食品坯料片的成形方法以及其成形装置
本申请是申请人为“雷恩自动机株式会社”、发明名称为“食品坯料片的成形方法以及其成形装置”、申请日为“2016年6月1日”、申请号为“201680033280.3”这一母案申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及切断从喷嘴挤出的食品坯料并成形食品坯料片的方法以及其装置，具体地说，涉及在从朝向下方挤出的食品坯料切出食品坯料片时，能够不使食品坯料片变形而可靠地成形的食品坯料片的成形方法以及其成形装置。
背景技术
以往，在饼干等的食品中，使用材料、色彩不同的多个坯料，制造模仿了几何形状、动物的脸等的设计的点心，也提出一种挤出如这样的食品坯料的装置。公开有专利文献1所记载的挤出模具，其至少具备送出第一食品坯料的第一挤出模具与在其外侧隔着规定的间隔而配置的送出第二食品坯料的第二挤出模具，在水平截面下，从坯料送出口连续挤出模仿了动物的脸的饼干坯料。
另外，专利文献2所公开的食品材料的切断装置为使用了包馅机的装置，将从喷嘴连续挤出的食品材料切断为较薄的圆盘形的食品材料。该切断装置具备从在喷嘴孔中央部分具备有引导棒的喷嘴连续挤出食品材料的挤出装置和由多个闸门体构成的切断装置。该切断装置具备多个闸门体，该多个闸门体自由转动。切断装置向由各闸门体所生成的切断区域内引导食品材料，使各闸门体转动而缩闭切断区域，由此从食品材料切断圆盘形的食品材料。之后，闸门体沿引导棒向下方移动而向传送带切出圆盘形的食品材料。
专利文献1：日本特开平9-75057号公报
专利文献2：日本特开平7-255356号公报
从专利文献1所记载的挤出模具挤出的饼干坯料被配置于挤出模具的下方的传送带搬送，并被进行升降的切断刀切断为较薄的饼干坯料片。然而，连续挤出的饼干坯料等的食品坯料由于被载置于传送带而相接部变形，存在无法成形符合挤出模具的坯料送出口的形状的食品坯料片的问题。并且存在若切断较薄的食品坯料片，则会产生折弯等的变形问题。
另外，在专利文献2所记载的食品材料的切断装置中，存在被切断的食品材料在其中央部形成有由引导棒产生的孔，最终产品的品质降低的问题。并且，虽然公开了在该闸门体中，通过使闸门体进行开动作而解开与食品材料的粘着，但是在切断较薄的食品材料时，存在由于与进行闭动作的闸门体的粘着，被切断的食品材料变形的情况，另外，存在由于与进行开动作的闸门体的粘着，被切断的较薄的食品材料撕裂的情况，进而有在较薄地被切断的食品材料落下并载置于传送带时，由于曲折、翻转的落下不良而产生的飞散、变形等的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供不会产生上述问题，而沿喷嘴孔的形状将从喷嘴连续挤出的食品坯料切断为薄片，并且，能够不变形而稳定地移载在搬送输送机上的食品坯料片的成形方法以及其成形装置。
本发明用于解决上述课题，为一种食品坯料片的成形方法，该食品坯料片的成形方法是成形食品坯料片的方法，其特征在于，包括：挤出工序，在该工序中，从喷嘴朝向下方连续挤出食品坯料；切断工序，在该工序中，使切断刀前进而将上述食品坯料从其径向切断为食品坯料片；落下工序，在该工序中，上述薄片一边沿上述切断刀的前进方向移动一边落下；以及载置工序，在该工序中，上述薄片载置于搬出输送机，上述搬出输送机配置于喷嘴的下方并沿上述切断刀的前进方向行进。
另外，特征在于，在上述切断工序中，向上述切断刀赋予超声波而切断食品坯料。
另外，特征在于，在上述切断工序中，上述切断刀的基于超声波的振动的振幅处于60μm～120μm之间。
另外，特征在于，上述切断刀相对于上述喷嘴设置1mm以下的间隙而切断上述食品坯料。
另外，特征在于，向上述切断刀涂覆防粘液而切断上述食品坯料。
另外，特征在于，在上述切断刀将上述食品坯料多次切断后，向上述切断刀涂覆防粘液。
另外，一种成形食品坯料片的装置，其特征在于，具备挤出装置和切断装置，上述挤出装置具备朝向下方连续挤出食品坯料的喷嘴，上述切断装置具备：切断刀，其从上述食品坯料切断出食品坯料片；切断刀移动机构，其使上述切断刀从初始位置前进，之后，向下方移动，进而，返回至上述初始位置；以及搬出输送机，其配置于上述喷嘴的下方并沿上述切断刀的前进方向行进。
另外，特征在于，上述切断刀为超声波切割刀。
另外，特征在于，上述超声波切割刀的振幅处于60μm～120μm之间。
另外，特征在于，上述切断刀在前进时相对于上述喷嘴设置有1mm以下的间隙。
另外，特征在于，具备向上述切断刀涂覆防粘液的涂覆装置。
另外，特征在于，上述切断刀移动机构具备：前后移动机构，其连结于旋转轴并使上述切断刀前后移动；和升降机构，其连结于上述旋转轴并使上述切断刀升降。
另外，特征在于，具备控制装置，该控制装置能够通过控制上述旋转轴的旋转角速度来控制上述切断刀的动作。
另外，特征在于，具备控制装置，该控制装置重复进行在上述旋转轴旋转一次后在所需时间内停止旋转的间歇驱动，由此间歇地驱动上述切断刀。
另外，特征在于，具备控制装置，该控制装置以在上述旋转轴旋转一次时变速驱动上述旋转轴的旋转角速度而使上述切断刀前进的时间与上述切断刀后退的时间不同的方式进行驱动。
另外，特征在于，具备：固定机构，其用于组合上述挤出装置和上述切断装置；和检测装置，其对上述挤出装置和上述切断装置被组合的情况进行检测，还具备控制装置，该控制装置在上述检测装置发出检测信号时将上述挤出装置和上述切断装置控制为可驱动。
根据本发明，能够使从喷嘴连续挤出的食品坯料符合喷嘴孔的形状而不变形地切断为食品坯料片。并且，由于能够不变形地将被切断出的食品坯料片移载于搬送输送机上，因此能够解决上述现有的问题。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的食品坯料片的成形装置的主视说明图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的食品坯料片的成形装置的主要部分的俯视说明图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的食品坯料片的成形装置的成形工序的说明图。
图4是表示切断评价试验中的切断不良样式“(a)固态物的拉拽”的例子的附图替代照片。
图5是表示切断评价试验中的切断不良样式“(b)固态物的粉碎”的例子的附图替代照片。
图6是表示切断评价试验中的切断不良样式“(c)整体形状的变形(走形)化”的例子的附图替代照片。
具体实施方式
使用图1～图3对本发明的实施方式所涉及的食品坯料(food dough)的成形装置1进行说明。这里，作为从由第一食品坯料D1与第二食品坯料D2所构成的食品坯料D切断较薄的食品坯料片(pieces of food dough)P的装置进行说明。成形装置1具备食品坯料D的挤出装置3、切断装置5以及对各装置的动作进行控制的控制装置8。上述挤出装置3具备基台7，该基台7在其上表面安装有食品坯料D1、D2的供给装置9，在上部前表面安装有重合喷嘴(combining nozzle)11，在下部前表面安装有搬出输送机(carrying-out conveyor)13。
供给装置9具备进给第一食品坯料D1的第一供给装置9A与进给第二食品坯料D2的第二供给装置9B。重合喷嘴11与各供给装置9A、9B连通，连续挤出以第一食品坯料D1覆盖了第二食品坯料D2的外侧的层状的食品坯料D。在重合喷嘴11的下部具备挤出第二食品坯料D2的内喷嘴16以及与内喷嘴16隔着所需的空间而配置于外侧的喷嘴15。喷嘴15挤出层状的食品坯料D。该喷嘴15的喷嘴孔15A的外形在俯视观察下形成有凹凸。另外，搬出输送机13为使传送带17环状转动而沿搬送方向Y搬送食品坯料片P的带式输送机。这里，喷嘴15的下表面15B与搬出输送机13的搬送面13A平行配置。
切断装置5具备超声波切割刀19、移动机构21以及基台23。超声波切割刀19一体地具备进行超声波振动的超声变幅杆(horn)亦即切断刀24与振子25。另外，移动机构21是使超声波切割刀19移动的机构，在基台23具备该移动机构21。
移动机构21具备使超声波切割刀19前后往复的前后移动机构27以及使超声波切割刀19升降的升降机构29。前后移动机构27以及升降机构29利用驱动马达30而同步地动作。前后移动机构27具备旋转轴31、导轨33、曲柄臂35、接头36以及移动台37。导轨33的基端部自由转动地轴支承于旋转轴31。导轨33在俯视观察下，其长边方向沿搬送方向Y配置。移动台37以能够进行往复运动的方式安装于导轨33。另外，旋转轴31具备曲柄机构，其轴固定有曲柄臂35的基端部，曲柄臂37的另一端部与移动台31被接头36所连结。因此，通过旋转轴31旋转，从而移动台37在导轨33上往复，安装于移动台37的超声波切割刀19进行前后移动。
升降机构29具备旋转轴31、凸轮板39、摆动臂41以及接头43。在旋转轴31轴固定有凸轮板39。凸轮板39的外周形成有相距旋转轴31的旋转中心的距离变动的凸轮曲面。摆动臂41的中央部自由转动地安装于基台23，在一个端部安装有凸轮从动件45。该凸轮从动件45的外周与凸轮板39的外周以抵接的方式安装。另外，摆动臂41的另一个端部与导轨33被接头43连结。因此，通过旋转轴31旋转，导轨33以其基端部为支点进行摆动，安装于移动台31的超声波切割刀19进行升降。
在基台23的顶板47具备公知的喷涂装置49作为防粘液涂覆装置48。喷涂装置49朝向切断刀24的包括刀尖24A的上方的刀面24B在所需时间内雾状喷出酒精、水等的防粘液51。防粘液51的喷雾能够在每次切断刀24切断食品坯料D时、或者在多次切断后适当地雾状喷出。若使用酒精等易于气化的液体，则切断刀24的冷却效果较高，在使用伴随有发热的超声波切割刀的情况下较为有效。
在基台23的顶板47的前端部具备用于结合组装挤出装置3与切断装置5的固定机构53。固定机构53隔着重合喷嘴11，一方面将板55安装于顶板47，另一方面配置固定板57并利用螺钉59固定于重合喷嘴11。
在挤出装置3与切断装置5具备对这些部件被组合的情况进行检测的检测装置61。检测装置61可以为传感器式、开关式等的公知的检测装置61，例如，在磁性开关式的检测装置中，能够在切断装置5的基台23安装磁铁，在挤出装置3的基台7内的对应位置安装开关。在切断装置5被组合于挤出装置3的情况下，由于检测装置61向控制装置8发送检测信号而成为检测状态，因此控制装置8将成形装置1(挤出装置3与切断装置5)控制为可驱动。相反地，在切断装置5与挤出装置3分离的情况下，检测装置61成为非检测状态，控制装置8能够停止各部分的启动，从安全性的观点出发较为有用。
接下来，对切断食品坯料D而成形食品坯料片P的工序进行说明。这里，将图3的(A)所示的切断刀24的待机位置作为初始位置。在该初始位置，切断刀24的刀尖24A位于最上升位置且相对于搬送方向Y位于上游侧。另外，切断刀24的刀形成为锐角，上方的刀面24B以及下方的刀面24C从搬送方向Y的下游侧朝向上游侧而朝下方倾斜地配置。在凸轮板39从该初始位置旋转180度的期间，刀尖24A维持最上升位置，超声波切割刀19沿搬送方向Y水平前进至最下游端位置(参照图3的(B))。
此时，刀尖24A与喷嘴15的下表面15B的间隙被设定为1mm以下，优选被设定为0.3mm～0.5mm，刀尖24A在食品坯料D流下的区域从搬送方向Y的上游侧向下游侧前进，从食品坯料D切断食品坯料片P。此外，若刀尖24A与喷嘴15的下表面15B的间隙成为1mm以上，则存在坯料被向外侧拉拽，无法切断为符合喷嘴形状的形状的情况，另外，若刀尖24A与喷嘴15的下表面15B的间隙过窄，则存在刀尖24A与喷嘴15的下表面15B产生干扰而刀刃24A破损的情况。食品坯料片P通过从切断刀24承受的推力而边沿搬送方向Y移动边落下，并载置于以所需的速度向切断刀24的前进方向行进的搬送面13A。被切断的食品坯料片P由于从上游侧被切断，因此先被切断的部分向下方移动，从而存在食品坯料片P的上游侧向下方倾斜的趋势。然而，在食品坯料片P从食品坯料D被切出时，由于从切断刀24承受朝向水平方向的推力，因此以食品坯料片P的下游侧部分拉动上游侧部分的方式发挥作用，校正食品坯料片P的倾斜并且防止弯曲等的变形。并且，由于食品坯料片P并不是如现有那样向喷嘴孔15A的正下方落下，而是边向水平方向移动边落下，因此在载置于向同一方向行进的搬送面13A时，可防止变形。
到达了最下游端位置的刀尖24A在凸轮板39进一步旋转90度(从初始位置旋转270度)的期间，下降至最下降位置并且后退至喷嘴15的下方(参照图3的(C)、(D))。刀尖24A的下降速度被设定为比食品坯料D被从喷嘴孔15A挤出的挤出速度要快。移动至最下降位置的刀尖24A在凸轮板39进一步旋转90度(从初始位置旋转360度)的期间，上升至最上升位置并且向上游侧移动而返回初始位置。在该返回时，切断刀24被设定为不与食品坯料D接触。而且，若超声波切割刀19返回初始位置，则防粘液51从喷涂装置49在所需时间内被喷雾于切断刀24的上方的刀面24B。通过重复该一系列的动作，从而以沿着喷嘴孔15A的形状从食品坯料D连续切断食品坯料片P而成形多个食品坯料片P。
将切断刀24在从初始位置移动后返回初始位置，并再次开始前进为止的动作称为1个周期。切断刀24与移动机构21所具备的旋转轴31的旋转角相对应地移动，移动速度与旋转轴31的旋转角速度相对应地变动。在设定了每单位时间的食品坯料片P的切断个数的情况下，上述1个周期的所需时间被决定。
旋转轴31的旋转能够连续等速地旋转。将这样的切断刀24的动作称为连续驱动。在该连续驱动中，与切断个数的增减成比例地控制旋转轴31的旋转角速度。换句话说，通过增减切断个数，从而切断刀24的前进速度进行增减。
另外，旋转轴31的旋转能够与食品坯料D的物性、切断厚度等的变更相对应地控制为各种方式。例如，还能够针对旋转轴31设定在上述1个周期的时间内切断刀24在初始位置待机的时间。将这样的切断刀24的动作称为间歇驱动。在该间歇驱动中，即使在切断个数被变更的情况下，也能够固定切断刀24进行动作的时间而将切断刀24的前进速度保持为恒定。例如，若利用连续驱动相对地减少切断次数，则切断刀24的前进速度成为低速，从喷嘴15挤出的食品坯料D由于切断刀24而停滞。为了防止该停滞，能够以不延迟切断刀24的前进速度地使之动作，设定在1个周期内切断刀24不动作而在初始位置待机的时间的方式，对切断刀24的动作进行控制。
对间歇驱动的情况下的控制装置8的控制进行例示。将切断刀24的动作时间设定为1秒。在该设定中，连续驱动的切断次数相当于每分钟60个。在该间歇驱动中，若将切断个数设定为每分钟30个，则由于1个周期为2秒，因此切断刀24的待机时间为1秒。
另外，还能够以在1个周期内变动旋转轴31的旋转角速度的方式进行控制。将这样的切断刀24的动作称为变速驱动。在该变速驱动中，即使在切断个数被变更的情况下，也能够将切断刀24前进的速度保持为恒定，在剩余的时间内使切断刀24返回至初始位置。例如，在切断混合有粒状物的食品坯料D、较薄的食品坯料片P的情况下，存在适于该切断的切断速度。在增加切断个数的情况下，由于在连续驱动中切断速度成比例地增加，因此有时会产生粒状物无法切断、或者较薄的食品坯料片P破损等的问题。通过该变速驱动，能够以适当的切断速度切断食品坯料D。
对变速驱动的情况下的控制装置8的控制进行例示。将适于切断刀24切断食品坯料D的前进时间设为1秒。若在连续驱动中将切断刀24的前进速度设为1秒，则由于后退时间成为1秒，因此切断次数为每分钟30个。若在该变速驱动中将切断个数设定为每分钟45个，则由于1个周期为1.5秒，因此进行以使切断刀24的后退时间成为0.5秒的方式使旋转轴31增速的控制。通过对上述切断刀24的动作进行控制，从而能够防止食品坯料片P的变形而稳定地成形。
本发明的实施方式所涉及的食品坯料片的成形装置1的说明大体如上所述，但并不局限于此，在权利要求书的范围内能够进行各种变更。例如，虽然将上述食品坯料D作为实心的棒状进行了说明，但是也可以为中空的，还能够成形像面包圈那样的环形的食品坯料片。另外，虽然作为切断装置5具备超声波切割刀19的装置进行了说明，但也可以是对切断刀24赋予周期性的微振动的切割刀，此外，也可以是不赋予振动的方式。能够与切断的食品坯料的物性相对应地，考虑经济性而适当地选择。
另外，虽然将供食品坯料片P落下并载置的搬出输送机13的搬送面13A作为水平进行了说明，但是并不局限于此，也可以以从搬送方向Y的上游侧朝向下游侧向上方倾斜的方式具备搬送面13A。由于被切断的食品坯料片P如上所述那样存在向上游侧倾斜的趋势，因此通过搬送面13A向同一方向倾斜，能够防止食品坯料片P的变形。
另外，虽然以公知的喷涂装置49对防粘液涂覆装置48进行了说明，但是并不局限于雾状喷出防粘液51，还能够适当地设定为利用刷毛等的涂覆等。此外，虽然以在切断刀24每次返回初始位置时涂覆防粘液51的方式进行了说明，但是防粘液的涂覆频率能够适当地设定。
接下来，对于在本发明所涉及的食品坯料片的成形方法以及成形装置1中，作为切断刀24使用超声波切割刀19而进行的切断评价试验的结果进行说明。
供切断评价试验用的食品坯料D为饼干坯料(Cookie dough)、西班牙小甜饼坯料(polvorone dough)、以及巧克力饼干坯料(chocolate-cookie dough)这三种，将在这些坯料中未混合有固态物(粒状物)的原材料；以及作为固态物(粒状物)，在这些坯料混合有杏仁固态物(最大颗粒直径7mm)、杏仁切片固态物(最大15mm)、碎核桃固态物(最大颗粒直径12mm)、夏威夷坚果固态物(最大颗粒直径15mm)的原材料供切断评价试验使用。此外，这里使用的食品坯料D使用由多层的层结构所形成的坯料。
切断评价试验所使用的超声波切割刀19沿利用切断刀24切断食品坯料D的方向边施加频率20KHz的超声波振动边切断食品坯料D。另外，以超声波切割刀19的振幅为参数，使之从10μm变化至180μm，进行切断评价试验。此外，将切断刀24与喷嘴15之间的间隙设为1mm，将食品坯料D的切断厚度设为8mm，以成为每分钟60次的切断次数的速度进行切断评价试验。
在切断评价试验中，利用以下所定义的方法进行切断能力的评价。即，作为切断不良的样式，列举(a)固态物的拉拽、(b)固态物的粉碎、(c)整体形状的变形(走形)化(包括翘起、形状变化的概念)这三种，设定这些切断不良的样式中的轻度不良、以及重度不良。
此外，表示了上述切断不良的(a)、(b)、(c)的各样式的代表性形态的附图替代照片在图4～图6中示出。此外，这些图所示的切断不良均相当于重度不良。
利用◎、○、△、×表示切断评价试验的结果，◎、○、△、×的各符号的意义如以下那样定义。
◎由上述(a)、(b)、(c)所定义的切断不良一个都没有产生的情况。
○在由上述(a)、(b)、(c)所定义的切断不良之内，任意一个轻度不良产生的情况。
△在由上述(a)、(b)、(c)所定义的切断不良之内，任意两个轻度不良产生的情况。
×由上述(a)、(b)、(c)所定义的切断不良的一个以上的重度不良产生的情况、或是三个轻度不良产生的情况。另外，也包括由于超声波切割刀的破损、过热，而无法切断的情况。
基于上述条件以及评价方法而实施的切断评价试验的结果在表1中示出。试验的结果明确出：超声波切割刀19的振幅会给予食品坯料D的切断性以及混合有固态物(粒状物)的食品坯料D的切断性极大的影响。即，通过将超声波切割刀19的振幅设为60μm以上，从而即使在各种坯料混合各种固态物(粒状物)，也完全不会产生固态物的拉拽、固态物的粉碎、或者整体形状的变形(走形)化等的切断不良，能够得到能够连续切断出具有完美的切断面的食品坯料片P的显著效果。
[表1]
切断评价试验结果
另外，明确出：若将超声波切割刀19的振幅设为160μm，则超声波切割刀19会产生破损、由于过热而无法连续切断，超声波切割刀19的功能方面无法切断食品坯料D。因此，在切断评价试验中，不实施将超声波切割刀19的振幅设为180μm的试验。
在以上的说明中，虽然作为超声波切割刀19利用切断刀24边沿切断食品坯料D的方向施加频率20KHz的超声波振动、边切断食品坯料D的装置进行了说明，但是并不局限于此。例如，也可以将振动的方向设定为相对于利用切断刀24切断食品坯料D的方向呈90度或者呈45度的方向。另外，超声波振动的频率也可以设定为20KHz以上、或者20KHz以下。
另外，在以上的说明中，虽然作为切断刀24利用前后移动机构与升降机构进行组合了前后运动与升降运动的运动，从而切断食品坯料D的装置进行了说明，但是并不局限于此。例如，也可以配置为使切断刀24绕配置于喷嘴15的侧方的旋转轴旋转，仅利用切断刀24的旋转运动来切断食品坯料D。
另外，在以上的说明中，对于向超声波切割刀19施加超声波振动的时间并未特别提及，但是可以设定为在运转成形装置1时，始终向超声波切割刀19施加超声波振动，或者也可以仅在超声波切割刀19前进的区间、或者仅在超声波切割刀19切断食品坯料D的区间向超声波切割刀19施加超声波振动。这样，通过间歇地向超声波切割刀19施加超声波振动，从而能够使超声波切割刀19的发热减少，长时间运转成形装置1。
附图标记说明：
1…成形装置；3…挤出装置；5…切断装置；7…基台；13…搬出输送机；19…超声波切割刀；21…移动机构；23…基台；24…切断刀；27…前后移动机构；29…升降机构；48…防粘液涂覆装置；53…固定机构；61…检测装置；D…食品坯料；P…食品坯料片；Y…搬送方向。
