专利名称：用于浇注食用产品的方法和装置的制作方法
用于浇注食用产品的方法和装置本发明涉及食品生产中的沉积器，该食品由可浇注的食品原料来制成， 尤其是如巧克力这种含脂肪较多的食品原料。该种沉积器具有容纳可浇注食 品的緩冲容器，至少一个与该緩沖容器内部通过流体相连通的喷嘴，以及在 该緩冲容器内产生过载压力的压力源。在现有的实例中，该种沉积器的组成部件是刚性金属部件。緩冲容器容 纳可浇注的食品原料，多个管道从该緩沖容器基部开始分别延伸至一个箱 腔，每个箱腔内有一个可动活塞，每个箱腔再各自与一个喷嘴相连通。每个 箱腔/活塞/喷嘴的组合元件都具有阀门功能。在一次吸料沖程中，各自的阀门开启各箱腔和緩沖容器间相连的管道， 但每个箱腔和喷嘴间相连的各个管道同时被关闭。然后，各活塞分别在箱腔 中运动以增大腔内容积，食品原料就被抽入到各箱腔之中。在 一 次排料冲程中，各自的阀I' 1关闭各箱腔和緩冲容器间相连的管道， 但每个箱腔和喷嘴间相连的各个管道同时被开启。然后，各活塞分别在箱腔 中运动以减小腔内容积，食品原料就从每个箱腔抽出来分配到各喷嘴中。然后，喷嘴所喷出的食品原料被压送或浇注到支撑托盘上或是中空模具内。在给该种沉积器做一些特别设计的情况下，阀门与活塞配合相互作用。 为此，可将阀门做成圆柱形的可提升/旋转的阀门，阀门可以沿箱腔或活塞的 轴向作直线运动，也可绕箱腔或活塞的轴向作旋转运动。通过对各箱腔壁中 相应管道的输入量和各个活塞的关闭和/或开启的控制， 一个完整的浇注循环 (吸入和排出)通过各个活塞一系列的直线或旋转运动而实现，首先朝这个 方向运动，然后再朝另一个方向运动，即相反的方向运动。5虽然近期的沉积器确实结构更加紧密，其通过配合活塞和阀门的功能使 运动部件减少到一定数量，但常见的沉积器仍然具有大量的运动部件。另外，当浇注低粘稠度的流体时，不可避免的是，在排料冲程结束后还 会从喷嘴中流出一些连续液流。在多数应用中，如浇注巧克力原料，由于喷 出的液流温度太高而导致在较低温度融化的三酸甘油酯的结晶变体早已融 化，造成整个巧克力原料处于一种极易流动的状态，时常会发生从喷嘴处流 出连续液流的现象。由于通常每次循环只浇注^f艮少的量，浇注过程几乎全部发生在不稳定的 液流状态下。除了上面#是到的连续液流和部分由此引起的浇注剂量偏差之 外，浇注的不稳定状态也会导致食品原料结构的变化。这样会有损于所浇注 的巧克力块质量。除此之外，在产量标准(每次冲程的频率和剂量)设定好的情况下，实 际上是不可能使液流阻力随时间变化的，而液流阻力的变化是由要浇注的巧 克力液流的性能(粘稠度)和几何参数来确定的。在浇注开始时，作用在喷嘴处的绝对压力必须足够大，以克服巧克力原 料的流动点。这在开始时产生一个迅速增大的压力。 一旦液流开始流动起 来，只需比这小得多的压力就能保持液流的持续流动了。再者，由于层状剪 切力，液流呈流动的抛物线形，这就致使巧克力液流的性能(粘稠度)发生 变化，粘稠度会降低。因此这种剪切作用在这儿具有稀释的功效。结果，所 需克服巧克力原料流动点的初始压力比流动起来后保持流速的压力大的多。 这就意味着以要求的最大压力为基础，压力源和许多机器部件的强度设计问 题必须得到解决。因此，本发明的目的就是提供以浇注方式生产食品的沉积器，尤其是如 浇注巧克力这种含脂肪较多食品的沉积器，以避免或至少减少上述浇注过程 中的缺点和不足。根据权利要求1的沉积器实现了本发明的目的，其包括容纳浇注食品原料的緩冲容器；至少一个与该緩冲容器内部通过流体相连通的喷嘴；以及对该 緩沖容器内部产生过载压力的压力源，所述沉积器的特点在于该喷嘴，该喷 嘴有一个流体(湿部)截面和/或开口截面可以灵活调节的喷嘴开口。首先，这使得喷嘴的几何挤压能够进行调整；其次，可以针对性地影响 可浇注流体的性能，而该性能是由材料的结构决定的。通过在浇注过程开始 时增大流体和/或开口的喷嘴横截面，在浇注过程进行中有选择地减小流体和/ 或开口的喷嘴横截面， 一个完整的浇注循环就能调整好加压程序。流体和/或开口的喷嘴横截面可以控制，借此由压力来控制喷嘴的开口横 截面则尤为有用，可利用緩冲容器内部的绝对压力来达到这个目的。作为可 供选择或补充的方案，可通过浇注食品原料来实现控制喷嘴开口处的压力， 这些食品原料储存在緩冲容器内部并与喷嘴开口的内壁接触。喷嘴除了对喷嘴横截面的积极的影响，喷嘴还有一个对流体的纯粹被动 的行为。由于喷嘴具有阀门功能，这个设计使它无需附加阀门功能或者与活 塞(直线/旋转式活塞)配合作用，这在一开始就提到了。本发明中，沉积器的一个尤为突出的优势在于喷嘴至少在开口部与一种 弹性材料相配合，尤其是橡胶类材料。这就使喷嘴自身的至少一部分在浇注 的过程中可以根据压强和液流环境自动进行调节(被动调节)。 一个浇注循 环的开始时，通过橡胶材料的扩展，最大压力在循环开始时就被显著减小， 然后一旦克服流动点，橡胶便收缩，从而保持较高的液流速度和剪切速率， 以浇注巧克力为例，这就使粘稠度变得更小。让喷嘴与弹性元件相配合是有好处的，在静止状态下弹性元件靠近喷嘴 的开口，它可以阻止浇注循环结束后的连续液流。此弹性元件可以啦文成围绕 在喷嘴开口圓周的圓环形元件。较佳地，喷嘴有一个具有中空腔体的弹性元件，喷嘴与压强不断变化的流体源形成液态连通。用这种方法，弹性元件内充满了液流，并且通过液压 使其膨胀或缩小到一定程度。因此，在一次浇注循环中可以实现对喷嘴横截 面和/或喷嘴几何通道进行针对性的调节(主动调节)。通过弹性元件的中空 腔体内的液压作用，弹性元件的弹性和柔性可以有目的地调节或调整到与即 将浇注的食品原料的液流性能相适应。对于沉积器的压力源，可在緩沖容器内使用一个可插入的置换器，尤其 是可用一个滑阀或一层膜。换句话说， 一个含有压缩气体尤其是压缩空气的 压缩容器可以用作沉积器的压力源，压缩容器可通过阀门开启或关闭，该阀门与緩沖容器内部通过流体连通。通过这种方法，在緩冲容器内可形成必要 的压力，使液流逆流向所有喷嘴，从而能把液流压送至各个喷嘴处。该沉积器的緩沖容器具有一个排气孔，用于将缓沖容器内的压缩气体尤 其是压缩空气排出，在这种情况下排气孔较佳地为排气阀。这样一来可减小 緩冲容器内作用在所有喷嘴上的压力，从而使食品原料从喷嘴挤出的速度减 慢并最终停下来。緩冲容器壁的至少某些部分由弹性材料制成，尤其是用橡胶材料制成， 也是本发明的优势，控制緩冲容器的容积就可控制其内的压强大小。为达到 此目的，较佳地，让至少某些容器壁由弹性膜构成，弹性膜可在大范围内挤 压或拉伸，从而增大或降低緩冲容器内部的压强。也可以用柔弹性的材料做成整个喷嘴，特别如橡胶材料。如上面所介绍 的，这样可在一次浇注循环中调整好加压程序(积极调整)。较佳地，喷嘴 直接安装到容器壁上，也就是緩沖容器和喷嘴之间不必安装连接管道了。依 照本发明，简化了沉积器的构造。尤其是不再需要花费很高去给连接管道做 加热处理。本发明还增加了一项优势，那就是由于无需通过连接管道来输送 的食品原料，对緩沖容器进行加热和/或机械(剪切和/或振动)处理一定时间 达到适当状态后，将浇注的食品原料送到喷嘴，在这种状态下食品原料依然呈现出清晰确定的结构。弹性的喷嘴可加工成裂紋式、波紋式、延展式，还可翻转成一副手套的 手指状，或是这些形状的组合。对于"裂纹式"的喷嘴，它至少有一个裂缝，比如在喷嘴的末端。较佳地， 由两个裂紋垂直相交所组成的十字形裂紋或由三个或更多裂紋相交形成的星 形裂紋。对于"波紋式"的喷嘴，它设计成风箱的样式，波紋状的褶皱沿喷嘴的长轴 方向横向排列。这使得喷嘴的长度随其内液流压力的大小而变化。"延展式"的喷嘴工作原理也相似，橡胶材料做成相对较短的喷嘴，处于未 膨胀的松弛状态。只有当喷嘴材料在其内压力作用下被拉伸时，喷嘴才会变 长，比如能拉伸至所希望的目标长度。对于"可翻转"的喷嘴，橡胶喷嘴材料被注成未变形的松弛状态，然后将这 种状态延展到緩冲容器的内部。只有当喷嘴材料在其内的压力作用下扩张， 喷嘴才能里外翻转，然后再次被拉长到所希望的目标长度。适当地设置接收区以接收来自喷嘴的浇注食品原料。接收区可以是一个 筒单的支撑面， 一个送运带或类似的区域。特别地，接收区可以是一个中空 的模具，食品原料由喷嘴浇注到模具内部。较佳地，接收区可以调节，从而 保证所浇注的食品原料得到最佳的凝固。^接收区也可以是一个充满接收液体的容器。例如，尤其是一个盛满液体 的盆和/或液化气罐。盛液体的盆可用来冷却浇注单元，比如水或者用特别的 染色涂料给浇注单元都涂上一层，使浇注单元具有某种特殊的味道。较佳地，每个喷嘴都至少安装一个压力传感器，用来记录其内的压强 值。緩沖容器也较佳地至少安装一个压力传感器，以便记录其内的压强值。沉积的过程之所以能够进行，其不仅受到緩沖容器和喷嘴中压力变化的 影响，还受喷嘴形状的影响。在这里存在喷嘴弹性和緩冲容器和喷嘴内压力之间的相互作用，其中喷嘴弹性是由其形状和弹性决定的。因此根据本发明，这种"柔性的沉积器"至少安装有弹性的喷嘴，喷嘴的弹 性是可调的，故而能调整到与待沉淀的食品原料液流特性相适应。为实现这一目的，根据要求24,本发明还提供了一种方法，当在緩冲容 器中准备好已经调制好的可浇注食品原料后，在緩冲容器内施加过载压力， 然后食品原料通过与緩沖容器通过流体相连通的喷嘴挤压出去，同时，改变 液流和/或开口处喷嘴一黄截面积。较佳地，测量一下原料通过喷嘴时的压强，至少当原料通过喷嘴时测出 的压强值用作控制流体和/或开口处喷嘴横截面积的依据，这是非常有好处 的。这样，要么通过主动调节，要么通过一皮动调节，要么通过主动和一皮动调 节相结合，使流体和/或开口处喷嘴横截面积发生改变。被动调节是说由于喷嘴至少某些部位是弹性的，其可以自动调节自身以 适应液流和压力环境。主动调节是说由于喷嘴至少某些部位是弹性的，通过在沉淀过程中控制喷嘴来使之适应液流和压力环境。较佳地，通过改变喷嘴的弹性和/或形状进 而改变其弹性来调控喷嘴的弹性部位。根据下面的描述可以看出，本发明进一步的优点、特征及应用，所作的 描述不是对本发明沉积器和喷嘴的限制，具体如下
图1、常见沉积器的结构的局部剖切示意图； 图2、本发明沉积器的主要构成的局部剖切示意图； 图3 、本发明沉积器的第 一 种设计的局部剖切示意图； 图4、本发明沉积器的第二种设计的局部剖切示意图； 图5、本发明沉积器的喷嘴在第一种"i殳计中处于第一种工作状态下的剖^L图；图6 、本发明沉积器的喷嘴在第 一种设计中处于第二种工作状态下的剖视图；图7、本发明沉积器的喷嘴在第二种设计中处于第一种工作状态(虚线) 和第二种工作状态(实线)下的剖视图；图8 、本发明沉积器的喷嘴的第三种设计的剖面图；图9、浇注过程中常见沉积器(含刚性的喷嘴)和本发明沉积器(含弹性 的喷嘴)内压强随时间变化的示意图；图10、浇注过程中常见沉积器(含刚性的喷嘴)和本发明沉积器(含弹 性的喷嘴)内流量随时间变化的示意图。图1所示为常见沉积器的构造局部示意图。沉积器由緩沖容器2、喷嘴4、 压力源、活塞杆7b和活塞7c所组成，緩冲容器2用来容纳可浇注食品原料M, 如巧克力原料，喷嘴4的末端较低处设有喷嘴开口4a，压力源由驱动器7a提 供。活塞7c通过滑动轴承安装在喷嘴4的上部4b,在喷嘴4的下面适当位置安 放模具16,模具16内有许多的蜂窝或腔体16a。沉积器的所有与待浇注的食品 原料M接触的部件包括2， 4, 7b, 7c均为刚性部件。在操作时，驱动器7a驱动活塞杆7b和活塞7c组成的单元向下运动，挤压 喷嘴4内的食品原料M穿过喷嘴开口4a。这样喷嘴4内大量由活塞7c抽来的食 品原料M可存入位于喷嘴4下方的每一个腔体16a当中。使用常见的沉积器浇注融化的巧克力原料时，实际上是不能避免浇注结 束后从喷嘴4继续溢出或流出巧克力原料，这会对沉积巧克力的剂量精度和外 观带来不利影响。图2所示为本发明沉积器的主要构成的局部示意图。沉积器1由緩冲容器 2，喷嘴4和压力阀6所组成，缓冲容器2用来容纳可浇注食品原料M，如巧克 力原料，喷嘴4的末端较低处设有喷嘴开口4a，压力阀6与压力源相连(图中 未示)。较佳地，用压缩空气作为控制压力的媒介，压缩空气由空气压缩机(图中未示)产生并储存在压缩气体容器(图中未示)中，该压缩气体容器与压力阀6通过流体相连通。喷嘴4下方的适当位置安放模具16,模具16内有 许多i;奪窝或腔体16a。与图1所示的常见沉积器相比较，如图2所示的本发明的沉积器1中所有与 待浇注食品原料M接触的部件不全是刚性部件。在喷嘴4末端下方的是由橡胶 材料制成的膜4c，它位于喷嘴开口4a处。膜4c具有一个多个裂紋4d。当膜4c 关闭时，食品原料M停留在喷嘴4的内部，也就是说，裂紋不会被延展开。食 品原料M的表面张力、流动点和黏附力也发挥了积极作用。在操作过程中，压缩空气或另 一种气体或是混合气体通过压力阀6被注入 缓沖容器2的内部3，使緩冲容器2的内部3的压强增大，且随着压强的上升将 食品原料M挤出緩冲容器2并向下流动至喷嘴4内，膜4c弹性扩展，膜4c中的 一个裂紋或多个裂紋4d被挤开，所以由过载压力推动的大量食品原料M被挤 入每一个位于喷嘴4下方的腔体16a中去。与图1常见的沉积器中喷嘴口 4a的横截面积Q固定不变相比，由于弹性的 裂紋膜4c由可以延展的弹性材料制成，本发明沉积器1的喷嘴4的开口横截面 Q积是可变的。如果不在橡胶膜上开裂紋，也可以在膜4c上开一个或多个孔。这种"筛形 膜"能使均 一 的液流通过整个喷嘴的横截面。本发明的沉积器1 (如图2所示)，也可以省去常见的沉积器中需要用活 塞7c (如图1所示)来给定剂量的喷嘴4的上部4b。这就使緩冲容器2底部的喷 嘴非常短。在极端情况下，实际的喷嘴4也可以设计成无任何竖直长度。换句 话说，喷嘴的开口4a就是緩沖容器2底板的开口，弹性的裂紋膜4c位于此开口 处。这样根据本发明，沉积器的结构更简洁，易于生产。较佳地，设置多个 喷嘴4，即在緩沖容器的底板有许多喷嘴开口4a，每个喷嘴开口4a都有裂紋膜 4c。通过这种设计，不仅可以不用给每个喷嘴安装活塞及活塞杆，而且还使沉积器的构造非常紧凑简洁。图3所示为本发明第一种设计的沉积器结构的局部示意图。緩冲容器2的 底板和顶板面积都较大，而高度相对较低。许多的短式喷嘴4安装在緩冲容器 2的底板2a上，每个喷嘴4都在喷嘴开口4a处安装裂紋膜4c或另一种多孔膜， 如筛形膜。在緩沖容器2的顶板2b上安装有一个压力阀6和一个带排气孔的排 气阀9。压力阀6与压缩容器5之间通过流体相连通。排气阀9的构造可与喷嘴4 相似，换句话说，可在排气孔处设置具有裂紋和/或孔的弹性膜。在緩沖容器2 和喷嘴4的下方放置模具16，模具16内有许多的腔体16a,每一个喷嘴4各分 配一个腔体16a,或者是通过緩沖容器2和模具16之间的相对运动来给每一个 喷嘴4分配腔体。较佳地，移动模具16,而让緩冲容器2仍然处于静止位置。而且，根据本发明的沉积器1，其装配有进料活门8，进料活门8的进料口 8a位于顶板2b上。液态巧克力由喂料管8d通过进料口8a进入緩冲容器2。进 料口8a也具有阀门功能，能防止压缩空气或其他气体或混合气体从緩沖容器2 的内部3逸出而进入喂料管8d。具有这种功能的阀门，其构造也与喷嘴4的构 造相似，即进料口8a处设置有具有裂紋和/或孔的弹性膜8c。緩冲容器2具有相对较低的侧壁2c， 2d,这对于緩沖容器2的整个底板上 方的受压条件均匀，而且食品原料M所处的状态相同是很重要的。这样，通过 保持待浇注的食品原料M实际上在处于准稳态，緩沖容器2内食品原料液体流 速很小，以实现上述目的。另外，緩沖容器2的整个底板上都是性质均匀的准 稳态原料。为此，需要一个覆盖面较广的网格工具21,其位于待浇注的原料 M之中并且平行于缓沖容器的底板2a。此工具21可做成网格、多孔板、丝网 或某些类似形状。网格工具21通过垂直的连杆20与搅拌器元件连接起来，连 杆20通过密封的通道2e， 2f延伸并穿过緩冲容器的顶板2b,搅拌器元件与基 础构架17、振动源18和多个弹簧19组装在一起。通过搅拌器元件的搅动，网 格工具21能在食品原料M中做上下运动，并由这种方式引入剪切应变和拉伸应变来调控食品原料M。例如在生产巧克力时，这种方法可以用来降低食品原 料的粘稠度。除这种机械式的调节(剪切运动、拉伸运动)以外，也可以对食品原料 M进行热量调节(温度调节)。为此，需要在緩冲容器2的侧壁表面或侧壁里 安装加热元件(图中未示)，较佳地，加热元件设置在底板2a内或下面，这 样可以对容器壁进行加热。还有一种可供选4奪的方法是对网格工具21进行加 热，这样就能实现对容器中整个食品原料区进行均匀加热。图4所示为本发明第二种设计的沉积器结构的局部示意图。本发明沉积器 1由两个并排的沉积器1 a和1 b组成，各沉积器构造完全相同或相似于如图3所 示的沉积器。为了清楚说明，如图4所示，把沉积器1a和1b的网格工具21、搅 拌器元件17, 18, 19, 20, 21 (如图3所示)没有——列出。利用两个或多 个进行这样设置的沉积器1 a和1 b，就可以将种类不同的食品原料M储存在一 起并制备出单一的食品。例如，不同类别的巧克力尽管成分(配方)和/或调 节方法(施加剪切应力、加热保温)不同，^旦可以加工成单一的^唐类食品。本发明的食品浇注方法可以利用如图2、图3和图4所示的沉积器完成浇注 操作。此时，可浇注的食品原料如巧克力在緩冲容器2中准备完毕，原料在緩冲 容器2中进行加热处理和机械调节，机械调节是通过网格工具21 (如图3所 示)在緩沖容器2中上下来回运动来实现。网格工具21的运动可根据要求来调 整，即一方面可以调节运动的幅度，另一方面可以调节运动的频率。加工巧 克力原料时，可以将緩沖容器2内原料的温度调节到大约30。C到32。C,而网格 工具21可选择幅度为1mm到20mm之间，频率为1 Hz到200Hz之间。通过这样的 方式，就能清楚地设定待浇注的巧克力原料的液流性能。开始浇注过程，需要在緩沖容器的内部3产生过载压力。为此，压力阀6 打开，压缩空气或其他压缩气体或混合气体从压力源5进入緩冲容器2的内部3。借助这个过载压力，食品原料M就被均匀地从喷嘴4处释放出，并进入腔 体16a中。如果不釆用安装在顶板2b某一点的压力阀6，也可以在整个顶板2b上平齐 地布置一些压力管(图中未示)，管口朝向緩冲容器2的内部3。这些压力管 要么每一个都在开口处设有自己的压力阀，要么从一个公共的压力管上分 流，这样只需安装一个压力阀即可。如果不釆用 一个或多个压力阀6，则需要在緩冲容器2的一个或多个侧壁 设置一张表面巨大且气密性好的膜(图中未示)，此膜较佳地位于緩冲容器 的顶板2b上。通过对膜施加压力，就可以在緩冲容器2中产生过载压力，并把 食品原料M经喷嘴4挤压出来。然后膜回复到原位。这样，在緩冲容器2内产 生一个负压力，该负压力可由合适的进气阀(图中未示)来与之平衡。此膜较佳地是一张弹性膜，当松开这张弹性膜时，它能自动回复到原 位，并且由此产生的负压力又使緩冲容器2通过上述的进气阀吸进空气或其他 气体或混合气体。如果緩沖容器2顶板的这层弹性膜具有渗透性，那么，即使当膜内外的压 力不一致时，由于气体分子能从膜中穿过，会有一个相对緩慢的压力平衡过 程，这将大有益处。若给这样的弹性渗透膜施加向内的压力，开始时由于渗 透膜对液流的阻碍作用压力突然增大，然而这个过载的压力能持续足够长的 时间以挤压完全等量的食品原料M使其通过完全一样的弹性喷嘴4。极具代表 性的是，这个对渗透膜施加的向内的压力产生的时间不到一秒钟，然而膜平 衡这个压力的时间和膜回复的时间却需要长达两秒至好几秒。在膜回复的过程中，緩冲容器2内一个较小负压力会变大，同时浇注完后 弹性喷嘴4会阻止食品原料M继续流出或溢出。振动网格工具21 (如图3所示)不仅有利于调节食品原料M的流变特性， 而且有利于使气泡或其他气体从原料M中排出。15由本发明可知，喷嘴与緩冲容器间通过流体相连通，当挤压食品原料M 经过喷嘴4时，其流体和/或喷嘴4的横截面积Q发生变化，横截面积Q的改变 可以是主动的或被动的。在主动改变横截面积Q的情况下，喷嘴4中使用了一 个主动可变的、弹性好的元件；而在被动改变^f黄截面积Q的情况下，喷嘴4中 使用了一个:f皮动可变的、弹性好的元件。
较佳地，测量一下挤压食品原料M穿过喷嘴4时原料的压强，例如，测出 的这个压强可作为调控喷嘴中流体或开口横截面积Q的依据。 一个可供选择的 附加的方案是利用测出的压强来调控加在緩冲容器2内的压强。在这里，尤其 是在压力阀6的开口或对弹性渗透膜施加向内压力时都是以这个测出的压强为 依据。
图5所示为本发明沉积器的喷嘴4在第 一种设计中处于第 一种工作状态 (静止状态，无液流通过，喷嘴关闭)的剖视图。如图所示，位于喷嘴4末端 较低部位有一个由橡胶材料做成的弹性区10，弹性区10有一个中空腔体10a。 就目前而言，弹性区10是由未变形时为圆环形的部件组成。喷嘴4处液流的阻 力可以通过橡胶材料的选择(橡胶的硬度)和形状的改变(圓环半径大，圓 环半径小，圆环的壁厚)来调整。而且，中空腔体10a可充满流体，由此也可 以调节弹性区的弹性和其液流阻力。对于这里的流体，可使用可压缩流体或 不可压缩流体，可压缩流体如空气或其他气体或气体混合物，不可压缩流体 如水或油类。螺旋管或软管的硬度可通过压缩流体的压强大小来控制，对于 使用不可压缩流体填充的，可通过流体内部摩擦而引起的阻力来调节变形的 抗力。
当喷嘴4的弹性区中同时设置两个中空腔体，第一个充满不可压缩流体， 第二个充满可压缩流体时， 一个"智能型"的流体适应型喷嘴就做成了。通过这 种方法，弹性区的变形特性(硬度、形变阻力等)就能在较大范围内调节。 最好把第一个中空腔体与一个可变压力源建立液态连通，用于充满不可压缩流体，且/或第二个中空腔体也与一个可变压力源建立气体连通，用于充满可 压缩流体。这就使人们能够控制喷嘴的弹性或喷嘴处液流的抗力。食品原料
液流通过喷嘴4时的测量数据可用来实现上述喷嘴弹性和液流抗力的控制，如 通过喷嘴的食品原料的压强、液流的速度及传送率。通过这种方法，人们能 够校正喷嘴4，并能使浇注方法实现流变学最优化。另外，还能阻止浇注过程 后期食品原料M的继续流出或溢出。
图6所示为本发明沉积器的喷嘴4在第 一种设计中处于第二种工作状态下 (有液流通过的浇注状态，喷嘴打开)的剖视图。借助緩沖容器2传递来的压 力的作用，食品原料M已使弹性区10变形并打开了之前关闭的喷嘴4。开口横 截面积Q及与之有关的喷嘴传送率，受到食品原料M的压强影响，要么受预先 设置的喷嘴(被动喷嘴)的影响，要么受浇注过程中所调控或校正的喷嘴 (主动喷嘴)的影响，视情况而定。通过这样的方式，大量设定好剂量和结 构确定的食品原料M就被浇注到腔体16a中。
图7所示为本发明沉积器的喷嘴的第二种设计中处于第 一种工作状态(虚 线)和第二种工作状态(实线)下的剖视图。在第一种工作状态下(静止状 态，无液流通过)下，喷嘴12末端较低处关闭，它在食品原料的压力作用下 可以伸缩。在第二种工作状态(浇注状态，有液流通过)下，这个喷嘴12在 食品原料压力作用下向下伸展。喷嘴下部12a比其上部12b更狭窄，这种伸缩 的喷嘴是一种被动喷嘴。 一个重要的优势在于，伸缩喷嘴除了阻止液流继续 流出或溢出，还能防止喷嘴尖端12a受损害(损坏、揭胶)，或防止当喷嘴12 被拽得太靠近腔体16a时而受损害(擦伤)。
图8所示为本发明沉积器的喷嘴的第三种"i殳计的剖面图。图中只给出喷嘴 14由于食品原料穿过而处于延伸状态时的示意图。与图7所示的伸缩喷嘴类 似，这种特殊的伸缩喷嘴14由上部14b和下部14a所组成。但是上部14b主要 是沿其长度伸展，即垂直到达图中所示的状态，下部14a像气球一样鼓起成球状，在上部14b和下部14a之间有一个限制油门14c,限制油门不太容易伸长 或根本不可伸长。为此，由橡胶做成的喷嘴14在限制油门14c处要更厚一些， 或在此放置一个刚性环(图中未示)。较佳地，伸长的喷嘴14与腔体16a靠得 足够近，这可以通过上部14b长度的延伸和下部14a的膨胀来实现，要在喷嘴 下部14a的表面和腔体16a的表面形成一个中空区，这样从孑L14d流出的原料M 就可净皮均匀i也分配。例如，运用这种方法能够生产出巧克力的外壳。下部球状体14a的曲率半 径和腔体16a的曲率半径能够相互配合，可使球状体14a和腔体16a之间的中 空区域在顶端闭合。这样，就能生产出具有确定容积的巧克力外壳。较佳 地，球状体14a的外表面曲率半径比腔体16a内凹表面的曲率半径大些。还可 以把扩展的外圈或凸起大致设置在球状体14a外表面的一半处，向外关闭类似 "冲头"14a和腔体16a之间的中空区，而使浇注和冲压同时进行。这样可以获 得边缘形状确定的巧克力外壳。另外，由于操作过程，腔体16a和沖头或球状 体14a之间的内腔容积公差可得到补偿。用这种方法大量制备的巧克力外壳， 其内表面的中央会有脊状的紋路，然而外壳的边缘却轮廓分明。这种模具伸缩喷嘴14使大量制备巧克力外壳成为可能，并且可制备出与 冷沖或冷挤的巧克力外壳相似的外壳。在这里不需要冷却冲头，人们使用内 含腔体16a(见图2，图3，图4)来冷却模具16。用这种方法，常见的冷沖可 以变得更加灵活。图9所示为在浇注过程中常见的沉积器(含刚性的喷嘴)和本发明的沉积 器(含弹性的喷嘴)内压强随时间变化的示意图。当使用常见的刚性喷嘴的 情况下，在浇注或挤压食品原料经过喷嘴时会在喷嘴内产生一个非常显著的 压强极大值(细线)，而当使用本发明浇注或挤压食品原料M经过弹性喷嘴4 时，几乎不产生任何压强极大值(黑体小圆点构成的线)。本发明只产生一 个非常平緩的压强曲线，并且持续在相对较低的水平。根据本发明，使得沉积器可以相对的做得更轻便、尺寸更小，而且本发明沉积器的压力源也不需 要做得很笨重。因此根据本发明，操作灵活的沉积器比起由刚性部件组成的 常见沉积器，其不但由数量极少的运动部件构成，而且可以在整体尺寸上做 得更小，同时比起常见的沉积器能量消耗也更少。图10所示为在浇注过程中常见的沉积器(含刚性的喷嘴)和本发明的沉 积器(含弹性的喷嘴4)内流量随时间变化的示意图。可以发现，在使用含刚 性部件的常见沉积器的情况下，浇注完成后发生了显著的流体继续流出或溢出的现象(细线，在5秒钟后)，而在本发明的使用带有弹性喷嘴4情况下， 实际上无浇注完成后流体继续流出或溢出的现象发生(沿着黑体小圓点的 线，在5秒钟之后)。本发明并不只限于以上所述的几个实例。人们可以使用带有两个或更多 同心通道的弹性喷嘴。这可以使人们更灵活地运用常见的一次性方法。附图标记1 沉积器哭6口哭6口^备开口 上部々3 谷喬阀积积沖板板壁壁道道部觜嘴嘴 紋缩力沉沉t底顶侧侧管w官内i人喷喷膜裂压压7a驱动器 7b活塞杆 7c 活塞8 进料活门 8a进料口 8c膜8d喂料管9 排气阀 10弹性区 10a中空腔体 11喷嘴12a喷嘴下部 12b喷嘴上部 14喷嘴 14a喷嘴下部 14b喷嘴上部 14c限制油门 14d孔16 模具 16a腔体17 基础构架18 振动源19 弹簧20 连杆 21网格工具M食品原料 Q横截面积
权利要求
1、一种用于食品生产的沉积器(1)，该食品由可浇注食品原料(M)制成，尤其是如巧克力这种含脂肪较多的食品原料，所述沉积器包括缓冲容器(2)，用于容纳可浇注的食品原料(M)；至少一个喷嘴(4)，其与所述缓冲容器(3)之间通过流体相连通；压力源(5)，用于在所述缓冲容器(3)内部产生过载压力；所述沉积器特征在于，所述喷嘴(4)具有喷嘴开口或喷嘴结构，所述喷嘴开口或流体的横截面积是可灵活调节的。
2、 根据权利要求1所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴开口或流体的 横截面积(Q)是可以调控的。
3、 根据权利要求2所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴开口或流体的 横截面积(Q)是通过压力来调控的。
4、 根据权利要求3所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴开口或流体的 横截面积(Q)是通过所述緩冲容器内部的绝对压力来调控的。
5、 根据权利要求3所述的沉积器，其特征在于，控制所述喷嘴开口的压 力受所述緩冲容器内可浇注的食品原料的影响，所述食品原料与所述喷嘴开 口的内壁"^妄触。
6、 根据权利要求1-5中任一所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴具有 阀门功能。
7、 根据权利要求1-6中任一所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴至少 在喷嘴开口部分装配有弹性材料，尤其是橡胶材料。
8、 根据权利要求7所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴装配有在静止 状态下密封所述喷嘴开口的弹性材料。
9、 根据权利要求7或8所述的沉积器，其特征在于，所述弹性元件是套在所述喷嘴开口处的圆环形元件。
10、 根据权利要求1-9中任一所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴装配有弹性元件，该弹性元件具有中空腔体，所述中空腔体与压强变化的流体源通过流体相连通。
11、 根据权利要求1-10中任一所述的沉积器，其特征在于，所述压力源为置换器，尤其是能被推至所述緩冲容器的内部的沖头或膜。
12、 根据权利要求1-11中任一所述的沉积器，其特征在于，所述压力源 为充满了压缩气体尤其是压缩空气的压缩容器，所述压力源与所述緩冲容器 的内部通过流体相连通并由压力阀来开启或关闭。
13、 根据权利要求11或12所述的沉积器，其特征在于，所述緩沖容器具 有排气孔，用来将压缩气体尤其是压缩空气从所述緩冲容器内排出。
14、 根据权利要求13所述的沉积器，其特征在于，所述緩冲容器的排气 孔为排气阀。
15、 根据权利要求3-14所述的沉积器，其特征在于，所述緩冲容器的至 少某些壁面由弹性材料制成，尤其是橡胶材料。
16、 根据权利要求15所述的沉积器，其特征在于，所述緩冲容器内部的 压强由所述緩冲容器内的容积来控制。
17、 根据权利要求7-16所述的沉积器，其特征在于，所述整个喷嘴是由 弹性材料制成，尤其是橡胶材料。
18、 根据权利要求17所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴包括裂紋 式、波紋式、翻转成手套的手指状，或所述样式的组合。
19、 根据权利要求1-18所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴具有接收 区，用于通过所述喷嘴来接收浇注的食品原料。
20、 根据权利要求19所述的沉积器，其特征在于，所述接收区是中空的 模具。
21、 根据权利要求20所述的沉积器，其特征在于，所述接收区是充满了 接收液体的容器，尤其是充满了液体的盆或者液化气罐。
22、 根据权利要求1-21所述的沉积器，其特征在于，所述喷嘴装配有至 少一个压力传感器，用来测量所述喷嘴内的压强。
23、 根据权利要求1-22所述的沉积器，其特征在于，所述緩沖容器装配 有至少 一个压力传感器，用来测量所述緩沖容器内的压强。
24、 一种用于食品生产的方法，该食品由可浇注食品原料制成，尤其是 如巧克力原料这种含脂肪较多食品原料，较佳地，根据权利要求1-23所述的 沉积器来实现操作，包括在所述缓冲容器中准备好可浇注的食品原料； 在所述緩冲容器内部施加过载压力；在挤压食品原料经过与所述緩沖容器通过流体相连通的喷嘴的同时，改 变流体和/或喷嘴开口的横截面积。
25、 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，测出食品原料通过所述 喷嘴的压强，至少要在原料通过喷嘴之时测出来。
26、 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，测出食品原料通过所述 喷嘴的压强，并作为调控流体和/或喷嘴开口的横截面积大小的依据。
27、 根据权利要求25或26所述的方法，其特征在于，测出食品原料通过 所述喷嘴的压强，并作为调控施加于所述緩沖容器内压强大小的依据。
全文摘要
本发明涉及一种用于人类消费食品的浇注装置，该食品由可浇注食品原料制成，尤其是如巧克力这种含脂肪较多的食品原料，例如，浇注装置具有用于容纳可浇注原料的加热材料存储容器；至少一个与所述存储容器之间通过流体相连通的喷嘴；压力源，用于在所述存储容器内部产生过载压力。根据本发明，喷嘴具有喷嘴开口或喷嘴结构，喷嘴开口或流体的横截面积是可灵活调节的。本发明还提供了一种用于人类消费食品的浇注方法，包括步骤在缓冲容器中准备好可热浇注的食品原料；在所述缓冲容器内部施加过载压力；在挤压食品原料经过与所述缓冲容器通过流体相连通的喷嘴的同时，改变流体和/或喷嘴开口的横截面积。
文档编号A23G3/20GK101405116SQ200680053895
公开日2009年4月8日 申请日期2006年11月20日 优先权日2006年1月31日
发明者乌维·斯德勒, 鲍里斯·欧里弗 申请人:布勒公司