力を制御するための基準として使用することが有利である。

ノズルの流れ及び／又は開口部の断面の変化は、受動的調節又は能動的調節により、或いは受動的調節と能動的調節の組合せによって行われる。

受動的調節においては、少なくとも一部分が柔軟性を有するノズルが、流れの状態及び圧力状態に合うように自らを自動的に調節する。

能動的調節は、少なくとも一部分が柔軟性を有するノズルを、充填中の流れの状態及び圧力状態に合わせるように制御することによって行われる。ノズルの柔軟な部分の弾性及び／又は形状、ひいては柔軟性を変化させるようにノズルの柔軟な部分を制御することが好ましい。

本発明の別の利点、特徴及び可能な用途は、次の本発明に係るデポジッタ及びノズルの好ましい実施形態の説明から理解できるが、これら実施形態は本発明を限定するものではない。

図１は、従来のデポジッタの構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。デポジッタは、チョコレート材料等の注入可能な材料Ｍを保持するための材料容器２と、ノズル開口部４ａが下端に配置されたノズル４と、駆動部７ａ、ピストンロッド７ｂ及びピストン７ｃからなる圧力源とから構成されている。ピストン７ｃは、滑り軸受によってノズル４の上部４ｂに取り付けられている。ノズル４の下方には、複数の窪み或いは空洞部１６ａを備えた型１６が所定の位置に配置されている。このデポジッタの内、注入される材料Ｍと接触する構成要素２、４、７ｂ、７ｃは全て剛性部品である。

動作時、駆動部７ａは、ピストンロッド７ｂ及びピストン７ｃからなるユニットを下方に移動させ、ノズル４内の材料Ｍをノズル開口部４ａから押出す。この様にして、ノズル４内のピストンストロークに相当する一定量の材料Ｍが、ノズル４の下方に配置された各窪み１６ａに充填される。

溶解したチョコレート材料をこのような従来のデポジッタを用いて注入する場合、実際の注入過程後に引き続いてノズル４からチョコレート材料が液垂れする、即ち流れ出ることは避けられない。これは、単位供給量の正確さや充填されたチョコレート製品の外観に悪影響を及ぼしかねない。

図２は、本発明に係るデポジッタ１の主要な構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。デポジッタ１は、チョコレート材料等の注入可能な材料Ｍを保持するための材料容器２と、下端にノズル開口部４ａが配置されたノズル４と、圧力源（図示せず）に接続された圧力弁６とから構成されている。加圧媒体としては、圧縮機（図示せず）によって製造され、圧力弁６と流体接続関係にある加圧空気容器（図示せず）に貯蔵された圧縮空気を用いるのが好ましい。ノズル４の下方には、同様に、複数の窪み或いは空洞部１６ａを備えた型１６が所定の位置に配置されている。

図１に概略的に示した従来のデポジッタとは対照的に、図２に示す本発明に係るデポジッタ１においては、注入される材料Ｍと接触する全ての構成要素が剛性部品ではなく、ノズル４の下端には、エラストマー材料で製造された膜４ｃがノズル開口部４ａに位置決めされている。この膜は一以上のスリット４ｄを有する。注入可能な材料Ｍは、膜が閉じている、即ちスリットが開放していないときは、ノズル４の内部に保持されている。材料Ｍの表面張力や、フローポイント、ノズル４の内壁への付着もこれに寄与している。

動作時、加圧された空気或いはその他の気体又は気体混合物は、圧力弁６から材料容器２の内部３に供給され、材料容器２の内部３の圧力を上昇させる。この圧力上昇により、材料Ｍは材料容器２からノズル４の内部を通って下方に押出され、膜４ｃを弾性的に延ばすと共に、膜４ｃの一又は複数のスリット４ｄを広げて開放する。このように、ノズル４内の材料Ｍは、開放されたスリット膜４ｃを通して押出され、材料容器２内の過剰な圧力に相当する一定量の材料Ｍが、ノズル４の下方に配置された各窪み１６ａ内に押出される。

図１の従来のデポジッタのノズルオリフィス４ａの断面Ｑは不変であるのに対し、本発明に係るデポジッタ１は、弾性的に延び得る材料で製造された柔軟なスリット膜４ｃで形成された開口部断面Ｑが可変のノズル４を有する。

エラストマー材料製のスリット付き膜４ｃに替えて、一又は複数の孔を備えた膜を使用できる。このタイプの「篩膜（sieve membrane）」は、全ノズル断面に亘って流れの状態を均一に維持するのに役立つ。

本発明に係るデポジッタ１（図２）においては、従来のデポジッタにおいてピストン７ｃ（図１）の供給ストローク（dosing stroke）に必要なノズル４の上部４ｂを省略できる。これにより、材料容器２の床に形成されるノズル４を非常に短くできる。極端な例では、実際のノズル４を、鉛直方向の長さをなくして設計することもできる。即ち、ノズル開口部４ａは、材料容器２の床板に形成された開口部であり、柔軟なスリット膜４ｃはこの開口部に配置される。このように、本発明に係る非常に小型のデポジッタ１を製造できる。好ましくは、複数のノズル４（即ち、各々がスリット膜４ｃを備えた複数のノズル開口部４ａ）を材料容器の床に設ける。これにより、各ノズルにピストン及びロッドを配置しなくて済むだけでなく、非常に小型の構成のデポジッタを得ることもできる。

図３は、本発明に係るデポジッタ１の第一の設計例の構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。材料容器２は、比較的大きな床面積及び天井面積を有するが、高さは比較的低い。短い形態の複数のノズル４が材料容器２の床板２ａに取り付けられており、各ノズル４は、スリット膜４ｃ或いは別のタイプの孔付き膜（篩膜等）を備えたノズル開口部４ａを有する。材料容器２の天井板２ｂには、圧力弁６と、ガス抜きベントを備えたガス逃がし弁９とが設けられている。圧力弁６は、加圧容器５と流体接続関係にある。ガス逃がし弁９は、ノズル４と同様に構成できる、即ち、ガス抜きベントにスリット及び／又は孔が形成された柔軟な膜を有することができる。材料容器２及びノズル４の下方には、複数の窪み１６ａを備えた型１６が位置決めされており、各ノズル４に対して１個の窪み１６ａが割り当てられているか、或いは材料容器２と型１６の間の相対移動によって各ノズル４を１個の窪み１６ａに割り当てることができる。好ましくは、材料容器２を静止位置の状態に維持したまま、型１６を移動する。

更に、本発明に係るデポジッタ１は、天井板２ｂの注入口８ａに設けられた取込み弁８を備える。流体のチョコレートは、供給管８ｄからこの注入口８ａを通って材料容器２に注入される。この開口部８ａにも、圧縮された空気或いは別の気体又は気体混合物が材料容器２の内部３から供給管８ｄに逃げるのを防止するため、弁機能を備えることができる。この目的で使用される弁もノズル４と同様に構成できる、即ち、注入開口部８ａにスリット及び／又は孔が形成された柔軟な膜８ｃを有することができる。

材料容器２は、比較的背の低い側壁２ｃ、２ｄを有する。材料容器２の床領域全体に亘って、圧力状態が均一に分散されていると共に材料Ｍが均一状態であることが重要である。これは、充填対象の材料Ｍを事実上の準静止状態で維持し、注入によって材料容器２内の材料Ｍに生じる流速を低く抑えることによって達成される。更に、材料容器２内の準静止状態の材料Ｍは、容器２の床領域全体に亘って均一に調整される。この目的のため、大きなメッシュ状或いは格子状のツール２１が提供される。このツール２１は、主に、材料容器２の床板２ａに平行に且つ充填される材料Ｍの内部で延在する。ツール２１は、格子、孔付きプレート、ワイヤメッシュ等の構造とすることができる。ツール２１は、密閉されたチャネル２ｅ、２ｆを介して材料容器２の天井板２ｂを貫通して延びる鉛直方向の接続ロッド２０によって振動ユニットに接続されている。振動ユニットは、ベースフレーム１７、振動源１８及び複数のバネ１９を備える。この振動ユニットにより、ツール２１は材料Ｍの中で上下に移動できる。このようにして、制御された方法で、充填される材料Ｍに剪断応力及び膨張応力を導入できる。チョコレートの場合、これは、例えば、粘性を低下させるために使用できる。

この機械的調整（剪断作用、材料の膨張）の他、材料Ｍの熱調整（加熱）を行うこともできる。この目的のため、加熱ユニット（図示せず）が材料容器２の壁の中或いは壁上、好ましくは床板２ａの中或いは下に設けられ、容器の壁を加熱するのに使用できる。これに替えて或いはこれに加えて、材料容器２の全領域に亘って均一に熱調整を行えるようにツール２１が加熱される。

図４は、本発明に係るデポジッタ１の第二の設計例の構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。このデポジッタ１は、２個の本発明に係るデポジッタ１ａ及び１ｂを互いに横並びに配置して構成されている。これらは各々、図３に示す本発明に係るデポジッタと同一或いは同様の構成を有する。図４においては、明瞭化のため、各デポジッタ１ａ及び１ｂのツール２１及び振動ユニット１７、１８、１９、２０、２１（図３参照）は省略する。２個又は複数の本発明に係るデポジッタ１ａ、１ｂ等をこのように配置することにより、異なる材料Ｍを一緒に処理して単一の充填製品を形成できる。例えば、組成（調製法）及び／又は調整処理（加えられる剪断力、加熱）の異なる種類のチョコレートを処理して単一の菓子製品を形成できる。

本発明に係る方法は、図２、図３及び図４に示す本発明に係るデポジッタ１を用いて実施できる。

チョコレート等の注入可能な材料を材料容器２に準備する。材料容器２内の材料を熱的且つ機械的に調節するが、その目的のため、ツール２１（図３参照）を材料容器内で上下に移動させる。このツール２１の移動は必要に応じて調節できる。即ち、振幅を調節したり、ツールの振動数を調節できる。チョコレート材料を処理するため、容器２内の材料の温度を約３０℃〜約３２℃の値に調節する一方、ツール２１の振動については、振幅を１ｍｍ〜２０ｍｍに選択し、振動数を１Ｈｚ〜２００Ｈｚに選択する。このように、充填される材料或いはチョコレートに対して、明確に規定された流れ特性を設定できる。

注入過程を開始するため、材料容器の内部３を加圧する。このため、加圧空気或いは別の圧縮されたガスや混合ガスが圧力源５から材料容器２の内部３内に流れるように、圧力弁６を開放する。この過剰な圧力により、材料Ｍは柔軟なノズル４から窪み１６ａに均一に押出される。

材料容器２の天井板２ｂの一点に固定された圧力弁６に替えて、材料容器２の内部３に開放した複数の圧力管（図示せず）を天井板２ｂ全体に亘って均一に分散配置できる。これら管の各々が開口部に圧力弁を有しているか、これら管は、単一の圧力弁が設けられた共通の圧力管から分岐している。

一又は複数の圧力弁６に替えて、表面積の大きな気密の膜（図示せず）を容器２の一以上の壁に設けることができる。この膜は、好ましくは材料容器２の天井板２ｂに配置される。この膜を内側に押すことにより、材料容器２内が加圧され、材料Ｍがノズル４から押出される。その後、膜は戻る。これによって、材料容器２内に負圧が生じるが、適切な取込み弁（図示）によって均圧化される。

膜は、好ましくは弾性膜である。この弾性膜は、開放されると再び自動的に元に戻り、生じた負圧によって、空気或いは別のガスや混合ガスが前記取込み弁から材料容器２に吸引される。

材料容器２の天井板２ｂの弾性膜は多孔性であることが特に有利である。これは、膜の内外で差圧がある場合、気体分子が弾性膜を通過することによって比較的緩やかな均圧化が行われるからである。このような弾性多孔性膜を内側に押すと、最初に、多孔性膜の流れ抵抗によってラム圧（ram pressure）が生じる。しかしながら、この過剰な圧力は、特定の同一量の材料Ｍを同一の柔軟なノズル４の各々から押出すのに十分長い時間に亘って維持される。通常、多孔性弾性膜を内側に押す動作は１秒未満の時間内で行われるが、膜を通って行われる均圧化及び膜の戻り動作は２〜数秒の時間をかけて行われる。

膜の戻り動作の間、材料容器２内に小さな負圧が生じる。柔軟なノズル４と共に、この負圧は、充填後のノズル４からの材料Ｍの液垂れを防止するのに役立つ。

ツール２１（図３参照）の振動は、調整、即ち材料Ｍのレオロジー学的性質の調節に役立つだけでなく、材料Ｍの脱気、即ち材料Ｍから空気やその他の気体の気泡を放出するのにも役立つ。

本発明によれば、材料容器２と流体接続関係にあるノズル４から材料Ｍを押出す間、ノズル４の流れ及び／又は開口部の断面Ｑは変化する。この開口部断面Ｑの変化は、能動的又は受動的に行うことができる。断面Ｑを能動的に変化させる場合は、能動的に変形可能な柔軟な要素を備えたノズル４を用い、断面Ｑを受動的に変化させる場合は、受動的に変形可能な柔軟な要素を備えたノズル４を用いる。

好ましくは、ノズルから押出される材料の圧力を、少なくとも、材料Ｍをノズル４から押出す間、測定する。測定された材料の圧力は、例えば、ノズル４の流れ又は開口部の断面Ｑを制御する基準として使用する。これに替えて又はこれに加えて、ノズル４内圧の測定値を、材料容器２に加える圧力の制御に使用することもできる。具体的には、圧力弁６の開動作や、多孔性弾性膜を内側に押す動作を、測定された圧力に基づいて制御する。

図５は、第一の動作状態（ノズルが閉じ、流れが通過していない静止状態）における本発明に係るデポジッタ１のノズル４の第一の設計の構成を断面図で概略的に示す。図示のノズル４は、ゴム状のエラストマー材料で形成された柔軟な部分１０を有する。柔軟な部分１０は中空空洞部１０ａを有し、ノズルの下端に配置されている。この例の場合、柔軟な部分１０は、変形していない状態では環状体の形状を有する要素で構成されている。ノズル４の流れ抵抗は、エラストマー材料（ゴムの硬さ）の選択及び幾何学的形状（大きな半径の環状体、小さな半径の環状体、環状体の壁の厚さ）によって調節できる。更に、中空の空間１０ａには流体を満たすことができる。これにより、柔軟な部分の柔軟性或いはその流れ抵抗を調節できる。流体としては、空気、その他の気体或いは気体混合物等の圧縮性流体、或いは水や油等の非圧縮性流体を使用できる。環状体或いはチューブの硬さは、圧縮性流体の圧力により調節できる。また、非圧縮性流体を満たすことにより、満たされた流体の内部摩擦によって生じる変形抵抗を調節することも可能である。

ノズル４の弾性部分に、非圧縮性流体用の第一の中空空間と圧縮性流体用の第二の中空空間とを備えると、特に「インテリジェント」な、流れに適応性のあるノズル４を得られる。これにより、柔軟な部分の変形特性（硬さ、変形抵抗等）を大きな範囲に亘って調節できる。好ましくは、第一の中空空間は、非圧縮性流体の可変圧力源と流体接続関係にあり、及び／又は第二の中空空間は、圧縮性流体の可変圧力源と流体接続関係にある。これにより、ノズルの柔軟性或いはノズルの流れ抵抗の制御が可能になる。ノズル４を通過する材料の流れの測定データ、例えばノズル４内の材料の圧力やノズル４を通過する材料の流速或いはスループット等は、この制御に使用できる。このように、ノズル４を調節できると共に、充填過程をレオロジー学的に最適化できる。更に、充填過程終了時の材料Ｍの液垂れが回避される。

図６は、第二の動作状態（ノズルが開放され、流れが通過している充填状態）における本発明に係るデポジッタのノズルの第一の設計の構成を断面図で概略的に示す。材料容器２（図２、図３、図４参照）から送られる圧力により、材料Ｍは柔軟な部分１０を変形させ、最初は閉じていたノズル４を開放する。開口部断面Ｑ及びこれに関連するノズル４のスループットは、材料Ｍの圧力により、また、予め設定されたノズル（受動的なノズル）であるか充填中に制御或いは調整されるノズル（能動的なノズル）であるかによって決まる。このように、設定された単位供給量及び規定された組成の一定量の材料Ｍを窪み１６ａに充填できる。

図７は、第一の動作状態（破線）及び第二の動作状態（実線）における本発明に係るデポジッタのノズルの第二の設計の構成を断面図で概略的に示す。第一の動作状態（流れが通過しない静止状態）においては、材料Ｍの圧力によって望遠鏡のように（telescopically）延び得るこのノズル１２は、下端が閉じている。第二の動作状態（流れが通過する充填状態）においては、このノズル１２は、材料Ｍの圧力により下方に延びた状態である。ノズル１２の下部１２ａは、上部１２ｂより或る程度細い。この望遠鏡型ノズルは受動的なノズルである。重要な利点は、液垂れを抑制するだけでなく、ノズル１２が窪み１６ａに接近しすぎた場合に、ノズル先端１２ａの損傷（破損や折れ曲がり）や窪み１６ａの損傷（引っ掻き）を防止できることである。

図８は、本発明に係るデポジッタのノズルの第三の設計の構成を断面図で概略的に示す。ノズル１４が延びており、材料が中を流れている状態だけを示す。図７に示す望遠鏡型のノズルと同様、この特殊な望遠鏡型ノズル１４は、上部１４ｂ及び下部１４ａで構成されている。上部１４ｂは、最初に長さ方向に沿って、即ち鉛直方向に延びて図示の状態に達し、下部１４ａは膨らんでボールの形状を形成する。上部１４ｂと下部１４ａの間には、延びにくい或いは全く延びない絞り部１４ｃが備わっている。これを達成するために、エラストマー材料で形成されたノズル１４は絞り部１４ｃの領域で肉厚にすることができる。或いは、ノズル１４は、絞り部１４ｃの領域に剛性リング（図示せず）を有することができる。好ましくは、上部１４ｂの長さ方向の延伸と下部１４ａの膨張とによってノズル１４を窪み１６ａに十分接近させ、下部１４ａのノズル表面と窪み１６ａの表面の間に中空領域を形成し、その中に、ノズル下端の孔１４ｄから流れ出た材料Ｍを均一に分配する。

この様にして、例えばチョコレートシェルを製造できる。ノズル１４のバルーン状の膨張可能な下部１４ａの湾曲半径と、窪み１６ａの湾曲半径とは、バルーン状部分１４ａと窪み１６ａの間に形成される中空空間が上部で閉じられるように互いに適合させることができる。この方法では、一定体積のチョコレートシェルを製造できる。好ましくは、バルーン状部分１４ａの外面の湾曲半径は、窪み１６ａの凹状内面の湾曲半径よりも大きい。これに替えて、バルーン状部分１４ａの外面の約半分の高さの位置に、張り出した縁部或いは膨出部を設けることができ、これにより、注入と押圧とを組み合わせて行いながら「押圧部材（stamp）」１４ａと窪み１６ａの間の中空空間を外側に対して閉じる。これにより、チョコレートシェルの縁を所定の形状にできる。更に、製造過程に起因する、窪み１６ａと押圧部材或いはバルーン１４ａの間の空洞部の容積の誤差を無くすことができる。このようにして製造されたチョコレートシェルは、内面の中央部に注入によって形成された隆起部を有する。しかしながら、シェルの縁は所定の形状を有する。

この望遠鏡型押圧ノズル１４により、冷間スタンピング或いは冷間押圧と同様のチョコレートシェル製造方法が可能になる。ここでは、押圧部材を冷却する代わりに、窪み１６ａを含む型１６（図２、図３、図４参照）を冷却する。これにより、従来の冷間スタンピングをより柔軟に行うことができる。

図９は、（剛性ノズルを有する）従来のデポジッタ及び柔軟なノズル４を有する本発明のデポジッタ１における充填過程中の圧力の経時変化を示す。従来の剛性ノズルの場合には、材料をノズルから注入する或いは押出す間に、ノズル内に非常に顕著な圧力ピーク（細線）が発生する。一方、本発明に係る柔軟なノズル４から材料Ｍを注入する或いは押出す場合には、殆ど圧力ピークは発生しない（黒丸に沿った線）。その代わりに、比較的低いレベルの非常に平坦な圧力曲線が得られる。これにより、本発明に係るデポジッタ１は、これに対応して軽量且つ小型で製造できる。更に、本発明に係るデポジッタ１の圧力源も、それ程大規模とする必要がない。従って、本発明に係る柔軟なデポジッタ１は、剛性構成要素で構成される従来のデポジッタよりも非常に少ない数の可動部品で構成できるだけでなく、全体として、従来のデポジッタに比べて非常に小型化できると共に、必要な機械エネルギーも少なくて済む。

図１０は、（剛性ノズルを有する）従来のデポジッタ及び柔軟なノズル４を有する本発明のデポジッタ１における注入過程中の材料の流れの経時変化を示す。剛性ノズルを有する従来のデポジッタの場合には、充填後に顕著な液垂れが起こっている（細線、約５秒後）が、柔軟なノズル４を有する本発明に係るデポジッタ１の場合には、実質的には液垂れは起こっていない（黒丸に沿った線、約５秒後）ことが分かる。

本発明は、本明細書に示した例に限定されるものではない。従って、例えば、２以上の同軸のチャネルを備えた柔軟なノズルを使用できる。これにより、従来のワンショットプロセスをより柔軟に取り扱える。

従来のデポジッタの構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。 本発明に係るデポジッタの主要な構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。 本発明に係るデポジッタの第一の設計例の構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。 本発明に係るデポジッタの第二の設計例の構成を一部切り欠いた図で概略的に示す。 第一の動作状態における本発明に係るデポジッタのノズルの第一の設計の構成を断面図で概略的に示す。 第二の動作状態における本発明に係るデポジッタのノズルの第一の設計の構成を断面図で概略的に示す。 第一の動作状態（破線）及び第二の動作状態（実線）における本発明に係るデポジッタのノズルの第二の設計の構成を断面図で概略的に示す。 本発明に係るデポジッタのノズルの第三の設計の構成を断面図で概略的に示す。 （剛性ノズルを有する）従来のデポジッタ及び（柔軟なノズルを有する）本発明に係るデポジッタにおける注入過程中の圧力の経時変化を示す。 （剛性ノズルを有する）従来のデポジッタ及び（柔軟なノズルを有する）本発明に係るデポジッタにおける注入過程中の材料の流れの経時変化を示す。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ デポジッタ
２ 材料容器
２ａ 床板
２ｂ 天井板
２ｃ、２ｄ 側壁
２ｅ、２ｆ チャネル
３ 材料容器内部
４ ノズル
４ａ ノズル開口部
４ｂ 上部
４ｃ 膜
４ｄ スリット
５ 加圧容器
６ 圧力弁
７ａ 駆動部
７ｂ ピストンロッド
７ｃ ピストン
８ 取り込み弁
８ａ 注入口
８ｃ 膜
８ｄ 供給管
９ ガス逃がし弁
１０ 可撓部
１０ａ 中空空洞部
１２、１４ ノズル
１２ａ、１４ａ 下部
１２ｂ、１４ｂ 上部
１４ｃ 絞り部
１４ｄ 孔
１６ 型
１６ａ 窪み
１７ ベースフレーム
１８ 振動源
１９ バネ
２０ 接続ロッド
２１ ツール
Ｍ 材料
Ｑ 断面

Claims (32)

1. 注入可能な材料（Ｍ）からなる食品の製造のためのデポジッタ（１）であって、
   ・注入可能な材料（Ｍ）を収容するための１つの材料容器（２）と、
   ・１つの材料容器の内部（３）と流体接続関係にある複数のノズル（４）と、
   ・１つの材料容器の内部（３）を加圧し、１つの材料容器の内部と流体接続関係にある複数のノズルを通して材料を押出すための１つの圧力源（５）とを有し、
   各ノズル（４）はノズル開口部或いはノズル絞り部を有し、その開口部断面或いは流れ断面はフレキシブルであり、又、各ノズル（４）は、少なくともノズル開口部の領域において、柔軟な弾性材料を備えることを特徴とするデポジッタ。
2. ノズルオリフィスの開口部断面或いは流れ断面（Ｑ）は制御可能であることを特徴とする、請求項１に記載のデポジッタ。
3. ノズルオリフィスの開口部断面は、圧力により制御可能であることを特徴とする、請求項２に記載のデポジッタ。
4. ノズルオリフィスの開口部断面は、材料容器の内部の絶対圧により制御可能であることを特徴とする、請求項３に記載のデポジッタ。
5. ノズル開口部を制御する圧力は、材料容器の内部に収容されノズル開口部の内壁と接触している注入可能な材料によって与えられることを特徴とする、請求項３に記載のデポジッタ。
6. ノズルは弁機能を有することを特徴とする、請求項１〜５の一項に記載のデポジッタ。
7. ノズルは、静止状態においてノズル開口部を閉止する柔軟な弾性材料を備えることを特徴とする、請求項１〜６の一項に記載のデポジッタ。
8. 弾性要素は、ノズル開口部を取り囲んで延びているリング状要素であることを特徴とする、請求項７に記載のデポジッタ。
9. ノズルは、流体圧力が変更可能な流体源と流体接続関係にある中空空洞部を有する弾性要素を備えることを特徴とする、請求項１〜８の一項に記載のデポジッタ。
10. 圧力源は、材料容器の内部に押し込むことができるディスプレーサであることを特徴とする、請求項１〜９の一項に記載のデポジッタ。
11. 圧力源は、圧縮ガスで満たされた加圧容器であり、加圧容器は、材料容器の内部と流体接続しているが、弁により切替可能であることを特徴とする、請求項１〜１０の一項に記載のデポジッタ。
12. 材料容器は、材料容器の内部から圧縮ガスを排出するためのガス逃がしベントを有することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のデポジッタ。
13. 材料容器のガス逃がしベントはガス逃がし弁であることを特徴とする、請求項１２に記載のデポジッタ。
14. 材料容器の壁の内、少なくとも幾つかの部分は、柔軟な弾性材料で形成されていることを特徴とする、請求項３〜１３の一項に記載のデポジッタ。
15. 材料容器の内部の圧力は、材料容器内部の容積によって制御可能であることを特徴とする、請求項１４に記載のデポジッタ。
16. ノズル全体が、柔軟な弾性材料で形成されていることを特徴とする、請求項１〜１５の一項に記載のデポジッタ。
17. ノズルは、スリット付き部分、ベローズ状に折り畳まれた部分、或いは手袋の指部のように反転可能な部分、又はこれらの組合せを備えることを特徴とする、請求項１６に記載のデポジッタ。
18. ノズルは、ノズルを通して充填される材料のための受取り領域を有することを特徴とする、請求項１〜１７の一項に記載のデポジッタ。
19. 受取り領域は中空の型であることを特徴とする、請求項１８に記載のデポジッタ。
20. 受取り領域は、受取り流体で満たされたレセプタクルであることを特徴とする、請求項１９に記載のデポジッタ。
21. ノズルは、ノズル内部の圧力を測定するための少なくとも１個の圧力センサを備えることを特徴とする、請求項１〜２０の一項に記載のデポジッタ。
22. 材料容器は、材料容器内部の圧力を測定するための少なくとも１個の圧力センサを備えることを特徴とする、請求項１〜２１の一項に記載のデポジッタ。
23. 注入可能な材料は、チョコレート等の脂質材料であることを特徴とする、請求項１〜２２の一項に記載のデポジッタ。
24. 柔軟な弾性材料は、エラストマー材料であることを特徴とする、請求項１〜２３の一項に記載のデポジッタ。
25. ディスプレーサは、押圧部材或いは膜であることを特徴とする、請求項１０に記載のデポジッタ。
26. 圧縮ガスは、圧縮空気であることを特徴とする、請求項１１〜１３の一項に記載のデポジッタ。
27. レセプタクルは、流体で満たされた桶状部（basin）或いは気体流動床であることを特徴とする、請求項２０に記載のデポジッタ。
28. 請求項１〜２７の一項に記載のデポジッタを使用した注入可能な材料からなる食品の製造方法であって、
    ・加熱された注入可能な材料を１つの材料容器に準備する段階と、
    ・１つの材料容器内部を１つの圧力源により加圧する段階と、
    ・１つの材料容器と流体接続関係にある複数のノズルの流れ及び／又は開口部の断面を変更しながら、複数のノズルを通して材料を押出す段階とを含む方法。
29. 少なくとも材料がノズルから押し出されている間は、ノズルから押し出される材料の圧力を測定することを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
30. 測定された材料の圧力を、ノズルの流れ及び／又は開口部の断面の制御の基準として用いることを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
31. 測定された材料の圧力を、材料容器に加える圧力の制御の基準として用いることを特徴とする、請求項２９又は３０に記載の方法。
32. 注入可能な材料は、チョコレート等の脂質材料であることを特徴とする、請求項２８〜３１の一項に記載の方法。

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