专利名称：制备焙烤产品的方法及该方法所采用的模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产焙烤产品的方法以及该方法所采用的模具。
背景技术：
目前用于生产焙烤产品(baked goods)的大多数模压系统包括一个两件式模具，该两件式模具由下半块的母模与上半块的公模构成。有时下半块母模又由两个半块构成，如授予哈斯的美国专利第5,693,355号中所揭示的用于制造雪糕的圆锥母模就是由两个半块构成的。通常，模具被加热到某一温度并保持一段时间，以便足以焙烤放置于模具内的材料但该材料又不至于燃烧。
由于产品被焙烤，混合物中的水或其它液体就变成蒸汽或其它气体，要制造出适当的成品，就必须将这些气体从模具中释放出来。这一过程一般通过模具设备中设置的排气口来完成。但设置排气口来释放蒸气或蒸汽有负面效果，即会有过多的原料从模具的型腔(cavity)内经由该排气口喷出。过多的原料喷出既造成了一定的原料浪费，又造成了一定的能源浪费。原料损失是制造程序中的重要成本，可能超过20％到30％。同样地，为补充原料损失，必须向模具内补充新原料，而这些新原料又需要增加额外的焙烤能量，这也是制造中的一个重要成本。
此外，为从焙烤产品移除多余的原料以得到最终的产品，还必须在制造工序中增加额外的步骤。通常，排气口要进行修整(trimmed)和/或磨砂(sanded)处理，还要用额外的原料进行处理。而且，修整过程本身也将导致一些缺陷，从而增加了最终产品失败的可能性。最后，如果出现了排气孔磨损，则整个模具就不得不进行更换或者向模具内补充额外的原料，因为排出口横截面是一个用以控制从模具设备里排出多少原料的非常重要的部件。
因此，提供一种在加热或焙烤过程中允许蒸汽排出而基本没有原料损失的制造焙烤产品的模具及其使用方法成为了本领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种制造物品或者焙烤产品的方法，该方法允许在加热或者焙烤过程中排出所产生的蒸汽，但基本上没有原料损失。
本发明的另一个目的是提供一种模具，其具有一个或者一个以上的缝隙，用于排出在加热或者焙烤过程中所产生的蒸汽，但基本上没有原料损失。
通过下列对制造焙烤产品的方法以及该方法所采用模具的详细描述，可使本领域的技术人员明确地了解本发明的这些或者其它的特征。
本发明的一种实施方案是提供一种方法，该方法包括如下步骤向设有型腔的模具设备内加入混合物；焙烤该模具设备内的混合物，直到该混合物具有稳定的形态；其中，混合物与型腔表面接触而在混合物的外表面上形成外壳；模具设备包括一缝隙，以使蒸汽可通过该缝隙从模具设备的型腔内排出，但基本上不会有混合物从该缝隙处损失掉。
本发明的另一种实施方案是提供一种模具设备，该模具设备包括一型腔以及一与型腔和模具设备外部连通的、用于排出气体的缝隙，其中，该缝隙具有如此的结构，即其允许气体从型腔内排出而不允许混合物从型腔内排出。
本发明的第三种实施方案是一种模具设备，该模具设备包括一公模与一母模，其中，公模与母模的接触形成了具有所需形状的型腔以及一连通该型腔与模具设备外表面的、用于排出蒸汽的缝隙，其中，该缝隙具有如此的结构，即其允许气体从型腔内排出而不允许混合物从型腔内排出。
图1是一种打开状态的两件式模具的剖面图。
图2是一种闭合状态的两件式模具的剖面图。
图3是一种模具的排气口示意图。
图4是在母模上设置水平排气结构的立体图。
图5是在母模上设置水平排气结构的剖面图。
图6是在母模上设置水平排气结构的立体分解图。
图7是在母模上设置垂直排气结构的立体图。
图8是在母模上设置垂直排气结构的剖面图。
图9是在母模上设置垂直排气结构的立体分解图。
图10是在公模上设置水平排气结构的立体图。
图11是在公模上设置水平排气结构的剖面图。
图12是在公模上设置水平排气结构的立体分解图。
图13是在公模上设置垂直排气结构的立体图。
图14是在公模上设置垂直排气结构的剖面图。
图15是在公模上设置垂直排气结构的立体分解图。
具体实施例方式
为了全面地理解上述内容以及本发明的其它优点和目的，下面参照具体实施方式
对本发明作更详细的描述。
1、成型方法介绍本发明的方法包括以下步骤提供一模具设备，其设有与所需成品形状相对应的型腔以及一个或者一个以上的缝隙，该缝隙用以从模具设备内排出在加热或者焙烤过程中形成的气体或蒸汽；加热或者焙烤模具设备；在合模以前向模具设备的型腔内添加液态或者半液态的混合物然后合模；其中，在加热或者焙烤过程中型腔中产生蒸气或蒸汽的时候，混合物被蒸气或蒸汽压力推动并完全填充该型腔；以及在混合物与被加热过的模具设备充分接触的情况下在混合物的外表面上形成了外壳(skin)，该外壳可透过或半透过(semi-permeable)蒸气或蒸汽，这样，外壳与缝隙结构相结合使得蒸气或蒸汽可以从型腔排出到模具设备的外部，但却不会溢出明显数量的混合物。此处，明显数量的混合物是指将导致前面所提到的在现有技术中所发现的缺陷，即产生有一定意义的数量损失，如原料的浪费、用于加热补充混合物而导致的能量浪费、额外的为获得成品而移除多余原料的处理工艺、以及缝隙堵塞等。
当混合物保持在型腔中时蒸气可以溢出，因为缝隙具有足够的尺寸，也就是足够小，混合物与被加热过的模具内壁接触而在混合物表面形成外壳，当加热混合物过程中生成的蒸气或蒸汽的压力足够大时，蒸气或蒸汽便可以透过该外壳排出，接着通过缝隙排出到模具设备的外部而不会使外壳破裂。混合物在加热或焙烤完成以前可能还是液态或者半液态，但由于外壳对于混合物是不可透过的，混合物不能从该模具设备的型腔中溢出。
上述的本发明方法使得在焙烤过程中生成的蒸汽可以排出，而基本上没有原料损失，也没有前面所述的原料损失带来的一些缺点比如原料的浪费、用于加热补充混合物的能量浪费、额外的为获得成品而移除多余原料的处理工艺以及缝隙堵塞。
上述的本发明方法可用于制造食用的焙烤产品或者其它的焙烤产品如以淀粉原料为主的食物容器或者类似产品。该方法所使用的混合物一般是水基的(water-based)。但是本领的技术人员可以理解，该混合物不一定是水基的，比如还可以是以酒精为溶剂的混合物或者其它非水溶剂的混合物。该方法可以使用的混合物的具体实例包括但不限于一般的焙烤类混合物比如华夫饼(waffle)、制甜酥饼干面团或者盛雪糕的圆锥形杯托(ice cream cone batter)；包括淀粉与水的、以淀粉为主的混合物；含有与树脂(resins)混合的复合原料的混合物，树脂用于形成外壳，该外壳可以允许加热或者焙烤过程中产生的气体通过。另外，具体的焙烤过程如加热温度和加热时间要根据将要焙烤的具体混合物而相应改变，这些是本领域熟练技术人员所熟知的技术。
2、模具设备请参考图1和图2，其显示了本发明的模具5，包括公模10、母模15以及在公模10与母模15之间形成的型腔20。模具5的形状可以根据要焙烤的成品的形状进行各种变化。图中所示的模具5的型腔20为碗形。
公模10和母模15可采用现有技术中常用的方法结合在一起，如液压、机械锁固机构或夹紧机构，图中未示。如前面所提到的，在加热或者焙烤过程中型腔20内形成的蒸汽所产生的膨胀力使起初为液体或半液态的混合物充满整个型腔20。蒸气压力推动混合物充分填满该型腔20。因此，不需要用力将公模10与母模15压在一起以使原料填满该型腔，只要公模10与母模15在加热或者焙烤过程中位置固定就可以了。但是，如果需要的话，机械压力与蒸汽压力可以结合使用，以使混合物填满型腔20。
请参考图3，所示的模具5的一部分设有一缝隙25，用以从型腔20内向模具5外面排出加热或焙烤过程中形成的蒸气或者其它气体。该缝隙25设有一与型腔20连通的第一部分30以及一与第一部分30及模具5外部连通的第二部分35，其中第二部分35比第一部分30宽。将缝隙25设计成这样，使缝隙25与上面提到的在加热或者焙烤过程中形成的外壳相结合，以达到允许加热或焙烤过程中的蒸汽排出而不让混合物溢出的效果。缝隙25的尺寸可以根据具体使用的混合物而对应改变。通常，该缝隙25的第一部分30的宽度选用0.001英寸左右～0.030英寸左右，优选的是0.001英寸左右～0.015英寸左右，更优选的是0.001英寸左右～0.006英寸左右，该缝隙25的第一部分30的长度选用0.001英寸左右～2英寸左右，优选的是0.001英寸左右～0.5英寸左右，更优选的是0.001英寸左右～0.1英寸左右。进一步地，缝隙25的第一部分30或第二部分35可以沿其剖面长度保持不变或有所变化。
形成模具5的材料可以从本领域的普通材料中选择，包括但不限于金属，如铸铁、铝或者其它适合的材料。而且，取决于所选定的具体材料和具体的混合物，模具5的型腔20的表面可以采用如下的方法进行处理，如喷沙处理(sand blasting)、金属电镀(plating withmetals)如镀镍、或者本领域内惯用的其它处理方法；所述的表面处理可以用于辅助形成所需成品外表面的特征或者用于改善生产工艺，比如便于在制造完成后从模具5的型腔20取出产品。此外，可以在模具5内结合设置一加热设备。
另外，请参考图2，在成型过程中可以在模具5的公模10与母模15之间的最外面接口的37处保持轻微地张开以便留下一定的间隙，该间隙沿着最外面的接触面的圆周延伸以便于蒸汽可以最初从该37处的间隙溢出。随着加热或者焙烤过程的继续进行，模具40被充分闭合，从而将37处的间隙密封。模具40的充分闭合保证了在产品定型以前将公模10和母模15充分对准，同时也使得公模10和母模15之间可以进行热交换，从而减小公模10和母模15之间的温度差异。
a.排气结构介绍请参考图4到图6，所示的本发明的模具40包括母模45和公模50，其中母模45设有水平的排气结构。请参考图4，所示的母模45设有缝隙55用以在加热或者焙烤的过程中排出气体。请参考图6，母模45进一步包括被紧固件90如螺栓或者螺丝钉固持在一起的下半部分60与上半部分65。
请参考图5，其为图4中的A-A剖面图。可以看到缝隙55是设置在母模45的相对侧面，缝隙55有一通道85、一第一部分70以及一第二部分75，其中，第二部分75比第一部分70宽。图5的B部分是模具40的局部放大图，其显示了型腔80以及缝隙55的第一部分70、第二部分75与通道85。
请参考图6，其为模具40的立体分解图。该模具40的母模45设有缝隙55，其中，母模45包括上半部分65与下半部分60，其中母模45的下半部分60上设有通道85，当上半部分65与下半部分60被组装并被紧固件90固定在一起时，形成如图4和图5所示的缝隙55。进而，组装后，缝隙55的第一部分70以及第二部分75与型腔80的整个圆周连通，在那里母模45的上半部分65与下半部分60相遇，进一步与通道85连通，而通道85又与模具40的外部连通。
请参考图7到图9，其显示了本发明一种模具100，其包括公模105与母模110，其中，母模110设有垂直的排气口。母模110进一步包括被紧固件125结合在一起的第一半115与第二半120，以及一用于在加热或者焙烤过程中排出蒸气或气体的缝隙130，在母模110的第一半115与第二半120中的至少一个上采用凹槽形成缝隙130。
请参考图8，其为图7中的C-C剖面图，其中可以看到母模110中的缝隙130。图8的D部分为模具100的局部放大图，其显示了型腔135以及缝隙130的第一部分140与第二部分145，其中第二部分145比第一部分140宽，且型腔135与缝隙130的第一部分140连通，而第一部分140进一步与缝隙130的第二部分145连通，第二部分145再进一步与母模110的外部连通。
请参考图9，其为模具100的立体分解图，其中母模110的第一半115与第二半120通过紧固件125结合在一起，组装后通过母模110的第一半115与第二半120的接触形成了缝隙130的第一部分140与第二部分145，其中缝隙130的第一部分140与第二部分145沿着该型腔135的全部长度延伸，在那里母模110的第一半115与第二半120相遇。
请参考图10到图12，其显示了本发明一种模具160，模具160包括一公模165和一母模170，且在公模165上设有的水平的排气口。公模165设有缝隙175，用以排出在加热或者焙烤过程中的蒸气或气体。
请参考图11，其为图10中的E-E剖面图，其中可以看到公模165中设置的通气缝隙175。图11的F部分为模具160的局部放大图，其显示了型腔180以及缝隙175的第一部分185、第二个部分190与通道195，其中第二部分190比第一部分185宽。进一步地，型腔180与缝隙175的第一部分185连通，而第一部分185进一步与缝隙175的第二部分190连通，第二部分190进一步与缝隙175的通道195连通，通道195再进一步与公模165的外部连通。
请参考图12，其为模具160的立体分解图，其中公模165进一步包括通过紧固件200结合在一起的第一半205与第二半210，组装后，通过公模165的第一半205与第二半210的接触形成了缝隙175的第一部分185与第二部分190，其中缝隙175的第一部分185与第二部分190沿着型腔180的整个圆周延伸，在那里公模165的第一半205与第二半210相遇。
请参考图13到图15，其显示了本发明一种模具250，该模具250包括公模255与母模260，其中公模255设有垂直的排气口。公模255进一步包括通过紧固件295结合在一起的第一半265与第二半270，以及用于在加热或者焙烤过程中排出蒸气或气体的缝隙275。
请参考图14，其为图13中的G-G剖面图，其中可以看到设置在公模255中的缝隙275。图13的H部分为模具250的局部放大图，其显示了型腔280以及缝隙275的第一部分285和第二部分290，其中第二部分290比第一部分285宽很多，其中第二部分290延伸到公模255的外部以排出在加热或焙烤过程中产生的蒸气或其它的气体。
请参考图15，其为模具250的立体分解图，其中，组装后型腔280与缝隙275的第一部分285连通，第一部分285进一步与缝隙275的第二部分290连通，第二部分290进一步在300处与公模255的外部连通。
公模255的第一半265与第二半270通过紧固件295结合在一起，组装后通过公模255的第一半265与第二半270的接触形成缝隙275的第一部分285和第二部分290，其中缝隙275的第一部分285和第二部分290沿着型腔280的整个长度延伸，在那里公模255的第一半265与第二半270相遇。
尽管此处根据具体的实施方式和实施例对本发明进行了介绍，但是可以理解，在不偏离本发明宗旨与范围的情况下，本领域的熟练技术人员可以根据本发明做出各种变换方式。因此，本发明的范围仅被后面的权利要求所限制。
权利要求
1.一种模具设备，其包括型腔；以及与该型腔和该模具设备的外部连通的、用于排出蒸气的缝隙，其中，所述的缝隙具有如此的结构，其允许蒸气从所述型腔内排出而同时不允许任何明显数量的混合物从该型腔内排出。
2.如权利要求1所述的模具设备，其中，当所述的混合物添加到所述的模具设备中时，在该混合物的外表面形成外壳，且所述缝隙的尺寸与所述外壳相结合，足以允许蒸气从所述型腔内排出而同时不允许任何明显数量的混合物从该型腔内排出。
3.如权利要求1所述的模具设备，其中，当所述的混合物添加到所述的模具设备中时，蒸气的形成使该混合物充分填满所述型腔并且在该混合物的外表面形成外壳，且所述缝隙的尺寸与所述外壳相结合，足以允许蒸气从所述型腔内排出而同时不允许任何明显数量的混合物从该型腔内排出。
4.如权利要求3所述的模具设备，其中，所述的缝隙进一步包括一第一部分与一第二部分，其中，该第二部分比该第一部分宽。
5.如权利要求4所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的宽度为0.001英寸左右到0.015英寸左右。
6.如权利要求5所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的长度为0.001英寸左右到2英寸左右。
7.一种模具设备，其包括一公模；一母模，其中，所述的公模与所述的母模的接触形成了具有所需形状的型腔；以及一连通所述型腔与模具设备外表面的、用于排出蒸气的缝隙，其中，所述的缝隙具有如此的结构，其允许蒸气从所述型腔内排出而同时不允许任何明显数量的混合物从该型腔内排出。
8.如权利要求7模具设备，其中，当所述的混合物添加到所述的模具设备中时，蒸气的形成使该混合物充分填满所述型腔并在该混合物的外表面形成外壳，且所述缝隙的尺寸与所述外壳相结合，足以允许蒸气从所述型腔内排出而同时不允许任何明显数量的混合物从该型腔内排出。
9.如权利要求8所述的模具设备，其进一步包括一采用压力使所述公模与所述母模接触的装置。
10.如权利要求8所述的模具设备，其进一步包括一使所述公模与所述母模接触的紧固件。
11.如权利要求8所述的模具设备，其中，所述的母模进一步包括通过可拆卸的紧固件结合在一起的一第一半与一第二半，以及所述缝隙。
12.如权利要求11所述的模具设备，其中，所述的缝隙进一步包括一与所述型腔连通的第一部分以及一与所述第一部分和模具设备外部连通的第二部分，其中，该第二部分比该第一部分宽。
13.如权利要求12所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的宽度为0.001英寸左右到0.015英寸左右。
14.如权利要求13所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的长度为0.001英寸左右到2英寸左右。
15.如权利要求12所述的模具设备，其中，所述的缝隙是沿所述模具设备的水平轴向的。
16.如权利要求15所述的模具设备，其中，所述缝隙的第二部分与一通道连通，该通道进一步与所述模具设备外部连通。
17.如权利要求16所述的模具设备，其中，所述的缝隙是在所述第一半与所述第二半接触时通过设在该第一半与该第二半的至少其中之一上的凹槽形成的。
18.如权利要求12所述的模具设备，其中，所述的缝隙是沿所述模具设备的垂直轴向的。
19.如权利要求18所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的宽度为0.001英寸左右到0.015英寸左右。
20.如权利要求19所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的长度为0.001英寸左右到2英寸左右。
21.如权利要求18所述的模具设备，其中，所述的缝隙是在所述第一半与所述第二半接触时通过设在该第一半与该第二半的至少其中之一上的凹槽形成的。
22.如权利要求8所述的模具设备，其中，所述的公模进一步包括通过可拆卸的紧固件结合在一起的一第一半与一第二半，以及所述缝隙。
23.如权利要求22所述的模具设备，其中，所述的缝隙进一步包括一与所述型腔连通的第一部分以及一与所述第一部分和模具设备外部连通的第二部分，其中，该第二部分比该第一部分宽。
24.如权利要求23所述的模具设备，其中，所述的缝隙是沿所述模具设备的水平轴向的。
25.如权利要求24所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的宽度为0.001英寸左右到0.015英寸左右。
26.如权利要求25所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的长度为0.001英寸左右到2英寸左右。
27.如权利要求24所述的模具设备，其中，所述缝隙的第二部分与一通道连通，该通道进一步与所述模具设备外部连通。
28.如权利要求27所述的模具设备，其中，所述的缝隙是在所述第一半与所述第二半接触时通过设在该第一半与该第二半的至少其中之一上的凹槽形成的。
29.如权利要求23所述的模具设备，其中，所述缝隙是沿所述模具设备的垂直轴向的。
30.如权利要求29所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的宽度为0.001英寸左右到0.015英寸左右。
31.如权利要求30所述的模具设备，其中，所述缝隙的第一部分的长度为0.001英寸左右到2英寸左右。
32.如权利要求29所述的模具设备，其中，所述的缝隙是在所述第一半与所述第二半接触时通过设在该第一半与该第二半的至少其中之一上的凹槽形成的。
33.一种方法，其包括向设有型腔的模具设备内加入混合物；以及焙烤该模具设备内的混合物，直到该混合物具有稳定的形态；其中，在所述混合物与所述型腔的表面接触时，在该混合物的外表面形成外壳；以及该模具设备包括一具有如此结构的缝隙，其可以使蒸气通过所述缝隙而从该模具设备的型腔内排出，但基本上不会有混合物从所述缝隙损失掉。
34.如权利要求33所述的方法，其中，所述的外壳允许蒸气通过所述缝隙从所述模具设备的型腔内排出，但基本上不会有混合物从所述缝隙损失掉。
35.如权利要求33所述的方法，其进一步包括如下步骤在加入混合物之前，对所述模具设备进行加热。
36.如权利要求33所述的方法，其中，在加热过程中蒸气形成的压力使得所述混合物充分填满所述模具设备的型腔。
37.如权利要求33所述的方法，其中，在加热时蒸气形成的压力下，在所述缝隙处，所述外壳对于蒸气是可透过，但对于所述混合物是不可透过的。
38.如权利要求33所述的方法，其中，所述的缝隙进一步包括一第一部分以及一第二部分，而且，该第二部分比该第一部分宽。
39.如权利要求38所述的方法，其中，所述缝隙的第一部分的宽度为0.001英寸左右到0.015英寸左右。
40.如权利要求39所述的方法，其中，所述缝隙的第一部分的长度为0.001英寸左右到2英寸左右。
全文摘要
本发明提供了一种生产焙烤产品的方法以及一该方法所采用的模具设备，其中，该模具设备设有一个具有所需形状的型腔；该模具设备还包括一缝隙，该缝隙允许蒸汽通过该缝隙从型腔内排出而同时不允许明显数量的混合物通过该缝隙从型腔内溢出。
文档编号B29C43/00GK1997293SQ200480018116
公开日2007年7月11日 申请日期2004年6月18日 优先权日2003年6月27日
发明者艾丽·Jr·赫劳, 大卫·A·德林杰, 赖安·M·凯恩, 马特·A·斯普莱林 申请人:生物圈工业公司