KR0144722B1 - 반죽체의 분할/절단 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

반죽체의 분할/절단 장치 및 방법

제1A도는 오거(auger)가 조립되어 있는 본 발명 장치의 평면도.

제1B도는 제1A도의 측면도.

제1C도는 제1B도의 우측면도.

제2도는 제1A도의 좌측부의 확대 평면도.

제3A도는 제1B도의 좌측부의 확대 측면도.

제3B도는 제3A도에 도시된 밸브의 개략 단면도.

제4A도, 제4B도, 제4C도, 제4D도는 절단날의 순차적 작동을 나타낸 개략도.

제5도는 절단기와 구동 기구의 정면도.

제6도는 제5도의 측면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10:호퍼12:오거

14:벨트 구동기15:구동 기어 박스

16:단면 감소 블록17:절단날 조립체

20:모터22:매니폴드 조립체

25:만곡 도관26:중간 분할 도관

27:밸브 조립체

본 발명는 반죽체의 연속 흐름을 다수의 연속 흐름으로 분할시키고, 균일한 밀도와 조직을 갖는 예정된 중량의 번(bun), 롤(roll)로 구워내기 위한 절편들을 제공하도록 독특한 절단 기구에 의해 상기 연속 유동체를 동시에 압출 및 절단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 장치 및 방법은 또한 반죽체 및 그의 특성과 유사한 다른 물질에 적용시킬 수도 있다.

본 발명은 본문에 참고문으로 활용되는 미합중국 특허 제4,332,538호, 제4,424,236호, 제4,449,908호 및 4,517,212호에 기재된 장치 및 방법을 개량한 것이다. 이러한 종래 특허에는 반죽체를 덩어리 형태로 취하여 그것을 단일 압출기 또는 분배 노즐을 통해 펌핑시키는 이중 오거형(double auger type)의 반죽체 펌핑 및 분할기가 기재되어 있다. 분배 노즐에서 반죽체는 그 분배 노즐을 가로질러 이동하는 절단기에 의해 균일한 절편으로 절단되게 된다.

본 발명은 반죽체의 연속 흐름을 보다 작은 체적의 흐름으로 분할시키고 그 흐름들을 일정 절단 속도로 작동하도록 세트된 절단날에 의해 동시에 절단하는데 종래 장치를 이용하고 있다. 반죽체절편을 대량으로 제조하기 위한 성공적인 장치 및 방법을 제공하기 위해서는 절편들의 후속적인 취급 및 구움을 위해 절편들의 중량을 균일하게 하는 것이 중요하다.

또한, 본 발명은 단일의 방출구들을 이용하는 독특한 절단 기구를 구비한다.

바람직하게, 본 발명은 본 출원인의 다른 출원인 미합중국 특허 출원 반죽체를 펌핑, 균질화, 분할시키는 장치 및 방법에 보다 구체적으로 기재되어 있는 바와 같은 반죽체 펌핑, 균질화 방법 및 장치를 이용한다. 상기 특허 출원도 역시 본문에서 참고문으로 활용되는 4개의 상술한 미합중국 특허를 개량한 것이다.

본 발명은 반죽체의 연속 흐름을 다수의 흐름으로 분할시키는 매니폴드를 이용하며, 드로틀 밸브에 의해 그 흐름율이 미세하게 조절된다. 이에 따라 각각의 반죽체 흐름은 각 방출구의 절단부로 일정한 속도로 유동하게 된다. 상기 밸브들은 바람직하게 폴리테트라플루오로에틸렌(TFE)이 피복된 박막을 이용하는 위어(weir)형의 박막위생 밸브이다. 이 밸브들은 다중 방출구의 절단부로의 반죽체의 이송 속도를 조절해 주며, 이 조절에 비교적 직선적인 조절 형식을 취함으로써, 밸브 조정 수단의 이동량이 이와 유사한 상대적 드로틀량을 유발시킨다. 이러한 밸브들은 여러 제조원으로부터 구입할 수 있는데, 그중 적합한 것으로 미합중국 텍사스 77060, 휴스턴, 웨스터 하디 로드 15760에 소재하는 사운더스 밸브 인코포레이티드에서 제조한 위어형 박막 밸브를 들 수 있다. 절단 기구는 4개의 바아를 갖는 링크 기구에 장착된 플라스틱 절단날을 이용하는데, 상기 링크 기구는 예정된 일정 속도로 연속적으로 작동하는 구동 샤프트에 의해 구동된다. 구동 샤프트는 링크 기구가 한 사이클을 완전히 이동할때 직선 운동과, 속도 변환과, 경로 변경과, 제품 제어를 행한다. 본 발명은 특히 햄버거 번을 대량으로 제조하는데 적합한데, 그 이유는 절단된 절편들의 중량 허용 편차가 종래의 2 1/2%와는 다르게 1/2% 이하로서 절편들이 균일한 조직과 중량을 갖기 때문이다. 또한, 맨처음 공정에서 장치를 통과하는 최초의 반죽체에 의해 닦여 나가는 윤활유를 제외하고는 전혀 윤활유가 이용되지 않기 때문에, 제조되는 번의 색깔이 균일하게 될 수 있다. 최종 절편의 허용 편차가 작기 때문에, 후속되는 절편의 자동 취급, 즉, 구움 및 포장 작업이 개선된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

제1A도, 제1B도, 제1C도에는 호퍼(10)와 트러프(trough) 및 터널의 내부에 위치한 오거(12)를 구비하는데 반죽체 분할 장치(10)가 도시되어 있다. 트러프는 호퍼 출구 아래에 위치하는 부분이며, 터널은 트러프의 좌측에 위치하는 부분이다. 비록 도면에는 터널 내에 오거 날개에 나선이 약 4개 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 단지 2개가 약간 넘을 정도만 사용하는 것이 바람직하다. 오거는 병렬형 이중 오거로서, 벨트 구동기(14)와 구동기어 박스(15)를 통해 주 구동기(13)에 의해 구동된다.

반죽체는 단면 감소 블록(16)을 통해 좌측으로 절단날 조립체(17)까지 연속적으로 압출된다. 본 발명의 장치는 지지 프레임(18)을 가지고 있다. 반죽체는 단면 감소 블록(16)을 통해 배출 도관을 갖는 계량 펌프(19)까지 연속적으로 배출되기에 앞서 터널 내의 오거에 의해 균일한 조직과 밀도를 갖도록 균질화된다. 계량 펌프는 기어 박스(21)에 연결된 모터(20)에 의해 구동된다. 균일한 조직과 밀도를 갖는 반죽체의 연속 흐름을 제공할 수 있도록 반죽체를 취급하는 장치 및 방법은 상술한 본 출원인의 다른 출원에 구체적으로 기재되어 있다.

제1A도, 제1B도, 제2도에 도시된 바와 같이, 게량 펌프의 배출 도관을 통해 이송되는 반죽체의 연속 흐름은 매니폴드 조립체(22)로 이송되는데, 이 매니폴드 조립체(22)는 반죽체를 6개의 연속 흐름으로 분할시킨다. 일반적으로, 이 흐름은 4개, 6개 또는 8개이며, 이보다 적은 수 또는 많은 수로 될 수도 있다. 매니폴드 조립체(22)는 입구(23)와, 헤더(24)와, 각 단부에 설치된 만곡 도관(25)을 가지고 있다. 매니폴드(24)로부터 4개의 중간 분할 도관(26)이 연장되어 있다. 6개의 분할 흐름은 각각 상술한 바와 같이 TFE가 피복된 박막을 가지는 위어형 박막 밸브인 밸브 조립체(27)을 가지고 있다. 각각의 밸브로부터 후술하는 바와 같은 절단날 조립체(17)로 연장되는 압출 도관(36)이 연장되어 있다.

오거(12)의 분당 회전수는 전형적으로 50 내지 125rpm인데, 이것은 롤 및 번과 같이 1/3온스 정도의 작은 절편용으로 적합한 것으로, 브레드(bread) 덩어리용의 큰 절편에 대한 오거 속도보다는 작은 것이다.물론, 반죽체 절편의 크기 및 그들의 궁극적인 용도는 본 발명에 있어 제한되지 않으며, 다른 크기의 절편도 취급가능하다.

매니폴드에 연결되는 유입 도관의 직경은 2인치이며, 분할기 단부에 설치되는 만곡 도관(25)과 중간 분할 도관(26)과 배출 도관(36)들의 직경은 모두 1 1/2인치이다. 바람직하게, 상기 도관들은 스테인레스 강으로 제조된다.

제3B도에는 매니폴드 조립체(22)에 의해 반죽체가 분할된 후에 그 반죽체의 흐름 속도를 미세하게 조절하기 위한 조정 가능한 억제기를 형성하는 위어형 박막 밸브 조립체(27)의 단면도가 도시되어 있다. 밸브 조립체(27)은 신속 착탈을 위해 설계된 두개의 연결 클램프(28)를 가지고 있다. 밸브는 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지 3회전, 즉 720° 회전하는 수동 핸들(29)에 의해 작동되는데, 이에 의해 밸브의 드로틀 작동이 미세하게 조정된다. 밸브는 또한 본네트(30)와, 스크루 스템(31)과, 밸브가 완전히 폐쇄될때 박막 안착부(35)에 결합되게 구성된 박막판(32)을 구비하고 있다. 밸브는 또한 TFE가 내면에 피복된 박막(33)을 가지고 있다. 밸브는 또한 THE가 내면에 피복된 박막(33)을 가지고 있다. 다른 형식의 밸브를 사용하여 드로틀 작용을 제공할 수도 있는데, 이 경우에는 최종적으로 조정될 수 있어야만 한다. 따라서, 위어형의 박막 밸브는 반죽체를 난류가 생기지 않도록 용이하게 통과시킬 수 있다는 점에서 적합하고, 위생적이며, 비교적 쉽게 조정할 수 있는 것이다.

만일 반죽체가 절대적으로 일정한 것이라면, 반죽체는 이론상으로는 특정의 특성을 갖는 매니폴드 조립체를 설계하여 상술한 바와 같은 밸브의 필요성 없이 동일한 속도를 갖는 다수의 흐름으로 분할될 수 있을 것이다. 그러나, 번과 롤의 제조에 사용되는 반죽체와 같은 물질은 이스트의 작용에 의해 압축될 수 있기 때문에 상기와 같이 될 수 없다. 번과 롤의 제조에 사용되는 반죽체의 흡수에 관련한 다양한 형태와 점조도, 그리고 제품에 독특한 맛과 조직을 제공하도록 작용하는 성분, 그리고 중량이 각기 다른 절편들을 제공하는데 요구되는 다양한 속도들 때문에 완벽한 매니폴드를 설계하는 것은 불가능하다.

유동성의 페이스트 물질인 반죽체는 점도표에도 나타나지 있지 않으며, 따라서 반죽체를 보다 작은 체적의 절편으로 절단하기 위한 절단 조립체에 균일한 압력과 속도를 제공하는 흐름 분할기를 구비하는 매니폴드를 설계하기란 아주 복잡하다.

반죽체를 다수의 흐름으로 이론적으로 분리하는 것으로 매니폴드 조립체에 의해 제공되는데, 이때 이러한 흐름의 각각을 드로틀 밸브를 사용하여 일정 속도를 갖게 미세하게 조절해야만 한다.

제3A도와 제3B도에 도시된 바와 같이, 각각의 압출 도관은 절단날 조립체(17)내에 위치한 압출기의 플라스틱 단부, 즉 압축 블록(37)내로 연장되어 있다. 압출기의 플라스틱 단부에는 제6도에 도시된 바와 같이 그 플라스틱 단부의 표면(58)과 공통면을 이루는 출구 림을 갖는 압출 노즐이 설치되어 있다.

제3A도, 제5도, 제6도에는 절단날 조립체가 도시되어 있는데, 이 조립체에서 날 구동 모터(38)는 이중 출력 샤프트를 갖는 날 기어 박스(52)를 구동시킨다. 각각의 출력 샤프트는 결합기(41A)에 의해 날 구동 샤프트(39)에 결합되어 있다. 날 구동 샤프트(39)는 예정된 일정 속도로 회전하며, 그에 키이 결합된 날 구동 링크(40)를 구동시킨다. 샤프트 단으로부터 멀리 떨어진 구동 링크(40)의 단부에는 구동 링크 피벗(41)이 설치되어 있는데, 이 피벗(41)에는 날 지지 피동 링크(42)가 지지되어 있다 . 피동 링크(42)의 단부에는 제2피벗(43)이 위치되며 이 피벗 너머에 그와 인접하게 절단날(44)이 장착되어 있는데, 이 절단날(44)은 볼트(57)에 의해 피동 링크(43)에 부착되어 있다. 절단날은 절단 연부(54)를 가지고 있다.

제2피벗(43)에는 제3링크(45)의 일단부가 피벗 장착되어 있고, 그 제3링크의 타단부는 고정 피벗에 피벗 장착되어 있다. 샤프트(39)의 중앙과 제3링크가 고정된 피벗(46)들은 절단날 조립체(에 고정된 상태로 위치되며, 이에 따라 조립체 자체가 두 피벗 핀 사이에 고정 링크를 제공하여 4개의 바아로 구성되는 링크 기구를 구성하게 된다.

절단날 조립체는 제3A도의 하강된 안전 위치에 위치한 보호 덮개를 가지고 있다. 이 조립체는 제5도와 6도에서는 간명하게 하기 위해 생략하였다. 구동 샤프트(39)의 외측 단부는 지지 베어링(53)에 의해 지지되어 있다.

제6도에 도시된 바와 같이, 압출기의 플라스틱 단부(37)은 볼트(56)에 의해 절단날 조립체(17)에 지탱된다. 플라스틱 단부(37)는 6개의 압출 노즐과 공통 평면 상에 위치하는 표면(58)을 가지고 있다. 제5도에 도시된 바와 같이, 절단날(44)의 두께는 3/8인치이고, 높이는 4인치이며, 폭은 27인치로 되어 있어, 모두 6개의 압출 흐름이 단일 날에 의해 동시에 절단된다. 날(44)와 플라스틱 단부(37)은 다양한 물질로 제조할 수 있는데, 특히 초 고밀도 플라틱(UHMD 폴리에틸렌)으로 제조된다. 이 때문에, 오랜기간 사용하더라도 윤활이 필요치 않으며, 반죽체도 전혀 또는 거의 들러 붙지 않는다.

또한, 제6도에 도시된 바와 같이 압축 도관(36)의 단부에는 튜브 및 쇼율더(55)가 설치되어 있다.

절단날은 분당 약 100회의 절단을 행하는데, 이것은 150회까지 쉽게 변경될 수 있으며, 그보다 적게 감소될 수도 있다. 절단 회수가 분당 150회인 경우, 분당 900개의 절편이 제조된다.

제4A도 내지 제4D도에는 절단날 조립체의 절단 작동 순서가 도시되어 있다. 샤프트(39)는 구동 링크, 피동 링크, 제3링크와 함께 반시계 방향으로 예정된 일정 속도로 회전한다. 절단날이 부착된 링크 기구의 독특한 다기능에 의해 링크 기구의 운동과 경로가 결정된다. 제4도에는 압출된 반죽체 절편(48)을 절단하도록 구동 링크가 약 55° 회전했을 때의 날의 직선 운동이 도시되어 있다. 이미 절단된 반죽체 절편(49)들은 컨베이어 로울러(50)에 의해 제 위치에 지지되는 컨베이어 벨트(51)상에 위치하게 된다. 절단되기 바로 직전의 압출된 반죽체는 압축 도관의 직경보다 큰 직경을 갖는데, 그 이유는 반죽체의 특징적인 흐름 및 반죽체가 압출 직전에 압축 상태에 있던 가스를 함유하고 있다는 사실 때문이다. 제4A도에 도시된 지점에서의 날 속도는 피동 링크와 결합되는 지점에서의 구동 링크의 속도와 비슷하다.

제4B도에는 절단날이 제품의 이동을 어떻게 제어하는가가 도시되어 있다. 반죽체 절편들은 절단되어 컨베이어 벨트 상에 위치하게 되는데, 이것은 컨베이어 벨트의 주행 방향으로의 날의 이동에 의해 가속된다.

제4C도에는 먼저 날이 외측 및 상측으로가속되어 반죽체 절편을 컨베이어 벨트 주행 방향으로 밀어내게 되고, 그 뒤에 날이 그의 경로의 상부까지 완전히 감속되어 후속의 반죽체 절편을 압출시킬 수 있는 틈새를 제공하도록 압출구를 비우는 것을 예시한 날의 속도 변화가 도시되어 있다. 절단 경로의 상부를 가로지른 틈새의 증가에 따라 날의 작동을 방해하지 않고 큰 크기의 반죽체 절편을 압출시킬 수 있게 된다.

제4D도에는 방출구의 바로 위의 반죽체 절편의 절단 평면에 접촉할 때까지 날이 하강함에 따라 직선 운동 지점까지 가속되는 것을 예시하는 경로 변경이 도시되어 있다.

컨베이어 벨트를 따라 반죽체 절편들은 균일한 간격을 갖는데, 이러한 간격은 정상적으로는 얻어지지 않는 것이다. 본 발명은 상기한 장치를 사용한 제조 공정 제어를 양호하게 해준다.

지금까지, 균일한 조직과 중량을 가지고, 윤활유를 사용치 않으며, 컨베이어 벨트상에 균일하게 위치될 수 있는 다수의 반죽체 절편들을 동시에 제공할 수 있는 독특한 장치 및 방법에 대해 설명하였으며, 또한 독특한 절단 장치 및 방법과, 반죽체 분할 장치 및 방법에 대해 설명하였다.

지금까지, 본 발명의 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 특허청구의 범위에 기재된 발명의 범위내에서 변경이 가능하다.

Claims (7)

1. 반죽체의 흐름을 제공하기 위한 수단(11,12); 다수의 보다 작은 흐름의 반죽체로 분할하고 각 흐름을 조절하기 위한 수단(22-16); 각 흐름용 압출개구; 각각의 압출개구에서 배출된 반죽체를 다수의 균일한 중량 절편으로 절단하도록 배치된 절단수단(44)으로 구성되는 반죽체 덩어리를 다수의 보다 적은 체적의 균일한 중량 절편으로 분할시키는 장치에 있어서, 반죽체의 흐름을 균일한 밀도 및 압력을 갖게 하여 분배시키는 도관(12); 상기 도관에 연결된 입구(23) 및 매니폴드에서 개방되는 다수의 분할 도관(26)을 가지므로서 이러한 배치가 다수의 동일하게 분할된 보다 작은 흐름의 반죽체 중 하나를 각 분할 도관으로 통과하도록 하는 매니폴드 조립체(22); 하나가 보다 작은 각각의 흐름을 약간 조정하기 위하여 상기 분할 도관 각각의 하류단에 연결되어 반죽체 흐름을 동일하게 하는 다수의 조정 가능한 제한기(27); 상기 제한기에 각각 제공된 출구; 일단이 상기 제한기 출구중 하나에 연결되고 타단에 압출개구가 형성된 다수의 압출도관(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 각 제한기(27)는 반죽체가 통과할 때 점진적인 제한을 가하도록 설계된 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제1항에 있어서, 각 제한기(27)가 위어형 박막 밸브(weir type diaphragm valve)인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항 또는 제1항에 있어서, 각 제한기(27)가 반죽체에 인접한 폴리테트라플루오로에틸렌 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 반죽체의 유동을 제공하고; 상기 유동을 다수의 보다 작은 흐름으로 분할하여 각각의 보다 작은 반죽체 흐름을 조절하며; 압출개구를 통하여 각각의 보다 작은 반죽체를 배출시킨 후 압출개구에서 배출될 때 주기적으로 각각의 보다 작은 반죽체 흐름을 절단하여 다수의 균일한 중량 절편을 제공하도록 하는 단계로 구성되어 반죽체 덩어리를 다수의 보다 적은 체적의 균일한 중량 절편으로 분할시키는 방법에 있어서, 일정한 밀도의 반죽체 흐름을 가압시켜 분배 도관(12)으로 연속적으로 이동시키고; 상기 반죽체 흐름을 거의 동일한 속도 분할 도관(26)내에서 가압하에서 각각 이동하는 크기가 작고 동일한 다수의 반죽체 흐름을 분할하며; 크기가 작은 반죽체 흐름들을 모두 동일한 속도로 흐를 수 있게 흐름 속도를 미세하게 조절하도록 각 분할 도관에 연결된 조정 가능한 제한기(27)로 반죽체 흐름을 제한하며; 상기 반죽체 흐름을 가압시켜 조정 가능한 제한기에서 압출도관(36)을 통하여 상기 압출개구로 연속적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반죽체의 분할 방법.
6. 제5항에 있어서, 각각의 작은 흐름이 조정 가능한 제한기를 통하여 통과할 때 점진적으로 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 이동하는 반죽체는 최종제품이 균일한 갈색으로 구워질 수 있도록 윤활유를 전혀 사용하지 않고 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.

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