JP5744918B2 - 流動性を有する溶融された食品の成形・冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の序文に係る流動性を有する溶融された食品の成形・冷却装置に関する。

特に、本発明は、ドイツ特許出願公開第１０３２８９０５号明細書（ＤＥ １０３ ２８ ９０５ Ａ１）において公知にされた成形・冷却装置に関する。

ドイツ特許出願公開第１０３２８９０５号明細書（ＤＥ １０３ ２８ ９０５ Ａ１）は図１に描写された装置を示しているが、同装置では、具体的にはプロセスチーズである溶融された食品１が連続的なストリップ６を形成するようにローラーで圧延されて冷却される。この目的を達成するために、同装置は、逆方向に回転する２つの無端状の冷却ベルト２，３を有しており、各々の冷却ベルトは、上部の張架ローラー４及び下部の張架ローラー５上をガイドされている。スチール製のベルトとして設計されることが好ましい２つの冷却ベルト２，３は、食品（プロセスチーズ）のストリップ６を成形するために互いに離間されている。

冷却ベルト２，３の食品ストリップ６から見て反対側の各面には、溶融された食品を冷却するための冷却液７が作用する。

食品の冷却には、均等な冷却、及び食品から伝達された熱量の良好な散逸が不可欠である。また、冷却液（冷却水）の供給及び排水を正確に行う必要がある。

本発明により対処すべき課題は、シンプルな設計を有し、かつ、製造方法がシンプルであってコスト面で有利であるとともに確実な冷却を実現する上述した種類の装置であって、操作上の信頼性が高いことを特徴とする装置を創作することである。

上記課題は請求項１の特徴部分の組み合わせからなる発明により解決される。それらに関連する従属請求項は本発明のさらに有利な実施形態を示している。

本発明によると、流動性を有する溶融された食品の成形・冷却装置が提供されるが、同装置中の冷却ベルトの上部領域には複数の放水管が隣り合わせに配置されたチューブ状の給水チャンネルが設けられている。これらの放水管は冷却ベルトの表面に冷却液の層流を発生させるように設計されている。この目的のために、給水チャンネルは、給水チャンネルの内部を冷却ベルトの回転方向と交差する方向に延長する円筒状の穴部を備えており、当該円筒状の穴部は、放水管に連通している。本発明によると、冷却液の飛沫を発生させることなく、厚さが均等であり幅が一定である冷却液を作用させることが可能になる。そして、従来技術とは対照的に、厚さ及び幅が均等である冷却液膜を提供することが可能になり、冷却ベルトの表面と、乱流をなして流動することが好ましい冷却液膜との間の熱伝達を最適化することが可能になる。そのため、従来技術によると、不均等に分散され、乱流をなして流出する不均一な厚さの冷却液膜が形成されるが、本発明ではそのような事象は想定されない。

よって、本発明の実施形態によると両側からの均等な冷却を実行することが可能になる。また、本発明は、均等な冷却及び食品ストリップの確実な形成の観点でも有利である。

本発明においては上記の給水チャンネルが一定の貯蔵空間を形成することが好ましい。そのため、圧力が高くて流入条件が好ましくない場合には給水チャンネル内で乱流が形成されるおそれがあるものの、放水管から冷却液が低速かつ均等に、そして、層流をなして流出することを保証することができる。本発明により提供される貯蔵空間の圧力は、例えば、０．０５ｂａｒ〜０．３ｂａｒであり、この貯蔵空間は、全ての放水管から冷却液が均等に流出することを保証するため、冷却ベルトの幅方向における均等な流動状態を発生させる。

そのため、本発明の実施形態は、冷却水の供給（流入）が放水管を介する流出に悪影響を与えることのないように設計される。より具体的には、流入する流れの運動エネルギー及び圧力分布が放水管を介する流出を制限することのないように設計される。

放水管は冷却ベルトに対して一定の角度をなして配置されることが好ましく、例えば、４０°〜６０°の範囲内の角度をなして配置されることが好ましい。それにより冷却液膜の特に好ましい配置が達成される。

さらに、本発明では、冷却ベルトの幅方向において均等に分布された複数の放水管を提供することが好ましい。それにより、均一な層流からなる流体流出、及び層流をなして流動する均一な冷却液膜の形成が実現される。

放水管の内径に対する長さの比率は５〜９とされることが好ましい。それにより均一な流れが達成される。

冷却液膜の状態で冷却ベルトの表面から流出する冷却液を除去するために、本発明では、給水チャンネルの下方に冷却液を排水するための排出部材を設けることが特に好ましい。この排出部材は、体積が十分に大きく、冷却液の飛沫を発生させずに排水するような排水溝の形態に設計されることが好ましい。排出部材は、冷却ベルトの内表面を押圧するスクレーパーを有することが好ましく、スクレーパーは、冷却ベルトの内表面に対して弾性的に圧接することが好ましい。そのため、スクレーパーは冷却液膜を均等に除去する。スクレーパーと排水溝との差し込み結合構造は、両者の結合を円滑にすること、及び干渉部材（例えば、ネジ）を不要にすることを目的としており、それにより飛沫を発生させることなく冷却水を排水溝に流入させることが可能になる。

万一の破損時にスクレーパーを簡単にかつ複雑な手順なしで交換できるように、スクレーパーは差し込み結合により排出部材に支持されることが好ましい。

本発明における冷却液膜の排水は、例えば、ポンプによる排水時に必要となるような付加的な外部エネルギーを必要としない。さらに、本発明による装置は騒音が非常に小さくなるように設計される。

本発明に係る装置のさらに大きな利点は、スクレーパーが差し込み結合構造により排出部材に対して位置変更可能に支持されることである。そのため、クランプ結合又は温度差によりスクレーパーが変形されることはなく、スクレーパーの変形（波状の変形）によりスクレーパーと冷却ベルト表面との間に漏出口が形成されることはない。

さらに、排水溝を介する冷却液の排水は重力により行われることが好ましく、それにより、接触を受けやすく破損するおそれのある部材を設ける必要がなくなる。

本発明の好ましい発展例によると、一部の放水管への冷却液の供給を調節するための調節装置が給水チャンネルに設けられる。この調節装置により冷却装置の有効な幅を調節することができる。より具体的には、冷却液の供給に対して外側に配置された一部の放水管を密封することができるため、冷却装置の中央部のみから冷却液が流出することになる。よって、幅方向における冷却液（冷却水）の流出量を左右対称かつ無段階に調節することができる。その際、調節装置は給水チャンネル内を移動する少なくとも１つのピストンを有することが好ましい。冷却液の流入に対して外側に配置された端部領域の放水管を左右対称に密封するために、２つのピストンが設けられることが好ましい。よって、冷却液は前記の放水管を通過せず、中央部の放水管のみを通過して排出されることにより冷却ベルトに供給される。

これらのピストンはスピンドルを有する駆動部又は手回しクランクにより作動され、例えば、サーボ駆動により作動される。これによりピストンが給水チャンネルのハウジング内で移動されるため、冷却液が中央部に配置された放水管のみに流入することになり、ピストンの外側に配置された放水管に冷却液が作用することはない。よって、冷却液の飛沫又は液滴を発生させることなく調節を行うことが可能になる。スピンドルは両ピストンを左右対称に同期して運動させるために反対方向に巻かれたスレッドを備えることが好ましい。

本発明の望ましい発展例において、給水チャンネルのそれぞれの端部領域には、ピストンを通過した所望の漏れ流れを排水するための排出口が設けられる。この漏れ流れにより調節機構全体を確実に洗浄することができるため、この漏れ流れはＣＩＰ洗浄のためにも好ましい。

本発明による成形・冷却装置のその他の本質的な利点として、洗浄が容易であることが挙げられる。すなわち、内部に隠れた空間がなく、洗浄液の均等な流れが達成されるため、本発明に係る成形・冷却装置の部品を洗浄する際に定置洗浄（ｃｌｅａｎ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）を行うことができる。

従来技術による装置の概略的な側断面図である。 本発明に係る冷却ベルトによる冷却液の供給及び排出を部分的に断面図により示す斜視図である。 図２に描写された配置を示す簡略化された側面図である。 図３におけるＢ領域を詳細に示す拡大図である。 図３のＣ領域を詳細に示す拡大図である。 図２〜５における配置を部分的に断面図により示す簡略化された前面図である。 有効な幅が調節可能である実施形態を示す斜視図である。 図７の実施形態の簡略化された断面図を含む拡大図である。

以下、典型的な実施形態及び図面を参照することにより本発明について説明する。

図２〜６の各々は、回転式冷却ベルト２，３のうちのいずれか一方のみを示している。図１に示されるように、実際には相互作用する２つのベルト２，３が設けられており、食品のストリップ６が形成される冷却ベルト２，３間の隙間が均等に冷却されることになる。本発明によると、食品のストリップ６を１つの回転式冷却ベルトのみに載置することにより、その近傍に第２の冷却ベルトを設ける必要がなくなるようにシステム全体を設計することも可能である。

図２、図３及び図６の各々は、スチール等で作られている無端状の冷却ベルト２をガイドする上部の張架ローラー４及び下部の張架ローラー５を示している。各々の冷却ベルトは図１の描写のように互いに相似形をなして延伸している。

本発明によると、図３に示されるように水平方向に配置されたチューブ状の給水チャンネル８が冷却ベルトの上部領域に設けられるが、この給水チャンネル８が一定の貯蔵空間を形成し、特に図３、図４に示す通り、そこに複数の放水管９が設けられる。給水チャンネル８は、給水チャンネル８の内部を冷却ベルト２，３の回転方向と交差する方向（冷却ベルト２，３の幅方向）に延長する円筒状の穴部を備えている。放水管９は、前記円筒状の穴部に連通しており、層流をなす冷却液の流れが発生し（図４参照）、それが冷却液の流体膜１１を形成するようにチューブ状の給水チャンネル８に配置される。層流をなす冷却液の流体膜１１は、並べて配置された複数の放水管９により形成される。

図中の実施形態において、冷却液の温度は例えば１℃であるが、溶融された食品は例えば７５℃〜８５℃の範囲内の温度で導入される。ストリップ６は、冷却ベルト２，３から出てくるときに、例えば、５℃〜１０℃の範囲内の温度の冷却されている。

図４により詳細に示されているように、層流をなす冷却液の流れ１０は、飛沫を発生させることなく冷却ベルト２の表面に対して平坦かつ均等に配置される。

放水管９の長さは、例えば、２５〜３０ｍｍの範囲内であり、その内径は、例えば、３〜４ｍｍの範囲内である。全体として、内径に対する長さの比率は５〜９の範囲内であることが好ましい。

本発明に係る装置によると、均一に流出し、横方向に全く広がらないか又は僅かに広がるにすぎず、冷却ベルトの表面にしっかり付着する均等な冷却液膜を利用することができる。冷却すべき壁面の幅が例えば１２００ｍｍである場合、２ｍ^３／ｈ〜４ｍ^３／ｈの範囲内の液量の冷却液が利用される。

図７、図８は、本発明の他の実施形態を示している。本実施形態では、本発明に係る冷却装置の有効な幅が調節可能にされている。排水チャンネル８の中央部は第１実施形態と同様に設計されている。詳細には図示されていない結合導管１８により、冷却液が中央部に供給される。給水チャンネルの中央部８ａに隣接する箇所に給水チャンネルの両側部８ｂが形成される。両側部は図８に示されているように２つの部材からなるハウジングとして設計されることが好ましい。スピンドル１８により移動されるピストン１５，１６は、このハウジング内で移動可能に支持される。この目的のために、スピンドル１８は互いに反対方向に巻かれたスレッドを備えており、スピンドルハウジング２０内でガイドされる。サーボ駆動部との連結は連結部２１により実現される。スピンドルの回転によりピストン１５，１６の直線移動が引き起こされる。

図８に示されているように、給水チャンネル８は、給水チャンネル８の内部を冷却ベルト２，３の回転方向と交差する方向（冷却ベルト２，３の幅方向）に延長する円筒状の穴部２３、及び冷却液を放水管９に導くように放水管９から穴部２３に達する（連通する）個々の穿孔２２を備えている。図７中に描写されているように、ピストン１５，１６のそれぞれの密封効果により、ピストン１５，１６の外側に配置された穿孔２２及び放水管９に冷却液が作用することはない。

装置全体の洗浄のためにピストン１５，１６を通過する漏れ流れが利用される。漏れ流れは横方向に送られて排出口１７（突出するパイプ）に供給され、冷却ベルトの表面上を横方向に流れる。

互いに反対方向に巻かれたスレッドを両端部に有するスピンドルを回転することにより、ピストン１５，１６の双方が移動される。ピストン１５，１６は非円形に設計されるため、それらがスピンドルとともに回転することを防止できる。すなわち、ピストンは直線的に移動するにすぎない。

図４に示されているように、チューブ状の給水チャンネル８の上方に、冷却液が付着している領域を除去するための付加的なスクレーパー１４を設けることができる。スクレーパーが設けられる場合、冷却液膜１１が形成される前に冷却ベルトの表面から冷却液が除去される。これは上向きに走行するベルトに特に適している。このような除去部材（スクレーパー）を上向きに走行する冷却ベルトに対する放水管の上方に設ける目的は、上方に運ばれた冷却液が上部ローラーに到達して液滴になる前に、その冷却液を拭い取るためである。

本発明によると、冷却液の排水は、傾斜するように配置された排水溝１２（図６参照）の形態を有する排出部材１２により行われる。排出部材は上部に向かって開放されているため洗浄が容易である。冷却ベルト２表面からの冷却液の導入、すなわち、冷却ベルト２表面からの冷却液膜１１の除去は、弾性を有するスクレーパー１３（図５参照）により行われるが、このスクレーパー１３は、排出部材１２に対して位置変更可能に取り付けられ、特に、差し込み式の結合により取り付けられることが好ましい。

本発明による装置は、冷却ベルト２，３内で横方向に開放されているが、層流をなす冷却液膜１１の横方向の流れを止める必要はないため、冷却ベルト２，３の両側部に水かき状の部材等を設けることにより層流をなす冷却液膜１１を制限する必要はない。

よって、本発明によると以下の作用効果が発揮される：
− コンパクトかつシンプルな設計のため製造が容易である
− 幅方向において正確に冷却媒体を作用させることができ、（端部領域において）直線的な境界を形成することができる
− 付加的な放水システムを設けることなくＣＩＰを実現することができ、洗浄中の熱的安定性を確保することができる
− 冷却ベルトの表面の凹凸を相殺し、誤動作を防止することができる
− 高温域で誤動作を起こすことがない
− 最大量の冷却水を利用することができる
− 圧力又は流量の複雑な制御又は調節が不要であり、複雑なノズル形状が不要である
− システム内で液滴や水しぶきが発生しないため、冷却液の使用量を３０〜１００％の範囲内で可変にすることができる
− 流体膜の層の厚さを幅方向において均等にすることができる
− 機能信頼性が高く、エネルギー消費を必要としない（さらに、騒音が発生しない）
− ベルトのドライ運転中も不具合が発生しない
− 迅速な交換が可能であり、据え付け時の手間が最小限で済む
− スチール製のベルトに損傷を与えず、安定走行に悪影響を及ぼさない。

１ 食品／プロセスチーズ、
２，３ 冷却ベルト、
４ 上部の張架ローラー、
５ 下部の張架ローラー、
６ 食品のストリップ、
７ 冷却液、
８ チューブ状の給水チャンネル、
９ 放水管、
１０ 層流をなす冷却液の流れ、
１１ 層流をなす冷却液膜、
１２ 排出部材／排水溝、
１３，１４ スクレーパー、
１５，１６ ピストン、
１７ 排出口、
１８ スピンドル、
１９ 結合導管、
２０ スピンドルハウジング、
２１ 駆動連結部、
２２ 穿孔、
２３ 穴部。

Claims (11)

1. 流動性を有する溶融された食品（１）の成形・冷却装置であって、
   並列に配置され、互いに逆方向に回転する２つの冷却ベルト（２，３）を有し、
   ２つの冷却ベルト（２，３）は、それぞれ上部ローラー（４）及び下部ローラー（５）により張架され、食品の連続的なストリップ（６）を成形するために互いに離間され、
   それぞれの冷却ベルト（２，３）のストリップ（６）から見て反対側の表面には、冷却液（７）が作用し、
   それぞれの冷却ベルト（２，３）の上部領域には、前記冷却液（７）を供給するための複数の放水管（９）を備えたチューブ状の給水チャンネル（８）が設けられ、
   前記給水チャンネル（８）は、前記給水チャンネル（８）の内部を前記冷却ベルト（２，３）の回転方向と交差する方向に延長する円筒状の穴部を備えており、
   前記複数の放水管（９）は、前記冷却ベルト（２，３）の回転方向と交差する方向に互いに隣接して配置され、かつ、前記円筒状の穴部に連通しており、
   前記円筒状の穴部は、前記複数の放水管（９）を介して、層流からなる非乱流の冷却液の流れ（１０）を発生させて、冷却ベルト（２，３）の表面に対して加えることを特徴とする装置。
2. 前記食品（１）は、プロセスチーズであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 給水チャンネル（８）は一定の貯蔵空間を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 給水チャンネル（８）内に、０．０５ｂａｒ〜０．３ｂａｒの範囲内の圧力の冷却液が存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
5. 放水管（９）は、冷却ベルトの表面に対して４０°〜６０°の範囲内の角度で傾斜して配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. 複数の放水管（９）は、層流をなして冷却ベルトの表面を流れる冷却液膜（１１）を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
7. 放水管（９）の内径に対する長さの比率は、５〜９の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
8. 給水チャンネル（８）は、複数の放水管（９）の一部への冷却液の供給を調節するための調節装置を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 調節装置は、給水チャンネル（８）内で移動可能に支持された少なくとも１つのピストン（１５，１６）を有し、
   給水チャンネル（８）の外側部に配置される少なくとも１つのピストン（１５，１６）は、有効な放水管（９）の個数を調節するための駆動手段により移動されること特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 給水チャンネル（８）のそれぞれの側端部に、排出口（１７）が形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
11. 給水チャンネル（８）の下方に、冷却液（７）を排水するための排出部材（１２）が配置され、
    排出部材（１２）は、水平方向に対して傾斜された排水溝の形態に設計され、且つ／又は、冷却ベルト（２，３）の内表面を押圧するスクレーパー（１３）を有し、
    スクレーパー（１３）は、冷却ベルトの内表面に対して弾性的に圧接し、差し込み結合により排出部材（１２）に支持されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置。

Images