TWI568358B

TWI568358B - Frozen dessert making device

Info

Publication number: TWI568358B
Application number: TW103133308A
Authority: TW
Inventors: Takahiro Sogawa; Hirofumi Doi; Yusuke Shono
Original assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2017-02-01
Also published as: JP6253090B2; JP2015112076A; TW201521591A

Description

冷凍甜點製造裝置

本發明係有關一種冷凍甜點製造裝置者，尤其有關一種使充填有冷凍甜點原料之模具在濃鹽水槽內移動之同時藉由濃鹽水槽內的濃鹽水冷卻冷凍甜點原料來製造冷凍甜點之冷凍甜點製造裝置者。

以往，作成為使填充有冷凍甜點用原料之模具在濃鹽水槽內移動之同時凍結冷凍甜點用原料之冷凍甜點製造裝置是通用。

並且，提出並實際使用如下所述的冷凍甜點製造裝置，亦即，經由形成於該濃鹽水供給管的多數小孔所構成之濃鹽水噴出口，從配設於濃鹽水槽之濃鹽水供給管供給已冷卻之濃鹽水至積存於濃鹽水槽內之濃鹽水(例如參閱專利文獻1)。

但是，該冷凍甜點製造裝置中，為了提高冷卻效率，需提高從濃鹽水向模具內的冷凍甜點原料傳遞熱之速度(熱移動量Q)。

該熱移動量Q與受熱之固體(模具)的表面積及固體 (模具)與介質(濃鹽水)的溫度差成正比，並以以下公式表示。

其中，Q=h‧A‧(Tw-Ta)

h=Nu‧k/L

Nu=0.664‧Re^1/2‧Pr^1/3

h=比例係數(熱傳導係數)(W/(m²‧K))

A：表面積(m²)

Tw：模具的表面溫度(K)

Ta：濃鹽水溫度(K)

Nu：紐塞數

k：流體的熱傳導率(W/(m‧K))

L：流動方向的板長度(m)

Re：雷諾數(=U‧L/ν)(U：流速、ν：動黏性係數)

Pr：普朗特數(=η‧Cp/k)(η：黏性係數、Cp：比熱)。

藉由上述公式，為了提高熱移動量Q，需要加大作為固定值之表面積A以及溫度Tw及Ta以外的熱傳導係數h。

並且，決定熱傳導係數h之參數中，當不改變所使用之濃鹽水(動力黏性係數ν和黏性係數η不變)時，能夠改變之參數為流速U。

因此，為了提高從濃鹽水向模具內的冷凍甜點原料傳遞熱之速度(熱移動量Q)，需提高噴到模具之濃鹽水的流速U。

並且，為了提高噴到模具之濃鹽水的流速U，例如考慮增加從濃鹽水供給管經由濃鹽水噴出口供給之冷卻完成的濃鹽水的流量(循環量)。

然而，僅藉由增加濃鹽水流量之方法，在本案申請人進行之實驗中，例如在濃鹽水的流量為100L/min時，當具備濃鹽水噴出口之濃鹽水槽為了使以常溫供給之模具內的冷凍甜點原料的溫度達到-16℃所需之凍結時間約為550秒的情況下，為了將該凍結時間縮短為約400秒，需將濃鹽水的流量設為5倍以上，會有使設備大型化並且能量消耗變大之問題。

並且，此時，因為濃鹽水的流量大幅增大，會使經由濃鹽水供給管的相鄰之濃鹽水噴出口所供給之濃鹽水彼此相互干擾，而導致濃鹽水的流動受阻，會有以下問題：具備沿寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度變得容易產生溫度不均。

並且，由於濃鹽水的黏度較高，因此很難將在由多數個小孔所構成之濃鹽水噴出口的初始速度維持至模具附近，為了應對該問題，而將濃鹽水噴出口配設成靠近模具時，會在濃鹽水的流動中產生偏離，而有以下問題：具備沿寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度變得容易產生溫度不均。

因此，本案申請人鑑於上述習知之冷凍甜點製造裝置所具有之問題點，先前已提出如下的冷凍甜點製造裝置，亦即在濃鹽水槽的長邊方向隔開間隔配設複數個濃鹽水供給管，該濃鹽水供給管上形成有遍及與模具的移動方向呈正交之濃鹽水槽的寬度方向而開口之狹縫形狀的濃鹽水噴出口(參閱專利文獻2)。

該冷凍甜點製造裝置中，藉由使流速較大之濃鹽水均勻地噴到模具的表面，能夠防止具備沿濃鹽水槽的寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2011-67198號公報

專利文獻2：日本特開2013-201917號公報

但是，專利文獻2中記載之冷凍甜點製造裝置雖然具有上述優點，但是另一方面，由於形成於濃鹽水供給管之狹縫形狀的濃鹽水噴出口的流路長度受到濃鹽水供給管的壁厚的制約，因此很難使從濃鹽水噴出口噴出之濃鹽水具有方向性，所以很難不增加濃鹽水的流量就提高噴到模具表面之濃鹽水的流速。

鑑於上述習知之冷凍甜點製造裝置所具有之問題點，本發明的目的在於提供一種冷凍甜點製造裝置，其不需增加濃鹽水的流量，藉由使流速較大之濃鹽水均勻地噴到模具的表面，能夠防止具備沿濃鹽水槽的寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率。

為了實現上述目的，本發明的冷凍甜點製造裝置具備形成有對積存於濃鹽水槽內之濃鹽水供給被冷卻後之濃鹽水的濃鹽水噴出口之濃鹽水供給管，藉由使填充有冷凍甜點用原料之模具在前述濃鹽水槽內沿濃鹽水槽的長邊方向移動來凍結前述冷凍甜點用原料，其中，將前述濃鹽水供給管的濃鹽水噴出口形成部的壁厚形成為大於該濃鹽水供給管的其他部分的壁厚，並且將濃鹽水噴出口的流路長度設為大於濃鹽水供給管的其他部分的壁厚，藉此使從濃鹽水噴出口噴出之濃鹽水具有方向性。

此時，能夠利用形成於濃鹽水供給管之濃鹽水噴出口及形成固設於該濃鹽水噴出口的開口緣部之濃鹽水噴出口的板狀構件來構成前述濃鹽水供給管的濃鹽水噴出口形成部。

並且，前述濃鹽水噴出口能夠作成為呈遍及與模具的移動方向正交之濃鹽水槽的寬度方向而開口之狹縫形狀。

並且，能夠將前述濃鹽水噴出口形成於濃鹽水的噴出方向從鉛直朝上變成傾斜朝上之範圍內。

依據本發明的冷凍甜點製造裝置，將濃鹽水供給管的濃鹽水噴出口形成部的壁厚形成為大於該濃鹽水供給管的其他部分的壁厚，並且將濃鹽水噴出口的流路長度設為大於濃鹽水供給管的其他部分的壁厚，藉此能夠使從濃鹽水噴出口噴出之濃鹽水具有方向性，因此不需增加濃鹽水的流量就能夠提高噴到模具表面之濃鹽水的流速。藉此，藉由使流速較大之濃鹽水均勻地噴到模具表面，能夠防止具備沿濃鹽水槽的寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率。

並且，藉由利用形成於濃鹽水供給管之濃鹽水噴出口及形成固設於該濃鹽水噴出口的開口緣部之濃鹽水噴出口的板狀構件來構成前述濃鹽水供給管的濃鹽水噴出口形成部，能夠使用現有管材來構成濃鹽水供給管，並且能夠實現裝置製造的簡易化及低成本化。

並且，藉由將前述濃鹽水噴出口作成為呈遍及與模具的移動方向正交之濃鹽水槽的寬度方向而開口之狹縫形狀，能夠從狹縫形狀的濃鹽水噴出口以面狀噴出濃鹽水，不會如利用形成於濃鹽水供給管之多數個小孔來構成濃鹽水噴出口之習知的冷凍甜點製造裝置，經由濃鹽水供給管的相鄰之濃鹽水噴出口所供給之濃鹽水彼此會有相互干擾之情事，並且由於從積存於濃鹽水槽內之濃鹽水所受到之阻力較小，因此容易將在濃鹽水噴出口的初始速度維持至模具附近，而且加上不易在濃鹽水的流動中產生偏離，能夠防止具備沿濃鹽水槽的寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠進一步提高冷卻效率。

並且，藉由將前述濃鹽水噴出口形成於濃鹽水的噴出方向從鉛直朝上變成傾斜朝上之範圍內，能夠使濃鹽水均勻地噴到模具的底面或前面或者背面，能夠防止具備沿濃鹽水槽的寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠進一步提高冷卻效率。

1‧‧‧冷凍甜點製造裝置

2‧‧‧濃鹽水槽

20‧‧‧擋板

3‧‧‧濃鹽水噴出口

3P‧‧‧板狀構件

3a‧‧‧濃鹽水噴出口

3b‧‧‧濃鹽水噴出口

30‧‧‧濃鹽水供給管

31‧‧‧濃鹽水供給母管

4‧‧‧模具

P‧‧‧濃鹽水供給管的間隔

a‧‧‧狹縫寬度

t‧‧‧濃鹽水噴出口形成部的壁厚

t0‧‧‧濃鹽水供給管的其他部分的壁厚

t1‧‧‧板狀構件的壁厚

第1圖係表示本發明的冷凍甜點製造裝置的一實施例之局部切割的整體概要圖。

第2圖係第1圖的X-X剖面圖。

第3圖係第2圖的Y-Y剖面圖。

第4圖係說明該冷凍甜點製造裝置的濃鹽水供給部之立體圖。

第5圖表示該冷凍甜點製造裝置的濃鹽水供給管，(a)係平面圖，(b)係主視圖，(c)係(b)的A-A剖面圖，(d)係(c)的B部的放大圖。

第6圖係該冷凍甜點製造裝置的模具的立體圖。

第7圖係表示該冷凍甜點製造裝置及習知之冷凍甜點製造裝置的冷卻測試的結果之圖表。

以下，依據圖式對本發明的冷凍甜點製造裝置的實施形態進行說明。

第1圖~第6圖中示出本發明的冷凍甜點製造裝置的一實施例。

該冷凍甜點製造裝置1具備：濃鹽水槽2，具備濃鹽水供給管30，該濃鹽水供給管上形成有對積存於濃鹽水槽2內之濃鹽水供給藉由濃鹽水冷卻手段5冷卻後的濃鹽水之濃鹽水噴出口3；模具4，在板狀構件40上設置作成為冷凍甜點的形狀之複數個袋部41，用以填充冷凍甜點原料(參閱第6圖)；環狀搬運手段6，安裝成架設有該模具4；原料填充手段7，在濃鹽水槽2的正前方向模具4的袋部41填充冷凍甜點原料；及冷凍甜點取出手段8，在模具4離開濃鹽水槽2之位置從模具4的袋部41取出已凍結之冷凍甜點。

並且，冷凍甜點製造裝置1中配備有棍棒插入器(省略圖示)，其在濃鹽水槽2中移動之中途向局部凍結之冷凍甜點原料插入棍棒。

濃鹽水槽2，係利用從形成於濃鹽水供給管30之濃鹽水噴出口3供給、噴出藉由濃鹽水冷卻手段5冷卻後之濃鹽水，而在濃鹽水槽2內冷卻模具4，並且使濃鹽水槽2內的溫度已上升之濃鹽水從擋板20溢出，從而使其向濃鹽水冷卻手段5回流。

並且構成為：將回流至濃鹽水冷卻手段5之濃鹽水予以冷卻後，再次從形成於濃鹽水供給管30之濃鹽水噴出口3供給、噴出至濃鹽水槽2。

藉此，濃鹽水槽2內的濃鹽水會始終保持為預定溫度(例如，-35℃)而能夠冷卻、凍結模具4的袋部41內的冷凍甜點原料。

此時，如第3圖~第5圖所示，形成有濃鹽水噴出口3之濃鹽水供給管30，係將濃鹽水供給管30的形成濃鹽水噴出口3之部位(本說明書中稱為“濃鹽水噴出口形成部”)的壁厚t形成為大於濃鹽水供給管30的其他部分的壁厚t0，並且將濃鹽水噴出口3的流路長度設為大於濃鹽水供給管30的其他部分的壁厚t0。

藉此，能夠使從濃鹽水噴出口3噴出之濃鹽水具有方向性，因此不需增加濃鹽水的流量就能夠提高噴到模具4的表面之濃鹽水的流速。

並且，本實施例中，為了將濃鹽水噴出口形成部的壁厚t形成為大於濃鹽水供給管30的其他部分的壁厚t0，係利用形成於濃鹽水供給管30本身之濃鹽水噴出口3a及形成固設於該濃鹽水噴出口3a的開口緣部之濃鹽水噴出口3b的板狀構件3P來構成濃鹽水供給管30的濃鹽水噴出口形成部，使得濃鹽水噴出口形成部的壁厚t為濃鹽水供給管30的其他部分的壁厚t0與板狀構件3P的壁厚t1之和。

其中，作為濃鹽水噴出口3的流路長度之濃鹽水噴出口形成部的壁厚t是在2mm以上，作成為2.5mm以上更佳(本實施例中為3mm)，並且配合上述尺寸來設定板狀構件3P的壁厚t1(本實施例中為2mm)。

並且，雖然板狀構件3P係藉由焊接固設於濃鹽水供給管30的濃鹽水噴出口形成部，但是為了使2個濃鹽水噴出口3a、3b的對位變得容易，所以將形成於濃鹽水供給管30本身之濃鹽水噴出口3a形成為稍大於形成於板狀構件3P之濃鹽水噴出口3b，並且為了減少通過濃鹽水噴出口3a、3b時的濃鹽水的能量損失，藉由在形成於板狀構件3P之濃鹽水噴出口3b的連接側形成圓角R，作成使2個濃鹽水噴出口3a、3b平穩地連接。

藉此，能夠使用現有管材來構成濃鹽水供給管30，並且能夠實現裝置製造的簡易化及低成本化。

另外，雖然藉由在板狀材料上形成濃鹽水噴出口3b能夠得到板狀構件3P，但亦可藉由在形成於濃鹽水供給管30本身之濃鹽水噴出口3a的開口緣部直接焊接較細之板狀(棒狀)材料來形成。

形成於濃鹽水槽2所具備之濃鹽水供給管30的濃鹽水噴出口3係作成為遍及與模具4的移動方向呈正交之濃鹽水槽2的寬度方向而開口之狹縫形狀，並沿濃鹽水槽2的長邊方向隔開間隔具備複數個濃鹽水供給管30。

此時，形成於濃鹽水供給管30之狹縫形狀的濃鹽水噴出口3係形成為覆蓋濃鹽水槽2的寬度方向之尺寸(相對之擋板20之間的尺寸)的80%以上為佳，更佳為覆蓋90%以上。

藉此，由於從濃鹽水噴出口3噴出之濃鹽水會從狹縫形狀的濃鹽水噴出口3以面狀噴出，因此不會如利用形成於濃鹽水供給管之多數個小孔來構成濃鹽水噴出口之習知的冷凍甜點製造裝置，經由濃鹽水供給管的相鄰之濃鹽水噴出口所供給之濃鹽水彼此會有相互干擾之情事，並且由於從積存於濃鹽水槽2內之濃鹽水受到之阻力較小，因此容易將在濃鹽水噴出口3的初始速度維持至模具4附近，而且加上不易在濃鹽水的流動中產生偏離，能夠防止具備沿濃鹽水槽2的寬度方向排列之複數個袋部41之模具4的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率。

在濃鹽水槽2中移動之模具4的下側，遍及與模具4的移動方向呈正交之濃鹽水槽2的寬度方向，並且如第4圖所示沿濃鹽水槽2的長邊方向隔開間隔P而配設有複數個濃鹽水供給管30。

藉此，能夠簡易地進行向形成於各個濃鹽水供給管30之濃鹽水噴出口3供給冷卻後之濃鹽水的量的調整。

此時，配設濃鹽水供給管30之長邊方向的間隔P是以等間隔配設，例如以100mm~400mm的間隔配設，更佳為以200mm~300mm的間隔(本實施例中為約250mm的間隔)配設。

如此，藉由沿長邊方向隔開間隔P來配設濃鹽水供給管30，經由相鄰之濃鹽水噴出口3所供給之濃鹽水彼此不會相互干擾，能夠使濃鹽水均勻地噴到相對於移動方向以50~70mm(本實施例中為63.5mm)的等間隔排列之模具4，而能夠防止具備沿濃鹽水槽2的寬度方向排列之複數個袋部41之模具4的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率。

另外，配設濃鹽水供給管30之長邊方向的間隔P，亦即濃鹽水噴出口3的間隔除了遍及濃鹽水槽2的長邊方向的總長而設為等間隔之外，例如能夠藉由設定為在濃鹽水槽2的模具4的進入側較窄且在離開側較寬或者設定為相反，來調整填充到模具4的袋部41之冷凍甜點原料的冷卻狀態。

濃鹽水噴出口3的狹縫寬度a例如形成為1mm~3mm(本實施例中為約2mm左右)，以便得到濃鹽水的預定初始速度，並且能夠順暢地噴出黏度較高之濃鹽水。

並且，狹縫長度除了如本實施例所示，設為遍及濃鹽水供給管30的大致總長之1條呈連續的狹縫之外，為了保持強度也能夠形成為局部地設置有連接部之間斷形狀或橢圓形。

濃鹽水供給管30係經由濃鹽水供給母管31連接於濃鹽水冷卻手段5。

更具體而言，在濃鹽水供給管30上形成與濃鹽水供給口31a連結之連結口30a，該濃鹽水供給口形成於遍及濃鹽水槽2的長邊方向的大致總長而配設之2條濃鹽水供給母管31，並且以架設於2條濃鹽水供給母管31之方式水平配設濃鹽水供給管30。

另外，濃鹽水供給管30除了水平配設之外，例如也可以配設成使中央部較高之山形。

濃鹽水噴出口3在濃鹽水供給管30上形成為濃鹽水的噴出方向是成為鉛直朝上。

藉此，會以從濃鹽水噴出口3至模具4之最短距離噴出之濃鹽水噴到模具4，能夠將濃鹽水的噴出速度的下降抑制為最小，並提高冷卻效率。

並且，濃鹽水噴出口3除了在濃鹽水供給管30上形成為濃鹽水的噴出方向成為鉛直朝上之外，如第3圖的兩點鏈線所示，也可以形成為濃鹽水的噴出方向成為傾斜朝上。

形成為傾斜朝上時的角度α(將第3圖所示之鉛直朝上設為0度時的順時針及逆時針方向的角度α)雖然能夠依據從濃鹽水噴出口3至模具4為止之距離、濃鹽水的黏性等的各種條件任意設定，但是考慮到從濃鹽水噴出口3噴出之濃鹽水到達模具4為止之距離，通常設定為45度以下，設定為30度以下較佳，設定為5~15度左右的角度更佳。

藉此，能夠使濃鹽水均勻地噴到模具4的前面或背面，能夠防止具備沿濃鹽水槽2的寬度方向排列之複數個袋部41之模具4的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率。

另外，濃鹽水的噴出方向除了遍及濃鹽水槽2的總長而設為相同方向之外，能夠設為在濃鹽水槽2的模具4的進入側(第1圖中的右側)和離開側(第1圖中的左側)不同。例如能夠設為如下，亦即在濃鹽水槽2的進入側朝向模具4的移動方向，從而使濃鹽水噴到模具4的背面側，而在濃鹽水槽2的中央部附近變成鉛直朝上，並且在濃鹽水槽2的離開側朝向與模具4的移動方向相反之方向，從而使濃鹽水噴到模具4的前面側。

並且，濃鹽水噴出口3係從模具4的下端隔開10mm~100mm的間隔L而形成。

該間隔L，由於濃鹽水是從形成為狹縫形狀之濃鹽水噴出口3以面狀噴出，因此還能夠盡可能地靠近模具4，藉由設為10mm~70mm為佳，更佳為進一步地設為10mm~50mm，能夠將濃鹽水的速度的下降抑制為最小，並提高冷卻效率。

並且，設置使濃鹽水噴出口3向上下移動之驅動機構(省略圖示)，以便能夠配合與冷凍甜點的形狀相應地改變之模具4來改變間隔L。

並且，藉由具備驅動機構，還能夠在冷凍甜點製造裝置1的運行期間將間隔L設定為工作人員認為最適當之值。

接著，依據第7圖對進行冷卻測試(濃鹽水溫度為-35℃±0.5℃，將常溫的冷凍甜點原料冷卻至-16℃之時間(本說明書中稱為“冷卻時間”))之結果進行說明，該冷卻測試對兩種情況進行比較，其中一種情況為使用冷凍甜點製造裝置1製造冷凍甜點之情況(實施例1：濃鹽水的噴出方向為鉛直朝上，實施例2：濃鹽水的噴出方向為與模具4的移動方向呈相對之傾斜朝上(α=30度))，該冷凍甜點製造裝置是使用在濃鹽水供給管30設置形成有上述濃鹽水噴出口3b之板狀構件3P的濃鹽水供給管30，另一種情況為使用如下冷凍甜點製造裝置製造冷凍甜點之情況(比較例)，該冷凍甜點製造裝置是使用未設置形成有濃鹽水噴出口3b之板狀構件3P而是利用形成於濃鹽水供給管30本身之濃鹽水噴出口3a來構成濃鹽水噴出口3之濃鹽水供給管30。

其中，模具4藉由搬運手段6會在濃鹽水槽2內間歇性地移動，冷卻測試中，是以25循環．185L(濃鹽水的流量(循環量))/分鐘及25循環．451L(濃鹽水的流量(循環量))/分鐘進行測試。

並且，實驗中所使用之濃鹽水槽2，係使用長邊方向的尺寸為1850mm、寬度方向的尺寸為490mm(表面積約為1m²)者。

另外，依據濃鹽水槽2的長邊方向之尺寸的關係，使模具4在濃鹽水槽2的長邊方向上往復移動來測定冷卻時間。

如第7圖所示，確認到實施例1及2與比較例相比，能夠將冷卻時間縮短數%~十幾%。

以上，雖然依據上述實施例對本發明的冷凍甜點製造裝置進行了說明，但是本發明並不限定於上述實施例所記載之構造，在不脫離其宗旨之範圍內能夠適當改變其構造。

〔產業上的可利用性〕

本發明的冷凍甜點製造裝置不需增加濃鹽水的流量，藉由使流速較大之濃鹽水均勻地噴到模具表面，能夠防止具備向濃鹽水槽的寬度方向排列之複數個袋部之模具的冷卻溫度產生溫度不均，並且能夠提高冷卻效率，因此能夠適合使用於以下用途之冷凍甜點製造裝置：使填充有冷凍甜點原料之模具在濃鹽水槽內移動之同時藉由濃鹽水槽內的濃鹽水冷卻冷凍甜點原料來製造冷凍甜點。