JP6965486B2 - 耐漏洩性食品充填供給システム - Google Patents

Description

本発明は、容易な取り付け／取り外し、保守、および清掃を実現する耐漏洩性食品充填供給システムに関する。

本発明は、特に、様々な温度、酸性度、粘度、および密度の食品流体を食品製品上、食品製品間、および食品製品内に供給させるための供給システムであって、前記供給システムが、個別にまたは一体的に動作し、保守を必要とせず、高い供給能力を有し、軽量の供給ノズルおよび軽量のマニホールドを備える、供給システムに関する。

流体食品投入物（バター、ジャム、ゼリー、クリーム、チョコレートなどの材料）を特定の量および形状で特定の位置に供給させることができるデバイスは、デポジタと呼ばれる。デポジタは、流体のバター、チョコレート、クリーム、およびゼリーマシュマロなどの食材を供給させるために使用される。その原始的なバージョンは、インジェクタおよび袋タイプの手動で操作される単一供給装置である。ケーキ、クラッカー、およびビスケットにバターを量、形状、および位置を制御して供給させることに加えて、単一供給装置は、ベーキングの前後にケーキ、ビスケット、およびクラッカーなどの製品に、量および位置を制御して充填材を組み合わせる役割も果たす。さらに、単一供給装置は、量、位置、および形状を制御してチョコレート、クリーム、ジャムなどの完成品を供給させるために使用される。新しく開発されたデポジタによれば、１つより多くのタイプの流体食品投入物を同時に正確に供給することができる。

一般に、食品デポジタは、ピストンおよび回転バルブ、ギヤ付きローラ、ならびに開閉機構などを伴う、ピストンおよび回転バルブアセンブリなどの装置と共に動作する。このようなデポジタは、開いたチャンバおよび閉じたチャンバと共に使用することができる。開いたチャンバのデポジタは、低速（２５〜３０の供給物／分の最大速度）で動作させることができ、軽量の加圧デポジタは、流体の粘度および供給物の量に基づいて３００〜３５０の供給物／分の速度に達することができる。

マニホールドは、ロボット手段または機械的手段によって供給のために垂直方向および水平方向に軌道上を移動する。したがって、マニホールドの個々の最小の重量は、高速で発生する慣性力および機械速度に影響を及ぼし、機械設計が、マニホールドの重量の直接的な影響を受ける。

別のタイプのデポジタは、デポジタが静止しているか、または低速で移動する用途で一般的に使用される。

新しく開発されたノズル、およびノズルが接続されるマニホールドの目的は、高速で供給させることができるデポジタマニホールドで発生し、製品の品質に影響を及ぼし、材料の損失につながり、機械を損傷する問題を解決することである。さらに、迅速な製品交換を実現し、各ノズルを独立して動作させることも可能にする新しい供給システムを開発することが企図されている。

現状の技術のレビューに基づいて、「２０１８／１３２３９」という番号の特許文書を調査した。この出願の主題を形成する発明の要約によれば、「本発明は、チョコレートの生産に使用される製造ラインにおいて正確な基本重量で流体の形態の最終製品を型に供給させ、下部に配置された製品チャンバ内の回転およびインジェクタシステムによって、入力されるチョコレートを型に分配できるようにするカセットを備えるデポジタに関する。特に、この発明は、製品チャンバとカセットとの間に配置することによって注入システムを製品チャンバから分離し、回転駆動部材の動作によって製品を吸入および排出位置に動かすことによって、チャンバから受け取った製品を注入システムに移送し、および／または製品をそれ自体の中に保持する、吸入／引込面および排出面を有するデバイスに関する」。

現状の技術のレビューに基づいて、「２００８／０７０７４」という番号の特許文書を調査した。この出願の主題を形成する発明の要約によれば、「本発明は、任意の材料で作られた物体を生産段階後に特定の順番で移動させることを可能にするために、少なくとも１つの下部／上部物体分離器と、少なくとも１つの上部物体保持器と、少なくとも１つの代替物体保持器と、少なくとも１つの上部コンベヤと、少なくとも１つの下部コンベヤとを有する完全に自動化された供給機械であって、下部／上部物体分離器と上部コンベヤとの間の隙間から順番に受け取られた移動する物体を反転させることを可能にし、反転位置にあるその上の物体を下部コンベヤ上に円運動と共に解放することができる、下部コンベヤ上に配置された保持器を有する少なくとも１つの反転装置を備える完全に自動化された供給機械に関する」。

現状の技術のレビューに基づいて、「米国特許出願公開第２００９００９０４３２号」という番号の特許文書を調査した。この出願の主題を形成する発明は、測定された量のバターをベーキング容器に供給するためのデポジタおよびその動作方法を説明している。

現状の技術のレビューに基づいて、「米国特許出願公開第２００４１９１３６７号」という番号の特許文書を調査した。この出願の主題を形成する発明は、様々な流動度（色および／または組成）を有する食品の複数の独立した流れを特定の間隔で放出するためのデポジタ、および縞模様の食材を形成するための方法を説明している。

現状の技術で使用されている供給装置は、製品の交換、短時間の摩耗に起因する流体の漏れ、金属またはプラスチックによる食品の汚染、速度の課題、漏れの課題、保守および清掃の課題などの主要な品質課題につながる問題を抱えている。アルミニウム、青銅、ステンレス鋼、およびエンジニアリングプラスチックからなり、狭いランニングクリアランス（公差）で動作するこのようなマニホールドは、短時間で摩耗し、非食品材料による食品の汚染をもたらす。さらに、特に、糖誘導体を含む材料を処理する場合、ランニングクリアランスの高熱および高温に起因する糖の結晶化および炭化が、短時間での摩耗および詰まりにつながる。また、これらのシステムには、製品有無の通知および個別動作性の機能がない。

現状の技術で使用されている一部のタイプのデポジタは多くの孔を有する場合がある。上部プレートに取り付けられた調整ボルトは、このようなマニホールドの各孔から供給される流体の個別調整に使用される。製品ピッチの変更によりノズルの数を変更する場合、マニホールド全体を交換しなければならない。回転バルブとバルブが動作する本体との間のランニングクリアランスに起因して、回転バルブは、４５〜９０度の回転でチャンバ経路を遮断する。高速（１５０ストローク／分）で移動するマニホールドの要件および重量が非常に重要になる。耐漏洩性を妨げる狭いランニングクリアランス、食品投入物の結晶性材料（砂糖など）、温度、酸性度、および圧力は変形をもたらし、短時間で漏れが生じる。一般に、本体の摩耗に起因してマニホールド全体を交換しなければならない。また、狭いランニングクリアランスのせいで、回転バルブは、ランニングクリアランスへの流体の漏れに起因して本体に付着し、遮断されるようになる。回転バルブの動作、ならびに流体の酸性度および温度に起因して、本体、蓋、チャンバ、およびノズルプレートは一般に摩耗し、摩耗した材料による食品の汚染をもたらす。

現状の技術で使用される加圧回転バルブを備えたこのようなデポジタでは、回転バルブに加えて、長手方向に移動するプリズムバルブが使用される。このマニホールドでは、動作精度および角度構造に起因して、プリズムスロット内でのバルブの軸方向の移動はより困難であり、このため、短時間で漏れが発生する。特に、高温流体が使用される場合、材料間の熱膨張の違いに起因してランニングクリアランスは変形し、狭いランニングクリアランスは閉塞につながり、広いランニングクリアランスは漏れにつながる。バルブは一体型であるため、単回供給の可能性はない。圧力下での動作および別個のピストンアセンブリの欠如から、供給後の滴下および漏れを防ぐために使用される逆吸引技術が適用される。

現状の技術で使用される非加圧回転ピストンを使用するデポジタは、一般に低速で動作する。これらのシステムでは、流体は、吸入および排出動作を行うピストンおよびそのシリンダによって容器（入れ物）から吸引され、流体は、容器から供給場所へのある方向の回転動作によって所望の位置に供給される。このシステムの供給物の数は、ピストンの数と同じであり得る。流体の粘度および密度、ならびに容器内の流体の幾何学的な高さ制御の精度に基づいて、供給物の量の微妙な変化が生じる。

結果として、上で言及した問題および主題に関する現在の解決策の不可能性に起因して、関連技術の改善が必要である。

発明の目的

本発明の最も重要な目的は、漏れまたは滴下のないノズルを開発することである。

本発明のさらなる目的は、特定の開閉機構およびシール設計によって漏れおよび材料汚染を回避することである。

本発明の最も重要な目的は、流体と接触する回転部材または摩擦部材を除去し、単純性、個別動作の可能性、および軽量性を実現することである。

本発明のさらなる目的は、各ノズルを個別に動作させる可能性のおかげで、製品の欠如を検出することによって「製品なしの場合には供給物なし」の論理を実現する。

本発明のさらなる目的は、回転部材または摩擦部材がない結果として、保守の容易さ、調整の容易さ、取り付け・取り外しの容易さ、および製品の交換の容易さなどの利点を実現することである。

本発明のさらなる目的は、食品と接触する可動構成要素がない結果として、継続的な食品の安全性を実現することである。

本発明の別の目的は、取り付け／取り外し、保守、および清掃の容易さの結果として、保守コストおよび製品交換における材料の損失を低減することである。

本発明の別の目的は、取り付け／取り外し、保守、および清掃の容易さの結果として、中断時間を短縮すること、および製品に追加される追加コストを低減することである。

本発明のさらなる目的は、各ノズルが異なる材料を供給させることを可能にすることである。

本発明の構造的および特徴的な機能ならびにすべての利点は、以下の図面、およびこれらの図面を参照して与えられる詳細な説明からより明らかになる。したがって、これらの図面および詳細な説明を考慮に入れて検討を行わなければならない。

本発明による供給システムの断面図である。 本発明による供給システムの取り付け図である。

本発明の供給システムは、本質的に、マニホールド（Ｂ）と、マニホールド（Ｂ）に容易に取り付け可能で個別に動作可能な供給ノズル（Ａ）とのアセンブリからなる。

供給ノズル（Ａ）は、本質的に、ノズル本体（１）と、蓋（５）と、耐漏洩性を実現するために使用される、食品に適したゴム製ガスケット（２）と、バルブシャフト（３）と、ピストン（４）と、電磁バルブ（７）と、取付ブロック（８）と、供給通路（１３）と、ノズルチャンバ（１９）とからなる。

マニホールド（Ｂ）は、本質的に、ノズルポート（１２）と、グリップ（１４）と、分配マニホールド（１５）と、圧力孔（１６）と、壁（１７）とからなる。

供給ノズル（Ａ）は、流体通路（１３）を開閉するように垂直に動作するピストン（４）を備える。流体は、パイプの後方または上方から作られた圧力孔（１６）を通って分配マニホールド（１５）に流入し、圧力を加える。流体の温度を維持することが望まれる場合、分配マニホールド（１５）に２つの壁（１７）を設けることができ、冷媒を壁（１７）の中を通るように流すことができる。供給される食品流体は、分配マニホールド（１５）および供給ノズル（Ａ）に配置されたノズルポート（１２）を通って、分配マニホールド（１５）から各供給ノズル（Ａ）に移動し、ノズルチャンバ（１９）に流入する。通常は閉じた状態にある垂直ピストン（４）は、供給通路（１３）を閉じており、分配マニホールド（１５）内、およびノズル本体（１）に配置されたノズルチャンバ（１９）内の圧力は、ポンプから入力される制御された流量の流体に起因して上昇する。バルブシャフト（３）は、２つのワッシャ（１０）およびナット（９）によってシールするために供給ノズル（Ａ）の上部に配置された、食品に適したゴム製ガスケット（２）にしっかりと接続される。ゴム製ガスケット（２）は、蓋（５）によってノズル本体（１）にシールして接続される。各供給ノズル（Ａ）には、バルブシャフト（３）に取り付けられる電磁バルブ（７）と、ゴム製ガスケット（２）を保持する蓋（５）に配置される弾性取付ブロック（８）とが接続される。取付ブロック（８）は、電磁バルブ（７）とノズル本体（１）とを接続できるようにする。供給信号を受信すると、各供給ノズル（Ａ）の電磁バルブ（７）に電力が供給され、供給動作を行うためにバルブシャフト（３）が上方に移動して供給通路（１３）を開く。電磁バルブ（７）の給電時間を、したがって、電磁バルブ（７）のバルブデュレーションを調整することによって、供給される量を制御することができる。供給信号は、各供給場所または製品の存在下でトリガされる。供給ノズル（Ａ）の下流に配置されるエンドピース（６）の直径および形状は、流体の量、粘度、流動度、および密度に基づいて変更することができる。供給ノズル（Ａ）は、シーリングを実現するための、食品に適した弾性シール（Ｏリング）（１１）、迅速な取り付けのためのグリップ（１４）、および取付溝（２１）によって分配マニホールド（１５）に固定することができる。電磁バルブ（７）のソケットおよびグリップ（１４）を分離することによって、供給ノズル（Ａ）を取り外すことができる。供給ノズル（Ａ）は、供給ピッチ（２０）を考慮に入れて、分配マニホールド（１５）に取り付けられる。

本発明の供給システムは、現状の技術の回転バルブおよび移動バルブと本体との間の狭いランニングクリアランスに起因する閉塞、摩耗、漏れ、および汚染のリスクを完全に排除する。電磁バルブ（７）とノズル本体（１）との間のピストン（４）によってもたらされる接触は、垂直方向に制御される方法および接触開閉方式でのみ達成される。さらに、製品の有無に関する信号に基づいて供給制御を達成することができ、各供給ノズル（Ａ）によって供給された量を検出することによって各供給ノズル（Ａ）の開閉時間を調整することにより、量の制御を自動的に行うことができる。温度制御を必要とする流体の場合、分配マニホールド（１５）は、供給ノズル（Ａ）と熱を交換することができる。

本発明の供給システム、供給ノズル（Ａ）、およびマニホールド（Ｂ）は、取り外し可能であり、個々の構成要素からなるため、保守を必要とせず、容易に調整でき、汚染を回避し、漏れがなく、個別に開閉できる構造を有する。

Ａ…供給ノズル、Ｂ…マニホールド、１…ノズル本体、２…ガスケット、３…バルブシャフト、４…ピストン、５…蓋、６…ノズルエンドピース、７…電磁バルブ、８…取付ブロック、９…ナット、１０…ワッシャ、１１…Ｏリング、１２…ノズルポート、１３…流体通路、１４…グリップ、１５…分配マニホールド、１６…圧力孔、１７…壁、１９…ノズルチャンバ、２０…供給ピッチ、２１…取付溝。

Claims (5)

1. 供給ノズル（Ａ）およびマニホールド（Ｂ）を備える、食品充填供給システムであって、
   前記供給ノズル（Ａ）が、バルブシャフトに接続され、供給を実行するために流体通路（１３）を開閉するように垂直方向に動作するピストン（４）と、前記バルブシャフト（３）を垂直に移動させて供給される量を制御するために、給電時間およびバルブデュレーションを調整することによって給電される電磁バルブ（７）と、前記電磁バルブ（７）とノズル本体（１）とを接続する取付ブロック（８）と、前記ノズル本体（１）内に配置されたノズルチャンバ（１９）と、を含み、供給される食品流体が、分配マニホールド（１５）および複数のノズルポート（１２）を通過し、
   前記マニホールド（Ｂ）が、供給される食品流体が前記分配マニホールド（１５）から各ノズル（Ａ）に流れることができるように前記分配マニホールド（１５）および前記供給ノズル（Ａ）に配置された前記複数のノズルポート（１２）と、前記流体が前記分配マニホールド（１５）に流入できるようにパイプに配置され、圧力を提供する圧力孔（１６）と、前記流体の温度を維持することが望まれる場合に冷媒が流れる壁（１７）と、前記供給ノズル（Ａ）を取り外すためのグリップ（１４）と、温度制御を必要とする前記流体のために前記供給ノズル（Ａ）の熱交換を実現する前記分配マニホールド（１５）と、を含む
   ことを特徴とする食品充填供給システム。
2. 前記流体の量、粘度、流動度、および密度に基づいて、前記供給ノズル（Ａ）から出力される前記流体の直径および形状を調整するためのエンドピース（６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の食品充填供給システム。
3. 前記食品充填供給システムが、前記供給ノズル（Ａ）を異なる間隔（ピッチ）（２０）で前記分配マニホールド（１５）に取り付けることを実現する接続を可能にする構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の食品充填供給システム。
4. 前記供給ノズル（Ａ）と前記分配マニホールド（１５）との間のシーリングを実現する、食品に適した弾性シール（Ｏリング）（１１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の食品充填供給システム。
5. 食品に適したゴム製ガスケット（２）、ワッシャ（１０）、およびナット（９）によって前記供給ノズル（Ａ）の上部をシールするための、前記バルブシャフト（３）に対する耐漏洩性接続部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の食品充填供給システム。

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