专利名称：含图案的冰冻充气甜食产品及其生产方法和设备的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种含图案的冰冻充气甜食产品、生产这种产品的方法和实现这种方法的设备。
已经提供给消费者的是带有新的结构的冰冻甜食的制品，如蛋糕状的或单独模压成型的部分如杯状或圆锥状等结构，其中含有包含物，包含物的物料结构不同于充气冰冻甜食的本体的结构，比如易碎的以脂肪为基的物料。
在专利文件EP 221，757中，通过将巧克力注入一个带纵向槽沟的挤出冰淇淋条状体中，在所述冰淇淋条状体上形成纵向的窄条状巧克力薄层，从而生产出包含很多薄片形式的巧克力的冰淇淋圆锥，当挤出条状体被两次折叠以充满圆锥形威化饼干时，与冰淇淋接触的巧克力层凝固，并随机地破碎成多个薄片。
根据美国专利USP 5，135，767，为了制造具有薄片结构的杯状或圆锥状产品，通过一个挤压组件将重叠的带状冰淇淋和巧克力挤入一个螺旋状的模具中，该挤压组件包括一个平的挤压管和一个喷射管，该挤压组件接受由一个偏心转动引起的旋转运动和一个相对于模具的上升运动引起的旋转运动。
在美国专利USP 5，283，070中，通过将一种充气冰淇淋挤压到一个垂直下降的螺旋体中来制造分层的圆锥，该螺旋体绕一个垂直轴转动并且具有间隔开的螺旋片，在这些螺旋片之间确定了螺旋体的通道，将巧克力喷射到挤压螺旋体的通道中，并且将该被喷射的螺旋物堆积到圆锥中，这样就形成了冰淇淋和巧克力交替分层的产品。
在美国专利USP 4，542，028中，混合的冰冻甜食蛋糕包括多个重叠的连续冰淇淋薄层，这些薄层被交错的非常薄的巧克力层分隔开，通过从带细缝的挤压出口连续地将带状冰淇淋挤到一个输送机上，其间将巧克力薄层喷到带状冰淇淋上，并且横向切割这种多层条状体使其成为多个部分，以此制造出这种产品。
在已有技术中，通过挤压制造的分层甜食产品是这样生产的，或是通过在一个模具中形成交替的冰淇淋和巧克力层，而该模具将其形状赋予制品，或者通过在一个输送器上连续地堆积薄带状冰淇淋层并且在所述层之间喷射巧克力，并且让垂直的切割刀具在具有限定形状的包含物层的横向通过产品，以切割这样形成的多层条状体。
已知的方法不能提供分层物品，如带柄的冰棍等。
发明概要本发明的目的是生产一种带外覆盖层的冰冻带柄冰棍或类似的产品，该产品带有多个由包含物形成的薄图案，包含物的结构不同于充气冰冻甜食的结构，例如，是一种脆性结构，比如是以脂肪为基的物料或者其包含物的成份是可以通过挤压而很好地控制形状和方向的一系列成份。在现有市场上没有满足这种目的的产品。
本发明的第二目的是以一种方式形成上述的图案，该方式允许采用传统的热线切割器进行横向切割，并且允许横向插入柄。本发明的另一个目的在于生产多种冰冻甜食产品，这些产品需要结合一种或多种不相似的图案，并且带有分段的包含物。
根据本发明的冰冻充气甜食产品包括一个块，将挤出充气冰冻甜食的垂直条状体进行横向切割得到该块，充气冰冻甜食条状体通过一个模具被挤出，该模具赋予所述块其外型，充气冰冻甜食条状体与包含物共同被挤出，包含物由多个薄图案组成，构成图案的材料结构不同于充气冰冻甜食的结构，特别地，这种材料是以脂肪为基的脆性材料，这些材料被配置成基本平行的横向图案，该图案从条状体的中心向其周边延伸，并且被无包含物区相互分隔开，以便于用传统的热线切割器进行横向切割。
术语“包含物”是指具有几何形状、结构、味道、颜色特征的附加物。“无包含物”区域表示只有冰冻甜食。
在一个实施例中，产品包括一个带图案的充气甜食的芯，如上所述，该芯被夹在两块威化饼干或饼干之间，并且可以用一种以脂肪为基的甜食外覆盖层部分地覆盖。
根据本发明的方法，其包括-通过一个设有挤出模具的成型机将一种充气的冰冻成份挤成一个垂直下降的条状体，其中该条状体的横截面由挤出模具的形状确定；-通过一个带连接的喷嘴的空心心轴的组件，在上述条状体的本体中共同连续地挤出具有多个薄图案的包含物，该包含物的材料结构不同于充气冰冻甜食的结构，该材料特别是以脂肪为基的脆性材料，喷嘴上设有细缝，心轴和喷嘴组件位于成型机的中心轴线上，在成型机中的冰冻甜食流中旋转并且轴向往复运动，这样形成包含物的薄图案和无包含物区域；并且-将条状物切割成块。
为了清楚起见，可以认为成型机是包含物下降的长度。一般模具相对较短并且确定了最终产品的轨迹。
根据本发明的设备，其包括-一个备有供给充气冰冻成份的成型机，其上设有一个挤压模具，充气冰冻成份流通过该模具流出，成为一个条状物，其中该条状物的横截面由挤出模具的形状确定；-一个带有连接的喷嘴的中空心轴组件，喷嘴上设有细缝，心轴和喷嘴组件位于成型机的中心轴线上；-在成型机中的冰冻甜食流中旋转该组件并使其作轴向往复运动的装置；-提供包含物材料的装置，该装置以脉动的方式从一个横向入口经过旋转接头和心轴及喷嘴提供包含物材料，以便形成薄的包含物的图案和无包含物区域；和-在无包含物区域将条状物横向切割成块的装置。
在一个实施例中，该设备还可以进一步包括被加热区，以便减小沿成型机的壁的磨擦，并且有助于保持平面的图案，并且这是为达到平面流动所采用的选择之一。
发明的详细描述在本发明的说明中，充气的冰冻甜食是一种充气的冰冻成份，例如是一种充气的冰淇淋、冰冻果子露或冰糕或冰冻酸奶酪，它们都具有软的结构。因此，流过成型机的成份可以是不同颜色和香味的冰淇淋、冰冻果子露或冰糕，这些成份可以被共同挤出，并且其中还可以含有果汁、调味料或小的包含物颗粒，这样生产一种基本具有柔软结构的合成物或有大理石花纹的或有斑点的物体。
对于包含物采用的术语“结构不同于充气冰冻甜食的材料”应用于一种以脂肪为基或以水为基的成份或一种乳状液或一种悬浮液，最好是一种在成为冰冻制品的温度时呈脆性的成份。脂肪可以是一种蔬菜脂，如可可脂、可可脂的替代品或等价物，更特别地，可以是一种以脂肪为基的通常用于甜食的外覆盖层。它还可以是一种以水为基或含糖的成份，如一种糖浆或调味品或炼制过的糖。一种以脂肪为基、以水为基或含糖的成份还可以含有调味料和色素。该成份应该为液体，并且在喷嘴出口处具有很好的喷撒性能，这样，它将以薄图案的形式被从带细缝的喷嘴出口处施加出来，并且在与冷却的充气甜食接触之后凝固。
“细缝”被理解为喷嘴的出口孔的长度显著地长于其宽度。它并不需要平行，比如它可以是不平行的，在向着离开心轴的端部其宽度可以逐渐减小。
在此所采用的“薄的包含物图案”，被定义为多个包含物图案，其厚度在0．3到2毫米的范围内。
心轴和喷嘴组件可以具有单个或多个孔道及单个或多个细缝，用来供应一种或多种相同或不同性质的材料。
设计和操作组件部件的方法，使其能够随着某种具体产品的需要产生多种带图案的包含物沉积。为了便于切割，产生大体上平行于切割平面的薄图案。
独立地或者与图案的取向相关联地采用脉动来使传统线切割器的切割平面中的包含物最少。为了产生一个无包含物区域，在旋转的同时，喷嘴沿心轴的轴线方向迅速地往复移动。喷嘴的快速轴向运动，在以下称为“脉动”，引起了包含物在冰冻甜食流中出现分段。以运动的形式而不是以热的形式呈现的振动能量被传给了流过心轴和喷嘴组件的包含物，从而可以在低热量输入即在包含物为低温和／或低流量的方式下，保持流动而不出现堵塞。然后，使一个传统的热线切割器与喷嘴的位置同步，从而使该切割器切割无包含物区域。也可以生产多成份的包含物。
一个心轴将包含物成份导入一个或多个喷嘴中，喷嘴带有一个或多个孔道。心轴可以以恒速转动，或以正交方式旋转，或在正交的范围内交替以顺时针或逆时针的方式旋转．对于恒速在一个方向的旋转，一般离开喷嘴的包含物在相反的方向运动，产生连续的包含物图案。不连续旋转将产生朝向心轴轴线的包含物的部段，例如，以便于柄的插入，其角度为165-195度，对于巧克力图案，其角度为195-305度，对于香草图案，其角度为305-55度，对于草莓图案，其角度为55-165度。
采用步进和伺服电机可以使心轴和喷嘴产生轴向和旋转运动的多种组合，以便形成具体的几何图案。这种电机可以被编程以便用最小的物理硬件的变化产生多种图案，如通过更换喷嘴或改变喷嘴方向。
心轴可以比如通过一个柔性接头，在沿其轴线上的一点上被铰接，以便将图案放置在非圆形的成型机中。
另外，本发明的方法还允许将图案导入水的冰冻产品中。
以下将通过实施例的形式，参考附图对本发明进行更详细的描述，其中所示的挤压装置最好是垂直的。但并不设定该挤压装置必须是垂直的。条状物既可以是水平的，也可以是相对于水平或垂直是倾斜挤出的。
附图的简要描述
图1示意地显示了该设备和所生产的带柄产品的部分剖视图；图2示意地显示了该设备的另一个实施例，其中带有一个两孔道心轴的局部剖视图；图3是图1所示的单孔道心轴沿AA线的剖视图；图4是图1所示的三孔道心轴沿AA线的剖视图；图5是图2所示的两孔道心轴沿BB线的剖视图；图6是单孔道喷嘴的详细正视图；图7是双孔道喷嘴的详细正视图；和图8示意性地表示了另一个无柄的夹层产品。
附图的详细描述参见图1，充气冰淇淋混合物1被抽入成型机2中。在挤压通道中，成型机随着挤压模具3的形状形成产品的横截面，并且由一个传统的热线切割器5从挤出的条状体上切下块4。柄6横向插入切下的块4中，切割时间决定了产品的厚度，然后，产品下面的板式输送器7将该产品撤出，以便进行下一步处理。下一步处理没有加以叙述，它意味着让带柄的块通过一个冷却通道、将甜食外覆盖层包住被冷却的制品，并且在流水式包装作业中将带外覆盖层的带柄冰棍包住。
带单喷嘴9(图4)或多喷嘴10(图7)的心轴8被设置在成型机2的中心轴线上，喷嘴相对心轴的轴线呈约60°角连接。该心轴和喷嘴组件沿箭头f1所指方向上顺时钟旋转，并且沿着箭头f2所指的方向、以往复运动的形式在成型机中的冰淇淋流中轴向移动。可泵送的包含物成份，如以巧克力为基的混合物11，从入口12进入，经过旋转接头13以及旋转并轴向移动的心轴和喷嘴组件，被泵入冰淇淋流中。在泵压力作用下的包含物离开喷嘴9进入到冰淇淋流中，形成薄的图案。运动部件、包含物料以及冰淇淋的速度决定了冰淇淋中包含物形成的图案。
冰淇淋中包含物的几何图案主要由以下因素决定冰淇淋流的速度、心轴的径向运动、心轴的轴向运动、喷嘴相对于横截平面的方向、喷嘴相对于成型机中心线的角度、包含物在喷嘴处的排出速度分布、排出速度沿喷嘴的纵向轴线的分布、包含物排出喷嘴时的温度、包含物离开喷嘴之后的凝固速率、喷嘴的结构(入口和出口的几何形状、细缝的细部、长宽比)、喷嘴到成型机壁之间的距离。
在心轴旋转时，心轴在轴向上往复脉动，在形成的包含物图案中产生了无包含物的区段或区域。采用一个如生产要求中所表明的步进电机(没有显示)，可以使心轴以恒定的速度转动，也可以使其以非恒定的速度和方向转动。由于喷嘴的迅速移动，轴向上的脉动导致产生了无包含物区域。这样做产生了分段的包含物，从而可以采用传统的切割方法进行切割。
对于冰棍产品来说，典型的运动方式是沿冰淇淋流向相反的方向快速地移动喷嘴，以便产生无包含物区域15。紧随其后，再将喷嘴顺着冰淇淋的流向轴向移动喷嘴，其运动速度稍大于冰淇淋的流速。这样就在产品中的无包含物区域之间产生了一个明显的包含物图案。心轴轴向运动与冰淇淋流动的速度差决定了包含物区域的长度。包含物区域被限制在生产一个块冰棍所需要的总时间内，较少的时间用来产生无包含物区域。为了避免沿着成型机的内壁的磨擦，并且有利于生产平面图案，沿成型机的外侧提供了加热区域16。
切割器5与无包含物区域同步，这样切割器通过产品的部位是无包含物区域。脉动的分布由产品说明书规定。脉动分布是时间与位置的关系，这种关系建立了包含物区域和无包含物区域。因此，脉动的分布由几种因素规定，其中包括所要求的包含物区域和无包含物区域的长度，在可施加时插入柄所需要的体积、产品的切割速率和包含物特性(如结冰温度)。
在所示的实施例中，轴向脉动由一个凸轮17和一个随动件18来实现的，它们由作用在凸轮17上的双作用空气致动器19驱动。空气致动器19由双动电磁阀20驱动，该电磁阀又由两个串连的定时器21驱动。可以采用任何可靠并且卫生的装置来驱动心轴轴向运动和转动。
特别地，可以采用一个伺服控制单元，其优点在于可以比机械控制装置具有更大的灵活性。这样心轴的轴向运动和转动可独立地编程。
脉动也是可以调节的，如高频振动加强了喷嘴的性能，即减少了堵塞。这样在低包含物温度、低流速以及采用广谱的配方和成份的条件下，增强了可操作能力。
在喷嘴位置处的建立的图案可以通过改变成型机的横截面来进行改变，该截面根据冰棍的外形，可以是如带圆角的矩形或椭圆。由于改变横截面而产生的非平面图案可以通过改变喷嘴对心轴轴线的角度来修正。改变成型机中的横截面和流动分布所产生的影响，可以通过改变喷嘴几何结构来抵消，即将喷嘴向着与冰淇淋流动方向呈约60°到约90°的方向，和／或靠近成型机的加热区。心轴和喷嘴组件的轴也可以被偏心地驱动，心轴和喷嘴组件可以设有适当的凸轮装置，以便当模具的横截面不是圆形时，例如为带圆角的矩形或椭圆形时，让喷嘴掠过模具横截面的大部分，或者喷嘴可以带有一个运动控制铰接器，如在旋转的同时通过成型机中的一个柔性接头。
如图2所示，空心心轴8有两个设有一个双向喷嘴22、23的孔道。心轴8包括一个中心管24和一个外部同轴管27，该中心管24通过一个旋转接头26与第一可泵吸的包含物流体入口25相连，外部同心管27包围着管24，并且通过一个旋转接头29与第二可泵吸的包含物流体入口28相连。在管27和一个外部管30之间，形成了一个套管形的空气间隙31，而外部管30最好是用低导热的塑料材料制成。提供一种导热材料的薄膜32，如一种电阻加热器，用来局部加热包含物流，以避免与心轴的内壁的磨擦，该心轴与冷却的冰冻甜食流1相接触。
在图2所示的实施例中，通过一个配合的管接头33来驱动一个滚珠丝杠组件(没有显示)，并且由心轴8的轴承34协助，实现了沿箭头f2的轴向脉动。以这种方法，可以用一个电机(没有显示)驱动心轴轴向运动和转动。
不同的流体通过密封圈35、36和37相互密封。
如图3、4和5所示，心轴8的横截面包括一个低导热率的带凹槽的塑料芯38，该塑料芯上有一个孔道39(图3)，一个带有两个内管并形成两个孔道24和27的低导热率的塑料外管30(图5)，或一个低导热率的带凹槽的塑料芯38，该塑料芯38上有三个孔道40(图4)，用来同时放置作为包含物的多种成份，并将其压入比如一个不锈钢套管41。带凹槽的芯38被支承在三个点处，以减小塑料芯38与套管41之间的接触，并提供一空气间隙42，该间隙可被抽空以进一步减小热传递。在图5的实施例中，在内管27和外管30之间有一个以套管形式31出现的空气间隙。还可以采用其它的绝热方法，如采用气凝胶、抽真空的办法将包含物流与冰淇淋进行热隔绝。
分别由图6和图7所示，喷嘴9有一个细缝43，而喷嘴10分别有两个细缝44。同样，喷嘴22和23(图2)可以具有一个或两个细缝。
在图8中，该产品包括一个冰淇淋45的芯，其中成图案的巧克力包含物46夹在威化饼干或饼干层47之间，层47仅覆盖了上下表面的一部分，剩余的所述表面用巧克力覆盖层48包住或者层47覆盖整个冰淇淋的上下表面(该实施例没有示出)在一个典型的生产带柄冰棍的实例中，使心轴8以100-200rpm的速度来回脉动并且高频振动，喷嘴与垂直方向成60°的角度，喷嘴的细缝的宽度为0．6-1．2mm(0．025-0．05英寸)，长宽比为22-24，包含物材料的压力为1．5-3巴(20-40磅／平方英寸)，包含物材料的入口温度＜30℃(＜85°F)，包含物与冰棍的重量比为5-10％，这样采用一个心轴中的孔道和喷嘴内的一个细缝可以生产100-200层／分钟，采用一个孔道／两个细缝可以生产200-400层／分钟，而采用两个孔道／两个细缝可以生产400-800层／分钟。由于心轴有适当的隔热，所以喷嘴不会堵塞。
该产品具有多于2-3个基本平行并且相当清楚的、厚度为0．6-1．2mm(0．025-0．05英寸)的横向图案，该图案从横截面的中心到周边都具有几乎恒定的厚度和形状。特别地，完全避免了由于中心的高混合速率而导致产品的中心缺少确定的图案和由于高度混合的中心部分形成的“圆环”形状的层。该冰棍被切割后具有清楚的横向切口，而看不到包含物在切刀后的流动。当将冰棍切割成一定长度时，包含物从成型的冰棍中的外流是十分不利的，因为这将导致粘板，使板非常难于清理干净。另外，让柄在无干涉的情况下插入是有益的。带有障碍地插入柄将导致冰棍损坏或者导致柄的错位／偏置，从而使产品损失。
权利要求
1．一种冰冻充气甜食产品，其包括一个块，将挤出充气冰冻甜食的垂直条状体进行横向切割得到该块，充气冰冻甜食条状体通过一个模具被挤出，该模具赋予了所述块的外形，充气冰冻甜食条状体与包含物共同被挤出，包含物包括多个薄图案，图案的材料结构不同于充气冰冻甜食的结构，特别地，这种材料是以脂肪为基的脆性材料，这些材料被配置成基本平行的横向图案，该图案从条状体的中心向其周边延伸，并且被无包含物区相互分隔开，以允许用传统的热线切割器进行横向切割。
2．根据权利要求1所述的产品，其包括一个带图案的充气甜食的芯，该芯被夹在两块威化饼干或饼干之间，并且可以由一种以脂肪为基的甜食覆盖层部分地覆盖。
3．根据权利要求1所述的产品，其包括一个带柄冰棍，该冰棍包括一个如上所述的带图案的充气甜食的芯，其中柄横向插入无包含物区域，该带柄冰棍由一种以脂肪为基的甜食覆盖层覆盖。
4．一种制造带图案冰冻充气甜食产品的方法，其包括-通过一个设有挤出模具的成型机将一种充气的冰冻成份挤成一个垂直下降的条状体，其中该条状体的横截面由挤出模具的形状确定，-通过一个带连接的喷嘴的空心心轴组件，在上述条状体本体中共同连续地挤出具有图案的包含物，该包含物的材料结构不同于充气冰冻甜食的结构，该材料特别可以是以脂肪为基的脆性材料，喷嘴上设有细缝，心轴和喷嘴组件位于成型机的中心轴线上，在成型机中的冰冻甜食流中旋转并且轴向往复运动，这样形成包含物图案和无包含物区域，并且-将条状物切割成块。
5．根据权利要求4所述的方法，其还包括将一个柄横向地插入共同挤出的产品的无包含物区域中。
6．根据权利要求4或5所述的方法，其还包括用一种以脂肪为基的甜食外覆盖层包住其同挤出的产品。
7．一种制造带图案冰冻充气甜食产品的设备，其包括-一个备有供给充气冰冻成份的成型机，其上设有一个挤压模具，充气冰冻成份流通过该模具流出，成为一个条状物，其中该条状物的横截面由挤出模具的形状确定；-一个带有连接的喷嘴的心轴组件，喷嘴上设有细缝，心轴和喷嘴组件位于成型机的中心轴线上；-在成型机中的冰冻甜食流中旋转该组件并使其作轴向往复运动的装置；-提供包含物材料的装置，该装置以脉动的方式从一个横向入口经过旋转接头和心轴及喷嘴提供包含物材料，以便形成薄的包含物图案和无包含物区域；和-在无包含物区域将条状物横向切割成块的装置。
8．根据权利要求7所述的设备，其中，心轴是隔热的，以便于冰冻甜食本体中加入包含物材料，包含物材料的温度完全不同于冰冻甜食本体的温度。
9．根据权利要求7所述的设备，其中，心轴和喷嘴组件具有一个或多个孔道以及一个或多个细缝，以便送出一种或多种性质相同或不同的包含物材料。
10．根据权利要求7所述的设备，其中，喷嘴连接到心轴上，喷嘴相对于心轴和喷嘴组件的旋转轴线的角度为60°或更大。
11．根据权利要求7到10中任意之一项所述的设备，其中，喷嘴和心轴组件是振动的。
12．根据权利要求7所述的设备，其中，成型机和／或心轴在某些区域被加热，以便保持一种平面的图案。
13．根据权利要求7所述的设备，其中，喷嘴设有运动控制铰接件，以便掠过非圆成型机的部段。
14．根据权利要求7所述的设备，其中，使组件进行旋转和轴向移动的装置包括一个伺服-控制的步进电机，该电机为所述组件提供独立可编程的旋转和移动。
全文摘要
一种冰冻的甜食物品,如一种带覆盖层的冰冻带柄的和类似的产品,其制造方法是将充气冰冻甜食与多个由包含物形成的薄图案共同挤出,包含物的结构不同于充气冰冻甜食的,即一种以脂肪为基的脆性图案,或者包含物成分是可以通过挤压而很好地控制形状和方向的一系列成份,挤压装置是一个成型机,该成型机设有旋转和脉动的心轴和喷嘴组件。
文档编号A23L1/20GK1291081SQ99803238
公开日2001年4月11日 申请日期1999年2月12日 优先权日1998年2月23日
发明者W·弗伦奇, J·E·罗梅蒂洛 申请人:雀巢制品公司