KR19980019137A - 식품의 성형을 위한 방법과 장치(method and apparatus for moulding a food product) - Google Patents

Abstract

동결 식품을 형성하는 방법에서, 식품이 가소성이 되도록 액체 식품의 온도를 낮춘다. 식품의 적어도 일부가 틀(6)의 모양을 가지도록 식품(8)에 대해 틀(6)을 압착한다.식품이 성형된 모양을 보유하고 쉽게 틀으로부터 방출되도록 틀(6)은 식품(8)에 압착될 때 충분히 낮은 온도에 있다. 이것은 아이스크림같은 동결된 당과 식품이 성공적으로 성형되도록 한다.

Description

식품의 성형을 위한 방법과 장치

본 발명은 식품을 성형하는 방법과 장치에 관련된다.

식품 산업분야에서는 성형된 동결 식품을 만들고 싶어한다. 이것은 특히 아이스크림같은 동결된 당과 식품의 경우 그러하다. 동결 당과 식품의 시장은 소비자들의 충동 구매에 매우 의존한다. 따라서, 동결 당과 식품을 가능한 재미있고, 특이하고 심미적인 모양으로 만드는 것이 중요하다. 일반적으로 동결된 육류 식품같은 동결 식품을 성형할 수 있는 것이 필요하다. 또한 동결 식품의 표면에 로고 또는 다른 디자인을 찍을 수 있는 것도 산업에서 바람직하다.

아이스크림, 특히 아이스크림 스틱 당과식품은, 그들이 다색이건 또는 여러층이건, 쵸코렛이 입혀졌건, 또는 아니건간에, 현재는 항상 압출된다. 통상적으로, 아이스크림은 적절히 다룰 수 있는 성형 기술의 부족으로 압출되었었다. 이것은 선행 기술에서 동결 식품과 틀 표면사이의 접착이 항상 심각한 문제를 일으켰기 때문이다. 식품-틀 결합력이 동결 식품 그 자체의 세기보다 종종 커서, 식품이 틀로부터 방출될 때 식품이 다소 전단하도록 하기 때문에 접착은 식품의 일부가 틀에 남도록 한다. 이러한 접착은 또한 아이스크림같은 동결 식품에 제조업체의 상표 또는 다른 디자인같은 로고를 가진 도장을 동결 식품에 찍는 것을 막는다.

오늘날까지, 동결 당과 식품을 성형하는 유일한 방법은 동결 식품과 틀사이의 접착 결합이 형성되도록 하고 이어서 동결 식품의 얇은 외층을 녹여 그 결합을 제거하는 것이었다. 이것은 식품 표면을 다시 녹이기 위해 이제 막 동결된 식품의 일부를 데우는데 에너지가 낭비되는 불리함을 가진다. 또한 에너지는 틀을 반복적으로 데우고 냉각하는 데 낭비된다. 더욱이, 동결 식품상에 빈약한 표면 처리가 있게 되고 종종 식품의 일부는 틀에 남게 된다. 아이스크림같은 식품은 요리하지 않고 먹으므로, 잠재적인 위생학적 문제 그리고 제조동안 음식을 데움으로써 야기되는 관련되는 건강상의 위험 때문에 제조동안 식품을 데우는 것은 바람직하지 못하다.

우리의 유럽 특허 출원 제0582327호에서, 셔벳을 형성하기 위해 액체 용액을 붓기전에 바람직하게는 -70℃ 내지 -80℃사이의 온도로 틀을 냉각하는 셔벳(또는 아이스 캔디)형성 방법이 개시된다. 틀 표면에 대한 접착을 감소시키는 것이 액체 표면의 냉각 속도라는 것이 알려져 있다. 하지만, 그러한 개시는 틀에 들어갈 때 액체인 성형된 동결 식품을 형성하는 것에만 관련된다. 더욱이, 그러한 선행 기술은 동결 식품의 표면에 상표 또는 다른 디자인을 새기기 위해 이용될 수 없다.

국제공개번호 제90/06693호에는, 식품의 표면을 동결하는 방법이 개시되어 있다. 그 식품의 지지 구조는 식품이 지지 구조에 부착하는 것을 피하기에 충분히 낮은 온도까지 냉각된다. 식품은 적어도 식품의 표면층이 얼기에 충분한 시간동안 지지 구조와 접촉상태로 유지된다. 식품의 표면을 동결함으로써, 식품은 다루기가 쉬워진다. 식품은 변형되지도 않으며 표면에 아무런 표시도 남지 않는다. 국제공개번호 제90/06693호에 개시된 한 가지 특정 구체예에서, 식품이 액체 또는 반-액체일 때, 식품은 지지 구조에 들어가 유지될 수 있다.

본 발명의 첫 번째 양상에 따라, 식품이 가소성이도록 식품의 온도를 낮추는 단계, 그리고 식품이 성형된 모양을 보유하고 틀로부터 쉽게 떨어져나오도록, 식품에 대해 압착될 때 충분히 낮은 온도에 있는 틀을 식품에 대해 압착하여 식품의 적어도 일부가 틀의 모양을 갖도록 하는 단계를 포함하는, 식품 성형 방법이 제공된다.

가소성은 본 명세서에서 식품이 가소성 변형을 진행할 것임, 즉 식품이 성형가능하며 변형력이 제거된 후에도 성형된 모양을 보유할것임을 의미한다. 즉 다시 말해, 가소성 식품은 힘을 가함으로써 영원히 변형될 것이다.

식품은 아이스크림같은 당과식품일 수도 있다. 아이스크림의 온도는 아이스크림에 틀을 놓기전에 바람직하게는 -3℃, 또는 -5℃, 또는 -6℃ 또는 -20℃의 저온까지 저하된다.

당과 식품은 셔벳일 수도 있다.

식품은 육류 식품처럼 동결되고 성형가능한 임의의 식품일 수도 있다.

성형 단계는 식품의 표면에 모양을 새길 수도 있다. 다른 한편으로는, 성형 단계는 식품의 윤곽을 성형할 수도 있다.

식품의 온도는 바람직하게는 0℃이하로 저하된다. 이 상한선은 식품이 아이스크림일 때 특히 적용가능하다. 육류 퓨레같은 아이스크림외의 식품에서는, 식품의 점도가 고온에서 충분히 높을 수 있으므로 더 고온이 이용될 수도 있다.

틀의 온도는 바람직하게는 식품의 온도가 압착 단계에서 0℃이하로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

틀의 온도는 바람직하게는 -40℃, 더욱 바람직하게는 -50℃, 더욱 바람직하게는 -75℃이하이다. 틀의 온도는 -80℃이거나 그 이하일 수도 있다.

틀의 적어도 다른 부분의 온도가 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지될 수 있으면 틀의 적어도 일부의 온도는 -120℃에서 유지될 수도 있다. 특히, 틀이 상부와 하부를 포함하고 식품이 틀의 하부에서 지지되는 경우, 틀의 하부의 온도는 바람직하게는 -120℃에서 유지되고 상부의 온도는 바람직하게는 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지된다.

틀의 온도는 액체 질소를 이용해서 유지될 수 있다. 틀의 온도는 틀의 후면의 비-성형 표면에 액체 질소를 분사하여 유지될 수 있다. 틀의 후면의 비-성형 표면을 액체 질소에 침액시킬 수도 있다. 틀은 액체 질소가 통과하는 채널을 가질 수도 있다.

식품은 5초동안 틀과 접촉할 수도 있다. 이는 식품의 대량 성형이 일어날 때 적절할 수도 있다.

식품은 틀과 0.5초동안 접촉할 수도 있다. 이는 식품의 무시할 수 있는 경화(즉 냉각) 또는 단지 표면 성형이 일어날 때 적절할 수도 있다.

식품 표면에서 0.5바의 압력이 성형 단계동안 식품에 가해질 수도 있다.

일부 환경에서는, 식품의 냉각을 이루기 위해 차가운 틀을 이용하는 것이 필요할 수 있는 반면, 성형후 식품의 추가 냉각이 분리된 냉각 단계에서 이루어질 수 있다. 식품은 냉각 단계에서 틀의 적어도 일부에 의해 지지될 수 있다.

냉각 단계대신, 또는 냉각 단계에 더하여, 식품이 성형 단계후 경화되도록 하기 위해 성형 단계에 앞서 저온성 펠리트가 식품에 삽입될 수도 있다. 식품의 일부는 성형 단계에 앞서 제거될 수도 있으며, 상기 부분은 저온성 온도로 냉각될 수도 있고, 상기 일부는 이어서 상기 저온성 펠리트를 형성하기 위해 펠리트로 만들어질 수도 있다.

바람직한 구체예에서, 틀의 매우 낮은 온도 때문에, 식품이 틀에 부착하지 않음이 발견된다. 따라서, 틀이 식품으로부터 제거될 때, 식품은 틀에 남지 않으며 식품의 표면은 그대로 유지된다. 성형 단계가 매우 빠를 수 있으므로, 필요하면, 식품은 틀에서 많이 냉각되지 않는다. 다시 말해, 틀은 단지 식품의 성형을 위해 이용되며 바람직하게는 식품의 냉각을 위해서는 이용되지 않는다. 아이스크림같은 동결 당과 식품의 성공적이고 정확한 성형이 이루어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일부 상황에서는, 식품의 냉각을 위해 차가운 틀을 이용하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명에서, 틀은 성형 단계에서 식품에 양성 압력을 가하기 위해 이용됨을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 두 번째 양상에 따르면, 식품이 가소성이도록 식품의 온도를 낮추는 수단, 틀, 그리고 식품의 적어도 일부가 틀의 모양을 갖도록 식품에 대해 틀을 압착하고 식품이 성형된 모양을 보유하고 틀로부터 쉽게 방출되도록 틀이 식품에 대해 압착될 때 충분히 낮은 온도에서 틀을 유지하기 위한 압착과 냉각 수단을 포함하는, 성형된 동결 식품을 형성하기 위한 장치가 제공된다.

냉각 수단은 바람직하게는 식품의 온도가 0℃이하에서 유지되도록 틀의 온도를 유지하기위해 조작가능하다.

틀의 온도는 -40℃이하, 바람직하게는 -50℃이하, 그리고 더욱 바람직하게는 -75℃이하에서 유지될 수 있다. 특정 구체예에서, 틀의 온도는 바람직하게는 -80℃ 또는 그 이하의 온도에서 유지된다.

다른 구체예에서, 틀의 적어도 일부의 온도는, 틀의 적어도 다른 일부의 온도가 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지될 수 있으면, -120℃에서 유지될 수도 있다. 특히, 틀이 상부와 하부를 포함하고 식품이 하부에서 지지되는 경우, 하부의 온도는 바람직하게는 -120℃에서 유지되고 상부의 온도는 바람직하게는 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지된다.

냉각 수단은 틀의 후면의 비-성형 표면에 액체 질소를 분사하는 수단을 포함할 수도 있다. 냉각 수단은 틀의 후면의 비-성형 표면을 액체 질소에 침액하는 수단을 포함할 수 있다. 틀은 액체 질소의 통로를 위한 채널을 가질 수도 있다.

상기 장치는 바람직하게는 틀의 온도를 감시하기 위한 온도 측정 수단을 포함하며, 상기 온도 측정 수단의 결과는 냉각 수단의 조절을 위한 조절 수단에 의해 받아져 틀의 온도를 조절한다.

식품을 틀에 전달하기 위한 운반 장치가 제공될 수도 있다. 상기 운반 장치는 연속적으로 움직일 수 있으며, 상기 장치는 식품의 성형동안 움직이는 운반 장치상의 식품을 쫓아가기 위해 틀을 움직이기 위한 수단을 가진다. 한편으로, 상기 운반 장치는 정지된 틀을 특징으로 할 수도 있다(즉 분리된 단계로 움직일 수도 있다).

바람직한 구체예에서, 틀은 첫 번째 성형 부분과 두 번째 성형 부분을 가지며, 첫 번째는 틀을 선택적으로 열고 닫기 위해 두 번째 성형 부분에 대해 상대적으로 움직일 수 있다. 두 번째 성형 부분은 틀 실린더와 성형 피스톤을 포함할 수 있으며, 성형 피스톤은 틀 실린더내에 포함되며 두 번째 성형 부분의 틀 실린더와 첫 번째 성형 부분이 접촉하도록 하여 틀이 닫힐 수 있도록 성형 피스톤은 틀 실린더에 대하여 상대적으로 움직일 수 있고 두 번째 성형 부분의 성형 피스톤은 틀내에서 식품을 성형하기 위해 첫 번째 성형 부분을 향해 움직일 수 있다. 이것은 식품에서 플래쉬성형 라인을 생성하지 않고 틀이 이루어지도록 한다.

도 1은 본 발명을 위한 그리고 본 발명에 따른 장치의 첫 번째 실시예의 도식 단면도이다

도 2a는 본 발명을 위한 그리고 본 발명에 따른 장치의 두 번째 실시예의 도식 단면도이다

도 2b는 두 번째 실시예의 장치의 하면도이다

도 3은 본 발명을 위한 그리고 본 발명에 따른 장치의 세 번째 실시예의 도식 단면도이다

도 4a 내지 4e는 본 발명의 네 번째 실시예의 장치의 작동을 보여주는 도식 단면도이다

도 5a 내지 5j는 본 발명의 다섯 번째 실시예의 장치의 작동을 보여주는 도식 단면도이다

도 6은 본 발명을 위한 그리고 본 발명에 따른 장치의 세 번째 실시예의 도식 단면도이다

도 7은 식품의 일부가 놓여진 도 5의 실시예의 하부 틀 부분의 도식 단면도이다.그리고

도 8은 본 발명의 장치가 이용될 수 있는 시스템의 도식 평면도이다

도 1에서, 본 발명에 따른 그리고 본 발명을 수행하기 위한 장치 (1)의 실시예는 챔버 (2)를 포함한다. 챔버 (2)는 최상부 표면(4)내에 굴뚝 즉 배기구멍(3)을 갖는다. 챔버의 최하부 표면(5)에는, 틀(6)이 고정되거나 형성된다. 틀(6)은 식품(8)이 성형되어야할 모양의 역 모양인, 챔버(2)의 성형 표면(7)외부를 갖는다. 이 실시예에서, 식품(8)의 윤곽이 성형된다.

입구 파이프(9)는 액체 질소를 분사 노즐(10)로 전달한다. 분사 노즐(10)의 출구(11)는 틀(6)을 냉각하기 위해 액체 질소(12)를 틀(6)의 후면 또는 내부 표면(13)을 향하게 한다.

열전기쌍(14)같은 열 프루브는 틀(6)의 온도가 감시될 수 있도록 틀(6)과 좋은 열접촉 상태에 있다. 열전기쌍(14)의 결과는 전기적 조절 단위체(15)에 제공된다. 전기 조절 단위체(15)는 조절 신호를 액체 질소 공급 파이프(9)내의 조절 밸브(16)로 보낸다. 이것은 전기 조절 단위체(15)가 틀(6)의 검출된 온도에 따라 파이프(9)를 통한 틀(6)로의 액체 질소 흐름을 조절하도록 하여, 틀(6)의 온도가 원하는 값으로 조절되고 유지되도록 한다.

틀(6)은 스테인레스강으로 만들어질 수 있으며 바람직하게는 2mm두께 미만이다. 만일 틀이 더 높은 열전도성을 갖는 재료로 만들어지면, 틀(6)은 더 두꺼운 재료로 만들어질 수도 있거나 만들어져야 한다.

식품은 예를 들어, 아이스크림 또는 셔벳처럼 일반적으로 상온에서 액체이다. 액체 식품의 온도는 더 이상 액체가 아니고 가소성이도록 감소된다. 특히, 식품은 약간의 고형성을 가져 성형가능하도록 동결될 수도 있다(또는 적어도 일부 동결 즉 반-동결될 수도 있다). 식품은 가공된 육류와 충전제로 이루어지며 비-액체여서 성형가능하도록 냉각되는 육류 식품일 수도 있다.

비-액체 식품(8)은 이어서 운반장치(17)로 계속하여 운반된다. 구체적인 예에서, 식품(8)은 -5℃ 또는 -6℃의 온도의 아이스크림의 일부일수도 있다. 이 온도에서, 아이스크림은 거의 비-액체이며 가소성 변형을 일으킬 것이다. 아이스크림 (8)은 분당 80단위의 속도로 챔버(2)아래로 운반된다. 틀(6)을 포함하는 챔버(2)는 챔버(2)를 낮추는 기계적 아암(그려지지 않음)에 부착되어, 틀(6)을 식품(8)에 대해 압착한다. 식품(8)이 운반장치(17)와 함께 움직임에 따라, 챔버(2)는 기계적 아암의 움직임에 의해 잠시동안 식품(8)을 쫓아간다. 예를 들어 5초가 지난후, 챔버(2)는 기계적 아암에 의해 다시 들어올려져 성형된 식품(8')으로부터 틀(6)을 제거한다. 이어서 챔버(2)는 성형될 다음 식품(8)위로 하강될 수 있도록 원래 위치로 돌아간다. 성형 단계동안, 틀(6)은 열전기쌍(14)로부터의 산출 신호에 따라 전기 조절 단위(15)체에 의한 액체 질소 공급 밸브(16)의 조절에 의해 -80℃의 온도에서 유지된다. 틀(6)의 매우 낮은 온도 때문에, 식품(8)은 틀(6)에 부착하지 않는 것으로 나타난다. 따라서, 틀(6)이 성형된 식품(8')로부터 들어 올려질 때, 식품은 틀(6)에 남지 않으며 식품(8')의 표면은 그대로 유지된다. 성형 단계가 매우 빨라 5초 또는 그 미만에 일어날 수 있기 때문에, 식품(8)은 틀(6)에서 크게 냉각되지 않는다. 다시 말해, 틀(6)은 식품을 성형하기 위해서만 이용되며 식품(8)의 냉각을 위해서는 이용되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 어떤 상황에서는 성형 단계동안 식품(8)의 냉각을 위해 차가운 틀(6)을 이용하는 것이 편리할 수도 있다. 이것은 예를 들어 5초 이상의 기간동안 식품(8)에 틀(6)을 가함으로써 이루어질 수 있다.

본 발명의 두 번째 실시예는 도 2a와 2b에서 나타난다. 도 1에서 보여진 실시예에 상응하는 장치의 각 특징이 동일한 번호에 의해 구별된다. 이 실시예에서, 틀(20)은 도장의 형태이다. 도장(20)은 식품(8)의 표면에 찍히는 문장 또는 디자인 또는 상표같은 로고에 상응하는 부분(21)을 부조했다. 도 1의 실시예에서처럼, 도장(20)의 뒷 표면(22)는 액체 질소(12)의 분사에 의해 냉각된다. 도장(20)의 온도는 열 프루브(14)를 이용해 감시되며, 그 결과는 액체 질소 공급 파이프(9)를 위한 조절 밸브(16)의 작동을 조절하는 조절 단위체(15)에 보내진다. 도장(20)은 전술한 첫 번째 실시예의 틀(6)에서와 동일한 온도에서 유지될 수도 있다.

식품의 온도는 더 이상 액체가 아니도록, 즉 식품이 가소성이도록 낮춰진다. 비-액체 식품(8)은 도 1에서처럼 운반장치(17)에 의해 도장(20)아래를 통과한다. 도장(20)은 챔버(2)의 아래로 향한 전체적인 이동에 의해 식품(8)의 상부 표면위로 압착된다. 도장(20)은 0.5초정도의 짧은 시간동안 식품(8)을 쫓아갈 수 있으며, 이어서 챔버(2)는 도장 (20)을 인장된 식품(8')으로부터 제거하기 위해 올려진다. 챔버(2)와 도장(20)은 이어서 운반장치(17)위의 다음 식품(8)에 인장할 준비를 위해 처음 위치로 돌려질 수 있다.

본 발명에 따라 그리고 본 발명을 수행하기 위한 장치의 세 번째 실시예가 도 3에 나타난다. 도 3의 장치는 식품(8)의 표면에 로고 또는 다른 디자인을 찍기 위해 부조된 부분(21)을 가지는 도장(20)이 제공된다는 점에서 도 2의 장치와 유사하다. 도 2의 부분들에 상응하는 부분을 나타내기 위해 동일한 번호가 이용된다.

도 3에 나타난 실시예에서, 도장(20)의 온도는 플레이트(20)의 뒷 표면(22)을 챔버(2)내에서 유지되는 액체 질소(23)통에 침액시킴으로써 원하는 온도에서 유지된다. 챔버(2)내의 액체 질소(23)의 깊이 또는 레벨은 레벨 표시기(24)에 의해 연속적으로 감시된다. 레벨 표시기(24)의 결과는 챔버(2)내에서 액체 질소(23)를 일정한 레벨로 유지하기 위해 공급 파이프(9)로부터 액체 질소의 공급을 조절하기 위해 이용되는 조절 단위체(15)로 보내진다. 전술한 바대로, 조절 밸브(16)는 공급선(9)에 제공된다.

액체 질소로 틀(6)의 뒷면(13)을 분사하는 대신 도 1의 실시예에서 액체 질소통(23)이 이용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 4a 내지 4e에서, 본 발명에 따른 그리고 본 발명을 수행하기 위한 장치의 추가의 실시예의 틀(30)의 상세한 작동이 나타난다. 틀(30)은 도면에서 상부(31)와 하부(32)를 가진다. 상부(31)는 식품(8)의 상부를 성형하기 위해 성형부(33)로 내부적으로 형성된다. 틀의 하부(32)는 고정된 고리모양의 틀벽 즉 실린더(34)와 틀 실린더(34)에 대해 상대적으로 상하로 움직일 수 있는 내부 성형 피스톤(35)을 가진다. 내부 성형 피스톤(35)은 식품(8)의 하부를 성형하기 위해 모양을 갖춘다. 틀(30)의 상부(31)와 틀(30)의 하부(32)의 내부 성형 피스톤(35)을 각각 상하로 움직이기 위해 공기식 램(36,37)이 이용된다. 액체 질소를 틀(30)의 뒤쪽의 비-성형 표면에 제공하기 위해 분사 노즐(10)이 이용된다. 틀(30)의 온도는 감시될 수 있으며 액체 질소의 분사는 전술한 다른 예에서처럼 조절될 수 있다.

작동시, 상부(31)와 하부 성형 피스톤(35)은 도 4a에 나타난 것처럼 드라이브 램(36,37)에 의해 분리되어 당겨진다. 식품(8)의 일부가 틀 표면사이에 삽입되며 도 4b에 나타난 것처럼 하부 성형 피스톤(35)에 안착할 수 있다.

틀(30)의 상부(31)가 이어서 도 4c에서 나타나는 것처럼 틀(30)의 하부(32)의 틀 실린더의 상부 표면을 만나기 위해 아래로 움직여진다. 이것은 효과적으로 틀(30)을 닫는다. 하부 성형 피스톤(35)은 이어서 틀(30)의 상부(31)의 성형 표면(32)과 하부 성형 피스톤(35)사이에서 식품(8)을 압착하기 위해 드라이브 램(37)에 의해 위로 움직여진다. 이것은 식품(8')이 성형되도록 하며 도 4d에서 나타나는 대로 틀(30)의 모양을 가지도록 한다. 하부 성형 피스톤(35)을 위로 움직이는 것은 고정된 거리에 대해 조절될 수 있으며 또는 미리 결정된 저항 압력이 틀(30)에 연결된 적절한 검출기에 의해 검출될 때까지 조절될 수 있다.

5초 또는 그 미만의 고정된 시간이 경과한 후, 틀(30)의 상부(31)는 도 4e에서 나타난 대로 제거되어, 성형된 식품(8')이 제거되도록 한다. 이어서 하부 성형 피스톤(35)이 도 4a에 나타난 위치까지 하강하고 틀(30)은 다시 사용할 준비가 된다.

틀(30)은 성형이 일어나기 전에 닫히기 때문에(도 4c에 나타난 바대로), 플래쉬성형 선은 성형된 식품(8')에서는 형성되지 않아 더 나은 표면 마무리로 이끈다.

도 4a 내지 4e에서 나타난 장치와 유사한 장치1을 보여주는, 도 5a 내지 5j에서 나타나는 대로, 오프닝 또는 리세스(38)가 틀(30) 하부(32)의 실린더(34)내에 제공될 수 있다. 이것은 목재 스틱(39)이 아이스크림 스틱 당과식품을 만들기 위해 실제적인 성형 단계(예를 들어, 도 5e) 완결시 또는 단계동안 삽입되는 것을 허용한다.

가드 플레이트(40,41)는 작동자에게 손상이 일어나는 것을 막기 위해 제공될 수 있다. 가드 플레이트(40,41)는 성형 공정동안 적절히 열리고 닫힌다.

액체 질소로 틀(30)의 뒷 표면을 분사하는 대신 도 4의 실시예에서 액체 질소 통(23)이 이용될 수 있음을 알 수 있다.

전술한 실시예에 대한 추가의 변수로서, 틀(6,30) 또는 성형 도장(20)의 온도는 틀(6,30) 또는 도장(20)내의 적절한 냉각 채널을 통해 액체 질소를 통과시킴으로써 유지될 수 있으며, 액체 질소의 온도는 장치(1)과 연결된 열 교환기를 이용해 일정하게 유지될 수 있다.

도 6에서 나타난 실시예에서, 틀(50)은 하부 성형 플레이트(51)와 상부 성형 플레이트(52)를 가진다. 하부와 상부 성형 플레이트(51,52) 각각은 각각 성형된 식품(8)의 최종 모양을 결정하는 두 개의 성형 공동을(53,54) 갖는다.

도 8에서, 본 발명의 실시예중의 하나의 장치가 이용될 수 있는 시스템(60)의 도식 평면도가 나타난다. 시스템(60)은 도 6에 나타난 장치(50)의 실시예에 대해 구체적으로 언급하면서 설명될 것이다.

도 8에 있어서, 위치 A(도 7에서도 나타남)에서, 수직 압출기(61)는 비-액체 상태인 식품(예로 아이스크림)의 일부를 하부 틀 플레이트(51)의 공동(53)의 각각에 놓는다. 식품(8)은 압출기(61)와 연결된 전선 절단기로 잘린다.

이어서 하부 틀 플레이트(51)를 도 8의 위치 B로 옮기고 여기서 하부 틀 플레이트(51)는 상부 틀 플레이트(52)와 만나기 위해 위로 움직여, 하부 틀 플레이트(51)의 식품(8)의 일부가 틀 플레이트(51,52)내의 공동(53,54)의 모양을 가지도록 강요한다. 틀 플레이트(51,52)의 온도는 식품(8)이 비-액체 상태로 유지되도록 충분히 낮게 유지된다.

식품(8)이 성형된후, 성형된 식품(8')을 함유한 하부 틀 플레이트(51)는 하강하고 냉각 챔버(62)로 이동한다. 성형된 식품(8')을 함유한 하부 틀 플레이트(51)는 식품(8')이 냉각에 의해 경화될 수 있도록 냉각 챔버(62)를 통해 이동한다.

냉각 챔버(62)를 나가서, 경화된(냉각된 또는 동결된) 성형된 식품(8)은 위치C에서, 공지되어 있어 더 이상 설명되지 않을 적절한 기계(63)에 의해 하부 틀 플레이트(51)로부터 제거된다. 나타난 실시예에서, 식품(8)은 아이스크림이며 아이스크림 스틱 당과식품을 생산하기 위해 목재 스틱(39)이 틀 플레이트(51,52)가 합쳐지는 즉시 삽입된다. 제거 기계(63)는 목재 스틱(39)을 잡아 하부 틀 플레이트(51)로부터 아이스크림 스틱 당과식품을 제거할 수 있다.

제거된 성형된 식품(8)은 이어서 추가의 가공과 포장을 위해 제거 기계(63)에 의해 운반될 수 있다.

성형된 식품(8')이 제거된 후, 하부 틀 플레이트(51)는 플레이트(51)가 원하는 온도로 재냉각되는 열 회복 챔버(64)로 이동된다. 이어서 틀 플레이트(51)는 새로운 식품(8)을 받기 위해 위치A로 돌아간다. 위치A에서 틀 플레이트(51)의 온도는 바람직하게는 -40℃이하, 더욱 바람직하게는 -50℃이하, 그리고 더욱 바람직하게는 -75℃이하이다. 하부 틀 플레이트(51)의 온도는 가장 바람직하게는 -80℃ 또는 그 이하이다.

시스템(60)은 대량의 식품(8)을 받고, 성형하고, 냉각하고, 제거하도록 거의 연속적인 자동화에 의해 작동할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적 예에서, 식품(8)의 60분량이 도 8의 시스템(60)으로 분당 성형될 수 있다.

전술한 대로, 아이스크림 식품에 있어서, 성형동안 식품의 바람직한 온도는 약 -5℃ 또는 -6℃이다. 하지만, 약 -3℃까지의 식품 온도가 이용될 수 있다. 성형 기계가 식품을 성형할 수 있도록 그리고 성형된 식품이 그 모양을 유지할 수 있도록 점도가 충분히 낮은 것이(즉 식품이 충분히 높은 온도에 있어야 한다) 중요하다. 하지만, 너무 높은 온도에서는, 아마도 아이스크림이 다소 액체처럼 행동하기 때문에 아이스크림내의 공기가 성형동안 없어질 수도 있어서, 식품이 틀을 완전히 채우지 못할 수도 있다.

최종 성형된 식품이 적어도 일부에서 얇은 횡단면 모양을 가질 경우, 먼저-성형된 식품(식품블랭크)이 일정한 모양을 가지고 틀 챔버의 부분에 걸쳐 확장하는 것이 중요하다. 만일 식품 블랭크가 틀 챔버의 부분에 걸쳐 확장하지 않으면, 식품은 틀내의 얇은 채널을 따라 압착할 수 없으며, 특히 성형동안 식품의 층이 얇은 채널에서 경화됨에 따라 임의의 얇은 채널의 횡단면 부분이 빨리 감소하기 때문이다.

도 4,5,6 및 7에서 나타난 실시예의 각각에서, 특히 식품이 아이스크림인 경우, 상부 틀 부분의 온도가 바람직하게는 -100℃ 내지 -80℃인반면 바닥 틀 부분의 온도는 바람직하게는 -120℃에서 유지된다. 아이스크림식품의 표면의 빠른 냉각을 위해 낮은 온도가 이용된다. 제한 인자는 식품의 열적 수축과 성형될 모양이다. 예를 들어, 성형된 식품이 넒은 공간의 깊은 요철 부분을 가질 경우, 식품이 열적으로 수축함에 따라, 이들 요소는 틀의 표면을 잡을 수 있다. 이것은 특히, 식품이 약 2초 이상 틀 부분과 접촉할 때 그러하다. 그러한 경우, 예리한 가장자리를 갖는 표면과 접촉하는 틀 부분을 위해서는 -80℃의 고온이 바람직하며 식품이 틀에 부착하는 문제를 완화시킬 수도 있다.

전술한 실시예 각각에서, 성형동안 식품에 의해 느껴지는 성형 압력은 21psi만큼 높을 수도 있다(대략 1.5바). 하지만, 그러한 높은 성형 압력의 이용은 식품 블랭크의 부피가 좁은 한계내, 예로 ±2%내일 것을 요구한다. 아이스크림의 경우, 만일 식품 블랭크의 부피가 너무 크면, 아이스크림은 50%부분에 공기를 가지고 있기 때문에, 아이스크림은 성형동안 압착된다. 틀이 방출될 때, 아이스크림은 다시 확장하고 외부의 경화된 층은 대개 틀 결합 선을 따라 균열이 일어난다. 만일 식품 블랭크의 부피가 너무 작으면, 틀은 채워지지 않는다. 만일 식품에 의해 느껴지는 성형 압력이 약 8psi±2psi(약 0.5바±0.15바)이면, 식품의 압착과 재-확장에 기인하는 균열은 대개 충전된 틀으로 피할 수 있으며 본 발명의 시스템과 방법은 틀에 놓이는 식품 블랭크의 부피의 변화에 크게 민감하지 않다. 일반적으로, 더 두꺼운 식품이 얇은 식품보다 압착/확장 균열에 덜 지배되는 것으로 알려져 있다.

전술하고 도면에 나타난 냉각 챔버 62처럼, 냉각 챔버는 식품이 성형된 후 식품의 추가 냉각 또는 동결을 위해 전술한 실시예의 하나와 함께 이용될 수도 있다.

하지만, 일반적으로 공기 분사 나사식 또는 터널 냉동고인 그러한 냉각 챔버는 제조업자들이 구입하여 유지하기에 비싸며 또한 매우 커 소규모의 제조업자들이 관련 시장에 들어가기에는 장벽이 된다. 냉각 챔버에 대한 필요를 피하기 위해, 성형 단계에 앞서 식품에 저온성 펠리트를 삽입하는 것이 가능하다. 그러한 기술은 미국 특허 출원 제3,360,384호에서 개시되며, 그 내용이 참고로 본 명세서에 인용된다. 펠리트의 온도와 펠리트와 식품의 혼합비는 펠리트를 식품에 혼합한 후 식품이 경화 단계에서 이전에 이루어진 원하는 온도로 평형을 이루도록 선택된다. 이러한 방식으로, 분리된 경화 단계에 대한 필요는 완전히 제거된다.

저온성 펠리트는 성형 단계에 앞서 식품의 일부를 제거하여 저온으로 냉각하고 펠리트로 만듦으로써 얻어질 수 있다. 한편, 새로운 식품은 다른 성분 또는 재료를 얼음에 심어지는 땅콩 또는 초콜렛같은 고체성분과 유사한 방식으로 대량 식품내에 혼합함으로써 만들어질 수 있다. 아이스크림/과일 아이스 셔벳 결합 식품이 이런 방식으로 경화되어 생산될 수 있다.

이어서 저온성 펠리트는 식품이 성형되기 바로 전에 식품의 나머지에 재삽입될 수 있다. 이어서 식품 전체를 통한 온도의 평형으로 인해 식품이 경화되기 전에 약 10 내지 30초사이의 기간이 있어 그동안 식품은 전술한대로 성형되어야 한다.

저온성 펠리트라는 명칭이 함축하는 것처럼, 식품에 혼합되는 알맹이는 -80℃ 또는 그 이하로 본 명세서에서 정의되는 저온성 온도에 있다. 식품이 원하는 온도로 평형을 이루는데 필요한 알맹이 온도와 혼합비를 결정하기 위해 계산이 수행된다. -196℃가 펠리트 재료를 냉각시키기 위한 편리한 냉동원인 액체 질소의 온도이므로 -196℃의 알맹이 온도가 이용될 수도 있다.

실제적인 알맹이 생성은 미국 특허 출원 제3,647,478호, 미국 특허 출원 제4,761,962호 및 미국 특허 출원 제5,199,269호에 설명된 것과 같은 많은 편리한 방법에 의해 수행될 수 있다. 생성되는 알맹이의 크기와 모양이 중요하다. 알맹이는 균질의 슬러리를 생성하기 위해 따뜻한 생성물에 빠르고 신속하게 혼합되기에 적합해야 한다. 알맹이는 독립적으로 남아있어야 하며 정체 탱크 또는 파이프선에 부착하거나 덩어리져서는 안된다. 알맹이의 생성은 균일하고 일정한 개개의 빠른 동결 품질을 보장해야한다. 이러한 이유로, 알맹이의 저온성 생산이 예를 들어 미국 특허 출원 제4,914,927호에서 설명되는 저온성 드럼 냉동고 또는 액체 한제로의 적제 조제기를 이용하는 것이 바람직하다. 저온성 온도에서 나타나는 저접착 현상은 알맹이가 따로 분리되어 유지되도록 한다. 혼합점까지의 저온성 온도에서 작동하는 기구 표면은 알맹이가 부착하거나 응집하지 않도록 한다.

식품에 알맹이를 혼합하는 것은 배치 탱크내에 적절한 혼합기를 가지고 배치 공정으로 수행될 수도 있으며, 또는 혼합기가 고체 성분 공급기를 포함하는 연속 공정으로 수행될 수도 있다.

전술한 저온성 알맹이의 이용이 냉각 챔버가 성형후 식품을 냉각시킬 필요를 피할 수 있으나, 필요한 경우 그러한 챔버는 저온성 알맹이에 더하여 이용될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 구체예가 예증된 실시예에 대해 구체적으로 언급하여 설명되었지만, 본 발명의 범위내에서 변화와 수정이 설명된 실시예에 만들어질 수 있다.

본 발명은 식품이 가소성이도록 식품의 온도를 낮추는 단계, 그리고 식품이 성형된 모양을 보유하고 틀로부터 쉽게 떨어져 나오도록, 식품에 대해 압착될 때 충분히 낮은 온도에 있는 틀을 식품에 대해 압착하여 식품의 적어도 일부가 틀의 모양을 갖도록 하는 단계를 포함하는 식품 성형 방법과 각 단계를 위한 수단을 포함하는, 성형된 동결 식품을 형성하기 위한 장치를 제공함으로써 식품의 성공적이고 정확한 성형이 이루어질 수 있다.

Claims (33)

1. 식품이 가소성을 갖도록 식품의 온도를 낮추는 단계, 그리고 식품이 성형된 모양을 보유하고 식품이 쉽게 틀로부터 떨어지도록, 틀이 식품에 압착될 때 충분히 낮은 온도에 있는 틀을, 식품에 압착하여 식품의 적어도 일부가 틀의 모양을 가지도록 하는 단계를 포함하는, 식품 성형 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 식품이 당과 식품인 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 당과 식품이 아이스크림인 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 아이스크림에 틀을 놓기 전에 아이스크림의 온도를 -3℃, 또는 -5℃, 또는 -6℃ 또는 그 이하의 온도로 낮추는 방법.
5. 제 4항에 있어서, 틀을 아이스크림에 놓기 전에 아이스크림의 온도를 -20℃까지 낮추는 방법.
6. 제 2항에 있어서, 상기 당과 식품이 셔벳인 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 식품이 육류 식품인 방법.
8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 단계가 식품의 표면에 무늬를 찍는 방법.
9. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 단계가 식품의 윤곽을 만드는 방법.
10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 틀의 온도가 압착 단계동안 식품의 온도가 0℃이하로 유지되도록 하는 방법.
11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 틀의 온도가 -80℃ 또는 그 이하인 방법.
12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 틀의 적어도 일부의 온도가 -120℃에서 유지되고 틀의 적어도 다른 부분의 온도가 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지되는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 틀이 상부와 하부를 포함하고, 식품이 하부에서 지지되며, 하부의 온도를 -120℃에서 유지하고 상부의 온도를 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제 1항 내지 제 13항중 어느 한 항에 있어서, 성형 단계동안 식품 표면에서 0.5바의 압력이 식품에 가해지는 방법.
15. 제 1항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 틀의 온도가 액체 질소를 이용하여 유지되는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 액체 질소를 틀의 후면의 비-성형 표면에 분사하여 상기 틀의 온도를 유지하는 방법.
17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 상기 틀의 후면 비-성형 표면을 액체 질소로 침액하여 틀의 온도를 유지하는 방법.
18. 제 15항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 틀이 액체 질소가 통과하는 채널을 구비한 방법.
19. 제 1항 내지 제 18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 식품이 5초동안 틀과 접촉하는 방법.
20. 제 1항 내지 제 18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 식품이 0.5초동안 틀과 접촉하는 방법.
21. 제 1항 내지 제 19항중 어느 한 항에 있어서, 성형 단계에 앞서 저온성 펠리트를 식품에 삽입하여 식품이 성형 단계후 경화하도록 하는 단계를 포함하는 방법.
22. 제 21항에 있어서, 성형 단계에 앞서, 식품의 일부를 제거하여 저온으로 냉각하고, 상기 식품의 일부를 펠리트화하여 상기 저온성 펠리트를 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
23. 제 1항 내지 제 22항중 어느 한 항에 있어서, 성형후 별도의 냉각 장치에서 식품을 냉각하는 단계를 포함하는 방법.
24. 식품이 가소성을 갖도록 식품의 온도를 낮추는 수단; 틀; 그리고 식품의 적어도 일부가 틀의 모양을 갖도록 식품에 대해 틀을 압착하고, 식품이 성형된 모양을 보유하고 틀로부터 쉽게 방출되도록 틀이 식품에 대해 압착될 때 충분히 낮은 온도에서 틀을 유지하기 위한 압착 및 냉각 수단을 포함하는, 식품 성형 장치.
25. 제 24항에 있어서, 식품의 온도가 0℃이하에서 유지되도록 틀의 온도를 유지하기 위해 냉각 수단이 작동할 수 있는 장치.
26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, -80℃ 또는 그 이하의 온도에서 틀을 유지하기 위한 수단을 포함하는 장치.
27. 제 24항 내지 제 26항중 어느 한 항에 있어서, 틀의 적어도 일부의 온도를 -120℃에서 유지하고 틀의 적어도 다른 부분의 온도를 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지하는 수단을 포함하는 장치.
28. 제 27항에 있어서, 틀이 상부와 하부를 포함하고, 식품이 하부에서 지지되며, 하부의 온도를 -120℃에서 유지하고 상부의 온도를 -100℃ 내지 -80℃ 범위에서 유지하는 수단을 포함하는 장치.
29. 제 24항 내지 제 28항중 어느 한 항에 있어서, 냉각 수단이 틀의 후면 비-성형 표면에 액체 질소를 분사하기 위한 수단을 포함하는 장치.
30. 제 24항 내지 제 29항중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 수단이 틀의 후면 비-성형 표면을 액체 질소에 침액하는 수단을 포함하는 장치.
31. 제 24항 내지 제 30항중 어느 한 항에 있어서, 상기 틀이 액체 질소의 통과를 위한 채널을 구비한 장치.
32. 제 24항 내지 제 31항중 어느 한 항에 있어서, 상기 틀이 첫 번째 성형 부분과 두 번째 성형 부분을 가지며, 틀을 선택적으로 열고 닫을 수 있도록 첫 번째 성형 부분이 두 번째 성형 부분에 대해 상대적으로 움직일 수 있는 장치.
33. 제 32항에 있어서, 두 번째 성형 부분은 틀 실린더와 성형 피스톤을 포함하며, 성형 피스톤은 틀 실린더내에 포함되며, 두 번째 성형 부분의 틀 실린더와 첫 번째 성형 부분이 접촉하도록 하여 틀이 닫힐 수 있도록 성형 피스톤은 틀 실린더에 대하여 상대적으로 움직일 수 있고, 두 번째 성형 부분의 성형 피스톤은 틀내에서 식품을 성형하기 위해 첫 번째 성형 부분을 향해 움직일 수 있는 장치.