KR20060065672A - 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 절단하기 위한 방법 및장치 - Google Patents

소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 절단하기 위한 방법 및장치 Download PDF

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필립 스튜알트 프라지어
조지 씨. 모랄리스알바르크
다니엘 유진 오르
미셸 찰스 루이즈
제임스 엘. 샌포드
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프리토-래이 노쓰 아메리카, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 제 1 날이 장착된 롤과 제 2 날이 장착된 롤을 이용하여 퍼프 압출물을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 제 1 및 제 2 날이 장착된 롤들은 반대 방향으로 회전하고, 동일한 크기의 조각으로 압출물을 절단하기 위하여 함께 작동한다. 상기 날들은 전단 작용을 포함하는 압출물을 절단하기 위하여 서로 오프셋을 구성하는 롤들 상에 위치되어 진다.

Description

소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 절단하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CUTTING A CURLY PUFF EXTRUDATE}
본 발명은 일반적으로 퍼프 압출물의 생산에 관한 것이며, 특히 단일 소용돌이 모양의 퍼프 압출물로부터 복수의 유사한 형태의 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상표명 CheetosTM 으로 생산되고 판매되는 스낵과 같은 퍼프 압출된 생산물에 있어서,종래 기술에 따르는 생산과정은 극히 높은 압력으로 작은 오리피스를 가진 다이를 통하여 옥수수 분말과 다른 밀가루 반죽을 압출하는 과정을 포함한다. 밀가루 반죽 또는 퍼프에는 작은 오리피스가 형성되어 퍼프 압출물을 형성한다. 예를 들어 밀가루 반죽을 제조하기 위한 일반적인 성분은 중량에 의하여 물 함유량이 12 내지 13.5 %정도이며, 큐빅 풋 당 41 파운드의 옥수수 분발의 체적 밀도로 구성된다. 그러나 밀가루 반죽은 레시틴, 오일, 소금, 설탕, 비타민 믹스, 수용성 식이섬유 및 불수용성 식이섬유를 첨가한 밀가루, 쌀가루, 정제 대유, 농축 대유, 곡실 분, 단백질 밀가루 또는 다른 강화 제품에 기초하여 만들어질 수 있다. 혼합물들은 100 내지 1200 미크론의 입자 크기를 가진다.
퍼프 압출 처리는 작은 직경의 출구 오리피스(14)를 가진 다이의 도식적인 횡단면인 도 1에 도시되어진다. 식물성 퍼프 생산물을 제조함에 있어서, 일반적으로 옥수수 가루는 각각 미국과 프랑스의 Clextral에 의하여 제조된 BC45 또는 Wenger에 의하여 제조된 모델 X25와 같은 단일(즉 American Extrusion, Wenger, Maddox) 또는 쌍을 이루는(즉 Wenger, Clextral, Buhler) 나사 형태의 압출기로 첨가되어진다. 실례와 같은 CheetosTM 를 사용함에 있어서, 곡물 가루의 전체 수분 함량을 15% 내지 18%까지 끌어올리기 위하여 물은 100 내지 1000 RPM의 스크류 속도로 작동하는 압출기 내의 옥수수 가루로 첨가되어 진다. 곡물 가루는 다이(12)에 도달함에 따라 점성 용해물(viscous melt, 10)로 변하고, 그 뒤 다이(12) 내에서 매우 미세한 개구부 또는 오리피스(14)를 통하여 가압되어진다(push). 오리피스(14)의 직경은 일반적인 수분 함유량, 생산성 및 원하는 압출물 로드의 직경 또는 형태로 옥수수 가루를 제조하기 위하여 2.0 mm 내지 12.0 mm 사이의 범위를 전형적으로 가진다. 그러나 오리피스의 직경은 다른 형태의 압출물 재료를 위하여 실질적으로 상대적으로 작거나 크다.
동시에 상기 오리피스(14)의 내부에서, 점성 용해물(10)은 대략 400℉ 와 600 내지 3000 psi 정도의 고압과 고온이 가해진다. 결론적으로 동시에 오리피스(14) 내부에서의 점성 용해물(10)은 플라스틱 용해 현상(plastic melt phenomenon)이 형성되어 용해물이 다이(12)를 통하여 흐를 때 용해물(10)의 유동성이 증가한다. 압출물(16)은 다이(12) 내에서 오리피스(14)로 배출된다. 오리피스(14)의 횡단 직경은 특정 밀가루 반죽 제조법(specific dough formulation), 생산성 및 원하는 로드 직경에 의존하지만, 선호되는 직경의 범위는 1 mm 내지 14 mm이다.{오리피스(14)의 직경은 압출되어 지는 제조 혼합물 또는 옥수수 가루의 평균 입자 크기에 의존한다.}
압출물(16)이 오리피스(14)로 배출하는 것으로 보여 질 수 있으며, 재빨리 확장하고, 냉각되며, 매우 빠른 속도로 플라스틱 용융 단계에서 유리 전이 단계(glass transition stage)로 변화되며, 원통형의 퍼프 압출물이라면 “로드”의 형태로서 언급된 상대적으로 강성을 가진 구조물로 되어진다. 상기 강성 로드 구조물은 각각의 조각으로 절단될 수 있으며, 예를 들어 요구된 프라이 및 숙성 과정에 의하여 요리된다.
하나의 압출기 상에서 몇몇의 개별적인 다이(12)는 전체 생산량을 최대화하기 위하여 압출기의 표면상에서 조합되어 질 수 있다. 예를 들어 상기 기술된 옥수수 가루 제조법과 쌍을 이루는 스크류의 압출기가 사용되어 질 때, 상대적으로 높은 생산량 비율이 단일 및 쌍을 이루는 스크류 압출기에 의하여 달성되어 질 수 있 음에도 불구하고, 다수의 다이를 가진 트윈 압출기를 위한 일반적인 생산량은 시간당 압출기의 상대적으로 높은 체적 생산인 2,200 lbs 로 형성된다. 상기 생산량 비율에서, 다이(12)로 배출되는 압출물의 속도는 일반적으로 분당 1000 내지 4000 피트의 범위 내에 있지만 압출기의 생산량, 스크류 속도, 오리피스 직경, 오리피스의 개수 및 압축 면에 의존한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 처리에 의하여 제조된 스낵 음식물 제조물은 절단될 때 필요한 선형 압출이 형성되고, 선형 생산물을 형성한다. 소비자 연구들은 “소용돌이 모양”, “나선형의 모양” 또는 “코일 스프링” 형태(출원인에 의하여 동의어로 사용된 용어)가 형성된 유사한 내용물과 향을 가진 제조물이 요구되어진다는 것을 나타낸다. 이러한 나선형 모양의 압출물에 대한 한 실례는 나선 또는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)의 한 실시예를 도시한 투시도로서 도 2에 도시된다.
소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 제조하는 장치는 “소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 제조하는 장치 및 방법”이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 09/952,574호에 기술되며, 참조에 의하여 구체화되어진다. 일반적으로 압출기 다이 표면의 출구 단부에 위치된 파이프 또는 튜브(출원인에 의하여 동의어로 사용되어 짐)와 같은 몇몇 형태의 격납 용기는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 제조하기 위하여 사용되어 진다. 그러나 절단이 유지되고(완전히 분리되는 것을 의미함), 절단된 개별적인 압 출물 조각이 제어된 길이로 형성되며, 절단된 개별적인 압출물 조각이 매끄러운 단부를 가지도록 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 개개의 압출물 조각으로 절단하는 어려움이 있다.
도 3에 대하여 언급하면, 다수의 튜브(30)는 다이 표면(18)에 부착되어 진 상태로 도시된다. 개별적인 튜브(30)의 출구 단부는 압출기 표면(23)에 부착되어진다. 개별적인 절단 날(26)을 가진 원형의 절단 장치(24)는 압출기 표면(23)에 부착되어진다. 소용돌이 모양의 퍼프 압출물은 튜브(30) 내에 형성되어 지고, 튜브(30)의 출구 단부를 통하여 배출되어 지며, 절단 날(26)에 의하여 상대적으로 작은 개별적인 압출물 조각으로 절단되어 진다.
절단 날(26)이 한 튜브(30)로부터 다른 튜브로 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 끌어당기기 때문에 다수의 튜브 조립체 내의 튜브(30)의 단부에서 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)이 절단되는 것은 선호되지 않는다. 상기 끌어당김 기능(dragging)은 절단된 각각의 소용돌이 모양의 퍼프 압출물에서 톱니 모양의 단부를 형성시킨다. 도 4는 톱니 모양의 단부를 가지며, 도 3과 유사한 장치에 의하여 절단된 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 개별적인 조각의 실례를 도시한다. 부가적으로, 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)이 다수의 튜브 조립체 내에서 제조되어질 때, 튜브들은 동일한 속도로 압출물을 제조하지 않기 때문에 단일 커터로 절단하는 다수의 튜브들은 다양한 길이의 압출물 조각을 제조할 것이다. 소용돌이 모양의 퍼 프 압출물의 경우에 있어서, 다양한 길이는 각각의 조각에서 다양한 코일의 개수를 형성한다.
따라서 문제점이 있는 제어되지 않은 길이 및/또는 톱니 모양의 단부를 가진 각각 절단된 압출물 조각을 형성하지 않는 형성 튜브(forming tube)로 배출됨에 따라 일정하게 절단된 소용돌이 모양의 퍼프 압출물이 제공된다. 소용돌이 모양의 퍼프 압출물이 형성 튜브로 배출됨에 따라, 유리 전이 단계에 대응하는 플라스틱 용융 단계에 의하여 현저히 특징화되어 진다. 플라스틱 용융 단계에 의하여 현저히 특징화되어질 때, 소용돌이 모양의 퍼프 압출물은 너무 연성을 가져 일정한 절단을 형성하기가 어렵다.(각각의 압출물 조각의 완전한 분리를 의미한다) 형성 튜브의 흐름을 따라, 소용돌이 모양의 퍼프 압출물은 유리 전이 단계에 의하여 좀 더 특징화되어지며, 냉각과 건조가 유지됨에 따라 표면 강성이 얻어진다. 이러한 표면 강성은 상대적으로 일정한 절단을 가능하게 한다.
따라서 상대적으로 일정하게 절단되어 지는 형성 튜브의 흐름을 따라 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 절단하기 위한 장치 및 방법이 요구되어 진다. 개별적인 조각의 각각의 단부에서 매끄러운 절단을 제공하는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 개별적인 소용돌이 모양의 퍼프 압출물 조각으로 절단하는 장치 및 방법이 요구된다. 게다가 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 각각의 절단된 조각의 길이를 제어하는 방법 및 장치가 요구된다. 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 경우에 있어서, 압출물 의 개별적으로 절단된 조각의 길이를 제어함에 따라 각각의 조각에 형성된 코일의 개수가 제어된다. 상기 요구사항은 소용돌이 모양의 퍼프 압출물에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 다른 형태의 선형과 비선형 퍼프 압출물 뿐만 아니라 사인 곡선 모양의 퍼프 압출물을 절단하기 위한 장치가 요구된다.
본 발명은 상기 요구 사항에 부합되기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 상기 장치 및 방법은 소용돌이 모양의 퍼프 압출물과 그 외의 퍼프 압출물을 위한 생산 시스템으로 구체화되어질 수 있다.
본 발명은 압출물을 절단하기 위한 절단 조립체를 포함한다.
한 실시예에 따라서, 절단 조립체는 프레임 상에 회전 가능하게 장착되고, 면내에 배열된 제 1 롤을 포함하며, 제 1 롤에 근접하고, 동일한 면내에 배열된 제 2 롤을 포함한다. 제 2 롤은 제 1 롤의 회전 방향의 반대 방향으로 회전하며, 프레임상에 회전 가능하게 장착된다. 제 1 롤 상의 날들은 제 2 롤 상의 날들에 대하여 오프셋 위치로 형성되어 제 1 롤 상의 각각의 날들은 제 2 롤 상의 날에 대하여 지나가게 회전하며, 날 간격은 제 1 롤 상의 날과 제 2 롤 상의 대응하는 날 사이에 형성된다. 압출물이 날들의 오프셋 마운팅으로 인하여 전단 타입의 절단 작용을 가지는 날 간격으로 삽입됨에 따라 절단 조립체는 날 간격으로 공급되는 압출물을 절단한다.
다른 실시예에 따라서, 절단 조립체는 제 1 샤프트 상에 회전 가능하게 장착되고, 면내에 배열된 제 1 휠과 제 1 휠에 근접하고, 동일한 면에 배열된 제 2 휠을 포함한다. 제 2 휠은 제 2 샤프트 상에서 회전 가능하게 장착되어 진다. 각각의 제 1 휠과 제 2 휠은 내부를 향하여 굽은 외주 표면을 가진다. 제 1 및 제 2 휠이 동일면 내에서 서로 근접하게 배열되기 때문에 새들은 제 2 휠의 외주 표면과 제 1 휠의 외주 표면 사이에 형성되어 진다. 각각의 제 1 휠 및 제 2 휠은 휠들에 수직하게 장착된 하나 또는 그 이상의 휠 날들을 가진다. 제 1 휠 상의 날은 제 2 휠 상의 날들에 대하여 오프셋 위치를 구성하여 제 1 휠 상의 각각의 날은 제 2 휠 상의 대응하는 날을 지나가게 회전하며, 날 간격은 제 1 휠 상의 날과 제 2 휠 상의 대응하는 날 사이에 형성되어 진다. 압출물은 새들을 통하여 절단 조립체로 공급되어 진다. 압출물이 날 간격으로 삽입됨에 따라, 날들은 날들의 오프셋 마운팅으로 인하여 전단 타입의 절단 기능을 가지도록 압출물을 절단한다.
본 발명은 압출물을 절단하기 위한 방법을 부가적으로 포함한다. 상기 방법에 따라 오프셋 위치에서 날과 압출물을 접촉시킴에 의하여 전단 타입의 절단 기능을 가지는 개개의 압출물 조각으로 압출물을 절단한다. 본 방법에 따라 절단된 각각의 압출물 조각의 길이 및 형태는 다양한 작동상의 조절에 의하여 제어될 수 있다.
본 발명의 특징으로 여겨지는 신규한 특징은 첨부된 청구항으로 구성되어 진다. 그러나 선호되는 사용 형태, 부가적인 목적과 장점뿐만 아니라 본 발명은 첨부된 도면에 부합하여 읽혀질 때, 도식적인 실시예에 따르는 상세한 설명에 대하여 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래기술인 퍼프 압출물 다이의 횡단면도.
도 2는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 투시도.
도 3은 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 형성하기 위하여 복수의 튜브 조립체에 적합한 퍼프 압출물 표면 커터의 측면 투시도.
도 4는 도 3 에 도시된 퍼프 압출물 표면 커터를 사용한 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 조각을 도시한 투시도.
도 5는 연속 날들이 롤 상에 장착되어 진 본 발명에 따르는 절단 조립체의 선호되는 실시예를 도시한 측면 투시도.
도 6은 도 5에 도시된 절단 조립체의 부분적인 면도.
도 7은 도 5에 도시된 절단 조립체의 제 1 롤을 도시한 투시도.
도 8은 도 5에 도시된 절단 조립체를 수용하는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물을 위한 생산 시스템의 측면 투시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 절단된 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 조 각을 도시한 투시도.
도 10은 도 5에 도시된 절단 조립체의 날의 다른 실시예를 도시한 측면 투시도.
도 11은 휠이 면 표면에 장착되어 진 본 발명에 따르는 절단 조립체의 다른 실시예를 도시한 측면 투시도.
도 12는 휠이 수직의 면에 장착되어 진 본 발명에 따르는 절단 조립체의 다른 실시예를 도시한 측면 투시도.
도 13은 절단을 위하여 날이 장착된 휠과 매끄러운 구조를 가지는 휠을 가진 절단 조립체의 실시예를 도시한 도.
첨부된 도면에 따라서, 다른 것으로 지시되지 않는다면 동일한 참조 번호는 전체 도면에 있어서 동일한 요소로 동일시되어 질 것이다. 도 5는 본 발명에 따르는 절단 조립체(cutting assembly, 40)의 선호되는 실시예를 도시한 투시도이다. 상기 실시예에 따라, 절단 조립체(40)는 동일한 면에서 서로 근접하게 배열된 제 1 롤(roll, 42)과 제 2 롤(44)을 포함한다. 도 5 에 도시된 실시예에 따라, 제 1 롤(42) 및 제 2 롤(44)은 수평인 면에 배열되지만, 롤들은 수직한 면 내에 배열되어 질 수 있다. 바람직하게 제 1 롤(42) 및 제 2 롤(44)은 원통형의 형상으로 구성된다. 예를 들어 직각 프리즘 또는 타원형의 원통과 같이 길이 방향으로 질량 관성 모멘트를 수용할 수 있는 다른 형태들이 제 1 및 제 2 롤에 사용되어 질 수 있다.
제 1 롤(42) 및 제 2 롤(44)은 바람직하게 프레임(50) 상에서 회전가능하게 장착되어진다. 도 5에는 테이블 형태의 구조로 도시되었음에도 불구하고, 프레임(50)은 제 1 및 제 2 롤(42, 44)과 같은 부품이 회전 가능하게 장착되기에 적합한 종래 기술의 수많은 구조들을 포함한다. 회전 장치는 제 1 및 제 2 롤(42, 44)이 반대 방향으로 회전되도록 야기한다. 바람직하게, 회전 장치는 회전을 구동하기 위하여 제 1 롤(42)에 작동가능하게 연결된 모터를 포함하고, 제 2 롤(44)로 회전을 전달하기 위한 기어 조립체(gear assembly, 43)를 포함한다. 게다가, 제 1 및 제 2 롤(42, 44)은 상반된 방향으로 회전하지만 동일한 속도로 회전한다. 다른 실시예에 따라, 제 2 롤(44)에 동력 설비되어 지고(motorize), 제 2 롤(44)은 기어 조립체(43)에 의하여 제 1 롤에 회전을 전달한다. 그 외에 다른 회전 장치는 동일한 속도로 제 1 및 제 2 롤(42, 44)에 회전을 형성하며, 이는 종래기술의 당업자들 사이에서 공지되었다.
복수의 제 1 연속 날(continuous blade, 46)은 제 1 롤(42)의 길이를 따라 제거 가능하게 설치되어 진다. 상기 사용된 용어 “복수”는 하나 또는 그 이상을 의미한다. 바람직하게 하나 이상의 연속 날이 사용되어 진다면, 복수의 제 1 날들에서 각각의 날은 절단된 압출물(cut extrudate piece)을 위하여 원하는 길이보다 조금 긴 날 이격 거리(blade spacing distance, 52)로 근접한 날로부터 이격되어 진다. 롤 상에 장착된 날들의 개수는 롤의 직경(또는 직경의 절반으로 정의된 반 경) 에 대한 함수이다. 롤 상에 장착된 날의 개수는 롤의 원주 주변에 알맞은 만큼 최대로 형성된다. 예를 들어 롤이 원통형의 형상이라면, 그 뒤 날들은 2πR로 정의된 원주 길이를 따라 이격되며, R은 롤의 반경이다.
복수의 제 2 연속 날(48)은 제 2 롤(44)의 길이를 따라 제거 가능하게 장착되어진다. 상기 사용된 용어 “복수”는 하나 또는 그 이상을 의미한다. 복수의 제 1 날(46)에서 날의 개수와 복수의 제 2 날(48)에서 날의 개수는 일대일 대응한다. 복수의 제 2 날(48)들에서 각각의 날은 복수의 제 1 날에서 날 간격(52)과 동일한 날 이격 거리(52)로 근접한 날로부터 이격되어진다. 복수의 제 1 및 제 2 연속 날(46, 48)은 설치되어진 롤에 수직하게 설치되어진다. 그러나 복수의 제 2 날(48)은 복수의 제 2 연속 날(46)에 대하여 “오프셋 위치” 또는 “오프셋 설치(offset mounting)”(출원인에 의하여 동의어로 사용된 용어)으로써 상기 기술된 제 2 롤(44) 상에 장착되어 진다. 날들의 오프셋 설치는 도 6 내에 보다 상세히 논의되어 진다.
롤러(42, 44)의 직경 및 롤 상에 장착된 날(46)의 개수 및 날 이격 거리(52)는 “절단 조립체의 형상”으로 구성되어 지며, 또한 “절단 조립체 형상으로서 언급된다. 컨베이어가 절단 조립체에 압출물을 제공하는 롤러를 위한 회전 속도 및 공급 속도와 같이 절단 조립체 형상은 절단 조립체의 다른 작동 상태를 결정하는 요소이다.
바람직하게, 제 1 및 제 2 롤러(42, 44)는 컨베이어가 절단된 압출물을 제공하는 공급 속도보다 더 빠른 회전 속도로 작동되어 진다. 바람직하게, 롤의 회전 속도는 컨베이어의 공급 속도보다 적어도 1.1 배 빠르며, 보다 더 바람직하게 컨베이어의 공급 속도보다 대략 1.1 내지 20 배 정도 빠르다. 롤의 회전 속도가 공급 속도보다 1.1배 또는 그 이상 빠를 때, 절단 조립체는 “상대적으로 빠른 속도비”로 작동하는 것으로 언급되어 진다. 상대적으로 빠른 속도비에서 주어진 절단 조립체 형상의 절단 조리체를 작동함에 따라 공급 속도보다 대략 1.1배 정도 빠른 속도보다 낮은 회전 속도에서 동일한 형상을 가진 절단 조립체를 작동하는 것보다 짧은 개개의 압출물의 절단을 야기한다. 컨베이어의 공급 속도에 대하여 롤의 회전 속도가 커짐에 따라, 주어진 절단 조립체 형상에서 제조된 절단 압출물의 조각은 짧아진다.
상대적으로 긴 압출물은 제 1 및 제 2 롤의 회전 속도를 변화시킴에 의하여 동일하게 주어진 절단 조립체 형상을 가진 절단 조립체에 의하여 절단가능하다. 컨베이어(70)의 공급 속도보다 늦게 또는 동일한 속도로 제 1 및 제 2 롤(42, 44)을 회전하도록 작동함에 따라, 절단 조립체 형상을 변화시킬 필요 없이 상대적으로 긴 압출물의 절단을 야기한다. 다른 실시예에 따라서, 제 1 및 제 2 롤(42, 44)의 회전 속도는 컨베이어의 공급 속도보다 대략 1.1 배 정도 낮다. 상기 실시예에 따르는 절단 조립체는 “상대적으로 낮은 속도비”에서 작동하도록 언급되어 진다. 상 대적으로 낮은 속도비에서 작동할 때, 압출물의 절단 조각은 롤러의 회전비가 동일한 조립체 형상을 가진 절단 조립체와 작동하는 컨베이어의 공급 속도보다 대략 1.1배 정도 빠르다면 상대적으로 길어질 것이다.
압출물 절단 조각의 길이를 제어하기 위한 다른 방법에 따라서, 절단 조립체의 형상, 특히 날 이격 거리(52)가 조절되어 진다. 컨베이어(70)의 공급 속도는 절단 조립체(40)에 대하여 압출물의 방향과 전달에 영향을 미치며, 원하는 길이의 압출물 조각으로 절단하기 위한 기능에 영향을 미친다. 날 이격 거리(52)는 원하는 길이의 압출물 조각을 제공하기 위하여 컨베이어의 속도에 대응하여 조절되어 질 수 있다. 예를 들어, 컨베이어(70)가 제 1 및 제 2 롤러(42, 44)보다 낮은 속도로 회전한다면 압출물의 각각의 조각은 짧게 제조되어 진다. 회전 속도 또는 공급 속도의 변화 없이 상대적으로 긴 각각의 압출물을 제조하기 위하여 날 이격 거리(52)가 증가되어야 한다.
각각의 날 사이의 간격은 압출물 절단의 개별적인 조각의 길이에 영향을 미치며, 롤의 회전 속도와 주어진 어떠한 컨베이어 속도로 사용하고, 뿐만 아니라 다양한 길이로 압출물의 개별적인 조각을 형성하기 위하여 넓은 범위 내에서 조절되어 질 수 있다. 따라서 다수의 날의 개수와 넓은 범위의 날 이격 거리는 다양한 회전 및 공급 속도에서 다양한 길이의 압출물의 개별적인 절단 조각을 형성하기 위하여 절단 조립체를 다양한 형상으로 배열되어 지는 방법과 같이 본 발명에 의하여 의도되어 진다.
롤러의 직경과 롤러 상의 날의 개수와 날 이격 거리와 같은 변수들이 넓은 범위로 조절되어 질 수 있기 때문에 롤러의 회전 속도와 컨베이어의 공급 속도는 특정 값에 대한 비율로서 논의되어 지고, 상기 특정 값은 본 발명을 부당하게 제한한다.
예로써, 제 1 및 제 2 롤(42, 44)은 대략 50 RPM(분당 회전수) 내지 1000 RPM의 회전 속도로 작동되어 진다. 대략 50 RPM 내지 1000 RPM의 선호되는 범위는 절단 조립체에 의하여 절단되어 진 압출물을 공급하는 컨베이어의 속도, 절단 조립체의 롤의 직경, 롤 상의 날의 개수, 날 이격 거리, 롤의 회전을 위한 구동 장치, 컨베이어의 형태 및 크기, 압출기를 통하여 가압되는 조분(meal)의 양 및 생산되어 진 압출물의 형태와 같은 기계적인 및 작동 상태의 함수이다.
예를 들어 압출물이 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(curly puff extrudate)로 형성된다면, 롤의 직경은 대략 6 내지 6.5 인치로 형성되고, 컨베이어의 속도는 대략 100 FPM(분당 피트) 내지 140 FPM으로 형성되며, 회전 속도를 위한 선호되는 범위는 대략 110 FPM 내지 170 FPM으로 형성된다. 압출물이 소용돌이 모양의 퍼프 압출물과 같은 원형 횡단영역을 가지지 않는다면, 선호되는 회전 속도는 대략 300 RPM 내지 500 RPM 또는 그 이상 또는 그 이하로 형성될 수 있다.
예로써, 컨베이어의 공급 속도를 위한 특정 값은 대략 20 FPM 내지 750 FPM의 범위로 형성된다. 20 FPM 내지 750 FMP 내의 선호되는 범위는 절단 조립체의 롤의 직경, 롤 상의 날의 개수, 날 이격 거리, 롤의 회전을 위한 구동 장치, 컨베이어의 형태 및 크기, 압출기를 통하여 가압되는 조분의 양 및 생산되어 진 압출물의 형태와 같은 기계적인 및 작동 상태의 함수이다. 예로써, 공급 속도를 위한 하나의 선호되는 범위는 대략 300 FPM 내지 500 FPM으로 형성된다. 공급 속도를 위한 그 외의 선호되는 범위는 대략 20 FPM 내지 140 FPM으로 형성된다.
회전 속도와 공급 속도를 위한 그 외의 선호되는 범위 내에서 또는 범위를 넘는 범위는 컨베이어의 속도, 롤의 직경, 날의 개수, 날 이격 거리, 구동 장치, 컨베이어의 형태 및 크기, 압출기를 통하여 가압되는 조분의 양 및 생산되어 지는 압출물의 형태와 같은 기계적인 및 작동 상태의 함수에 의존가능하다.
특히, 제 1 및 제 2 롤(42, 44)의 속도와 컨베이어 공급 속도를 조절함에 따라, 압출물의 절단 조작의 단부 형태에 영향을 미친다. 예를 들어 절단되어 진 압출물이 소용돌이 모양의 퍼프 압출물이라면, 제 1 및 제 2 롤(42, 44)의 회전 속도와 컨베이어(70)의 공급 속도와 컨베이어(70)와 제 1 및 제 2 롤(42, 44) 사이의 속도비는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물 내에서 컬의 피치 상에 원하는 효과를 형성하기 위하여 조절 가능한 변수이다. 압출물이 소용돌이 모양의 퍼프 압출물이라면, 예를 들어 압출물이 대략 70 FPM 또는 그 이상으로 연장되는 빠른 컨베이어 공급 속도로 인하여 절단 조립체로 공급된 압출물의 코일은 상대적으로 긴 피치로 형성된다. 압출물은 주어진 길이에서 상대적으로 소수의 코일을 가지며, 벌레와 같은 구조와 유사하다. 대조적으로, 예를 들어 대략 55 FPM 또는 미만의 낮은 컨베이어 공급 속도로 인하여 주어진 길이에서 상대적으로 많은 코일로 바꾸기 위한 코일은 상대적으로 작은 피치로 형성된다.
압출물의 형태와 절단 조각의 길이는 다양한 작동상의 조절에 의하여 제어될 수 있다. 길이가 긴 조각의 압출물 또는 짧은 조각의 압출물로 절단하기를 원한다면, 컨베이어와 절단 조립체 사이의 상대적으로 빠르거나 느린 속도비로 알맞게 조절할 수 있다. 또한 컨베이어의 공급 속도로 인하여 길거나 짧은 압출물을 제조하기 위하여 알맞게 조절할 수 있다. 따라서 넓은 범위의 작동 속도는 압출물의 개별적인 절단 조각의 길이뿐만 아니라 소용돌이 모양의 압출물의 단부 형태와 피치에 대한 부수적인 효과와 컨베이어(70)의 공급 속도 및 제 1 및 제 2 롤(42, 44)의 회전을 위하여 사용되어 질 수 있다. 유사하게 제 1 및 제 2 롤(42, 44)과 컨베이어(70)의 작동 속도는 직사각형, 삼각형 또는 그 외의 비 원형 횡단 영역을 포함하는 압출물 또는 사인 모양 압출물과 같은 소용돌이 모양의 퍼프 압출물 이외의 압출물의 길이와 단부 형태에 대하여 부수적인 효과를 가진다.
도 6에 대하여 언급하면, 복수의 제 1 연속 날(46)에 대한 복수의 제 2 연속 날(48)의 “오프셋 설치”가 기술되어 진다. 일반적으로 오프셋 위치는 날들이 각각의 롤 상에서 서로 지나가며 회전할 때 복수의 제 2 날(48)의 선단과 복수의 제 1 날(46)의 선단이 접촉을 형성하지 않는 위치이다. 특히, 복수의 제2 날(48)과 복수의 제 1 날(46)이 설치되어 져 날들이 서로 지나가며 회전할 때, 날 간격(55)이 사이에 존재한다. 각각의 복수 제 1 날(46)과 제 1 날에 대응하는 복수의 제 2 날(48)들 중 하나가 서로 지나가며 회전할 때, 선단 대 선단은 접촉하지 않지만 날 간격(55)을 통하여 서로 지나가며 회전한다.
절단된 압출물(extrudate, 20)은 절단 조립체(40)로 공급되어 져 날 간격(55)에 수직하게 날 간격(55)으로 유입된다. 복수의 제 1 날(46)과 복수의 제 2 날(48)이 서로 지나가며 회전할 때, 날들은 날 간격(55) 내에서 압출물을 수직하게 접촉하며, 압출물을 절단한다. 그러나 복수의 제 1 날(46)과 복수의 제 2 날(48)이 서로에 대하여 오프셋을 구성하기 때문에 날들은 서로 선단 대 선단 접촉을 형성하지 않는다. 따라서 날들은 날 간격(55) 내의 압출물 상에서 핀칭 타입의 절단 기능(pinching-type cutting action)에 대응하는 것과 같이 전단 타입(shearing-type)의 절단 기능을 미친다.
바람직하게 날 간격(55)은 대략 0 인치 내지 0.015 인치의 범위를 가진다. 상기 선호되는 날 간격은 수많은 인자에 의존하며, 인자들 중 하나는 절단되어 진 압출물의 횡단면의 형태이다. 예를 들어 압출물이 연속 코일이라면, 선호되는 날 간격은 바람직하게 대략 0 내지 0.003 인치의 범위를 가진다. 압출물의 횡단 영역이 원형이 아니라면, 0.003 인치보다 큰 날 간격이 선호된다. 예를 들어 압출물이 직사각형 또는 삼각형 횡단면을 가진다면, 날 간격은 바람직하게 0 인치 내지 0.015 인치의 범위를 가진다. 압출물의 횡단 영역에 부가하여, 텍스처(texture), 수분 함유량 및 절단되어 진 압출물의 강성과 같은 인자들은 선호되는 날 간격에 영향을 미친다. 예를 들어 연성 압출물(일반적으로 높은 수분함유량을 가진 압출물)을 절단하기 위하여 상대적으로 작은 날 간격이 요구된다. 따라서 예를 들어 대략 0 인치 내지 0.001 인치와 같은 날 간격의 작은 범위는 연성 압출물을 절단하기 위하여 선호되어 진다. 강성 압출물을 절단하기 위하여(일반적으로 낮은 수분 함유량을 가진 압출물) 예를 들어 대략 0.002 인치 내지 0.003 인치와 같은 날 간격을 위하여 높은 범위가 선호되어 진다.
상대적으로 높은 범위의 날 간격을 사용하기를 원한다면, 압출물의 강성도는 절단 조립체(40)에 도달하기 전에 압출물을 냉각시키기 위한 좀 더 많은 시간을 제공하는 절단 조립체(40)를 공급하는 컨베이어(70)의 길이를 증가시킴에 의하여 증가 될 수 있으며, 이로 인하여 압출물의 강성은 증가한다. 대안으로, 컨베이어의 공급 속도를 감소시킬 수 있으며, 이는 절단 조립체에 도달하기 전에 압출물을 냉각시키기 위한 좀 더 많은 시간을 제공하여 강성을 증가시킨다. 그러나 주요하게 언급된 바와 같이, 컨베이어의 공급 속도 및 컨베이어와 절단 조립체의 롤 사이의 속도 비는 절단 조립체에 의하여 절단된 압출물의 개별적인 조각의 길이와 단부 형 상과 핀치에 대한 부수적인 효과를 가진다.
복수의 제 1 연속 날(46)과 복수의 제 2 연속 날(48)은 종래 기술의 당업자들 사이에서 공지된 몇몇의 방법에 의하여 개별적으로 제 1 롤(42)과 제 2 롤(44) 상에 설치되어 질 수 있다. 도 7은 양쪽 롤 상에서 사용되어 질 수 있는 한 방법을 도시하는 제 1 롤(42)의 투시도이다. 도 7은 제 1 롤(42)에 형성된 유사한 형태의 요홈이 배열된 웨지(wedge, 60)를 도시한다. 웨지(60)는 나사(62)에 의하여 요홈 내에 위치되어 지고, 연속 날(46)의 삽입을 위하여 위치된 부분을 제외하고 본질적으로 모든 요홈을 채운다. 웨지(60)가 위치되어 지고, 연속 날(46)이 삽입되어 지며, 나사(62)가 단단히 죄여진다. 복수의 제 1 연속 날(46)과 복수의 제 2 연속 날(48)을 설치하기 위한 그 외의 방법은 종래기술의 당업자들 사이에서 공지되었으며, 상기 방법이 오프셋 설치를 허용하는 동안 본 발명에서 이용되어 진다.
도 8에 대하여 언급하면, 도 5에 도시된 절단 조립체(40)를 수용하는 생산 시스템(65)이 도시된다. 간결성을 위하여 오리피스 및 다이와 같은 압출기 조립체의 세부 항목은 도 8 내에 도시되지 않지만, 도 1 및 도 3에 관하여 기술된 바와 같이 압출기 조립체는 압출물을 제공한다. 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)이 요구되어 진다면, 플레퍼(flapper, 32)와 튜브(30)가 사용되어 질 수 있다. 플래퍼(32)가 다이의 오리피스를 통하여 배출되는 압출물에 압력을 가하여 소용돌이 모양이 압출물에 형성되어 질 것이다. 간결성을 위하여 오직 단일 튜브 압출기 조립체 가 기술되어 지지만 도 3에 도시된 바와 같은 다수의 튜브 조립체도 사용되어 질 수 있다.
생산 시스템(65)은 인풋 단부(input end, 72)와 아웃풋 단부(output end, 74)를 포함하는 컨베이어(70)를 포함한다. 인풋 단부(72)는 튜브(30)로부터 배출될 때 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)을 수용하기 위하여 위치되어 진다. 아웃풋 단부(74)는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)을 절단 조립체(40)에 공급하기 위하여 위치되어진다. 바람직하게, 컨베이어(70)는 가변형 속도 벨트 컨베이어를 포함한다. 인풋 단부(72)와 아웃풋 단부(74) 중 하나 또는 모두는 높이 조절이 가능하다. 도 7에 도시된 실시예에서, 인풋 단부(72) 및 아웃풋 단부(74)는 각각의 단부(72, 74)에 형성된 로킹 레그 장치(locking leg mechanism, 76)에 의하여 높이 조절이 가능하다. 바람직하게, 로킹 레그 장치(76)는 레그 장치와 스퀴즈 록 칼라(squeeze lock collar)를 포함한다. 높이 조절을 위한 상기 및 그 외의 장치는 종래기술의 당업자들 사이에서 공지되었으며, 이로 인하여 본 명세서에서는 상세히 기술되거나 언급되지 않을 것이다. 게다가 도시되지 않음에도 불구하고, 측부 가이드 및/또는 편향 판(deflector plate)은 절단 조립체(40) 상에서 컨베이어(70)에서 떨어진 압출물의 이송을 돕기 위하여 컨베이어(70)에 제공되어 진다.
컨베이어(70)의 길이는 압출기 다이 표면(extruder die face, 18)과 절단 조립체(40) 사이의 간격을 포함한다. 압출기 다이 표면(18)과 절단 조립체(40) 사이 의 간격이 길어질수록 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)을 냉각시키기에 좀더 많은 시간이 소요되며, 이로 인하여 절단 조립체(40)에 도달하기 전에 좀더 단단해진다. 바람직하게 압출기 다이 표면(18)과 절단 조립체(40) 사이의 간격과 유사하게 컨베이어(70)의 길이에 따라 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)은 전체적으로 강성(즉 전체적인 유리 전이 단계 내에서) 이 되거나 연성(즉 전체적으로 플라스틱 용융 단계 내에서)이 된다. 날 간격(55)에 대하여 상기 논의된 바와 같이, 압출물의 다양한 강성은 날 간격(55)을 조절함에 의하여 수용 가능한 절단 조립체(40)와 압출기 다이 표면(18) 사이의 간격을 변화시킴에 의하여 야기되어진다. 압출물의 강성은 컨베이어의 공급 속도를 낮추거나 컨베이어의 길이를 증가시킴에 의하여 증가되도록 조절가능하다. 논의된 바와 같이, 컨베이어 공급 속도의 조절은 절단 조립체의 성능과 압출물의 길이와 형태에 대하여 부수적인 효과를 가진다.
컨베이어(70)는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)을 절단 조립체(40)에 제공하도록 모터(도시되진 않음)에 의하여 구동되어 진다. 제 1 및 제 2 롤(42, 44)의 회전에 대하여 논의된 바와 같이, 컨베이어(40)는 1 및 제 2 롤(42, 44)의 회전 속도보다 작은 공급 속도로 바람직하게 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)을 공급한다. 그러나 컨베이어(70)의 공급 속도는 상기 논의된 바와 같이 절단 조립체의 성능과 개별적인 압출물 절단부의 단부 형태와 개별적인 압출물 절단부의 길이에 대하여 부수적인 효과를 가지는 제 1 및 제 2 롤(42, 44)의 회전 속도보다 더 클 것이다.
부가적으로, 컨베이어(70)의 공급 속도는 압출물이 절단 조립체로 이송되어 질 때 압출물의 방향에 영향을 미친다. 도 8에 도시된 생간 시스템에 따라서, 슈트(chute, 78)는 컨베이어(70)의 아웃풋 단부(74)와 절단 조립체(40)로 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)의 이송을 돕기 위한 절단 조립체(40) 사이에 배열되어 진다. 램프(ramp)와 가이드와 같은 다른 장치들은 슈트(78)의 위치에 사용되어 진다. 절단 조립체(40)는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 이송을 돕기 위한 장치를 가진다. 한 실시예에 따라서, 예를 들어 절단 조립체(40)는 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)을 수용하기 위하여 절단 조립체를 상하로 움직이거나 하강 또는 상승시키는 것과 같이 작동가능하게 조작하기 위한 레버 장치(lever mechanism, 도시되진 않음)를 포함한다. 대안으로 슈트와 레버 장치 중 어느 것도 사용되지 않으며, 반대로 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)은 단독으로 절단 조립체(40)에 공급되어 진다. 압출물이 절단 조립체에 단독으로 공급되어 진다면, 절단 조립체와 컨베이어(70)의 각각의 높이를 조절하는 것이 선호되며, 이로 인하여 컨베이어의 아웃풋 단부(74)가 절단 조립체보다 높이 형성되어 중력하에 압출물은 절단 조립체로 떨어진다. 대안으로, 절단 조립체와 컨베이어 사이의 간격이 최소화되어져 압출물이 컨베이어를 떠날 때 직접적으로 절단 조립체의 날들은 압출물을 절단 조립체 내부로 끌어당기기 시작한다.
도 8에 대하여 언급하면, 도킹 조립체(docking assembly, 80)는 절단 조립체 (40)와 컨베이어(40) 사이에 물리적인 접합을 형성하기 위하여 절단 조립체(40)와 컨베이어(70)에 부착되어 지며, 이로 인하여 제조 시스템(65)의 안정성과 안전성을 개선시킨다. 그러나 생산 시스템은 도킹 조립체 없이 작동가능하다. 도킹 조립체를 사용한다면, 컨베이어와 절단 조립체 사이의 물리적인 연결을 형성할 어떠한 위치에서 배열되어 지고, 종래 기술의 당업자들 사이에서 공지된 몇몇의 형태들을 수용할 수 있다. 한 실례에 따라, 도킹 조립체(80)는 수평으로 조절 가능한 핀/클램프 조립체와 수직으로 조절 가능한 타이 로드를 포함한다. 절단 조립체(40)와 컨베이어(70)가 서로 원하는 간격 및 원하는 높이로 위치되어 지고, 핀/클램프 조립체의 핀들은 절단 조립체(40)의 프레임(50) 상에서 교합 구멍(mating hole)에 배열되어 지며, 타이 로드 및 핀/클램프 조립체는 단단히 고정되어 진다. 간결성을 위하여, 도킹 조립체(80)의 상세 항목들은 도 8에 도시되진 않지만, 전술한 기술은 종래 기술의 당업자들 사이에서 용이하게 알 수 있으며, 본 발명에 이용하기 위하여 도킹 조립체의 다른 형태들을 수용할 수 있다.
소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)은 절단 조립체(40)로 이송되어 지고, 복수의 제 1 연속 날(46)과 복수의 제 2 연속 날(48)들은 압출물(20) 상에서 압출물(20)을 날 간격(55)의 내부로 당기는데 기여하는 견인 작용(pulling action)을 한다. 상기 견인 작용은 압출물 코일(20)을 개개의 조각으로 분리하는데 기여하며, 개별적인 절단 조각으로 양의 변위 효과(positive displacement effect)를 제공한다. 절단 조립체(40)의 제 1 및 제 2 롤(42, 44)이 회전할 때, 각각의 롤의 복수의 제 1 연속 날(46)과 복수의 제 2 연속 날(48)들은 오프셋 위치에서 함께 이동되어 진다. 날 간격(55) 내에서 소용돌이 모양의 퍼프 압출물이 접촉함에 따라, 날들은 원하는 크기의 개별적인 압출물 조각으로 절단된다. 일단 절단되면, 각각의 소용돌이 모양의 압출물 조각(82)들은 절단 조립체(40)로부터 하나의 컨베이어(84)로 떨어진다. 하나의 컨베이어(84)로부터 각각의 소용돌이 모양의 압출물 조각(82)들은 부가적인 처리를 위하여 보내진다. 이러한 처리의 예로서 제한되지는 않지만 각각의 압출물 조각(82)들을 포장하고, 프라이(frying)하며, 굽고, 건조시키는 처리를 포함한다.
복수의 제 1 날(46)들이 복수의 제 2 날(48)에 대하여 오프셋을 구성하기 때문에, 제 1 날(46)은 제 2 날(48)과 선단 대 선단 접촉을 형성하지 않는다. 따라서 소용돌이 모양의 퍼프 압출물(20)은 날들의 선단 사이에서 핀칭 작용에 의하여 절단되지 않으며, 날 간격(55)을 통하여 통과할 때 전단 작용에 의하여 절단된다. 상기 기술되고 도시된 비와 같이 절단 조립체(40)의 실시예로부터 절단된 각각의 압출물 조각(82)은 매끄러운 구조의 단부를 가지며, 컨베이어의 공급 속도와 롤의 회전 속도와 날 이격 거리(52)에 의하여 지시된 바와 같은 길이로 구성된다. 개개의 압출물 조각(82)의 실례는 도 9 내에 도시된 절단 조립체(40)에 의하여 절단되어 진다.
도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 압출물 조각(82)은 매끄러운 구조의 단부 를 가진 압출물(20)로부터 절단된다. 개개의 압출물 조각(82)은 도 9에 도시된 압출물보다 더 큰 또는 더 작은 코일로 절단되어 질 수 있다. 부가적으로 절단 조립체(40)가 오직 단일 압출물로 기술되어 지고 도시되어 지더라고 절단 조립체(40)는 압출물의 다수의 라인을 절단 가능하다. 연속 날(46, 48)은 압출물의 다수의 라인을 절단하기 위하여 선호되어 지지만 다른 형태의 날이 사용되어 진다.
예를 들어 도 10은 절단 조립체(40)의 날의 다른 실시예를 도시한다. 상기 실시예에 따라서, 복수의 비연속 날(90)은 각각 제 1 롤(42)과 제 2 롤(44)을 따라 한 줄로 제거 가능하게 장착되어 진다. 또한 본 명세서에 사용된 용어 “복수”는 하나 또는 그 이상의 날들을 의미한다. 제 1 롤(42) 상에 각각 한 줄로 장착된 비연속 날(90)의 개수는 제 2 롤(44) 상에 각각 한 줄로 장착된 비연속 날(90)의 개수와 동일하다. 비연속 날(90)은 날들의 오프셋 설치, 설치되어 진 휠들에 대한 날들의 직교 방향, 각각의 롤 상에서 날을 형성하는 줄의 해당 개수 및 동일한 날 이격 거리를 포함하는 연속 날(46, 48)과 같은 몇몇의 동일한 특징에 의하여 특징화되어진다.
특히 제 2 롤(44) 상에서 비연속 날(90)의 줄의 개수와 제 1 롤(42) 상에서 비연속 날(90)의 줄의 개수 사이에는 일대일 대응을 형성한다. 게다가 제 1 롤(42)과 제 2 롤(44) 상의 비연속 날(90)의 각각의 줄은 절단된 압출물 조각을 위한 원하는 길이보다 약간 길며, 날 이격 거리(52)에서 비연속 날(90)의 근접한 줄로부터 바람직하게 이격되어진다. 연속 날(46, 48)에 대하여, 날 이격 거리(52)는 압출물의 절단 조각의 길이를 제어하기 위하여 그리고 컨베이어의 공급 속도와 롤의 회전 속도에 대응하여 조절되어 질 수 있다.
각각의 비연속 날(90)은 설치되어 진 롤에 수직하게 설치되어 진다. 또한 비연속 날(90)의 오프셋 설치는 상기 실시예에서 유지되어 져 날들이 서로 지나가며 회전할 때, 롤 (42)상에서 날들의 선단들은 롤(44) 상의 날들의 선단들과 접촉을 형성하지 않는다. 따라서 제 1 롤 상에서 각각의 날과 제 2 롤 상에서 대응하는 날 사이에서 날 간격(55)이 유지되어 진다. 절단되어 지는 압출물은 날 간격(55)에 대하여 수직한 방향으로 절단 조립체로 공급되어져 날들이 압출물을 절단할 때, 날(90)들은 날 간격 내에서 수직하게 압출물과 접촉한다.
제 1 롤 상에서 각각의 날과 제 2 롤 상에서 대응하는 날사이에 오프셋 설치가 유지되는 동안 비연속 날(90)들은 종래기술의 당업자들 사이에서 용이하게 알 수 있는 각각의 제 1 롤(42)과 제 2 롤(44) 상에 장착되어 질 수 있다. 예를 들어 도 1에 대하여 기술된 웨지 나사 설치 방법(wedge-screw mounting method)은 도 10에 도시된 비연속 날(90)에 사용하기에 적합할 것이다. 웨지 나사 설치 방법이 사용되어 진다면, 각각의 요홈, 나사 및 웨지는 각각의 비연속 날(90)이 제공되어 진다.
비연속 날(90)이 오프셋 위치에 설치되어 지기 때문에, 비연속 날(90)은 날 간격(55)으로 압출물 상에서 핀칭 타입의 절단 작용에 대응하여 전단 타입의 절단 작용을 형성한다. 도 5에 도시된 실시예에 따라, 날 간격(55)은 바람직하게 대략 0 인치 내지 0.015 인치로 구성되며, 보다 더 바람직하게 대략 0 인치 내지 0.003 인치로 구성되지만 형태, 조직(texture), 수분 함유량 및 절단된 압출물의 강성에 의존하여 0.003 또는 0.015 인치보다 클 것이다. 연성 압출물을 절단하거나 강성 압출물을 절단할 때 날 간격을 위한 선호되는 범위는 도 5 내에 도시된 실시예로서 구성된다. 압출물의 개별적인 조작의 길이와 단부 형태뿐만 아니라 비연속 날(90)을 포함하는 절단 조립체의 성능은 둘 사이의 상대적으로 빠르거나 느린 컨베이어의 작동 속도, 롤의 회전 속도 및 속도비율에 의하여 영향을 받는다. 따라서 속도 비율뿐만 아니라 롤의 회전, 컨베이어를 위한 속도 범위는 도 5에 도시된 실시예에 대하여 논의되어 진다. 넓은 범위의 작동 속도는 비연속 날(90)을 포함하는 절단 조립체(40)에 수용되어 질 수 있으며, 동시에 도 9를 예로서 매끄러운 구조의 단부를 포함하는 원하는 길이의 개별적인 압출물 조각(82)을 제조한다.
도 11에 대하여 언급하면, 본 발명의 대안의 실시예에 따르는 절단 조립체가 도시되어진다. 상기 실시예에 따라서, 절단 조립체(100)는 제 2 샤프트(108) 상에서 회전 가능하게 장착된 제 2 휠(106)에 근접한 제 1 샤프트 상에 회전 가능하게 장착된 제 1 휠(102)를 포함한다. 바람직하게 제 1 샤프트(104)와 제 2 샤프트(108)는 프레임(111) 상에 회전 가능하게 장착되어 진다. 비록 도 5 내에 면 구조 로 도시되었지만, 프레임(111)은 제 1 및 제 2 샤프트(104, 108)와 같은 부품들의 회전 가능한 장착이 적합한 것과 같이 종래기술에서 공지된 수많은 구조를 포함할 수 있다. 제 1 휠(102)과 제 2 휠(106)은 수평의 면에 장착되어 진다. 각각의 제 1 휠(102)과 제 2 휠(104)은 외주 표면에서 내부를 향하여 굴곡을 형성한다. 게다가 서로 근접하게 장착될 때, 기하학적 새들(geometrical saddle, 109)이 형성되어 진다.
회전 장치는 제 1 휠(102)과 제 2 휠(106)이 동일한 속도와 상반된 방향으로 회전하도록 야기한다. 도 5에 도시된 절단 조립체의 실시예에 따라, 모터는 제 1 휠(102)의 회전을 바람직하게 구동하며, 기어 조립체(43)는 제 2 휠(106)로 회전을 전달한다. 다른 실시예에 따라, 제 2 휠은 동력 장비가 설치되어 지고(motorize), 제 1 휠의 회전을 구동한다. 상반된 방향으로 제 1 휠(102)과 제 2 휠(106)을 회전시키기 위한 다른 회전 장치는 종래기술의 당업자 사이에서 공지되었다.
복수의 제 1 휠 날(110)과 복수의 제 2 휠 날(112)은 각각 제 1 및 제 2 휠(102, 106)의 외주 상에서 떨어져 동일한 간격 거리로 제거 가능하게 장착되어 진다. 상기 사용된 “복수”는 하나 또는 그 이상의 휠 날을 의미한다. 복수의 제 1 및 제 2 휠 날(110, 112)은 복수의 제 1 및 제 2 휠 날(110, 112)의 오프셋 설치와 절단되어진 압출물과 설치되어 진 휠에 대한 날의 직교 방향과 제 1 휠 날(110)과 제 2 휠 날(112)의 개수에서 일대일 대응, 제 2 휠 날(112)들 중 각각 하나와 제 1 휠 날(110)들 중 각각의 하나 사이에 동일한 날 이격 거리를 포함하며 도 5에 도시된 연속 날(46, 48)과 같이 몇몇의 동일한 특징에 의하여 특징화되어진다.
제 1 휠 상에서 각각의 날과 제 2 휠 상에서 대응하는 날 사이의 오프셋 설치가 유지되어 지는 동안 절단 조립체(100)의 제 1 및 제 2 휠 날(110, 112)은 종래 기술의 당업자들 사이에서 공지된 몇몇의 방법에 의하여 각각 제 1 휠(102)과 제 2 휠(106) 상에서 직교하게 설치되어 질 수 있다. 복수의 제 1 휠 날(110)들 중 대응하는 하나에 대하여 복수의 제 2 휠 날(112)들 중 각각 하나의 오프셋 설치가 절단 조립체(100) 내에 유지되어 지기 때문에, 제 2 휠 날(112)의 선단들은 각각의 휠에 대하여 서로 지나가며 회전할 때 제 1 휠 날(110)의 선단들과 접촉하지 않는다. 따라서 복수의 제 1 휠 날(110)들 중 각각의 하나와 복수의 제 2 휠 날(112)들 중 대응하는 하나 사이의 날 간격(55) 또한 유지되어 진다. 도 5에 도시된 절단 조립체(40)에 대하여 유사하게 기술된 날 간격은 도 11에 도시된 절단 조립체(100)의 실시예에서 또한 작동 가능하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 절단 조립체(100)를 위한 날 간격(55)의 선호되는 범위는 형태, 조직(texture), 수분 함유량 및 절단된 압출물의 강성에 의하여 영향을 받을 것이다.
휠(102, 106)의 직경, 휠 상에 장착된 날의 개수 및 날 이격 거리(52)는 “절단 조립체의 형상”을 포함하고, 또한 “절단 조립체 형상”으로 언급되어 진다. 절단 조립체 형상은 컨베이어가 압출물을 절단 조립체로 공급할 때의 공급 속도와 휠을 위한 회전 속도와 같이 절단 조립체의 다른 작동 상태를 결정하는 인자이다.
바람직하게, 제 1 및 제 2 휠(102, 106)의 회전 속도는 컨베이어(도시되진 않음)가 압출물을 절단하기 위하여 절단 조립체(100)로 제공하는 공급 속도보다 빠르다. 컨베이어와 제 1 및 제 2 휠(102, 106)의 회전을 위한 선호되는 속도는 제조되어지는 압출물의 형태와 압출기를 통하여 가압되어지는 조분의 양과 컨베이어의 타입 및 크기와 휠의 회전을 위한 구동 장치와 날 이격 거리와 휠 상의 날의 개수와 절단 조립체의 휠의 직경과 같은 수많은 기계적인 및 작동 상태에 의하여 영향을 받는다. 절단 조립체(100)에 의하여 절단된 압출물의 개별적인 조각을 위한 원하는 길이는 휠과 컨베이어를 위한 선호되는 속도에 영향을 미친다.
바람직하게 휠(102, 106)의 회전 속도는 컨베이어의 공급 속도보다 적어도 1.1 배 크며, 보다 더 바람직하게 컨베이어의 공급 속도보다 1.1 내지 20 배 빠른 범위로 형성된다. 휠의 회전 속도가 공급 속도보다 적어도 1.1 배 빠를 때 절단 조립체(100)는 “상대적으로 빠른 속도 비율”에서 작동한다. 상대적으로 빠른 속도 비율에서 주어진 절단 조립체 형상의 절단 조립체(100)를 작동함에 따라 대략 1.1 배의 공급 속도보다 낮은 속도에서 동일한 형상의 절단 조립체(100)가 작동되어 질 때보다 상대적으로 작은 조각의 개별적인 압출물의 절단이 형성된다.
절단 조립체(100)의 형상의 변화 없이 상대적으로 큰 조각의 압출물로 절단 하기 위하여 제 1 및 제 2 휠(102, 106)은 컨베이어의 공급 속도보다 느리거나 동일한 속도로 회전하도록 작동되어 진다. 따라서 다른 실시예에 따라, 절단 조립체(100)는 제 1 및 제 2 휠(102, 106)의 회전 속도가 컨베이어의 공급 속도보다 대략 1.1 배정도 작은 “상대적으로 낮은 속도 비율”에서 작동되어 진다. 상대적으로 낮은 속도 비율로 작동될 때, 휠의 회전 속도가 동일한 절단 조립체 형상을 가진 절단 조립체와 작동하는 컨베이어의 대략 1.1 배의 공급 속도보다 크다면 압출물의 절단 조각은 상대적으로 길어질 것이다.
압출물의 절단 조각의 길이를 제어하기 위한 다른 방법에 따라서, 절단 조립체(100)의 형상 , 특히 날 이격 거리(52)는 도 5에 도시된 절단 조립체(40)의 실시예에 관하여 기술된 바와 같이 조절되어 진다. 복수의 제 1 휠 날(110)들 중 각각 하나는 절단된 압출물 조각을 위한 원하는 길이보다 조금 크며, 날 이격 거리(52)에서 근접한 제 1 휠 날로부터 바람직하게 이격되어진다. 복수의 제 2 휠 날(112)들 중 각각 하나 사이의 날 이격 거리(52)는 복수의 제 1 휠 날(110)들 중 각각 하나 사이의 날 이격 거리(52)와 동일하다. 날 이격 거리의 길이뿐만 아니라 휠 상에 장착된 날의 개수는 휠의 직경(또는 반경의 2배)에 대한 함수이다. 최대 및 최소 날 이격 거리(52)는 압출물의 절단된 조각을 위한 원하는 길이와 휠의 경에 대한 함수이다.
도 5에 도시된 연속 날(46, 48)에서와 같이, 복수의 제 1 및 제 2 휠 날(82, 84)에서 각각의 날을 위한 날 이격 거리(52)는 압출물의 개별적인 절단 조각의 길이에 영향을 미치며, 압출물의 절단 조각의 길이를 제어하고 휠의 회전 속도와 주어진 컨베이어 공급 속도에 사용하기 위하여 넓은 범위 내에서 조절되어 질 수 있다.
도 5 내에 도시된 실시예에 따라, 도 11내에 도시된 실시예를 위한 컨베이어의 공급 속도와 휠의 회전 속도는 날 이격 거리와 휠 상의 날의 개수와 휠의 직경과 같은 것이 변화 가능하기 때문에 특정 값에 대응하는 비율로 보다 잘 이해되어질 것이다. 상기 변화는 넓은 범위의 조절들을 수용할 수 있으며, 본 발명을 부당하게 제한하는 특정 값을 형성한다.
실례에 의하여, 제 1 및 제 2 휠(102, 106)의 회전 속도는 대략 50 RPM 내지 1000 RPM 이며, 컨베이어의 공급 속도는 20 FPM 내지 750 FPM이다. 도 5에 도시된 실시예에 따라, 대략 50 RPM 내지 1000 RPM 내의 선호되는 범위와 대략 20 FPM 내지 750 FPM 내의 선호되는 범위는 제조되어 지는 압출물의 형태와 압출기를 통하여 가압되어지는 조분의 양과 컨베이어의 타입 및 크기와 휠의 회전을 위한 구동 장치와 날 이격 거리와 휠 상의 날의 개수와 절단 조립체의 휠의 직경과 절단 조립체에 의하여 절단되어진 압출물을 공급하는 컨베이어의 속도와 같은 수많은 기계적인 및 작동 상태의 함수이다. 예를 들어 제조되어지는 압출물의 형태가 소용돌이 모양의 퍼프 압출물이라면, 예를 들어 압출물을 대략 70 FPM 또는 그 이상으로 연장하는 빠른 컨베이어 속도는 절단 조립체로 공급된 압출물에서 상대적으로 긴 핀치의 코일을 형성한다. 따라서 압출물은 주어진 길이 내에서 상대적으로 적은 코일을 가지며, 벌레와 같은 구조를 가진다. 대조적으로, 예를 들어 대략 50 FPM 또는 그 미만의 낮은 속도의 컨베이어는 주어진 길이에서 좀더 많은 코일로 변형시키며, 코일에 상대적으로 짧은 핀치를 형성한다.
따라서 압출물을 긴 조각으로 절단하기를 원하거나, 짧은 조각으로 절단하기를 원하는지, 절단 조립체와 컨베이어 사이의 속도비율에 대한 알맞은 조절이 형성될 수 있다는 것이 도시되어 진다. 게다가 컨베이어 속도의 알맞은 조절은 길거나 짧은 핀치의 압출물을 제조하기 위하여 형성될 수 있다. 따라서 넓은 범위의 작동 속도는 압출물의 개별적인 절단 조작의 길이뿐만 아니라 소용돌이 모양의 퍼프 압출물의 단부 형태와 핀치 상에서 부수적인 효과와 컨베이어와 제 1 및 제 2 휠(102, 106)의 회전을 위하여 사용되어 질 수 있다. 유사하게, 컨베이어와 제 1 및 제 2 휠의 작동 속도는 소용돌이 모양의 퍼프를 제외하고 압출물의 길이와 단부 형태에 대하여 부수적인 효과를 가질 수 있다.
도 11에 도시된 절단 조립체(100)의 실시예를 수용하는 생산 시스템에 있어서, 컨베이어는 도 8에 도시된 생산 시스템이 기술된 바와 같이 동일한 방법으로 연속적으로 공급할 때, 압출물을 절단하기 위하여 절단 조립체(100)로 제공한다. 압출물은 기하학적 새들(109)을 통하여 컨베이어로부터 안내되어 지고, 날 간격 (55)에서 복수의 제 1 및 제 2 휠 날(110, 112)과 접촉을 형성한다. 압출물은 날 간격(55)에 수직하게 절단 조립체로 공급되어 져 압출물을 절단 할 때, 날(110, 112)은 압출물에 수직하게 형성된다. 날 간격(55) 내에서 제 1 및 제 2 휠 날(110, 112)은 전단 타입 작용을 포함하는 각각의 압출물 조각으로 압출물을 절단한다. 도 9에 도시된 각각의 압출물 조각(82)은 절단 조립체(100)에 의하여 절단되어 진 전형적인 각각의 압출물 조각이다.
도 11에 도시된 절단 조립체의 실시예는 수평의 면에 설치된 제 1 및 제 2 휠(102, 106)을 도시한다. 이는 수평의 면으로 장착되어 진 2개의 휠들보다 더 명백하다. 예를 들어, 제 3 및 제 4 및 제 5 및 제 6 휠, 등등은 각각의 기하학적 새들(109)의 쌍을 형성하며, 공급되는 압출물을 절단하도록 각각의 샤프트 상에 장착되어질 수 있다. 게다가 휠들은 복수의 휠들이 사용되어 지는 수직한 면에 장착되어 질 수 있다.
예를 들어, 도 12는 도 11에 유사한 날이 붙은 휠들이 수직한 면에 장착되어진 발명의 대안의 실시예에 따르는 절단 조립체(120)에 도시된다. 절단 조립체(120)는 하부 샤프트(128) 상에 회전 가능하게 장착된 휠(126)의 근접한 하부 줄(adjacent lower row)에 대하여 수직한 면 내에서 상부 샤프트(124) 상에 회전 가능하게 장착된 휠(122)의 상부 줄을 포함한다. 상부 및 하부 샤프트(124, 128)는 프레임(130)에 의하여 지지되어진다. 휠(122, 126)의 상부 및 하부 줄 내에서 각각 의 휠은 외주 표면에서 내부를 향하여 굴곡을 형성한다. 게다가 수직한 면 내에서 서로 근접하게 장착될 때, 전도 새들(conduction saddle, 132)은 사이에 형성되어 진다.
도 12에 도시된 절단 조립체(120)는 날의 오프셋 설치를 위한 방법과 날 간격과 날 이격 거리와 속도 비율과 회전 속도와 컨베이어 속도의 범위와 휠 회전의 상반된 방향과 같이 도 11 내에 도시된 절단 조립체(100)와 같은 다수의 동일한 특징에 의하여 특징화되어진다. 일반적으로 도 12에 도시된 절단 조립체(120)는 도 11에 도시된 절단 조립체(100)를 포함하며, 이는 복수의 휠들이 수평의 면에 대응할 때 수직의 면에 일렬로 배열되어지는 주요한 차이점을 가진다.
특히 휠(122)의 상부 줄은 휠(126)의 하부 줄에 상반된 방향으로 회전한다. 휠(122, 126)의 상부 및 하부 롤의 회전은 도 11에 도시된 절단 조립체(100)의 실시예와 같이 구동되어 진다. 게다가 휠(122)의 상부 불과 휠(126)의 하부 줄은 동일한 속도로 회전한다. 휠(126)의 상부 및 하부 줄의 선호되는 회전 속도는 도 11에 도시된 절단 조립체(100)에 도시된 바와 같다. 따라서 상부 휠(122) 및 하부 휠(126)은 컨베이어(도시되진 않음)가 압출물을 절단하기 위하여 절단 조립체(120)에 제공하는 속도보다 빠른 속도로 바람직하게 회전한다.
그러나 도 11에 도시된 절단 조립체(100)의 경우에 있어서, 컨베이어와 휠 (122, 126)의 상부 및 하부 줄의 회전을 위하여 선호되는 속도는 절단 조립체(120)에 의하여 절단된 개개의 압출물 조각을 위한 원하는 길이와 휠의 회전을 위한 구동 장치와 컨베이어의 타입 및 크기와 같은 변수에 의하여 영향을 받는다. 게다가 회전 속도는 절단되어지는 압출물을 공급하는 컨베이어의 공급 속도보다 느리거나 동일할 것이며, 소용돌이 모양의 퍼프를 제외한 압출물과 소용돌이 모양의 압출물을 위하여 절단된 압출물의 단부 형태 및 절단 조립체(120)의 성능에 대한 부수적인 효과가 주요하게 논의된다.
도 12에 도시된 절단 조립체에 대하여 언급하면, 날(134)은 도 5 및 도 11에 도시된 절단 조립체(40, 100)에 대하여 언급된 바와 같이 오프셋 위치에서 휠(122, 126)의 상부 및 하부 줄내의 각각의 휠에 장착되어 진다. 도 5 및 도 11에 대하여 도시된 바와 같이, 날(134)이 장착되어져 압출물을 절단할 때 압출물에 수직하게 형성된다. 특히 절단 조립체(120)는 절단 조립체(100)를 포함하며, 복수의 휠들이 수직의 면에 대응하여 수직의 면에 일렬로 장착되어 지는 주요한 차이점을 가진다. 게다가 날(134)은 서로에 대하여 오프셋을 구성하며, 각각의 휠에 대하여 수직하게 장착되어져, 날(134)들이 서로 지나가며 회전할 때 날 간격(55)은 휠(122)의 상부 줄 상에서 각각의 날과 휠(126)의 하부 줄 상에서 대응하는 날 사이에 존재한다.
도 11의 절단 조립체(100)에 대하여 논의된 바와 같이, 각각의 날(134)은 근접한 날로부터 조절 가능한 날 이격 거리(52)에 장착되어진 휠(122, 126)의 상부 및 하부 줄 내에서 각각의 휠에 장착되어 진다. 제 1 및 제 2 휠 상에서 날을 장착하기 위한 방법은 절단 조립체(100)를 위한 것과 동일하며, 이로 인하여 반복하여 언급되지 않는다. 주요하게 논의된 바와 같이, 날 이격 거리의 조절은 압출물의 개별적인 절단 조각의 길이를 제어하기 위한 방법을 제공한다.
절단 조립체(120)는 전도 새들(132)을 가질 때, 압출물을 수많은 라인으로 절단 할 수 있다. 따라서 도 12에 도시된 절단 조립체의 실시예를 수용하는 생산 시스템에 있어서, 도 8에 도시된 생산 시스템이 기술된 바와 같은 동일한 방법으로 연속적으로 공급될 때, 컨베이어는 절단 조립체(120)로 압출물의 하나 또는 그 이상의 라인을 제공한다. 압출물의 라인들은 날 간격(55)에서 날(134)과 접촉을 형성하며, 전도 새들(132)를 통하여 컨베이어로부터 안내되어 진다. 날(134)은 도 9에 도시된 실례와 같이 개개의 압출물 조각(82)으로 절단하기 위한 압출물에 대하여 전단 타입의 절단 작용을 한다.
도 13에 관하여 언급하면, 다른 절단 조립체의 실시예가 도시되어 진다. 상기 실시예에 따라서, 절단 조립체(499)는 균일 간격(510)과 이격된 플라이트(flight, 505)를 포함하는 회전 가능한 플라이트 휠(rotatable flighted wheel, 500)을 포함한다. 절단 조립체는 부가적으로 회전 가능한 매끄러운 구조를 가지는 휠(rotatable smooth wheel, 550)을 포함한다. 매끄러운 구조를 가지는 휠(550)은 어떠한 날도 가지지 않으며, 플라이트 휠(500)과 상반된 방향으로 회전하지만 플라 이트 휠과 동일한 속도로 회전한다. 플라이트 휠(500)의 회전은 모터(도시되진 않음)에 의하여 구동되어 진다. 플라이트 휠(500)상에 배열된 기어는 매끄러운 구조를 가지는 휠(550)로 회전을 전달한다. 매끄러운 구조를 가지는 휠(550)은 회전을 보조하기 위하여 스프링이 장착(spring-loaded)된다.
도 13에 도시된 절단 조립체(499)를 수용하는 생산 시스템에 있어서, 압출물(570)은 성형 튜브(forming tube, 30)로부터 인풋 컨베이어(560) 상으로 배출된다. 인풋 컨베이어(560)는 인풋 컨베이어(560)의 속도와 동등한 속도로 구동되는 플라이트 휠(500)로 연속적으로 공급되는 것과 같이 압출물(570)을 제공한다. 압출물(570)은 플라이트 휠이 회전할 때 플라이트 휠을 가로질러 이송되어 진다. 압출물이 이송되어 짐에 따라 압출물은 각각의 플라이트(505) 사이의 균일한 간격(510)으로 주어진 개수의 코일이 떨어진다.
플라이트 휠(500)이 지속적으로 회전을 함에 따라, 각각의 플라이트(505)의 변부(edge, 580)는 매끄러운 구조를 가지는 휠(550)과 접촉을 형성한다. 플라이트 변부(580)와 매끄러운 구조를 가지는 휠(550) 사이의 각각의 접촉부는 압출물을 절단하며, 이로 인하여 주어진 개수의 코일을 가진 각각의 압출물 조각(590)은 각각의 날 플라이트(505) 사이의 균일한 간격(510)으로 떨어진다. 각각의 압출물 조각(590)은 중력이 압출물들을 플라이트 휠(500)로부터 떨어뜨리는 위치까지 플라이트 휠(500) 상에서 회전을 하며, 압출물들은 아웃풋 컨베이어(600)로 떨어진다. 아웃 풋 컨베이어(600)로부터 압출물 조각(590)은 부가적인 처리를 위하여 보내질 수 있다. 이러한 처리의 예로서 제한되지는 않지만 각각의 압출물 조각(590)들을 포장(packaging)하고, 프라이(frying)하며, 굽고, 건조시키는 처리를 포함한다.
도면에 도시되지 않은 다른 실시예에 따라, 플라이트 휠(500)은 플라이트 컨베이어에 의하여 대체되어 진다. 플라이트 컨베이어가 사용되어 진다면, 매끄러운 구조를 가지는 휠(550)은 플라이트 컨베이어 상에 위치되어 지고, 플라이트 컨베이어의 선형 운동에 상반된 방향으로 회전한다. 압출물은 매끄러운 구조를 가지는 휠과 컨베이어의 플라이트 변부 사이의 접촉부의 위치에서 절단되어 진다. 플라이트 컨베이어를 포함하는 실시예 또는 플라이트 휠을 포함하는 실시예가 이용되어 지고, 플라이트들 사이의 간격과 공급 속도와 회전 속도는 절단된 압출물의 개별적인 조각의 길이와 압출물의 형태에 형행을 미치기 위하여 조절되어 질 수 있다.
본 발명은 소용돌이 모양의 퍼프 압출물에 관하여 공개되어짐과 동시에 본 발명이 사인 곡선의 형상, 직사각형, 삼각형 또는 다른 비원형 횡단 영역과 같은 압출물의 다른 형태 또는 별, 선인장 또는 후추 형태와 같은 원통형의 압출물과 특유한 형태의 압출물을 수용가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
수많은 형태의 압출물이 넓은 범위의 회전 속도에서 작동하고, 어떠한 길이 의 한 쌍 나사와 단일 나사를 포함하는, 본 발명에서 사용되어 질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
게다가, 처리는 옥수수를 기초한 생산물에 대하여 기술되어 지는 동시에, 본 발명은 밀, 쌀 또는 다른 단백질원 또는 혼합물을 주원료로 하는 생산물을 포함하는 퍼프 압출물이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 사실, 본 발명은 다이 오리피스를 통하여 압출되어 진 후 유리 전이 단계를 통하여 신속히 이동하는 재료의 압출과 연관된 영역에의 출원서를 가질 수 있다.
동시에 본 발명은 특히 선호되는 실시예에 대하여 기술되어 지고 도시되어 지며, 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 세부 사항 및 형태는 종래기술의 당업자들 사이에서 용이하게 변형된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (42)

  1. 압출물을 절단하기 위한 절단 조립체에 있어서, 상기 절단 조립체는
    -프레임,
    -상기 프레임 상에 회전 가능하게 장착되고, 면(plane)에 배열된 제 1 롤,
    -상기 프레임 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제 1 롤에 근접하며, 면에 배열된 제 2 롤,
    -상기 제 1 롤의 길이를 따라 장착된 복수의 제 1 날들 및
    -상기 복수의 제 1 날들에 대하여 오프셋을 구성하고, 상기 제 2 롤의 길이를 따라 장착된 복수의 제 2 날들을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절단 조립체는
    -상기 제 1 롤과 상기 제 2 롤을 상반된 방향으로 회전시키는 회전 장치 및
    -상기 제 1 및 제 2 복수의 날들을 각각 상기 제 1 및 제 2 롤 상에서 서로 지나가도록 회전시키며, 상기 복수의 제 1 날들 중 하나와 상기 복수의 제 2 날들 중 대응하는 하나 사이의 날 간격을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 날 간격은 대략 0 인치 내지 0.015 인치로 형성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 날 간격은 대략 0 인치 내지 0.003 인치로 형성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 및 제 2 날들은 각각 제 1 및 제 2 롤에 수직하게 장착되어 지는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 복수의 제 1 날들은 상기 제 1 롤 상에서 날 이격 거리만큼 떨어져 장착되어 지고, 각각의 상기 복수의 제 2 날들은 상기 제 2 롤 상에서 동일한 날 이격 거리만큼 떨어져 장착되어 지는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 상기 제 2 복수의 날들은 각각 상기 제 1 및 제 2 롤 상에서 제거 가능하게 장착되어 지는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 롤의 길이를 따라 형성된 제 1 복수의 요홈과 상기 제 2 롤의 길이를 따라 형성된 제 2 복수의 요홈과 상기 요홈들을 모두 메우고, 상기 제 1 및 제 2 복수의 요홈들에 각각 위치된 웨지를 부가적으로 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 복수의 날들은 각각 상기 제 1 및 제 2 복수의 요홈들의 비어있는 부분으로 삽입되어 지는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 복수의 날들은 상기 제 1 복수의 날들의 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복수의 날들과 상기 제 2 복수의 날들은 연속 날들로 구성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복수의 날들과 상기 제 2 복수의 날들은 비연속 날들로 구성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 비연속 날들은 상기 제 1 롤의 길이를 따라 다수의 줄에 장착되어 지고, 상기 제 2 롤의 길이를 따라 동일한 수의 줄에 배열되어 지는 상기 제 1 복수의 날들과 상기 제 2 복수의 날들은 연속 날들로 구성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 롤을 따라 각각의 줄에서 비연속 날들의 개수는 상기 제 2 롤을 따라 각각의 줄 내에서 비연속 날들의 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  14. 압출물을 절단하기 위한 절단 조립체에 있어서, 상기 절단 조립체는
    -내부를 향하여 굽은 외주 표면을 가지며, 제 1 샤프트 상에 회전 가능하게 장착되고, 면 내에 배열된 제 1 휠,
    -내부를 향하여 굽은 외주 표면을 가지며, 제 2 샤프트 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제 1 휠에 근접하고, 면 내에 배열된 제 2 휠,
    -상기 제 2 휠의 외주 표면과 상기 제 1 휠의 외주 표면 사이에 형성된 새들(saddle),
    -상기 제 1 휠 상에서 상기 제 1 휠에 수직하게 장착된 복수의 제 1 휠 날들 및
    -상기 제 1 복수의 휠 날들에 대한 오프셋 위치와 상기 제 2 휠 상에서 상기 제 2 휠에 수직하게 장착된 제 2 복수의 휠 날들을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 휠과 상기 제 2 휠을 상반된 방향으로 회전시키는 회전 장치를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 복수의 휠 날들은 각각 상기 제 1 및 제 2 휠 상에서 서로 지나가게 회전할 때 형성되며, 상기 제 1 복수의 휠 날들과 상기 제 2 복수의 휠 날들 중 대응하는 하나 사이의 날 간격을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 날 간격은 대략 0 인치 내지 0.015 인치로 구성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 날 간격은 대략 0 인치 내지 0.003 인치로 구성되는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 휠 상에서 상기 제 1 복수의 휠 날들 중 각각의 하나는 상기 제 1 휠 날들 중 근접한 하나로부터 날 이격 거리만큼 떨어져 설치되어지고, 상기 제 2 휠 상에서 상기 제 2 휠 날들 중 각각의 하나는 상기 제 2 휠 날들 중 근접한 하나로부터 동일한 날 이격 거리만큼 떨어져 설치되어 지는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 복수의 휠 날들은 상기 제 1 복수의 휠 날들과 개수가 동일한 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 절단 조립체는
    -내부를 향하여 굽은 외주 표면을 가지며, 제 3 샤프트 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제 2 휠에 근접하고, 면 내에 배열된 제 3 휠,
    -내부를 향하여 굽은 외주 표면을 가지며, 제 4 샤프트 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제 3 휠에 근접하고, 면 내에 배열된 제 4 휠,
    -상기 제 4 휠의 외주 표면과 상기 제 3 휠의 외주 표면 사이에 형성된 기하학적 새들(geometrical saddle),
    -상기 제 3 휠 상에서 상기 제 3 휠에 수직하게 장착된 복수의 제 3 휠 날들 및
    -상기 제 3 복수의 휠 날들에 대한 오프셋 위치와 상기 제 4 휠 상에서 상기 제 4 휠에 수직하게 장착된 제 4 복수의 휠 날들을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 면은 수평의 면인 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 면은 수직의 면인 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  23. 절단 조립체는
    -제 1 샤프트 상에 회전 가능하게 장착된 복수의 제 1 휠들에 의하여 형성된 휠들의 상부 줄(upper row)을 포함하고, 각각의 상기 복수의 휠들은 내부를 향하여 굽은 외주 표면을 가지며,
    -휠들의 상기 상부 줄에 대하여 수직의 면 내에서 및 휠들의 상기 상부 줄에 근접하게 배열되고, 제 2 샤프트 상에 회전 가능하게 설치된 복수의 제 2 휠들에 의하여 형성된 휠들의 하부 줄을 포함하고,
    -상기 휠들의 하부 줄 내에서 개별적인 제 2 휠의 외주 표면과 휠들의 상기 상부 줄 내에서 각각의 제 1 휠의 외주 표면 사이에 형성된 복수의 전도 새들(conduction saddle)들을 포함하며,
    -휠에 수직하고, 휠들의 상기 상부 줄 내에서 각각의 제 1 휠 상에 설치된 제 1 복수의 휠 날들을 포함하고,
    -휠에 수직하고, 휠들의 상기 하부 줄 내에서 각각의 제 2 휠 상에 설치된 제 2 복수의 휠 날들을 포함하며, 각각의 상기 제 2 복수의 휠 날들은 대응하는 상기 제 1 복수의 휠 날들에 대하여 오프셋 위치에 설치되어 지는 것을 특징으로 하는 절단 조립체.
  24. 압출물의 개별적인 조각을 제조하기 위한 생산 시스템에 있어서, 상기 생산 시스템은
    -연속적인 공급 속도로 압출물을 절단 조립체로 공급하도록 위치된 컨베이어를 포함하고,
    -압출물을 개별적인 조각으로 절단하고, 상기 컨베이어로부터 압출물을 수용하도록 위치된 절단 조립체를 포함하며, 상기 절단 조립체는 제 2 롤 상에 장착된 대응하는 복수의 제 2 날들에 대하여 오프셋 위치에 장착된 복수의 제 1 날들을 포함하는 제 1 롤을 가지며,
    -압출물의 개별적인 조각을 처리하기 위한 컨베이어와 상기 절단 조립체로부터 압출물의 개별적인 조각을 수용하도록 위치된 컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 컨베이어는 인풋 및 아웃풋 단부를 가지며, 상기 단부들 중 하나 이상은 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 생산 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 컨베이어와 상기 절단 조립체 사이에 위치된 슈트(chute)를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 시스템.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 절단 조립체는 상기 컨베이어로부터 압출물을 수용하기 위하여 절단 조립체를 조절하는 레버 장치(lever mechanism)를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 시스템.
  28. 제 24 항에 있어서, 상기 절단 조립체와 상기 컨베이어 사이에 물리적인 연결을 형성하기 위하여 그 사이에 위치된 도킹 조립체(docking assembly)를 부가적 으로 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 시스템.
  29. 압출물을 절단하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    -절단 조립체의 제 1 롤과 절단 조립체의 제 2 롤을 반대 방향의 동일한 회전 속도로 회전시키고, 상기 제 1 롤은 날 이격 거리만큼 떨어져 장착된 제 1 복수의 날들을 가지며, 상기 제 2 롤은 동일한 날 이격 거리만큼 떨어져 각각 장착된 제 2 복수의 날들을 가지며,
    -제 1 복수의 날들이 제 2 복수의 날들을 지나가며 회전할 때, 제 1 복수의 날들과 대응하는 제 2 복수의 날들 중 하나 사이에 날 간격이 형성되며,
    -압출물을 동일한 공급 속도로 절단 조립체로 공급하며 및
    -압출물이 날 간격으로 유입될 때, 복수의 제 1 날들 중 하나 및 복수의 제 2 날들 중 대응하는 하나와 절단 조립체로 공급되는 압출물을 접촉시킴에 의하여 압출물을 전단 타입 절단 작용을 포함하는 개별적인 압출물의 조각으로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 공급 속도보다 더 큰 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 대략 1.1 배의 공급 속도보다 더 큰 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 공급 속도보다 대략 1.1 내지 20 배 큰 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 29 항에 있어서, 공급 속도보다 더 작은 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 대략 1.1 배의 공급 속도보다 더 작은 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 29 항에 있어서, 대략 분당 20 피트 내지 분당 750 피트의 공급 속도로 압출물을 공급하고, 대략 분당 50 회전 내지 분당 1000 회전의 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 대략 분당 300 피트 내지 분당 500 피트의 공급 속도로 압출물을 공급하고, 대략 분당 300 회전 내지 분당 500 회전의 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 29 항에 있어서, 대략 분당 100 피트 내지 분당 140 피트의 공급 속도로 압출물을 공급하고, 대략 분당 110 피트 내지 분당 170 피트의 회전 속도로 제 1 롤 및 제 2 롤을 회전시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 29 항에 있어서, 절단 조립체로 공급되어 지는 압출물을 절단하기 위하여 날 간격을 조절하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 29 항에 있어서, 절단 조립체로 공급되어 지는 압출물을 절단하기 위하여 공급 속도를 조절하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 29 항에 있어서, 압출물의 개개의 조각의 길이를 제어하기 위하여 날 이격 거리를 조절하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 29 항에 있어서, 압출물의 개개의 조각의 길이를 제어하기 위하여 압출물의 공급 속도와 제 1 및 제 2 롤의 회전 속도 중 하나 이상을 조절하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 압출물을 압출물의 개개의 조각으로 절단하는 제 29 항에 따르는 방법에 있어서, 복수의 제 1 날들 중 하나와 복수의 제 2 날들 중 대응하는 하나를 포함하는 날 간격으로 압출물을 수직하게 접촉시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것으로 특징으로 하는 방법.
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