JP2018508338A - 混合室 - Google Patents

Abstract

種々の乾燥成分を液体と混合するための混合室が開示される。混合室は蓄積室を有し、該蓄積室は成分が液体噴霧ノズルを通過する際、成分を一様に分配し、均質な水和物を生じさせる。液体は種々の圧力で噴霧されて粒状の水和物のレベルを変化させ、捏ね粉、バター又は他の混合物の製造を許容する。一般的に水分の吸収が緩やかな乾燥成分でさえも、液体を過剰にすることなく急速且つ一様に水和される。乾燥成分の体積流量等のプロセスパラメータもまた変化させることが可能である。【選択図】図２

Description

（関連出願の参照）
本願は、2014年12月3日付け提出の米国予備出願No.62/086,815の優先権を主張し、ここでは該出願の全体が本願明細書に組み入まれる。

本開示は一般的に、粒状の乾燥材料を水和させる混合室に関する。より詳しくは、本発明は小麦粉のような粒状の乾燥材料を調和且つ均質に水和させることに関する。

連続した流動プロセスで使用する乾燥成分の混合室は従来技術から公知であり、大規模な生産に屡々利用される。このような混合室の１つは米国特許第7,332,190号明細書に示されている。

従来技術の混合室は、広範囲に多様な乾燥成分をその流量を可変して有効に混合できない。乾燥成分は混合室の或る部分では濃縮し、乾燥成分の不均一な水和物をもたらす。捏ね粉が従来技術の混合室で混合されたとき、その結果物は噴霧から離れた処では濃い捏ね粉、噴霧の端では湿潤したバター状の捏ね粉、噴霧の中心では未混合の液体となる。このような未混合の液体は、乾燥成分が適切に水和されたか否かを評価する時間の把握を機械オペレータに難しくするという課題をもたらす。或る食品レシピは高精度な水和物を要求する。従来技術の混合室の構成は正確なプロセス制御を困難にしている。

また、従来技術の混合室は食品汚染からの適切な保護を提供しない。米国及び他の諸国における食品の安全性及び衛生の基準は厳格で、食品製造設備でのバクテリアの増殖を阻止する定期的な清掃を要求する。従来技術の混合室の構成は清掃を困難にし、最も厳格な食品衛生要件を満たしていない。

最後に、従来技術の混合室の構成は、乾燥成分の種類、その密度、粒状化された粒子サイズ及び所望の水和レベルに係る多様性に適応させるうえで、液体や乾燥成分の流量等のキープロセスパラメータの調整に制限を受けている。

広範囲に多様な乾燥成分の均質な水和を許容する改善した混合室が必要とされている。

乾燥成分と液体とを混合する混合室が開示される。混合室は、小麦粉、ふすま、種全体等の多様な乾燥成分の水和化をユーザに許容し、且つ、多様なプロセス制御を組み込んでいる。混合室は、成分が液体噴霧ノズルを通過する際、成分を一様に分配し、均質な水和物をもたらす。粒状水和物のレベルの変化をもたらすため、液体は多様な圧力で噴霧可能である。一般的に水分の吸収が緩やかな乾燥成分でさえも、液体を過剰にすることなしに、乾燥成分は迅速且つ均質に水和される。乾燥成分における体積流量等の他のプロセスパラメータは全ての適用にとっての最適なプロセス制御を確実にするために変化され得る。

開示された混合室は特に、ふすま、グルテン及び繊維等の液体を速やかに吸収しない乾燥成分の水和に有効である。付け加えて、混合室は、全種類のバター、パンケーキ、ドーナッツ、マフィン、クレープ、スポンジバター等の人が消費する捏ね粉の製造や、多様な非食品成分の捏ね粉の製造に有効である。

好適な実施形態に係る混合室の斜視図である。 液体噴霧への乾燥成分の提供を説明する図１の混合室の側面図である。 図１の混合室の分解斜視図である。 図１の混合室の右側面図である。 他の実施形態に係る混合室の斜視図である。 図５の混合室の右側面図である。

図１，２には混合室の好適な実施形態が示されている。混合室１０は、乾燥成分調量入口４０、蓄積室３０及び混合管２０を含む。成分は乾燥成分調量入口４０を通じて混合室１０に流入して蓄積室３０内を落下し、ここで、成分は水和反応に先立って分散される。成分が混合管２０に流入した際、成分は水和され、そして、混合管２０の底から流出する。

混合室１０内での粒子の流れは図２に詳細に示され、図２は好適な実施形態の右側面図である。混合室１０は乾燥成分調量入口４０を備え、該入口４０は流量調整ノブ４２を含む。該流量調整ノブ４２は内側スリーブ４９に対し、調整ラック５１を介して外側スリーブ４６を移動させ、ここで、該調整ラック５１は内側スリーブ４９に取り付けられている。成分が蓄積室３０に流入する際、外側スリーブ４６及び内側スリーブ４９の相対的な摺動はオリフィス５２の開閉によって乾燥成分の流量を制御する。このような相対的な摺動はオリフィス５２の一部を開閉することで、オリフィス５２のサイズを変化させる。内側スリーブ４９は取り付けフランジ５０を介して上流機器に取り付けられている。乾燥線分調量入口４０は複数の空気入口孔４５を含み、これら空気入口孔４５は乾燥成分の流入に起因する不所望な負圧の発生を回避するために空気の動きを許容する。

成分がオリフィス５２を一旦通過すると、成分は調量済み乾燥成分のための管４７内を蓄積室３０に向けて自由落下する。乾燥成分が蓄積室３０に向けて落下する際、成分は分流器３３に出会う。本実施形態では、分流器３３は円錐形状をなし、外側に向けて先細状をなし、蓄積室３０に達している。

分流器３３に出会うことで、成分は一定の円錐形又は分流器３３に対応した他の形状に分配され、蓄積室３０の外側に向けて流れる。蓄積室３０は蓄積ネック３６を含むことができ、該蓄積ネック３６は蓄積室３０を形成する壁の先細区域である。この構成において、蓄積器３６は分流器３３の先細とは逆向きの先細をなしている。このような構成によれば、成分は蓄積器３６に接触し、成分の方向が混合管２０の中心に向けて変更される。この構成は、成分が液体噴霧３７を通過する際、成分の分配をより一層均一にする。成分が蓄積室３０を流出して混合管２０に流入する際、放出スプレーノズル３８によって発生された液体噴霧３７は、落下する乾燥成分に対して方向付けられている。成分が混合管２０を重力で通過する際、液体噴霧３７は成分を水和させる。

図３は図１の混合室の分解斜視図である。乾燥成分調量入口４０は外側スリーブ４６及び内側スリーブ４９-図２参照-からなる。外側スリーブ４６に備えられたガイド軸受４１は該ガイド軸受４１に沿う内側スリーブ４９の摺動を許容する。ガイド軸受４１の複数の通路又は溝５４は複数のリッジ５３-図２参照-と協働して、混合管２０の方向付けを維持し且つ内側スリーブ４９回りの回転を阻止する。所望の構成に応じて、通路又は溝の配置を逆にすることもできる。図２に示されるように流量調整ノブ４２は調整ハウジング４４内でピニオン４３に連結されている。該ピニオン４３は図２に示された内側スリーブ４９の調整ラック５１と協働してオリフィス５２のサイズを調整する。

空気入口孔４５は、混合室１０内の不所望な負圧を回避するために乾燥成分調量入口４への空気の流入を許容する。調量済み乾燥成分のための管４７は蓄積室３０にフランジ４８を介して取り付け可能である。蓄積室３０はフランジ４８に合致する対応のフランジ３１を有する。

図３は、蓄積室３０内に位置付けられた乾燥成分の分流器３３を示す。該分流器３３は複数のノズルサポート３４によって支持されている。幾つかの実施形態では、参照符号３５で示されたノズルサポート３４の１つがスプレーノズル３８のための水和液体の供給ラインの一部として機能する-図２，３参照。蓄積ネック３６は成分の方向付けを変更して、成分を蓄積室３０の中心に向けさせ、そして、混合管２０内に流入させる形状をなす。混合管の入口２２は混合管体２３に向けて開口し、該混合管体２３内で、蓄積室３０からの成分が高圧の液体噴霧３７に晒される。この後、成分は重力及び成分の流れによって混合管の出口２４から流出する。混合管２０及び蓄積室３０はフランジ２１，３２によって連結されている。

図４は混合室１０の右側面図である。乾燥成分調量入口４０の端に示されたアクセスカバー５３は混合室の清掃及び保守点検を混合室の完全な分解なしに許容する。他の構成要素には上述した同一の参照符号が付されている。

図５，６は、代替の実施形態に係る混合室１０Ａを示す。該代替の構成によれば、混合室１０Ａは、乾燥成分調量入口４０Ａ、蓄積室３０Ａ及び混合管２０Ａを含む。調量入口４０Ａは複数の通路又は溝５８を含み、これら通路又は溝５８は調量入口４０Ａ内のオリフィスのサイズ変更のために、外側スリーブ４６Ａと内側スリーブ４９Ａとの間の摺動を許容する。ロック調整ノブ６０は所望位置にその摺動部分をロックする。この構成において、ロック調整ノブ６０は外側スリーブ４６Ａにねじ込まれている。

蓄積室３０Ａ及び混合管２０Ａは蓄積室３０及び混合管２０と実質的に同様に機能するが、代替の構成を有していてもよい。例えば、蓄積室３０Ａ及び混合管２０Ａは，１つ以上のフランジによる連結に代えて、直接的に連結されている（例えば、一体的に形成されている）。更に、蓄積室３０Ａにおける先細区域の上部には室入口フランジ３１Ａが取り付けられている。付け加えて、室入口フランジ３１Ａは１つ以上のハンドル６２を含むことができ、これらハンドル６２は入口フランジ３１Ａを乾燥成分調量出口フランジ４８Ａに対して位置合わせするのに役立つ。

乾燥成分を水和させるために種々の液体が使用可能である。該液体は高圧の噴霧として付与され、該噴霧は最適な水和を達成するために１０バール（約145psi）から３００バール（約4,300psi）の範囲の圧力を有する。異なる乾燥成分は異なる圧力で水分を最も吸収する。例えば、小麦ふすまは低い密度を有し、２０バール（約300psi）から６９バール（約1000psi）の圧力で最も水和し、一方、粒状の白砂糖は１３７バール（約2000psi）で最も水和する。小麦グルテンは６９バール（約1000si）を超えた圧力で良く水和し、混合された捏ね粉となる。しかしながら、小麦グルテンは２０バール（約300psi）では多くの水分を吸収せず、均質な液体バターとなる。多様な特性を圧力の調整によって得ることができる。

管内にて、高圧の噴霧は液体噴霧角が５０度よりも小さい円錐パターンでもって乾燥成分に対して下方に向けられている。この噴霧は混合管内に負圧を生じさせ、該負圧は成分の自由落下パターンを変更させ、高圧の噴霧内に下向きの成分を引き込むのに役立つ。この負圧は液体速度、液体容積、噴霧角及び混合管の面積で変化する。乾燥成分はそのサイズ及び密度が広範囲に異なり、その自由落下パターンもまた異なる。円錐形以外の形状の分流器３３は、水和されるべき乾燥成分の正確さに拘わらず、噴霧パターンに分流パターンを確実に一致させるべく構成されている。

乾燥成分の体積流量は乾燥成分調量入口を通じて制御され、該調量入口は噴霧ノズルの上方に位置付けられている。乾燥成分は混合室にオーガ、スクリュー又は公知の他の装置を経て導入される。混合入口アセンブリは、鉛直な混合管の上方における開口の一部を閉じることで乾燥成分の流量を制御する。乾燥成分が降下し、噴霧ノズルから発生した負圧によって引き込まれる際、乾燥成分の分配を助けるために鉛直な混合管内への空気の流入が許容されている。この調整は均一な分配を確実にするために流量の調整を許容する。体積流量が過剰になれば、成分の分配が不均一となって均質な水和がなされない虞がある。体積流量が過小であれば、混合物内の液が過剰になる。更に、液体噴霧圧力及び乾燥成分の体積流量の両方の変化は、成分に対する液体の衝撃速度の変化を許容し、水和特性を変化させる。混合室内にて４０％から３５９％の液体の水和レベルが達成されるが、その結果物は成分の物理特性や、使用されるプロセスパラメータに関して変化する。

Claims (20)

1. 成分を水和させる混合室であって、
   蓄積室に成分を送出する成分入口と、
   前記蓄積室に設けられ、前記蓄積室の壁に対して前記成分を向かわせる分流器と、
   前記蓄積室から前記成分を受け取る混合管と、
   前記分流器の下方に配置され、前記成分が前記分流器を通過した後、液体が前記成分に液体が接触するように前記液体を放出する放出ノズルと
   を具備する混合室。
2. 前記分流器は先細状をなす、請求項１に記載の混合室。
3. 前記蓄積室は先細区域を有する、請求項１に記載の混合室。
4. 前記分流器は先細状をなし、前記分流器の先細は前記蓄積室の先細とは逆向きである、請求項３に記載の混合室。
5. 前記放出ノズルは、前記成分が前記分流器を通過した後、前記成分に液体が接触すべく前記液体を放出する、請求項１に記載の混合室。
6. 前記放出ノズルは円錐形の噴霧パターンで液体を放出する、請求項５に記載の混合室。
7. 前記成分入口は、該成分入口と前記蓄積室とを接続するオリフィスを含み、該オリフィスのサイズは変更可能である、請求項１に記載の混合室。
8. 前記成分入口は外側スリーブ及び内側スリーブを含み、前記オリフィスのサイズは前記内側スリーブに対して前記外側スリーブを摺動させて変更可能である、請求項７に記載の混合室。
9. 前記内側スリーブに対して前記外側スリーブを摺動させる調整ノブを更に具備する、請求項８に記載の混合室。
10. 前記放出ノズルは前記分流器の底に連結されている、請求項１に記載の混合室。
11. 複数のノズルサポートが前記蓄積室内に前記分流器を位置付けている、請求項１０に記載の混合室。
12. 少なくとも１つのノズルサポートは前記放出ノズルに液体を供給する液体供給ラインを形成する、請求項１１に記載の混合室。
13. 成分を水和させる混合室において、
    蓄積室にオリフィスを通じて成分を向かわせる成分入口と、
    前記蓄積室に設けられ、外部に向けて先細状をなして前記成分を前記蓄積室の壁に向かわせる分散円錐体であって、前記蓄積室の前記壁が内部に向けて先細状をなして前記成分を混合室の中心に向かわせる、分散円錐体と、
    前記蓄積室から前記成分を受け取る混合管と、
    前記分散円錐体の下方に配置され、前記成分が前記混合管を通じて降下する際、液体を円錐形の噴霧パターンで放出し、前記成分に液体を接触させる放出ノズルと
    を具備する、混合室。
14. 前記分散円錐体は複数のノズルサポートによって前記蓄積室に保持され、前記ノズルサポートの１つは、前記放出ノズルに液体を供給する液体供給ラインを形成する、請求項１３に記載の混合室。
15. 乾燥成分のための水和室であって、
    蓄積室に成分を向かわせる乾燥成分入口と、
    前記蓄積室に設けられ、前記成分を前記蓄積室の壁に向かわせる偏向器と、
    前記偏向器の下方にて前記蓄積室に配置され、前記成分が前記蓄積室を通過する際、前記成分に向けて水和液体を放出する水和分配器と
    を具備する、水和室。
16. 混合管を更に具備し、
    前記蓄積室が先細状をなして前記成分を前記混合管の中心に向かわせる、請求項１５に記載の水和室。
17. 前記偏向器は外部に向けて先細状をなし、前記成分を前記蓄積室の壁に向かわせる、請求項１５に記載の水和室。
18. 前記偏向器は、５５度よりも少ない角度の先細状をなす、請求項１５に記載の水和室。
19. 前記偏向器は複数のサポートにより前記蓄積室の中心に位置付けられている、請求項１５に記載の水和室。
20. 前記複数のサポートのうちの少なくとも１つは水和流体の供給ラインである、請求項１９に記載の水和室。

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