RU2818316C1 - Устройство для осаждения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерскому производству. Устройство для осаждения пищевого продукта содержит насадку, имеющую камеру для приема пищевого продукта под избыточным давлением, причем эта камера оснащена выпускным отверстием для пищевого продукта, имеющим первую уплотнительную поверхность; иглу клапана, содержащую вторую уплотнительную поверхность и выполненную с возможностью перемещения относительно выпускного отверстия между закрытым положением, в котором первая уплотнительная поверхность находится вблизи второй уплотнительной поверхности, и одним из множества дискретных открытых положений относительно выпускного отверстия; и приводной механизм, выполненный с возможностью установки положения иглы клапана относительно выпускного отверстия, причем приводной механизм выполнен с возможностью установки положения иглы клапана в закрытое положение и любое из множества открытых положений для осаждения пищевого продукта, причем насадка дополнительно выполнена с возможностью вращения при использовании для изменения направления потока пищевого продукта, осаждаемого устройством. Устройство дополнительно содержит транспортер полости формы, выполненный с возможностью перемещения одной или более полостей форм относительно вращающейся насадки. Также устройство дополнительно содержит контроллер, причем контроллер выполнен с возможностью управления приводным механизмом для установки положения иглы клапана и управления вращением насадки. Предлагаемое устройство для осаждения пищевого продукта обеспечивает повышение качества контроля веса конечного продукта, равномерность осаждения продукта в форму, снижение механического напряжения в устройстве и износа компонентов. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к аппарату для осаждения пищевого продукта. Более конкретно, но не исключительно, изобретение относится к указанному устройству для заполнения полостей форм для кондитерских изделий.

Уровень техники

Кондитерские изделия обычно получают путем осаждения пищевых продуктов в форму. Пищевые продукты, которые могут быть осаждены с использованием указанных методов, включают шоколад (такой как аэрированный шоколад, содержащий макро- или микропузырьки), карамель, мусс и многие другие.

В одной из существующих методик осаждения пищевого продукта в форму используется отсадочная машина поршневого типа. Отсадочная машина поршневого типа снабжена камерой, в которую подается пищевой продукт, который затем подвергается воздействию серии поршней. Когда серия поршней втягивается, заданный объем пищевого продукта втягивается в каждую соответствующую камеру поршня и хранится там до тех пор, пока ему не будет предоставлено выпускное отверстие. Поршень перемещается через камеру поршня, чтобы вытолкнуть пищевой продукт через выпускное отверстие.

В альтернативном способе осаждения пищевого продукта в форму используют инжекционную отсадочную машину. Инжекционная отсадочная машина содержит камеру, которая принимает пищевой продукт под давлением (как правило, 1-15 бар), и эта камера снабжена выпускным отверстием, через которое осаждают пищевой продукт. Машина имеет игольчатый клапан, который закрывает отверстие и может перемещаться для высвобождения пищевого продукта.

Формы по существу располагаются вдоль движущейся дорожки, что обеспечивает возможность заполнять много форм подряд, а отсадочные машины обычно перемещаются синхронно с формами в прямолинейном движении, что позволяет увеличить время осаждения.

Авторы настоящего изобретения создали усовершенствованное устройство для осаждения пищевого продукта, которое обеспечивает многочисленные преимущества. Устройство настоящего изобретения обеспечивает лучший контроль за осаждением пищевого продукта, включая лучший контроль количества пищевого продукта, осаждаемого в форму, распределение пищевого продукта в каждой форме, а также сведение к минимуму отходов пищевого продукта.

Устройство настоящего изобретения дополнительно обеспечивает экономию пространства, что снижает занимаемую площадь на заводе, таким образом обеспечивая экономию затрат. Устройство дополнительно позволяет заполнять большее количество форм в минуту в сравнении с системами инжекционных отсадочных машин.

Раскрытие изобретения

Аспекты изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения.

В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается устройство для осаждения пищевого продукта, содержащее: насадку, имеющую камеру для приема пищевого продукта под избыточным давлением, причем эта камера оснащена выпускным отверстием для пищевого продукта, имеющим первую уплотнительную поверхность; и иглу клапана, содержащую вторую уплотнительную поверхность и выполненную с возможностью перемещения относительно выпускного отверстия между закрытым положением, в котором первая уплотнительная поверхность находится вблизи второй уплотнительной поверхности, и одним из множества дискретных открытых положений относительно выпускного отверстия.

Устройство дополнительно содержит приводной механизм, выполненный с возможностью установки положения иглы клапана относительно выпускного отверстия, причем приводной механизм выполнен с возможностью установки положения иглы в закрытое положение и любое из множества открытых положений для осаждения пищевого продукта, и при этом насадка дополнительно выполнена с возможностью вращения при использовании для изменения направления потока пищевого продукта, осаждаемого устройством.

Соответственно, предлагается устройство, которое позволяет осуществлять точное регулирование осаждения пищевого продукта, включая количество осажденного пищевого продукта, время осаждения и место осаждения в полости формы.

Кроме того, устройство по первому аспекту настоящего изобретения обеспечивает экономию пространства, поскольку насадке не требуется перемещаться в боковом направлении, чтобы непрерывно осаждать пищевой продукт в полость движущейся формы вследствие вращения насадки при использовании. Соответственно, компоненты, необходимые для обеспечения такого прямолинейного движения, не являются обязательными для устройства.

Точное регулирование осаждения, обеспечиваемое насадкой, дополнительно облегчает реализацию механизма вращения насадки, поскольку пищевой продукт может быть равномерно осажден по всей полости формы с помощью вращательного движения благодаря регулируемой высоте иглы клапана. Таким образом, комбинированное регулирование иглы клапана в изобретении обеспечивает необходимый уровень точного регулирования осаждения пищевого продукта для устранения необходимости синхронизированного прямолинейного движения.

Кроме того, высокий уровень регулирования осаждения предотвращает отходы пищевого продукта вследствие переполнения, поскольку скорость потока можно постепенно уменьшать, чтобы обеспечить точное время закрытия. Кроме того, изобретение позволяет точно осаждать пищевой продукт по всей полости формы, что снижает уровень вибрации формы, необходимой после осаждения, для обеспечения ровного распределения пищевого продукта в полости формы.

Первая уплотнительная поверхность определяется как находящаяся вблизи второй уплотнительной поверхности в закрытом положении, однако точное расстояние между двумя поверхностями может варьироваться, например, в зависимости от вязкости пищевого продукта. В качестве примера для невязкого пищевого продукта первая уплотнительная поверхность может примыкать ко второй уплотнительной поверхности в закрытом положении, однако для пищевого продукта высокой вязкости первая уплотнительная поверхность и вторая уплотнительная поверхность необязательно соприкасаются в закрытом положении. Однако эта зависимость закрытого положения от вязкости пищевого продукта не требуется, и предпочтительно игла полностью закрыта относительно насадки независимо от вязкости массы.

Преимуществом является то, что устройство может дополнительно содержать транспортер полости формы, выполненный с возможностью перемещения одной или более полостей форм относительно вращающейся насадки для осаждения пищевого продукта в одну или более полостей форм. Например, транспортер полости формы может представлять собой конвейерную ленту или цепную систему, или любые другие средства, способные перемещать полости форм относительно отсадочной машины.

Соответственно, одна или более полостей форм могут перемещаться под насадкой. Таким образом, насадке не требуется перемещаться в боковом направлении в синхронизации с полостью формы, чтобы непрерывно осаждать пищевой продукт в полость формы. Таким образом, механическое напряжение и инерция в устройстве могут быть существенно снижены относительно систем, использующих прямолинейное движение отсадочной машины.

В некоторых аспектах устройство может дополнительно содержать контроллер, выполненный с возможностью: управления приводным механизмом для установки положения иглы клапана; и управления вращением насадки при использовании. Такая система обеспечивает точное регулирование осаждения пищевого продукта, поскольку контроллер может регулировать скорость потока (путем регулирования положения иглы клапана) в зависимости от (поворотного) положения насадки, и наоборот.

Кроме того, контроллер может быть выполнен с возможностью управления приводным механизмом для установки положения иглы клапана в по меньшей мере два разных открытых положения во время осаждения пищевого продукта. Соответственно, скорость осаждения пищевого продукта можно менять во время осаждения в одну полость формы. Это позволяет точно регулировать количество и распределение пищевого продукта в полости формы.

В некоторых аспектах контроллер может быть выполнен с возможностью воздействия на приводной механизм для изменения положения иглы клапана в открытое положение в первом угловом положении насадки, чтобы начать осаждение пищевого продукта, и контроллер может быть выполнен с возможностью воздействия на приводной механизм для изменения положения иглы клапана на закрытое положение во втором угловом положении, отличном от первого углового положения.

Такая конструкция позволяет осаждать пищевой продукт в заданную полость формы без уменьшения количества форм, которые могут быть заполнены в минуту. Соответственно, скорость потока пищевого продукта во время осаждения может быть уменьшена, что позволяет более точно регулировать количество осажденного пищевого продукта.

Кроме того, контроллер может быть выполнен с возможностью приведения насадки в движение из второго углового положения в первое угловое положение после закрытия иглы клапана. Соответственно, одна насадка может осаждать пищевой продукт в несколько последовательных полостей форм, что позволяет заполнять большое количество полостей форм в минуту.

Кроме того, угловая скорость насадки во время поворота из второго углового положения в первое угловое положение может быть больше по величине, чем угловая скорость насадки во время осаждения пищевого продукта.

Такая конструкция предотвращает образование «хвостов» пищевого продукта, где после закрытия насадки небольшое количество пищевого продукта падает из насадки и попадает в пространство между полостями форм. Этот аспект позволяет осаждать «хвост» внутри той же полости формы, тем самым уменьшая отходы пищевого продукта. В качестве примера, насадка может перемещаться со скоростью до приблизительно 800 мм/с во время поворота из второго углового положения обратно в первое угловое положение.

В некоторых аспектах контроллер может быть выполнен с возможностью воздействия на приводной механизм для управления положением иглы клапана внутри насадки и одновременного управления угловым положением насадки, чтобы насадка могла осаждать пищевой продукт в несколько частей полости формы.

Соответственно, устройство обеспечивает точное регулирование положения осаждения в полость формы, что позволяет осаждать пищевой продукт в различные области (например, углы) полости формы с высокой степенью точности. Кроме того, в процессе осаждения положение осаждения в полость формы можно изменить, чтобы обеспечить равномерное распределение пищевого продукта в полости формы.

Преимуществом является то, что вращение насадки может быть синхронизировано с перемещением одной или более полостей формы. Таким образом, можно повысить точность осаждения в заданную полость формы. Например, вращение насадки может быть по существу синхронизировано с перемещением полостей форм с тем, чтобы выполнить небольшую корректировку времени вращения, а также регулировать положение иглы клапана, что позволяет устройству компенсировать небольшие погрешности выравнивания полостей форм.

В некоторых аспектах игла клапана может иметь по существу коническую форму, а выпускное отверстие может иметь по существу цилиндрическую форму, и при этом в открытом положении игла клапана может формировать кольцевой зазор между наружной поверхностью иглы клапана и внутренней поверхностью по существу цилиндрического выпускного отверстия, и при этом положение иглы клапана может определять размер кольцевого зазора.

Таким образом, устройство обеспечивает точное регулирование размера зазора, при котором перемещение насадки в конкретном направлении увеличивает размер зазора для повышения скорости потока, а перемещение насадки в противоположном направлении уменьшает размер зазора для уменьшения скорости потока.

Преимуществом является то, что стороны иглы клапана могут быть расположены под углом относительно стенок по существу цилиндрического выпускного отверстия, причем предпочтительно, чтобы угол между сторонами иглы клапана и стенками по существу цилиндрического выпускного отверстия, был в диапазоне от 1 до 45 градусов, более предпочтительно, чтобы угол между сторонами иглы клапана и стенками по существу цилиндрического выпускного отверстия составлял от 10 до 30 градусов, а также предпочтительно, чтобы угол между сторонами иглы клапана и стенками по существу цилиндрического выпускного отверстия составлял 20 градусов. Таким образом, расход пищевого продукта во время осаждения можно точно контролировать. Вышеуказанные углы обеспечивают небольшие изменения скорости потока для заданного перемещения иглы клапана, что позволяет точно регулировать скорость потока.

В некоторых аспектах устройство может содержать множество насадок, причем положением иглы клапана и поворотным положением можно управлять независимо для каждой насадки. Соответственно, например, для осаждения пищевого продукта в одну форму можно использовать множество насадок, что позволяет равномерно и точно заполнять большие формы. Это позволяет равномерно заполнять большие формы пищевым продуктом и не требует значительной вибрации формы после осаждения, чтобы обеспечить ровное распределение пищевого продукта в каждой полости формы.

Кроме того, независимое управление каждой насадкой позволяет компенсировать погрешности выравнивания форм (или другого целевого продукта) и, следовательно, обеспечивает единообразное заполнение форм. Кроме того, это позволяет компенсировать любое изменение давления/потока в камере отсадочной машины для оптимизации процесса/контроля веса конечного продукта.

В таких аспектах множество насадок могут быть организованы во множество групп насадок, где каждая группа насадок может содержать одну или более насадок, и каждая группа насадок может быть выполнена с возможностью осаждения пищевого продукта в отдельную полость формы. Соответственно, устройство может осаждать пищевой продукт во множество форм одновременно, значительно увеличивая количество форм, которые могут быть заполнены в минуту.

Преимуществом является то, что устройство может дополнительно содержать множество рядов насадок, причем приводной механизм может быть выполнен с возможностью обеспечения того, чтобы каждый ряд насадок мог альтернативно осаждать пищевой продукт в разные полости форм. Это может быть несколько отсадочных машин, расположенных последовательно, или одна отсадочная машина, которая может содержать множество рядов насадок, расположенных последовательно.

Таким образом, полости формы могут последовательно перемещаться через устройство, и каждая насадка осаждает пищевой продукт в каждую вторую полость формы. Другими словами, первая насадка будет осаждать пищевой продукт в заданную полость формы, но не будет осаждать пищевой продукт в следующую полость формы, которая проходит под насадкой. Затем первая насадка будет осаждать пищевой продукт в следующую полость формы, которая проходит под насадкой. В этом примере вторая насадка в другом ряду насадок будет осаждать пищевой продукт в полость формы, в которую не осадила пищевой продукт первая насадка.

Может быть обеспечено любое количество рядов насадок. Например, может быть предусмотрено три ряда насадок, в которых каждая насадка выполнена с возможностью осаждения пищевого продукта в каждую третью полость формы, которая проходит под насадкой.

Такая конструкция позволяет размещать полости форм ближе друг к другу без уменьшения скорости, с которой каждая насадка осаждает пищевой продукт, тем самым увеличивая количество полостей форм, которые могут быть заполнены в минуту без значительного увеличения размера устройства.

В некоторых аспектах пищевой продукт может представлять собой аэрированный шоколад. Таким образом, устройство обеспечивает равномерное осаждение аэрированного шоколада по полости формы, уменьшая количество вибраций, необходимых для аэрированного шоколада. В случае микроаэрированного шоколада снижение количества вибраций особенно полезно, поскольку это снижает коалесценцию и расширение пузырьков.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения будут описаны далее исключительно в качестве примера со ссылкой на следующие фигуры.

В соответствии с одним (или более) вариантами осуществления настоящего изобретения на фигурах представлено следующее:

На фиг. 1 показано традиционное устройство для осаждения пищевого продукта в полость формы;

На фиг. 2A представлено устройство для осаждения на первом этапе применения;

На фиг. 2B показано устройство для осаждения на втором этапе применения;

На фиг. 2C показано устройство для осаждения на третьем этапе применения;

На фиг. 2D показано устройство для осаждения на четвертом этапе применения;

На фиг. 3A и 3B представлены различные виды насадки в закрытом состоянии;

На фиг. 4A и 4B представлены различные виды насадки в первом открытом состоянии;

На фиг. 5A и 5B представлены различные виды насадки во втором открытом состоянии;

На фиг. 6 представлен график зависимости площади поперечного сечения кольцевого зазора от высоты иглы клапана;

На фиг. 7 представлен график зависимости средней массы пищевого продукта, осажденного насадкой в течение определенного периода времени, от определенной высоты иглы клапана, для множества углов между сторонами иглы клапана и стенками выпускного отверстия насадки;

На фиг. 8 представлено устройство для осаждения, содержащее множество насадок.

Любую ссылку на документы предшествующего уровня техники в данном описании не следует рассматривать как признание того, что такой предшествующий уровень техники широко известен или составляет часть общеизвестных знаний в данной области.

В данном описании слова «содержит», «содержащий» и аналогичные слова не следует интерпретировать в исключительном или исчерпывающем смысле. Иными словами, под ними подразумевается «включая, без ограничений».

Изобретение дополнительно описано со ссылкой на следующие примеры. Следует понимать, что изобретение в заявленном виде не будет каким-либо образом ограничено этими примерами. Кроме того, следует отметить, что специалисту в данной области после ознакомления с приведенным в настоящем документе описанием будет очевидно, что целочисленные величины и признаки различных вариантов осуществления могут быть использованы в любой подходящей и предпочтительной комбинации.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлено традиционное устройство для осаждения пищевого продукта 105 в полости 110 формы. Устройство содержит насадку 130 для осаждения пищевого продукта 105. Насадка 130 содержит камеру 135 для удержания пищевого продукта 105 и отверстие 140 на конце насадки 130, которое может быть открыто и закрыто и из которого наносят пищевой продукт 105.

Насадка 130 дополнительно содержит монтажную секцию 145, которая крепит насадку 130 к рельсу 150. Устройство 100 включает в себя направляющую 120 для перемещения полостей форм. При использовании направляющая 120 перемещает полости форм 110 вдоль линейного пути, а насадка 130 перемещается по рельсе 150 на линейном пути.

Насадка 130 осаждает пищевой продукт 105 в первую полость 110(1) формы путем выталкивания пищевого продукта 105 через отверстие 140, когда насадка 130 перемещается по рельсе 150 синхронно с первой полостью 110(1) формы. После завершения насадкой 130 осаждения пищевого продукта 105 в первую полость 110(1) формы насадка 150 перемещается по рельсе 150, чтобы расположить отверстие 140 над второй полостью 110(2) формы, которая перемещается вдоль направляющей 120.

Затем насадка 130 осаждает пищевой продукт 105 во вторую полость 110(2) формы путем выталкивания пищевого продукта 105 через отверстие 140, когда насадка 130 перемещается по рельсе 150 синхронно со второй полостью 110(2) формы. После того, как насадка 130 закончила осаждение пищевого продукта 105 во вторую полость 110(2) формы, аналогичный процесс выполняется по отношению к третьей полости 110 формы (3).

После осаждения пищевого продукта 105 в полость 110 формы, полость 110 формы обычно подвергается вибрации для того, чтобы пищевой продукт 105 мог равномерно заполнить полость 110 формы, чтобы обеспечить конечный продукт требуемой формы.

Осаждение пищевого продукта в полость 110 формы можно регулировать путем увеличения давления, с которым подается пищевой продукт 105, открывая отверстие 140 на более продолжительный или более короткий период времени, или путем увеличения или уменьшения скорости движения насадки 130 относительно полости 110 формы.

Однако такие системы могут требовать значительного заводского пространства для реализации компонента, необходимого для линейного перемещения насадки 130, такого как рельс 150, и не обеспечивают возможность управления колебаниями давления / потока пищевого продукта, что может привести к непостоянной общей массе продукта.

На фиг. 2A–2D проиллюстрирован пример устройства 200 для осаждения пищевого продукта 205 в полость 210(1) формы. Предлагается транспортер 220 формы, который перемещает полость 210(1) формы относительно насадки 230. Транспортер 220 формы может формировать часть устройства 200 или может рассматриваться отдельно от устройства 200. Транспортер полости 220 формы может, например, представлять собой конвейерную ленту или цепную систему, однако можно использовать любую систему, которая может транспортировать полость 210(1) формы под насадкой 230.

Устройство 200 содержит насадку 230, содержащую отверстие 240 для осаждения пищевого продукта 205. Отверстие 240 может быть открыто и закрыто для управления осаждением пищевого продукта. Устройство 200 может дополнительно содержать приводной механизм (не показан) для управления открытием и закрытием отверстия 240. Отверстие 240 может быть открыто во множество различных открытых положений для управления скоростью потока пищевого продукта 205 из насадки, как будет описано ниже по отношению к фиг. 3A–5B. Устройство 200 может дополнительно содержать контроллер 260, который может управлять открытием насадки 230 через приводной механизм.

На фиг. 2A показано устройство 200 на первом этапе применения с отверстием 240 насадки 230 в закрытом состоянии. Как показано, насадка 230 расположена под углом относительно полости 210(1) формы. Хотя это не показано, в этом положении контроллер выполнен с возможностью открытия отверстия 240 насадки 230 для начала осаждения пищевого продукта 205.

Угол насадки 230 в первом состоянии приводит к осаждению пищевого продукта 205 невертикально. Соответственно, пищевой продукт может быть направлен в нецентральную область (или часть) полости 210(1) формы. Хотя насадка 230 показана как направляющая пищевой продукт к передней части полости 210(1) формы (где полость формы перемещается слева направо на фиг. 2A), насадка может альтернативно направлять пищевой продукт 205 к задней части полости 210(1) формы.

Когда транспортер 220 формы перемещает полость 210(1) формы под насадку 230, насадка 230 поворачивается, чтобы изменить угол осаждения относительно полости 210(1) формы. Соответственно, насадка 230 способна осаждать пищевой продукт 205 в полость 210(1) формы в определенном диапазоне перемещения полости 210(1) формы.

Насадка 230 может по существу вращаться синхронно с перемещением полости формы 210. Могут быть выполнены небольшие корректировки времени вращения насадки 230, а также регулировки открытого положения отверстия 240, что позволяет устройству 200 компенсировать небольшие погрешности выравнивания полостей форм 210.

На фиг. 2B показано устройство 200 на втором этапе применения после первого этапа применения, показанного на фиг. 2A. На этом этапе применения насадка 230 находится по существу перпендикулярно к полости 210(1) формы после того, как полость 210(1) формы была перемещена транспортером 220 формы и насадка 230 была повернута. Соответственно, пищевой продукт 205 осаждают приблизительно вертикально, что позволяет пищевому продукту 205 направляться по существу в центральную область полости 210(1) формы.

Между первым этапом (показанным на фиг. 2A) и вторым этапом (показанным на фиг. 2B) насадка 230 может непрерывно осаждать пищевой продукт 205 путем поддержания отверстия 240 в открытом состоянии. В альтернативном варианте осуществления отверстие 240 может закрываться и повторно открываться потенциально множество раз между первым и вторым состоянием, так что пищевой продукт 205 не осаждается непрерывно. Более того, скорость осаждения пищевого продукта 205 может быть изменена между первым и вторым состоянием (потенциально множество раз) путем регулирования открытого положения отверстия 240.

Кроме того, боковое положение насадки 230 может оставаться по существу неизменным между первым и вторым состоянием. Другими словами, насадка 230 не перемещается между первым и вторым состоянием.

На фиг. 2C показано устройство 200 на третьем этапе применения после второго этапа применения, показанного на фиг. 2B. На этом третьем этапе полость 210(1) формы дополнительно перемещают под насадку 230 с помощью транспортера 220 полости формы. Соответственно, насадку 230 дополнительно поворачивают для изменения угла насадки 230 относительно полости 210(1) формы, чтобы обеспечить осаждение пищевого продукта 205 в полость 210(1) формы между вторым и третьим этапом.

Угол насадки 230 в третьем состоянии приводит к осаждению пищевого продукта 205 невертикально. Соответственно, пищевой продукт 205 может быть направлен в нецентральную область полости 210(1) формы, отличную от нецентральной области полости 210(1) формы, в которую направляется пищевой продукт 205 в первом состоянии. Хотя насадка 230 показана как направляющая пищевой продукт 205 к задней части полости 210(1) формы (где полость формы перемещается слева направо на фиг. 2C), насадка 230 может альтернативно направлять пищевой продукт 205 к передней части полости формы. В альтернативном варианте осуществления полости формы могут быть изготовлены неподвижными под отсадочной машиной.

Аналогичным образом, как описано в отношении фиг. 2B, между вторым этапом (показанным на фиг. 2B) и третьим этапом (показанным на фиг. 2C) насадка 230 может непрерывно осаждать пищевой продукт 205 путем поддержания отверстия 240 в открытом состоянии. В альтернативном варианте осуществления отверстие 240 может закрываться и повторно открываться потенциально множество раз между вторым и третьим состоянием, так что пищевой продукт 205 не осаждается непрерывно. Более того, скорость осаждения пищевого продукта 205 может быть изменена между вторым и третьим состоянием путем регулирования открытого положения отверстия 240.

Кроме того, боковое положение сопла 230 может оставаться по существу неизменным между вторым и третьим состоянием. Другими словами, насадка 230 не перемещается между вторым и третьим состоянием.

После осаждения требуемого количества пищевого продукта 205 в полость 210(1) формы и достижения требуемого распределения пищевого продукта 205 в полости 210(1) формы отверстие 240 перемещается в закрытое состояние для завершения осаждения пищевого продукта 205 в полость 210(1) формы.

Благодаря возможности равномерного осаждения пищевого продукта 205 в полость 210(1) формы уменьшается количество вибрации, необходимое для обеспечения ровного распределения пищевого продукта 205. Это особенно полезно в примерах, где пищевой продукт 205 представляет собой аэрированный шоколад, поскольку избыточная вибрация может привести к снижению коалесценции и расширения пузырьков, что может быть нежелательным (в частности, в микроаэрированном шоколаде). В случае макроаэрированного шоколада ровное и точное распределение также является преимущественным, поскольку любой дополнительный слой, который впоследствии наносят на пищевой продукт, остается плоским и равномерно распределенным. В целом это повышает качество контроля веса конечного продукта и эффективность производства.

После перемещения отверстия 240 в закрытое состояние насадке 230 может потребоваться начать осаждение пищевого продукта 205 во вторую полость 210(2) формы, перемещаемую транспортером 220 формы, в течение короткого промежутка времени, чтобы обеспечить осаждение требуемого количества пищевого продукта 205 во вторую полость 210(2) формы с требуемым заполнением до того, как транспортер 220 формы переместит вторую полость 210(2) формы за пределы досягаемости насадки 230.

Соответственно, насадка 230 выполняет возвратное движение для быстрого перемещения насадки 230 из углового положения, показанного на фиг. 2C, в угловое положение, показанное на фиг. 2D, которое представляет собой то же угловое положение, что и показанное на фиг. 2A. Соответственно, как показано на фиг. 2D, насадка 230 может начать осаждение пищевого продукта 205 в переднюю часть второй полости 210(2) формы вскоре после осаждения пищевого продукта 205 в первую полость 210(1) формы.

В качестве примера, конец насадки, на котором предусмотрено отверстие 240, может перемещаться со скоростью приблизительно от 1 до 800 мм/с во время возвратного движения. Быстрое возвратное движение предотвращает образование «хвостов» пищевого продукта 205 между полостями 210(1) и 210(2) формы. Таким образом, возвратное движение приводит к тому, что любой остаточный пищевой продукт 205, который остается вокруг отверстия 240 после закрытия отверстия 240, будет осажден в первую полость 210(1) формы до того, как начнется осаждение во вторую полость 210(2) формы. Соответственно, можно уменьшить количество отходов пищевого продукта 205, а также улучшить чистоту, что дополнительно повышает эффективность производства с течением времени. Возвратное движение может выполняться в противоположном направлении вращения по отношению к вращению, показанному на фиг. 2A–2C, или возвратное движение может выполняться в одном и том же направлении вращения.

На протяжении всего вращательного движения насадки 230 насадка может оставаться по существу в том же боковом положении. Таким образом, насадка 230 может вращаться вокруг конкретной оси без перемещения. Соответственно, линейное перемещение насадки 230 может быть уменьшено, тем самым снижая механическое напряжение в устройстве, уменьшая сбои в работе и износ компонентов. Однако насадка 230 может перемещаться в боковом направлении в дополнение к вращательному движению.

На фиг. 3A представлен вид в поперечном сечении насадки 230, где насадка 230 выполнена с возможностью осаждения пищевого продукта в направлении вниз, как показано на рисунке. Насадка 230 содержит камеру 305, образованную стенками 320 камеры. Камера 305 также содержит выпускное отверстие 330, из которого осаждают пищевой продукт. Выходное отверстие 330 снабжено первой уплотнительной поверхностью 315. В некоторых примерах первая уплотнительная поверхность может представлять собой край между выпускным отверстием 330 и стенками камеры 305.

Насадка 230 дополнительно содержит иглу 310 клапана. Игла 310 клапана выполнена с возможностью перемещения в вертикальном направлении относительно выпускного отверстия 330 (и стенок 320 камеры) и снабжена второй уплотнительной поверхностью 315. В некоторых примерах вторая уплотнительная поверхность может представлять собой край. Игла 310 клапана может быть выполнена с возможностью перемещения с помощью приводного механизма (не показан).

На фиг. 3A первая уплотнительная поверхность 315 и вторая уплотнительная поверхность 325 расположены рядом друг с другом (уплотнительные поверхности 315 и 325 показаны как примыкающие друг к другу, однако это не обязательно, в зависимости от вязкости пищевого продукта). Соответственно, насадка 230 находится в закрытом состоянии, где пищевой продукт не может протекать из камеры 305 к выпускному отверстию 330. Камера 305 может принимать пищевой продукт под избыточным давлением (например, давлением, превышающим атмосферное давление), более 1,0 бар, более 1,1 бар, более 1,25 бар, более 1,5 бар или более 2,0 бар, например от 1,0 бар до 20,0 бар, от 1,0 до 15,0 бар, от 1,5 до 12,5 бар, от 2,0 до 10,0 бар или от 3,0 до 7,0 бар, таким образом, что близость первой и второй уплотнительных поверхностей 315 и 325 предотвращает поток пищевого продукта в выпускном отверстии 330.

Как показано на рисунке, выпускное отверстие 330 может иметь по существу цилиндрическую форму, а игла 310 клапана может иметь по существу коническую форму. Соответственно, стороны иглы 310 клапана могут быть расположены под углом относительно внутренней поверхности 335 выпускного отверстия 330. В альтернативном варианте осуществления выпускное отверстие 330 и игла 310 клапана могут иметь другие дополнительные формы, которые позволяют переводить насадку 230 в закрытое состояние. Например, игла клапана может иметь приблизительно четырехстороннюю пирамидальную форму, а выпускное отверстие может иметь приблизительно форму квадратной призмы.

На фиг. 3B представлен альтернативный вид насадки 230, представленной на фиг. 3A, показанный с нижней стороны насадки 230, выполненный со стороны второй уплотнительной поверхности 325. Как показано на рисунке, между иглой 310 клапана и стенками 320 камеры нет зазора, через который может протекать пищевой продукт. Таким образом, насадка 230 находится в закрытом состоянии.

На фиг. 4A показана насадка 230 с той же точки, что и на фиг. 3A, в первом открытом состоянии. Как показано на рисунке, игла 310 клапана перемещается вертикально вверх относительно отверстия 330 и стенок 320 камеры. Соответственно, первая уплотнительная поверхность 315 иглы 310 клапана не находится в непосредственной близости от второй уплотнительной поверхности 325 выпускного отверстия 330. Таким образом, создается зазор 340, показанный пунктирной линией, через который пищевой продукт может протекать из камеры 305 к выпускному отверстию 330.

Как показано на фиг. 4B, где насадка 230 показана с той же точки, что и на фиг. 3B, зазор 340 имеет кольцевую форму. Пищевой продукт может протекать через это отверстие 340 таким образом, чтобы можно было осаждать пищевой продукт.

На фиг. 5A показана насадка 230 с той же точки, что и на фиг. 3A и 4A, во втором открытом состоянии. Как показано на рисунке, игла 310 клапана была дополнительно перемещена вертикально вверх по сравнению с первым открытым состоянием, показанным на фиг. 4A. Соответственно, площадь поперечного сечения (или размер) зазора 340, показанного пунктирной линией, увеличилась по сравнению с первым открытым состоянием.

Как показано на фиг. 5B, на которой насадка 230 показана с той же точки, что и на фиг. 3B и 4B, размер кольцевого зазора 340 увеличился по сравнению с первым открытым состоянием, показанным на фиг. 4B. Таким образом, пищевой продукт может протекать из камеры 305 к выпускному отверстию 330 с более высокой скоростью во втором открытом состоянии, чем в первом открытом состоянии.

Положение иглы 310 клапана может быть установлено в любое из множества различных открытых состояний (например, первое и второе открытое состояние, показанные на фиг. 4 и 5 соответственно) при осаждении пищевого продукта. Таким образом, игла 310 клапана не ограничивается только перемещением через определенные открытые положения для достижения одного открытого состояния. Вместо этого иглу 310 клапана можно при необходимости поддерживать в любом заданном открытом состоянии и регулировать, как это требуется во время осаждения.

Например, процесс осаждения может начинаться с положения иглы 310 клапана в закрытом состоянии. Затем иглу 310 клапана можно переместить во второе открытое состояние на определенный промежуток времени, прежде чем переместить ее в первое открытое состояние на другой промежуток времени. Затем иглу клапана можно переместить обратно во второе открытое состояние на третий промежуток времени, прежде чем переместить ее в закрытое состояние.

Игла 310 клапана может поэтапно регулироваться приводным механизмом по высоте, что позволяет точно контролировать площадь поперечного сечения отверстия 340 и, следовательно, скорость потока пищевого продукта. Например, игла 310 клапана может быть установлена на определенную высоту с шагом 0,01 мм, однако вместо этого шага можно использовать другие шаги, например, от 0,005 мм до 0,1 мм. Соответственно, площадь поперечного сечения отверстия можно регулировать с очень высокой точностью.

На фиг. 6 представлен пример графика, показывающего зависимость площади поперечного сечения отверстия от высоты иглы клапана для конической иглы клапана и цилиндрического выпускного отверстия. Показанная кривая имеет правильную форму с небольшим уклоном. Соответственно, небольшие корректировки площади поперечного сечения можно выполнить путем аналогичной небольшой регулировки высоты иглы клапана. Таким образом, скорость потока пищевого продукта может точно регулироваться.

Кроме того, изменение площади поперечного сечения зазора и, следовательно, скорости потока пищевого продукта для заданного изменения высоты иглы клапана зависит от угла между сторонами иглы клапана и стенками выпускного отверстия. На фиг. 7 представлен в качестве примера график, показывающий зависимость средней массы пищевого продукта, осажденного насадкой в течение заданного периода времени, от высоты иглы клапана, для трех различных углов между сторонами иглы клапана и стенками выпускного отверстия.

График включает в себя кривые для общего угла (т.е. суммы углов с обеих сторон иглы) в 10 градусов, 20 градусов и 30 градусов, т.е. углов между сторонами иглы клапана и стенками выпускного отверстия равными 5, 10 и 15 градусам на каждой стороне иглы. Однако можно использовать другие отдельные углы, например, от 1 до 45 градусов (т.е. общие углы от 2 до 90 градусов). В данном варианте осуществления игла предпочтительно является по существу симметричной, т.е. общий угол от 2 до 90 градусов относится к сумме двух углов одного и того же значения от 1 до 45 градусов. Несмотря на то что можно использовать общий угол в 10 градусов или 30 градусов между сторонами иглы клапана и стенками выпускного отверстия, общий угол в 20 градусов дает более пологую кривую на графике, показанном на фиг. 7, чем указанные углы. Соответственно, общий угол в 20 градусов между сторонами иглы клапана и стенками выпускного отверстия позволяет более точно регулировать скорость потока пищевого продукта для заданного изменения высоты иглы клапана, таким образом обеспечивая более точное управление количеством осажденного пищевого продукта.

На фиг. 8 представлен пример устройства 800 для осаждения пищевого продукта. Устройство 800 содержит множество насадок 810, расположенных в ряд, так что полости форм могут одновременно перемещаться параллельно под насадками. Соответственно, количество полостей форм, которое может быть заполнено в минуту, значительно увеличивается без существенного увеличения общего размера устройства.

Кроме того, насадки 810 могут быть расположены группами 820, где каждая группа 820 осаждает пищевой продукт в другую полость формы. Соответственно, это позволяет равномерно заполнять большие формы, уменьшив уровень вибрации, необходимой для обеспечения ровного распределения в полости формы. Кроме того, скорость осаждения, требуемая для каждой насадки, может быть уменьшена без каких-либо потерь для общей скорости осаждения пищевого продукта, что позволяет более эффективно контролировать количество и распределение пищевого продукта в форме. В примере устройства 800, показанном на фиг. 8, устройство 800 включает в себя 13 групп 820 для одновременного осаждения в 13 полостей формы.

Каждая группа 820 содержит по 3 насадки, причем каждая насадка 810 в группе 820 осаждает пищевой продукт в одну и ту же полость формы. Камера каждой насадки 810 в группе 820 находится в сообщении по текучей среде с другими насадками 810 в группе 820. Однако насадки 810 в группе 820 (и в других группах) могут быть независимо управляемыми. Таким образом, как открытие, так и закрытие насадки 810 и вращение насадки 810 можно регулировать для каждой насадки 810 индивидуально. Таким образом, погрешности выравнивания полостей форм могут компенсироваться индивидуально, что позволяет единообразно заполнять каждую полость формы. Аналогичным образом, независимое управление насадками 810 позволяет компенсировать любое изменение давления/потока в камере отсадочной машины для оптимизации процесса / контроля веса конечного продукта.

В случае если форма неверно выровнена относительно устройства 800 (т.е. не перпендикулярна направлению движения), так что определенные части формы достигают насадок 810 раньше других частей формы, каждая насадка 810 может начинать осаждение в разное время и в разном поворотном положении, может осаждать пищевой продукт с разной скоростью и может осаждать различные общие количества пищевого продукта в зависимости от степени смещения.

Например, когда полость формы проходит под устройством 800 в ориентации в смещенном (или перекошенном) положении, первая насадка группы насадок 820, выполненная с возможностью осаждения пищевого продукта в смещенную полость формы, может начать осаждение пищевого продукта в первый момент времени, в первом поворотном положении, с первой скоростью, и может осадить первое количество пищевого продукта. Затем вторая насадка группы насадок 820 может начать осаждение пищевого продукта в смещенную полость формы во второй момент времени, во втором поворотном положении, со второй скоростью, и может осадить второе количество пищевого продукта. Один или несколько компонентов второго времени, второго поворотного положения, второй скорости и второго количества могут отличаться от первого времени, первого поворотного положения, первой скорости и первого количества соответственно. Каждая дополнительная насадка в группе насадок 820 может начать осаждение пищевого продукта в разное время, в разном поворотном положении, с разной скоростью и/или может осаждать различное количество соответственно.

Соответственно, даже если форма существенно смещена, это может быть компенсировано за счет независимого и точного управления открытием насадок в комбинации с вращением насадки, так что формы могут быть равномерно заполнены независимо от положения формы.

В альтернативном варианте осуществления группами насадок можно управлять коллективно, при этом каждая группа насадок управляется независимо от других групп насадок для компенсации изменений в расположении различных форм, проходящих через устройство.

Устройство 800 может быть снабжено множеством рядов насадок 810. Это может быть несколько отсадочных машин, расположенных последовательно, или одна отсадочная машина, которая может содержать множество рядов насадок, расположенных последовательно. Например, в устройстве 800 может быть предусмотрено множество параллельных рядов насадок. В таких примерах каждая насадка в ряду будет осаждать пищевой продукт только в каждую n-ную полость формы, где n представляет собой число рядов.

Например, если были предусмотрены два ряда, первая насадка в первом ряду осаждает пищевой продукт в заданную полость формы, но не осаждает пищевой продукт в следующую полость формы, которая проходит под насадкой. Затем первая насадка будет осаждать пищевой продукт в следующую полость формы, которая проходит под насадкой. В этом примере вторая насадка во втором ряду насадок будет осаждать пищевой продукт в ту полость формы, в которую первая насадка не осаждала пищевой продукт, и не будет осаждать пищевой продукт в те полости форм, в которые первая насадка осаждала пищевой продукт.

Может быть обеспечено любое количество рядов насадок. Например, может быть предусмотрено три ряда насадок, в которых каждая насадка выполнена с возможностью осаждения пищевого продукта в каждую третью полость формы, которая проходит под насадкой.

Такая конструкция позволяет размещать полости форм ближе друг к другу без уменьшения скорости, с которой каждая насадка осаждает пищевой продукт, тем самым увеличивая количество полостей форм, которые могут быть заполнены в минуту без значительного увеличения размера устройства.

Кроме того, хотя устройство для осаждения было описано применительно к осаждению пищевого продукта в полости форм, пищевой продукт необязательно требуется осаждать в полость формы. Вместо этого пищевой продукт можно осаждать на любую цель, которая может представлять собой целевую поверхность или продукт.

В качестве одного примера, методики и устройство, описанные выше, можно использовать для глазирования начинок (или других компонентов) для кондитерских изделий (например, в форме батончика, хотя могут быть использованы и другие формы) в слое пищевого продукта. При необходимости на кондитерское изделие можно наносить множество слоев пищевого продукта, что может быть сделано с использованием различных отсадочных машин, расположенных последовательно, или одной отсадочной машины.

Описанные выше методики также можно применять для осаждения капель пищевого продукта на конвейерную ленту (или другую поверхность) для создания точно взвешенных кондитерских изделий в форме «пуговиц» или по существу любых других форм кондитерских изделий. Соответственно, описанные выше методики предназначены не только для заполнения форм.

Таким образом, было описано устройство для осаждения пищевого продукта, содержащее насадку, имеющую выпускное отверстие для пищевого продукта; иглу клапана, выполненную с возможностью перемещения между закрытым положением и одним из множества дискретных открытых положений; и приводной механизм, выполненный с возможностью установки положения иглы клапана относительно выпускного отверстия, причем насадка дополнительно может вращаться при использовании для изменения направления потока пищевого продукта, осаждаемого устройством.

Claims (21)

1. Устройство для осаждения пищевого продукта, содержащее:

насадку, имеющую камеру для приема пищевого продукта под избыточным давлением, причем эта камера оснащена выпускным отверстием для пищевого продукта, имеющим первую уплотнительную поверхность;

иглу клапана, содержащую вторую уплотнительную поверхность и выполненную с возможностью перемещения относительно выпускного отверстия между закрытым положением, в котором первая уплотнительная поверхность находится вблизи второй уплотнительной поверхности, и одним из множества дискретных открытых положений относительно выпускного отверстия; и

приводной механизм, выполненный с возможностью установки положения иглы клапана относительно выпускного отверстия, причем приводной механизм выполнен с возможностью установки положения иглы клапана в закрытое положение и любое из множества открытых положений для осаждения пищевого продукта,

причем насадка дополнительно выполнена с возможностью вращения при использовании для изменения направления потока пищевого продукта, осаждаемого устройством.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее транспортер полости формы, выполненный с возможностью перемещения одной или более полостей форм относительно вращающейся насадки для осаждения пищевого продукта в одну или более полостей форм.

3. Устройство по п. 1 или 2, дополнительно содержащее контроллер, причем контроллер выполнен с возможностью:

управления приводным механизмом для установки положения иглы клапана; и

управления вращением насадки при использовании.

4. Устройство по п. 3, в котором контроллер выполнен с возможностью управления приводным механизмом для установки положения иглы клапана в по меньшей мере два разных открытых положения во время осаждения пищевого продукта.

5. Устройство по п. 3 или 4, в котором контроллер выполнен с возможностью воздействия на приводной механизм для изменения положения иглы клапана в открытое положение в первом угловом положении насадки, чтобы начать осаждение пищевого продукта, и при этом контроллер выполнен с возможностью воздействия на приводной механизм для изменения положения иглы клапана на закрытое положение во втором угловом положении, отличном от первого углового положения.

6. Устройство по п. 5, в котором контроллер выполнен с возможностью обеспечения поворота насадки из второго углового положения в первое угловое положение после закрытия иглы клапана.

7. Устройство по п. 6, в котором угловая скорость насадки во время поворота из второго углового положения в первое угловое положение больше, чем угловая скорость насадки во время осаждения пищевого продукта.

8. Устройство по любому из пп. 3-7, в котором контроллер выполнен с возможностью управления приводным механизмом положением иглы клапана внутри насадки и одновременного управления угловым положением насадки, чтобы насадка могла осаждать пищевой продукт в нескольких частях полости формы.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором вращение насадки синхронизировано при использовании с перемещением одной или более полостей форм.

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором игла клапана имеет по существу коническую форму, а выпускное отверстие имеет по существу цилиндрическую форму, и при этом в открытом положении игла клапана образует кольцевой зазор между наружной поверхностью иглы клапана и внутренней поверхностью по существу цилиндрического выпускного отверстия, и при этом положение иглы клапана определяет размер кольцевого зазора.

11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором стороны иглы клапана расположены под углом к стенкам по существу цилиндрического выпускного отверстия, причем угол между сторонами иглы клапана и стенками по существу цилиндрического выпускного отверстия составляет от 1 до 45 градусов.

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором устройство содержит множество насадок, причем положением иглы клапана и поворотным положением каждой насадки можно независимо управлять.

13. Устройство по п. 12, в котором множество насадок расположено во множестве групп насадок, причем каждая группа насадок содержит одну или более насадок, и каждая группа насадок выполнена с возможностью осаждения пищевого продукта в отдельную полость формы.

14. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее множество насадок, причем приводной механизм выполнен с возможностью обеспечения того, чтобы каждый ряд насадок мог альтернативно осаждать пищевой продукт в разные полости форм.

15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором пищевой продукт представляет собой аэрированный шоколад.

Images