專利名稱：形成食品團的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于處理裹覆食品的改進方法和裝置，本發明尤其是涉及這樣一種裝置該裝置能制出尺寸和數目可控的食物團。
其它類型的食物制品也是以類似的方式進行裹覆的。為了增加消費者對這種裹覆食品的食欲，食品制造商嘗試著將焦糖爆米花與其它的食品做成食品團，而不是以單一種類的裹覆食品進行出售。還可用花生與爆米花混合在一起而形成小的食品團。
現有技術中目前還不存在使最終產品中的食品團具有恒定尺寸和均勻性的方法。現有技術中的方法卻往往會使制出的食品團在尺寸上并不具有理想的穩定性。這是因為目前用來制造成團食品的轉鼓型成團機存在一些缺陷而造成的。結果就是當采用目前的成團方法來制造食品時，由于一般要將那些不符合尺寸要求的食品團摒除出去，所以會造成大量的食品浪費。因而，需要能有一種制造食品團的方法和裝置，該方法和裝置能允許對食品團的尺寸進行更大程度的控制，并使制出食品團的尺寸變化具有更好的穩定性。
本發明通過采用一種指輪(fingerwheel)將食品層分成尺寸統一的食品團，而使得制出的食品團具有了均勻性。在制出諸如爆米花等的食品之后，就將食品與放置在其上的裹料混合在一起，形成了一個混合物堆層。然后，在適于形成食品團的最優溫度上，利用指輪將該堆層推擠過固定凸指或槽縫，從而將堆層分成單個的食品團。食品團的平均尺寸由指輪上的凸指與固定凸指嚙合到一起時相互之間的間隙確定。一旦食品團被切出之后，則就被輸送到一篩分/冷卻輸送裝置中，在該裝置中，食品團被冷卻并進行篩分，之后再聚集到一起而打包包裝。
本發明與現有技術相比，能對制作的食品團的平均尺寸進行更大程度的控制。因為本發明的方法能對食品團的尺寸作更大的控制，所以很少會制出尺寸超限的食品團，因而，本發明還減少了不必要的浪費。
在下文的詳細描述中，本發明上述的特征以及其它的特征和優點將變得明晰。
圖9A中的側視圖表示了圖6、7和圖8中的固定凸指；以及圖9B中的側視圖表示了圖6、7和圖8中的旋轉葉片。
圖2是一個側視圖，表示了


圖1所示冷卻器/篩分器130初級段的優選實施例。除非特別說明，在整個說明書中都用相同的數字標號來指代類似或相同的部件。在食品于板條裹料器120中被混合、且被排送到傳送帶125上之后，成塊的食品掉落到一個布料器箱205的上部。一旦食品進入到布料器箱205中之后，布料器箱205中的一個攤布輪就將食品攤布在一上傳送帶210的上面，而形成了一個堆層。為制出焦糖爆米花團，焦糖裹覆爆米花在上傳送帶210上形成的堆層要有四英寸厚。形成食品堆層要比采用單層更易于對溫度進行控制。在所示實施例中的上傳送帶210是這樣一條傳送帶其將爆米花和焦糖組成的堆層在超高分子量(UHMW)聚合物側板220之間進行傳送，聚合物板220布置在上傳送帶210的兩側。優選采用UHMW板220的原因在于爆米花和焦糖不會粘附到這種板上。此外，UHMW板220的高隔熱值也有助于實現保溫。
上傳送帶210的速度選擇應保證食品在到達指輪225處時具有足夠的溫度，在該溫度上，食品的易撓性足以允許其被切成團，而不會將各個食品塊切成碎塊。對于焦糖爆米花，該溫度約為華氏220°到230°。如果爆米花被冷卻到低于此溫度以下，則爆米花和/或花生就可以被指輪225切壓成更小的碎塊，而產生過多的浪費。可對室溫進行調節來協助對食品到達指輪225處的溫度進行控制。如果需要將食品傳送很長的距離，則還可用塑料或其它合適的蓋罩來進行保溫。與此相反，還可以在冷卻器/篩分器130上設置風扇來將食品冷卻到合適的溫度。向下吹送清潔的空氣還能防止灰塵或其它異物顆粒污染食品。
一旦食品堆層到達了指輪225處，它們就被按照尺寸切分成許多小團，如下文將要介紹的那樣，這些食品團的平均大小取決于指輪225的間距和尺寸。食品然后被鋪布到一個下傳送帶230上，下傳送帶230位于上傳送帶210的下方，在該傳送帶上，食品被輸送向冷卻器。下傳送帶230的運行速度要比上傳送帶210的速度快，以保持各個食品團是相互分離的，直到使它們冷卻到不會再粘結到一起為止。
圖3是對圖2中的指輪225所作的一個軸測圖，圖中表示出了成團的爆米花/焦糖以及花生，它們已被制出，并散布在下傳送帶230上。指輪225可由一電動滾筒進行驅動，電動滾筒位于指輪中心內的一臺馬達，當指輪的外筒殼轉動時，馬達保持不動。但是，本領域普通技術人員可以意識到也可以采用其它的驅動機構。在該優選實施例中，在電動滾筒的外筒殼上連接了很多栓銷315。栓銷的行數由傳送帶的寬度、以及栓銷315與固定凸指305之間的間距來確定。所有的固定凸指305在圖3中都未進行標注，以避免圖面的擁雜。但是，所述的固定凸指305都是相同的，并以相等的間距連接到一固定桿310上。固定凸指305之間的間隔在本文中往往也被稱為“槽縫”。類似地，在圖3中也沒有標注出所有的栓銷315，但它們的形狀、尺寸和間距都是完全相同的。隨著電動滾筒225在箭頭方向所指的方向上轉動，爆米花與焦糖料的堆層就受栓銷315推擠而從固定凸指305之間穿過。這就使得易撓的食品堆層被分割成很多小塊或團。
這些食品團的平均尺寸既是由栓銷315之間的間距325決定的，也是由栓銷315與固定凸指305之間的間隙確定的。可將栓銷315與凸指305之間的相對間隙進行變動來改變所制出食品團的平均尺寸。栓銷315可以是活動地連接到電動滾筒225上，從而就可根據食品的制造需要而對間距進行變動。在一種優選實施例中，繞電動滾筒225的圓周方向，每行栓銷315都包括約10到16個栓銷。如果在一給定行中設置了更多個栓銷315，則就可以減慢所需的工作轉速，由此來減少食品被推擠過固定凸指305時的破碎量。電動滾筒225的轉速最好能相對較低，從而能最大程度地減少食品的破碎量。對于每行320中具有10個栓銷315的情況，在一種優選實施方式中，轉速約為20到30轉/分。
栓銷315和固定凸指305可用不銹鋼制成，以具有所需的剛性。栓銷315之間的間隔325例如可被設定為約1.25英寸，從而使食品團的平均尺寸約為1.25到1.5英寸。如果在上傳送帶210的整個寬度方向上都設置了凸指305，則只有約2％食品團的尺寸大于所希望的尺寸。而對于現有技術中用轉鼓來制造食品團的方法，所制出食品團數目的均勻一致性則不如這樣良好，會有約15％的食品團的尺寸超過理想值。另外，對于現有技術中的方法，食品中制成食品團的百分比在18％到40％之間，而對于本發明，該比例縮窄為35％到45％。因而，采用本發明，能對食品團的尺寸有更好的控制，并能制出更多的食品團。
圖4是一個剖開的側視圖，表示出了圖2和圖3中的指輪225及上、下傳送帶210、230。指輪225在逆時針方向410上轉動。上傳送帶210在方向405上運動，其方向和速度都與指輪225的轉動方向和轉速相一致。隨著食品堆層被推擠過固定凸指305，其就被分割成一些食品團，這些食品團的平均尺寸取決于栓銷315與固定凸指305之間的間隙。然后，食品團被鋪布到下傳送帶230上，該傳送帶的運行速度要快于上傳送帶210的速度。下傳送帶230將食品團輸送到一個冷卻器/篩分器單元。冷卻器將食品冷卻，從而使它們在聚集在一起時不會粘結起來—例如是在進行包裝時，而篩分器則將尺寸過大的食品團從食品混合物中摒除出去。
圖5A是關于固定凸指305的一個前視圖。該凸指305的前緣505可被制成尖錐形，以形成一個鋒利點，由此來切開食品堆層。這就避免了將爆米花粒和花生切成碎屑，并易于沿兩粒爆米花或花生之間的焦糖料將堆層切開。圖5B是凸指305的側視圖。凸指的前端510被滾圓，其原因與將前緣505制成尖錐形的原因相同—都是為了減少爆米花和花生的破碎。
圖6是本發明另一優選實施例的側視圖。除了指輪和固定凸指的位置與設計存在不同之外，圖6中實施例與
圖1到圖5所示實施例基本上是相同的。在圖6中，不是將指輪605設置在上傳送帶610的正上方，而是將其設置在上傳送帶610的端部，并位于下傳送帶620的上方。這樣進行設置降低了食品團在被擠過指輪605后、向上拋起的運動趨勢，并能增加生產量。栓銷625的形狀也從圓柱形銷變為彎曲的葉片。因而，在下文中，栓銷625將被稱為旋轉葉片625。旋轉葉片625由于其形狀是這樣的，所以比栓銷315更為耐用。
旋轉葉片625與固定凸指630相嚙合，固定凸指630連接在上傳送帶610的端部上。固定凸指630的兩端向上彎起，從而當食品離開上傳送帶610時，其趨于移向固定凸指630的中央位置。這有助于防止食品從固定凸指630的任一端部掉落出去，并促使食品沿固定凸指630之間的槽縫移動，而不是繞端部移動。旋轉葉片625的彎曲形狀與固定凸指630頂面的彎曲形狀相同，從而旋轉葉片625可同時與各固定凸指630的頂面沿旋轉葉片625的長度方向相嚙合。旋轉葉片625被連接到指輪605中心處的一轉軸607上。轉軸607可由一齒輪傳動的電機進行驅動，該電機安裝在轉軸的端部上。旋轉葉片625反過來再由轉軸驅動而在逆時針方向645上轉動。轉軸607的兩端用支承機構655連接到一支撐臂650上。支撐臂650的一端640是樞軸安裝的。
可通過在轉軸607和鉸鏈640之間為支撐臂650設置一個螺紋支撐件635來調整指輪605的高度。通過調整支撐臂650相對于固定支撐件660的位置，可調節旋轉葉片625與上傳送帶610之間的間距。轉軸在工作時最好能盡可能近地靠近固定凸指630的端部，以防止食品從凸指630的端部處迂回繞走。出于同樣的原因，固定凸指630也應盡可能近地靠近上傳送帶610。
在一個優選實施例中，凸指630和葉片625是用3/8英寸厚的304號不銹鋼薄鋼板制成的。支撐臂650是用2×2×0.25英寸壁厚的管材制成的，且該支撐臂650的長度665約為26又9/16英寸長。兩螺紋支撐件/調節件635的直徑均為1英寸，且在一凸緣板的兩側各有一個螺帽，凸緣板連接到支撐臂650上。在該優選實施例中，指輪605的半徑670約為11又5/32英寸。
圖7是圖6所示優選實施例的俯視圖。一根直徑為一英寸的橫桿705橫跨過下傳送帶620的上部，并形成了支撐臂650的橫向支撐。一電機710用于驅動指輪605。在一個實施例中，電機710是一臺齒輪傳動的變速電機(轉速在0到75rpm)之間，該電機與一齒輪箱相連接，齒輪箱連接到轉軸607的內軸上。所示實施例中轉軸607的外徑為6英寸，壁厚為1/2英寸，且帶有兩個端帽，1英寸粗的內軸從兩端帽中穿過，而在其中轉動。固定凸指630用1英寸粗的六棱軸715支撐著。
根據一優選的實施方式，傳送帶兩側壁之間的距離720約為31又1/4英寸，并采用了約18個固定凸指630，從而需要17行、每行10個葉片625。兩固定凸指630之間的距離725通常為1.25英寸。但是，本領域普通技術人員也可以意識到葉片的數目、凸指的數目、以及凸指間的間距都是可以改動的，以獲得各種平均尺寸的食品團。葉片625和凸指630通常為3/8英寸寬，并在傳送帶的寬度方向上等間距設置。指輪605上各行葉片625之間也是等間距的。
圖8是圖6和圖7所示優選實施例在工作時的軸測視圖。由爆米花和焦糖組成的堆層805被輸送到食品團大小確定輪中，該輪的轉速約為17到20轉/分。這給出生產量大約為3,000-4,000lbs/hr。隨著葉片625在固定凸指630之間穿行，堆層被切開，并被散布到下傳送帶620上。下傳送帶620的運行速度較高，從而使食品團不會相互接觸，直到當這些食品團經過冷卻器被冷卻到相互接觸時不會粘結的溫度點以下為止。
圖9A是圖6-8所示實施例中所用凸指630的側視圖。凸指的高度905約為5又3/8英寸，長度910約為13又3/4英寸。凸指630的半徑915是由上傳送帶610端部的形狀確定的。圖9B是圖6-8所示實施例中所用葉片625的側視圖。葉片625的總高度920約為15/16英寸，長度915約為8又3/4英寸。葉片625的曲率被制成與凸指630的曲面形狀920相適配，從而可相互嚙合在一起。葉片625和凸指630的厚度一般為3/8英寸，且所有的邊沿都被滾圓，以減少在操作過程中焦糖料的“邊緣起毛”或成線(string)量。
盡管上文參照優選實施例對本發明作了具體的表示和描述，但本領域技術人員可以理解在不悖離本發明設計思想和包含范圍的前提下，可在形式上和細節特征上作出多種改動。例如，可改變尺寸來加大或減小指輪的總尺寸；可改變凸指的形狀以及凸指之間的尺寸來獲得不同的平均尺寸的食品團；可用能完成相同功能的同等材料來替換所用的各種材料；以及可采用除爆米花和花生之外的其它食品。另外，用于切割食品堆層的裝置也不一定要采用指輪設計，也可以采用任何其它的裝置，只要其能用機械手段將食品堆層從多個槽縫中推擠過去即可。例如，可將多個凸指連接到一傳送帶狀的機構上，并被設計成從多個固定槽縫中穿過。也可以將槽縫設計成運動的，而不是固定的，這樣就能使凸指和槽縫以相反的方向相對移動。
權利要求
1.一種裝置，用于在位于一第一傳送帶上的食品堆層被散布到一第二傳送帶之前將其切成食品團，所述裝置具有一支撐結構，并包括(a)一旋轉部件，其被設置成連接在所述第一傳送帶的端部附近，用于對所述食品堆層進行切割，所述旋轉部件包括一驅動軸和第一組凸指，第一組凸指連接到所述驅動軸上，并從驅動軸徑向向外延伸；以及(b)第二組凸指，其被設置成與所述第一組凸指相嚙合，其中，所述第一組凸指中的各行凸指可轉動穿行在所述第二組凸指之間，從而將所述食品堆層切成食品團。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指是彎曲的葉片。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指至少有六行，且每行中至少包括十個葉片。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于所述第二組凸指包括至少十個剛性地連接到所述支撐結構上的凸指，從而當所述旋轉部件轉動一整圈后，所述第一組凸指中的所有凸指行都穿過了所述第二組凸指中的多個槽縫。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于所述第二組凸指中兩相鄰凸指之間的距離在3/4英寸到2英寸之間。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指中同一行中兩相鄰凸指之間的距離在3/4英寸到2英寸之間。
7.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指中所述多個行之間是等間距的，且所述第二組凸指也是等間距設置的，從而所述第一組凸指能居中地穿過所述第二組凸指中的所述多個槽縫。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于所述旋轉部件的半徑在8英寸到24英寸之間。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于還包括(c)兩個軸承，它們連接到所述驅動軸的兩端上；以及(d)兩支撐臂，每一支撐臂都具有一第一端和一第二端，其中，每一支撐臂的第一端都連接到一個所說的軸承上，而第二端則連接到一支撐結構上。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于所說兩支撐臂還包括兩可調節的連桿，該連桿從兩支撐臂向下延伸到所述支撐結構上，其中，所述兩可調連桿的長度決定了所述旋轉部件的高度。
11.一種裝置，用于在位于一第一傳送帶上的食品堆層被散布到一第二傳送帶之前將其切成食品團，所述裝置包括第一傳送帶和第二傳送帶，它們用于傳送所述食品，其中，所述第一傳送帶所處位置高于所述第二傳送帶，且所述第一傳送帶一端位于所述第二傳送帶一端的上方，所述裝置還包括(a)一驅動軸，其具有一第一端和一第二端；(b)從所述驅動軸上徑向向外延伸出的一第一組凸指，其中，所述這組凸指為多行，并在繞所述驅動軸的圓周方向上等間距設置；(c)一第一支撐臂，其具有一上端和一下端，其中所述第一支撐臂的上端連接到所述驅動軸的所述第一端上；(d)一第二支撐臂，其具有一上端和一下端，其中所述第二支撐臂的上端連接到所述驅動軸的所述第二端上；(e)一支撐結構，其中，所述第一支撐臂的下端、所述第二支撐臂的下端、所述第一傳送帶、以及所述第二傳送帶都連接到所述支撐結構上；(f)一第二組凸指，它們連接到所述支撐結構上，用于同所述第一組凸指相嚙合，其中，所述第二組凸指被設置在靠近所述第一傳送帶端部的位置處，從而當所述驅動軸轉動時，一行所述第一組凸指中的各個凸指就會穿過所述第二組凸指中相鄰凸指間形成的槽縫；(g)一第一可調連桿，其具有一上端和一下端，其中所述第一可調連桿的上端連接到所述第一支撐臂上，且所述第一可調連桿的下端連接到所述支撐結構上；(h)一第二可調連桿，其具有一上端和一下端，其中所述第二可調連桿的上端連接到所述第二支撐臂上，且所述第二可調連桿的下端連接到所述支撐結構上；(i)一第一軸承結構，用于將所述第一支撐臂的所述上端連接到所述驅動軸的第一端上，其中，所述第一軸承結構的外殼被剛性地連接到所述第一支撐臂的所述上端上；(j)一第二軸承結構，用于將所述第二支撐臂的所述上端連接到所述驅動軸的第二端上，其中，所述第二軸承結構的外殼被剛性地連接到所述第二支撐臂的所述上端上；(k)一第三軸承結構，用于將所述第一支撐臂的所述下端連接到所述支撐結構上，其中，所述第三軸承結構的外殼被剛性地連接到所述第一支撐臂的所述下端上；以及(l)一第四軸承結構，用于將所述第二支撐臂的所述下端連接到所述支撐結構上，其中，所述第四軸承結構的外殼被剛性地連接到所述第二支撐臂的所述下端上。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指是彎曲的葉片。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指至少有六行，且每行中至少包括十個葉片。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于所述第二組凸指中兩相鄰凸指之間的距離在3/4英寸到2英寸之間。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指中同一行中兩相鄰凸指之間的距離在3/4英寸到2英寸之間。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于所述第一組凸指中所述多個行之間是等間距的，且所述第二組凸指也是等間距設置的，從而所述第一組凸指能居中地穿過所述第二組凸指中的所述多個槽縫。
17.根據權利要求16所述的裝置，其特征在于所述指輪的半徑在8英寸到24英寸之間。
18.一種用于制出食品團的方法，所述方法包括步驟(a)形成一食品堆層；(b)將所述食品堆層保持在最優的溫度上，以便于形成所述的食品團；以及(c)用機械方法將食品堆層從多個槽縫中推擠過，從而將食品堆層減小為食品團和單塊的食品。
19.根據權利要求18所述的方法，其特征在于所述的推擠步驟(c)是通過一旋轉指輪來實現的，其中，所述指輪上的多個凸指穿過所述的多個槽縫而迫使食品堆層穿過所述的多個槽縫。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于還包括步驟(d)保持所述食品團以及所述單塊食品之間的相互分離；以及(c)在對所述食品團以及所述單塊食品進行包裝之前，先將它們進行冷卻。
21.根據權利要求20所述的方法，其特征在于所述食品堆層中包括爆米花和粘性的裹料。
22.根據權利要求21所述的方法，其特征在于步驟(b)中的所述最優溫度在華氏220度到230度之間。
23.根據權利要求22所述的方法，其特征在于所述食品堆層約為四英寸厚。
24.根據權利要求23所述的方法，其特征在于所述食品堆層是用一布料器箱形成的。
25.根據權利要求18所述的方法，其特征在于在步驟(c)之前，食品堆層在一第一傳送帶上被輸送到所述的多個槽縫處，并包括步驟(e)-在步驟(c)之后，在一第二傳送帶上將所述食品團和所述單塊食品輸送到一冷卻器中，其中，所述第二傳送帶的運行速度高于所述第一傳送帶的速度。
全文摘要
本發明公開了一種改進的制造食品團的方法和裝置，本發明利用一指輪(225)將一食品堆層切成具有適度尺寸的食品團。在制出爆米花等食品之后，在食品上鋪設裹料，并將它們混合在一起(120)而形成混合物的堆層。然后，在適于形成食品團的最優溫度上，利用指輪(225)將堆層推擠過固定凸指(305)，從而將堆層切割成各個食品團。食品團的平均尺寸由指輪(225)上凸指與固定凸指(305)在嚙合時相互之間的間隔確定。食品團被切出之后，就被輸送到一篩分/冷卻裝置(130)中，在該裝置中，食品團被冷卻并進行篩分，之后再聚合在一起而進行包裝。
文檔編號B02C18/24GK1426327SQ01808451
公開日2003年6月25日 申請日期2001年1月24日 優先權日2000年3月22日
發明者約瑟夫·W·凱利, 德布拉·A·基納, 拉里·C·斯沃瓦爾 申請人:雷科特公司