JPH0269145A - 食物製品特にアイスクリーム等の膨張食物製品の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、　産業上の利用分野 食物製品、特にアイスクリーム等の膨張食物製品、の製
造装置０本発明は食物製品、特にアイスクリームの如き
膨張食物製品を製造するための装置に関する。本発明は
、その内部に冷却流体を循環させる二重ケーシングを形
成する円筒形の室と、円筒内で回転するように取付けら
れた撹拌手段とから構成される装工場へ運搬される前に
製品を冷却及び均質化するための、冷凍システムから成
る、食物製品、特にアイスクリームの如き膨張食物製品
を製造するための装置に関する。

ｂ、　従来の技術 二重壁を有する、冷凍された円筒形収容室より成り、冷
却時にその内部に導入される製品を撹拌するために上記
円筒内部に配置された撹拌機を備えた、上述の種類の装
置は既に知られている。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 然しなから、撹拌の方法が、冷凍製品の均質化のための
冷凍速度にとって橿めて重要であり、且つ製品の構造特
に製品の本質的品質を決定する、冷凍製品の粒子のサイ
ズは、冷凍中に実施される撹拌のやり方により大きく変
化するということが明らかになって来た。

更に、柄と長手方向の掻取りナイフで構成される撹拌機
又は打解機（ビータ）（米国特許第２、１３２．３６４
号参照）、又は螺旋状の打解機（米国特許第４．２７５
，５６７号及び第２，７１３．２５３号参照）の使用も
公知であるが、これら既知の装置によっては、冷凍製品
に対する上述の品質を、要求される程度に十分には得る
ことができないことも知られている。特に、混合時間を
延長し、それに伴って生産高を低減させない限り、冷凍
粒子のサイズは比較的大きく、冷凍時間もかなりの長さ
になり又均質性も不満足である。

本発明は上記問題点を解決することを課題とする。

ｄ、　課題を解決するための手段 上記課題は、円筒形室内の撹拌手段を周辺にスクリュー
の長さ方向に置かれ、二重に囲われた円筒形の室の内壁
に接触する、掻取りナイフを備えたアルキメデス・スク
リューで形成することにより解決された。

ｅ、　実施例 以下に、本発明を、添付の図面を参照して更に詳細に記
述する。

第１図によれば、本発明の装置は主として膨張装置Ａ及
び冷凍システムＢよりなる。

膨張装置Ａは、初期混合物（矢印■）を供給する導管２
並びに、特に膨張用空気（矢印■）のためのガス送り導
管３が導入される、密閉収容室により構成されている。

送り導管２により収容室１に導入される混合物は、水、
牛乳、砂糖、風味料等から成っている。

この混合物は、流量センサ５によりその出力が常時測定
される体積ポンプ４により送出される。温度センサ７及
び圧力センサ８はこの混合物の特性を連続的に測定する
。窓６により送り導管２を流れる初期混合物の観測が行
われる。

導管３内の圧力は、センサ９により測定され、後述する
適量吐出機ガス圧入器又は質量流量計１０は、送出され
るガス量を常時Ｕ＠節する。

第二送り導管１１は、適量吐出ポンプ１２によりその流
量が制御される多少粘性を有する付加的流体（着色剤、
果実果肉等）を供給する。

図示されない、木質的に冷凍ジャケットから成る収容室
１は、導管２．３及び１１を通って到来する異なる成分
を均一に混合するための可動要素１３を使用する撹拌シ
ステムを備えている。

収容室１は、異なる成分の混合を促進するための微細穿
孔グリル１４により二つの区画１′及び２″に分割され
る。

掻めて短い休止時間の後、矢印■に従って膨張装置Ａを
出る膨張され、均質化された混合物は、温度センサ１６
及び圧力センサ１７を備えできる限り短く作られた管１
５を通り、体積ポンプ４により冷凍システム４に向って
推進される。膨張装置は直接冷凍システムＢに接続して
もよい。

第１図によれば、混合物の循環■の方向の上流から下流
に向って、冷凍システムは、副室１８及び冷却室１９を
有する。これらの室は円筒形同軸である。

冷却されていない副室Ｉ８は、櫂２０を備えた軸方向撹
拌システムを有している。この副室は固形粒子を送り込
む導管２１を受ける、適量吐出ホッパ２２にｔ妾続され
ている。

撹拌システム２０は、導管２１がら導入される固形粒子
を劣化のおそれなしに懸濁保持する。この目的のために
は、撹拌は強すぎないようにすることが重要である。

冷却室１９には冷却流体を循環させる循環路２４に接続
された二重ケーシングが取付けられている。

これは、混合物中に含まれている水の一部を、矢印■に
従って冷凍システムＢを出る製品が十分な低温になるま
で小結晶の形で部分冷凍されて、十分安定した組織にな
るようにすると共に直接冷蔵庫に包装し貯蔵するのに十
分な低温度を存するようにするためである。

冷却室１９の内部には、製品の輸送を確保するための、
可変速度モータ２７により駆動され、軸Ｘ−Ｘ′　と一
致する主軸２６の周りに回転する可動アルキメデス・ス
クリューを存している。

アルキメデス・スクリューの詳しい構成は、二重ケーシ
ング２３の内壁２日の一部のみを示す、第３図及び第４
図に示されている。

理解を助けるために、スクリュー２５の外表面２９と二
重ケーシング２３の内壁２８との間の自由距離は誇張さ
れている。然し、実際には、スクリューは１０分の数■
又は数１のあそびで交換円筒の内側に接近するように調
節されている。

第３図によれば、ねじ山３１間の凹み溝３ｏはスクリュ
ーの直径に比べ比較的浅く、且つ事前に研摩処理が施さ
れているので、スクリューの外表面２９は滑かではなく
粗粒化されていて、その表面に水の膜が形成されるので
、混合物中からの脂肪分の分離を防止して、バターを形
成する。

ねじ山３１に連結している長手方向の掻取りナイフ３２
は、特にピン３３により、その外向きの鋭利な端部で円
筒２３の内面を掻取る。

第３図によれば、スクリュー２５が矢印Ｃの方向に回転
すると、ナイフの連結を考慮して、混合物は遠心力の働
きにより壁２８に対し扁平化され、それにより掻取りが
最適に行われることが保証される。

掻取りナイフ３２の内面に設けられた翼形切欠き３５は
、製品がそれらとねじ山の溝３０との間にｒｓｈる」の
を防止し、且つ製品の均質化及び膨張を完全なものにす
る。

第１図によれば、冷凍システムＢは水平方向に対し僅か
に傾斜している。然し、それは水平方向になっていても
本発明の範囲を逸脱することなく同様の効果を生ずるこ
とができる。即ち、矢印■に従ってこのシステムを切線
方向に出て行く冷凍された混合物は、温度センサ３７．
圧力センサ３８及び粘度センサ３９を備えた吐出経路３
６により包装・冷蔵手段へ送られる。

上述の装置は、その主要部が中央計算機４ｏからなるサ
ーボ制御系により調整される。

製作工程の開始に当って、計算機４ｏは、例えば、送り
導管２の中での製品の所定流動のために導管３を通って
収容室１に導入されるガス、特に膨張用空気の量、導管
１１又は２１を通って加えられるべき添加物の量、経路
３Ｇを通って出て行く製品の最終的生産量、その温度及
び粘度、又更には包装システムの送り圧力に関する所定
の値を受取る。

これらの値及び既逮のセンサから供給される数値に基づ
き、幾つかの制ｔＴＪループが確立される。

これらのループの中で最も重要なものは、膨張の調整に
関するものである。この目的のために、体積ポンプ４の
次に送り導管２に取付けられた生産量センサ（流量セン
サ）５はそれが得た情報を中央計算機４０に伝える（信
号ａ）。この信号に応答して、計’！機は膨張装置Ａに
おいて導入される膨張ガス、と（に空気の量を所定の数
値になるように調節するために、導管３の質量流量計１
０に対し↑旨令信号（信号ｂ）を供給する。流量センサ
５から伝送されるこの情報ａに基づき、中央計算Ｗ１４
０は経路１１及び２１に導入されるべき添加物の量（信
号Ｃ及びｄ）、及びスクリュ−２５の主軸２６用の駆動
モータ２７並びに体積ポンプ４用の駆動モータ４２の回
転速度（信号ｅ及びｉ）、の両者を指令して、冷凍シス
テムＢの出口の導管３６における製品の出力が所定の出
力に対応するものになるようにする。

他の制御ループは、導管３６のセンサ３７及び３９から
計算Ｗ１４０に伝送される温度及び粘度の値（信号ｒ及
びｇ）から住するものである。これに応答して、計算［
４０は冷凍循環路２４中の吸込弁４１に最終的製品の特
性を制御するための制御信号りを伝送する。

第２図に示す最後の制御ループは圧力センサ３８から計
算機４０へ伝送される情報に対応するものである。この
情報に応答して、計算［４０はモータ２７に制御信号ｊ
を与える。これに対する応答は、包装所への出口圧力の
変更であるかも知れないが、その際は、ポンプ４のモー
タ４２に働く、矢印ｉに従って計算機４０から与えられ
る命令によりＡＪ！　整されている出口流量は変更され
ない。

又、上に与えた記述は本発明の一実施例にすぎないと考
えるべきものであって、本実施例は僅かな変更により成
る程度異なる性質の装置、特に最終製品における膨張が
非常に小さい一全然ない装置、又は冷却システムが加熱
システムに置換えられた装置（熱流体が循環する二重ケ
ーシングの変更により）、或いはこわれ易い固形粒子（
きのこ片等）を含む非常に粘性の強い製品（ソース、ジ
ャム等〕の処理のための装置に適用できることを強調し
たい。

第５図によれば、本装置は軸２６Ａの周りに回転するア
ルキメデス・スクリュー２５Ａから成っている。このス
クリューは、図の左の矢印で示される製品の流れ、即ち
左から右、の方向に、ねじ山３１Ａの深さ３０Ａが増大
している。この好ましい実施例によれば、ねじ山の深さ
はピッチの低下に対し増大し、スクリューの全長に沿っ
て運搬される体積に対し一定部分が維持されるようにな
っている。

摩擦力を減少させ且つ製品が冷凍システムを出る時の進
み具合に合うように、スクリューの出口の壁４６は円錐
状に作られている。

同図は又、冷凍システムの内壁２８Ａ及び冷凍システム
を形成する円筒のこの壁を定義する二重ケーシング２３
Ａ　を示している。然し、スクリュー２５＾と内壁２８
Ａ　との間に設けられているナイフは既に主特許に記述
済みであるから同図には示してない。

第６図は、スクリューの他の実施例２５Ｂを示す。

このスクリューは二つの部分２５８１及び２５Ｂ２から
成っている。２５８１部は図に矢印で示した製品循環方
向における上流に、又２５Ｂ２部はその下流に設けられ
ている。

２５Ｂ２部は空隙３０Ｂを限定するねじ山３１Ｂから成
っている。長平方向の掻取りナイフ３２Ｂはピン３３Ｂ
によりスクリューに固定されているや スクリューの上流部２５Ｂ１は、軸５１上回転するよう
に取付けられた櫂で構成される、中央にある可動要素５
０から成っている。

これらの櫂は一実施例にすぎず、他の多くの種類の混合
要素を想定することができる。

同図は又、冷凍システムの円筒の内壁２８Ｂをナイフの
先端から成る距離を置いて図式的に示している。更に、
ナイフはスクリューの２５Ｂ２部における詰り止め切欠
部を持たない、ナイフの一部３２Ｂ１によって、櫂５０
の部分にまで延びている。

第７図は本発明の他の変形例を示す、この変形例は、異
なる付属品が参照されているので、詳細には図示されて
いない変形例に関するものである。

この変形例は、室Ｉ９の出口における分岐点４３が、帰
還導管を経て再びこの室の入口４４に戻ることを特徴と
している。これにより、冷凍された製品の一部を室１９
の出口で取出し、冷凍された薄片又は製品を室の入口に
おいて製品に再注入して、製品を既に冷凍されている製
品の小結晶によりシードすることを可能にする。この操
作により、冷凍工程は加速され、冷凍製品の極めて細か
い分割が享受できるようになる。入口４４は送り導管１
５上に設けるか又は直接、室１９に向けて開くようにし
てもよい。

この変形例によれば、膨張し冷凍された最終製品は可変
速モータ４８により回転される体積ポンプ４７により送
出され、製品が冷凍システムに向けて所望の流量で輸送
される゛ことが保証される。このポンプは、製品の通過
方向で、再循環分岐点の下流に設けられる。

出ロボンブ４７の代りに逆止め弁を使った別の変形例も
上述のものと同様に可能である。この逆止め弁は第７図
には示してない。

第８図は、冷凍されるべき製品の送り導管１５の一部１
０１及びその同じ導管１５の部分１０２により構成され
る膨張装置１００の第１の変形例を示す。１０１部及び
１０２部はエルボ１０３により接続され、その点におい
て導管１０４が空気又は膨張ガス注入器１０５により排
出が行われる。冷凍製品の循環方向は矢印Ｍにより示さ
れる。膨張ガス（空気）の循環路は矢印Ｎで示される。

第８図の場合、注入器１０５による注入は、１０１部に
おける製品の循環方向とは逆方向に、エルボ１０３の高
さにおいて行われる。

一方、導管１０１及び１０２、並びにエルボ１０３が第
８図の変形例に対応している、第９図の変形例において
は、両者の相異は、入口導管１０１　とではなくて、出
口導管１０２　と同一方向になっている導管１０４′　
の配置にある。この場合においても又、矢印Ｎ′の方向
に循環される空気は注入器ｔｏｓ’によって行われる。

注入は向流としてではなくて、矢印Ｍと同方向に向って
行われる。

以上においては本発明は、冷凍製品の製造に関して説明
されたが、冷凍システムに熱担持流体を循環させること
は全く可能であり、その場合には本発明は加熱システム
の役をなし、本発明のすべての機能及び特性は全く同−
又は類似なものとして生残る。熱担持流体としては例え
ば、熱湯又は蒸気を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１１２Ｉは本装置の概略図、 第２図は第１図に示す装置の別の調整ループを示す図、 第３図はアルキメデス・スクリューの半分の軸方向断面
図、 第４図はアルキメデス・スクリューの部分的概略横断面
図、 第５図は本改良の第１実施例に係わるアルキメデス・ス
クリューの図、 第６図は本改良の第２実施例に係わるアルキメデス・ス
クリューの図、 第７図は本実施例の他の特性に係わる製品再循環手段を
備えた冷凍システムの概略図、及び第８図及び第９図は
膨張装置の二つの実施例を概略的に示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）荷造りシステムへ輸送する前に製品を冷却し均質化
   するための冷却システム（Ｂ）から成り、前記冷却シス
   テムは、内部に、冷凍用流体が循環される二重ケーシン
   グを形成する円筒形の室と、円筒内部で回転するように
   取付けられた撹拌手段から構成される、食物製品、特に
   アイスクリームの如き膨張食物製品、を製造する装置に
   おいて、前記装置はその円筒形室内の撹拌手段が、スク
   リューの長手方向に平行して円筒形室の周辺部に設けら
   れ、二重ケーシングを有する円筒形室の内壁に接触する
   ように設けられた掻取りナイフ（３２）を取付けた、ア
   ルキメデス・スクリューにより構成されていることを特
   徴とする装置。 ２）前記掻取りナイフ（３２）は、スクリュー（２５）
   の周辺部に連接するように取付けられていることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３）前記スクリュー（２５）の表面は粗粒化されている
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４）前記ナイフ（３２）はスクリュー（２５）の母線に
   沿って設けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の装置。 ５）前記ナイフ（３２）はその内側先端部において、ス
   クリュー（２５）の溝の高さに切欠きを有することを特
   徴とする、前記特許請求の範囲の何れか一つに記載の装
   置。 ６）前記二重壁の円筒形の室は、製品の循環方向の上流
   に、アルキメデス・スクリューの主軸と共軸をなす撹拌
   機（１３）が取付けられている、一つの副円筒形室（１
   ８）を有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ７）前記二重壁の円筒形の室は、製品の循環方向での上
   流端が最低位置にあるように傾斜していることを特徴と
   する、前記特許請求の範囲の何れか一つに記載の装置。 ８）前記冷凍システム（Ｂ）は、それ自身未膨張の製品
   及び膨張ガスを供給される膨張装置（Ａ）から噴出する
   膨張した製品を供給され、前記膨張装置はその中で撹拌
   器が回転駆動される、密閉された収容室（１）から成る
   ことを特徴とする、前記特許請求の範囲の何れか一つに
   記載の装置。 ９）前記膨張装置（Ａ）の収容室（１）は微細穿孔グリ
   ル（１４）により二つの区画に分割されていることを特
   徴とする、特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０）前記装置は未冷凍の食物製品のための送り導管（
   ２）で体積ポンプ（４）の下流に取付けられた流量セン
   サ（５）で構成されるサーボ制御システムより成り、前
   記流量センサ（５）は、計算機（４０）に接続されてい
   て、計算機に情報を供給し、それに応答して計算機はガ
   スの適量吐出装置又は膨張ガスのための送り導管（３）
   中に設けられた質量流量計（１０）を制御し、冷凍シス
   テム（Ｂ）の出口において得られる製品の、所定膨張割
   合に対応する所定値になるようにガス量を調節するため
   のものであることを特徴とする、前記特許請求の範囲の
   何れか一つに記載の装置。 １１）前記アルキメデス・スクリュー（２５）及び体積
   ポンプ（４）は、可変速モータにより駆動され、これら
   モータの回転は流量センサから伝送される情報に基づい
   て、膨張製品、特にアイスクリームの、冷凍システム（
   Ｂ）の出口において得られる流量が所定の値になるよう
   に調節するために、中央計算機（４０）により制御され
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１０項記載の装
   置。 １２）前記サーボ制御システムは、一方においては、初
   期混合物及びガスに対する送り導管（２、３）の高さに
   おいて、又他方においては、膨張装置（Ａ）及び冷凍シ
   ステム（Ｂ）の出口、に設けられた温度、圧力及び粘度
   センサ（７、８、９、１６、１７、３７、３９）から成
   り、前記センサは、製品の組織（温度及び粘度）、ガス
   特に膨張装置（Ａ）に導入される膨張ガスの量、循環路
   （３６）の出口圧力及び冷凍システムの出口で得られる
   最終的生産物の出口圧力のサーボ制御値を補正し、且つ
   所定の値になるように最終製品の特性を調節するために
   、中央計算機（４０）に接続されていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１０項及び第１１項記載の装置。 １３）粘性流体又は固形添加物のための送り導管（１１
   ）は膨張装置（Ａ）の高さに設けられ、これら添加物は
   適量吐出装置（１２）により吸上げられるか或いは中央
   計算機（４０）に接続された適量吐出装置（１２）によ
   り注がれることを特徴とする、特許請求の範囲第１０項
   〜第１２項記載の装置。 １４）前記アルキメデス・スクリュー（２５Ａ）は、そ
   のねじ山（３１Ａ）の深さ（３０Ａ）が製品の前進する
   方向に向って増大することを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 １５）前記ねじ山の深さ（３０Ａ）は、輸送される製品
   の体積がアルキメデス・スクリュー（２５Ａ）の全長に
   沿って一定となるように、アルキメデス・スクリューの
   ピッチの減少と関係して増大することを特徴とする、特
   許請求の範囲第１４項記載の装置。 １６）前記アルキメデス・スクリューの出口は、製品の
   通過方向に円錐状（４６）であることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１４項及び第１５項記載の装置。 １７）ねじ山で形成される部分（２５Ｂ）の上流におい
   て、アルキメデス・スクリューは長手方向のナイフ及び
   中央部の可動要素が設けられていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 １８）長手方向の可動要素は櫂であることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１７項記載の装置。 １９）前記冷凍システム（Ｂ）の出口には、分岐点（４
   ３）があり、この分岐点（４３）は冷凍システムで既に
   冷凍された製品を使用して製品をシードするために帰還
   （４５）により冷凍システム（Ｂ）の入口（４４）に接
   続されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ２０）分岐点（４３と４５との）は冷凍システム（Ｂ）
   の送り導管（１５）に接続されていることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１９項記載の装置。 ２１）分岐点（４３と４５との）は円筒形の室の上流端
   に接続されていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １９項記載の装置。 ２２）再循環分岐点の下流の製品は、出口ポンプ（４７
   ）及びそのモータ（４８）により回収されることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１９項記載の装置。 ２３）出口ポンプの位置及び機能は、逆止め弁により置
   換えられることを特徴とする、特許請求の範囲第２１項
   記載の装置。 ２４）前記膨張装置はこまかく穿孔された空気注入管（
   １０５）を備えた導管（１５、１００、１０１、１０２
   ）の一部分により構成されていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項及び第８項記載の装置。 ２５）空気注入管（１０５）は導管（１５、１００、１
   ０１、１０２）のエルボに設けられており、製品の流動
   の方向（１０４′）又は製品の流動と反対の方向（１０
   ４）に作用することを特徴とする、特許請求の範囲第２
   ４項記載の装置。