A method and apparatus for producing shredded cheese

発明の背景
本発明の以下の説明は、所望寸法の細断片を作るような食品、例えばチーズの加工に向けられる。 当業者によって認識されるように、本発明はパスタのような他の溶融、成形可能又は可塑化食品にも適している。 本出願に使用されるように、用語「チーズ」はナチュラルチーズ、プロセスチーズ、チーズ食品、代用チーズ等を包含するものである。
一連の切断作業により大きな材料ストックから小さいばらばらの部分を生産するための機械が従来技術として良く知られており、そして細断チーズの生産に使用されてきた。 現在では、細断チーズを作る方法は２つの非連続な作業を含む。 第１の作業はチーズチャンクの製造を含む。 これらのチャンクは、消費者販売に適した円筒形、長方形又はその他の形状のチーズの生産のような他の製造工程の副産物である。 これらの副産物のたびたびの不規則形状にもかかわらず、これらの片はそれでも完成製品である。
第２の作業はこれらのチーズチャンクの細断片への縮小からなる。 フードダイサー、例えばアーシェルラボラトリー（Urschel Laboratories）によって商業的に製造されたものは現在の技術の状態を表し、１つの従来技術方法及び装置を立証している。 この第２の作業の第１段階中、チーズチャンクはドラムに送り込まれる。 ドラム内には、チーズをドラム内面の周囲に循環させるインペラーがある。 チーズチャンクがドラム内面の周りに押されるときにチーズチャンクが薄切りナイフに遭遇してチーズの薄切りが作られるように、薄切りナイフがドラムの内面に位置決めされる。 この仕方でチーズをドラム内面の周りに押すことにより、作られたチーズの薄切りをドラムからむりやり排出させ、縮小の第２及び最終段階に遭遇させる。
第２段階中、チーズの薄切りは送出ドラムと送出スピンドルの組み合わせを通して円形ナイフスピンドルに送られ、かくして、チーズの薄切りを切断して短いリボンにする。 次いで、これらのリボンは、横切りナイフスピンドルを通り越すときに切断されてもっと短いリボンになる。
チーズを裁断するための第２の方法及び装置がミラー（Miller）等による米国特許第4,620,838号に開示されている。 上述したアーシェルの方法及び装置と同じように、ミラーの方法及び装置は、トリムのような多数の小さなピース又は細断片で形成されたチーズブロックからチーズ細断片を作ることに向けられている。 ミラー等の構成はチーズの所定横断面の押出しに基づき、チーズは押出し装置の開口から出てくるとき、切断されるこれらの方法及び装置の各々の明白な欠点は、各々が２つの別個の作業を本質的に含むことにあり、第１の作業は送出ストックの準備を第２の作業に全く無関係な仕方で含んでいる。 第２の欠点は、送出ストックの大きさの制御には限りがあるから、チーズ細断片の大きさの制御は必然的に限られることにある。
従って、本発明の目的は、チーズ又はその他の食品の細断片の生産を単一化した作業で可能にすることにある。
本発明の目的は又、現在の構成によって提供されているものよりも正確な細断片の寸法形状の制御を可能にすることにある。
発明の概要
本発明は、チーズのような細断食品を生産するための方法及び装置を提供することにある。 本発明は、チーズシートを生産し、そのチーズシートを直接キャストラインから所望寸法に切断する単一化された作業でチーズ細断片の生産を達成させる方法及び装置からなる。
本発明の構成がシート形成機と、キャストラインと、細断組立体とからなり、それらはすべて単一ユニットとして機能する。 シート形成機はマニホルドであるのが良く、マニホルドはチーズを溶融又は液体形態で押出し、その結果、キャストライン上にチーズシートを形成する。 好ましい実施形態では、シート形成機は、ローラーの周りをぐるぐる回る２つのエンドレスベルトの間に形成されたポケットの中にチーズを溶融又は液体形態で押出す充填管からなるのが良い。 チーズはこのシート形成機のベルトとローラーとの組立体によって更に押出されて、チーズの連続シートを形成し、チーズシートはシート形成機からキャストライン上に出てくる。 キャストラインはチーズを冷却し、それを細断組立体に搬送する。 独特かつ新規な構成が細断組立体に設けられる。 本発明の細断組立体は、最初に、入ってくるチーズシートを薄切りしてリボンにし、次いで、これらのリボンの各々を長さに切断する。
１つの実施形態では、チーズを一対のローラー間に通すことによって、チーズシートを薄切りしてリボンにする。 これらのローラーはその表面に機械加工された溝又はスロットを有し、ローラーが互いに噛合うように互いに関して位置決めされる。 スロットの幅はチーズリボンの所望幅に相当する。 スロットの各々の中に延びる複数のフィンガーを有する櫛がチーズリボンをローラーに付着させないようにし、チーズリボンがローラーから的確に取出されて次の切断のために位置決めされるのを確実にする。
他の実施形態では、チーズをローラーと複数の円形ブレードを取付けた回転シャフト又はスピンドルとの間に通すことによって、チーズシートを薄切りしてリボンにする。 スピンドル及びローラーは、円形ブレードがローラー表面を転がるように互いに関して位置決めされる。 隣接した円形ブレード間の距離は生産されるチーズリボンの所望幅に相当する。 隣接した円形ブレード間の空間内に延びる複数のフィンガーを有する櫛がチーズリボンをブレード又はスピンドルに付着させないようにし、チーズリボンが的確に取出されて次の切断のために位置決めされるのを確実にする。
チーズリボンが複数の横方向に取付けられた細長いブレードに差し出されるとき、アンビルがチーズリボンを支持する。 これらの細長いブレードの各々は共通軸線を中心にぐるぐる回る。 例えば、ブレードを、中心軸線を中心に回転する２つの平行な板の円周の周りに取付けても良い。 各ブレードは、アンビルと協働して、所望長さ及び／又は幅の部分をチーズリボンから切り離す。 変形例では、ブレードはピアノ線又はハープ線のようなワイヤーであっても良い。 ブレードの回転速度は、チーズ細断片を遠心力によってブレードから取出すような速度であるのが良い。
他の実施形態では、細断組立体は、チーズシートの平行切りと横切りの両方を成し遂げるブレードを一体化した回転切断ヘッドを有する。 例えば、回転切断ヘッドは入ってくるチーズシートの方向に対して横方向に取付けられた回転シャフトを有しても良い。 複数の間隔を隔てた円形ブレードが回転シャフトに取付けられる。 複数の細長いブレードが円形ブレードの円周の近くで隣接した円形ブレード間に延び、且つ円形ブレードによって支持される。 これらの細長いブレードはピアノ線又はハープ線のようなワイヤーであるのが良い。 入ってくるチーズシートを支持し且つ切断を完了する際、回転切断ヘッドのブレードと協働するアンビルも設けられる。
本発明により、チーズ細断片の生産を単一化された作業で成し遂げさせる。 食品ストック又はチーズシートはその最終の縮小を考慮に入れて形成され、しかもチーズの形成及び縮小は単一化された作業の部分からなるので、作業は、既存の方法及び装置に比してかなりの時間節約と付随する生産性の増大をもたらすだけでなく、今まで実現されていなかった程度にまで寸法を調節することができるチーズ細断片を生産する。 本発明の細断組立体は、それ自体、本発明の効率に寄与する単一構成を表わす。
本発明のこれらの及びその他の利点、並びにこれらの好ましい実施形態は、簡単な説明が以下に続く添付図面を考慮して最も良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好ましい実施形態のシート形成機、キャストライン及び細断組立体の相対的配列を示す側面図である。
図２は好ましい実施形態の細断組立体の側面図である。
図３は、図２の好ましい実施形態の細断組立体の正面図である。
図４は、図３の線４−４における横断面側面図である。
図５は、図３の線５−５における２本の剪断ローラーの上面図である。
図６は、図３の線６−６における案内ローラーの上面図である。
図７は、図５の剪断ローラーの表面の拡大図である。
図８は２本の剪断ローラーの表面の関係を示す拡大図である。
図９は、図４の線９−９における横断面図である。
図10は変形の実施形態の細断組立体の側面図である。
図11は、図10の変形の実施形態の細断組立体の正面図である。
図12は、図11の線12−12における横断面図である。
図13は、図12の線13−13における上面図である。
図14は、図12の線14−14における側面図である。
図15は変形の実施形態の細断組立体の側面図である。
図16は、図15の変形の実施形態の細断組立体の正面図である。
図17は細断組立体の横断面側面図である。
図18は、図17の線18−18における横断面図である。
図面の詳細な説明及び本発明の好ましい実施形態
図１は本発明の１つの側面の３つの別々の要素及びそれらの相対的な配向と位置決めとを示す。 シート形成機10が、それによって作られたチーズのような成形可能材料30の連続シートをキャストライン20を有する第１エンドレスベルト21の表面に堆積させるようにキャストライン20に関して位置決めされる。 シート30は第１エンドレスベルト21の表面上に進められ、それを第１エンドレスベルト21の方向と反対方向に且つ細断組立体40に向う方向に進む第２エンドレスベルト22の表面上に堆積させる。
シート形成機10は、ハート（Hart）、パルマー（Palmer）又はジヨンソンチーズ（Johnson Cheese）によって製造された商業的に入手可能なマニホルドのような、チーズのシートを形成するための在来の装置からなっても良い。 しかしながら、好ましくは、シート形成機10は本出願と同時に出願された特許出願第着［代理人管理番号115/233］号に記載されている装置からなり、それを特別にここに援用する。 チーズは実質的に液体の形態でシート形成機に供給される。 ここに使用するように、用語「液体」は溶融、成形可能または液体材料を含むものと理解すべきである。
キャストライン20は、商業的に入手可能なナテックチルロール（Natec Chill Roll）又はハートキャストライン（Hart Casting Line）のような在来のキャストラインからなるのが良い。 そのような装置の構造及び機能は当業者に良く知られており、ここでは、そのような装置をあますところなく詳細に説明する試みはしない。 簡潔には、図１に示すキャストラインはローラー23、24の周りをぐるぐる回る第１エンドレスベルト21と、ローラー25、26の周りをぐるぐる回る第２エンドレスベルト22とからなる。 エンドレスベルト21及び22は反対方向に進み、第２エンドレスベルト22は細断組立体40に向って進み、その結果、シート30が縮小のための細断組立体40に供給される。 例えば、現在使用されているように、キャストラインはシートを12フィート／分で前進させ、シートを50゜Fで細断組立体に送出する。 その他の速度及び送出温度が可能である。
図１の細断組立体40は、連続シート30を所望寸法の細断片に縮小させるように設計された装置の３つの一般的な型式のいずれかからなるのが良く、その１つだけが図１に示されている。 しかしながら、最も好ましくは、図１の細断組立体40は図２乃至図９に示す装置である。
最も好ましい細断組立体は互いに噛合う２本の剪断ローラー51、52を有し、剪断ローラ51、52は図２及び図４に示すように互いに水平に配置され且つそれらの長手方向軸線が、入ってくるチーズ30のシートの方向に対して横方向に配置される。 好ましい実施形態では、剪断ローラー51、52の両方はモーター110（図示せず）によって積極的に駆動される。 このモーターは図３のモーター100のすぐ後ろに位置決めされる。
図５に示しそして図７に更に詳細に示すように、各剪断ローラー51、52は、その表面に機械加工された複数の溝又はスロット55を有する。 スロット55の幅はチーズリボンのおおよその所望幅に相当する。 例えば、全長25.38インチ、直径3.02インチの剪断ローラーが18.750インチの溝部分を含む。 そのような寸法で、更に幅0.065（±0.001）インチ、深さ0.219（±0.001）インチ、間隔0.060（±0.001）インチのスロットを有する剪断ローラーが、幅約0.062インチの細断片を作るのに使用されている。 スロット55の壁即ち側部56は剪断ローラー51又は52の長手方向軸線と実質的に垂直であり、スロット55の各々のベースは微小な半径をもっている。 例えば、上述した剪断ローラーの幾何学的形状については、この半径は0.032インチである。 隣接したスロット55が突出部分57を構成する。 各突出部分57の幅はスロット55の各々の幅よりも僅かにせまく、上の例としては、0.065インチに対して0.060インチである。 これらの突出部分57をディスクと考えても良いけれども、掃除を容易にし且つ健康及び安全用件を満たすためには、剪断ローラーの露出表面は、好ましくは、連続であり、食品又はバクテリアが掃除作業を逃れることがある割れ目を作らない。 更にこの目的のために、そしてまた作業効率のために、剪断ローラーは316ステンレススチールで製造される。 その上更に、剪断ローラーをニッケル又はテフロンのような非付着被膜で処理しても良いし、或いは電解研磨しても良い。
図４及び図５に示し、図８に最も明瞭に示すように、剪断ローラー51、52が互いに噛合うように互いに関して位置決めされる。 チーズ30のシートは、図４に示すように、２本の剪断ローラー51と52との間を下方に通る。 ２本の剪断ローラー51、52は、図４に示すように、互いに反対方向に且つ入ってくるチーズ30のシートの線速度と実質的に同じ又は僅かに速い速度で回転する。 現在では、毎分25フィートまでの速度が達成されており、毎分約75フィートの速度が達成可能であると予測される。 回転する互いに噛合うディスク57の鋏作用はチーズシートを薄切りしてリボンにする。 毎分12フィートのシート速度については、上述した特定の剪断ローラーに適当した回転速度は23rpmである。
好ましくは、細断組立体は、その最上部分に取付け可能なシート案内ローラ組立体120によって補足される。 シート案内ローラー組立体120はシート案内ローラー121を有し、シート案内ローラー121はその長手方向軸線が剪断ローラー51、52の長手方向軸線と平行であるように配置される。 更に、シート案内ローラー121は、その周りを進むシート30を剪断ローラー51、52に切断可能に的確に差し出すように配置される。 シート案内ローラー121はその表面に、シートをローラー表面の適正位置に推し進める斜面122を含む。 シート案内ローラー組立体120はクランプ125を更に含み、クランプ125により組立体120を細断組立体に積極的に係合させ、更にそれを容易に取外すことを可能にする。 組立体120の取外しにより、保守のため剪断ローラー51、52へ接近することができる。
細断組立体は、複数のフィンガー（finger）61を有する櫛組立体60を更に有し、複数のフィンガー61はスロット55の各々の中に延び且つチーズリボンを剪断ローラー51、52に付着させないようにして、チーズリボンが剪断ローラー51、52から的確に取出され次の切断のために位置決めされるのを確実にする。 図４に示すように、本発明の好ましい実施形態は、実際には、２つの櫛60を使用し、各櫛はそのすぐ下に位置決めされた剪断ローラー51、52のスロット55に対応する複数のフィンガー61を有する。 図９は櫛／ローラーの一対についてのこの対応を示す。 図４に示すように、フィンガー61はスロット55の中に延び、好ましくは、剪断ローラー51、52の最も外方の円周まで延びる。 スロットの幅が0.065インチの場合には、対応する櫛のフィンガー61の幅は0.058インチである。 好ましくは、各櫛60は316ステンレススチールの単一部品で構成される。 各櫛を、又、ニッケル又はテフロンのような非付着被膜で処理しても良いし、或いは電解研磨しても良い。 櫛を、又、プラスチック又はその他の非金属材料で形成しても良い。
互いに噛合ったローラー51、52によって作られたチーズのリボンは、櫛60によって助けられて、ローラーから下方に出て横切り組立体80に向う。 チーズリボンが横切り組立体80に差し出されたとき、支持部材、すなわち、アンビル70がチーズリボンを支持する。 アンビル70は、横切り組立体80の伸長した又は細長いブレード81と協働するように位置決めされた剪断刃71を含む。 アンビル70は長さ21インチであり、微小な半径を有することができ、その長さに沿って半径125.5インチで弓なりに外方に曲がっている。 アンビルを任意適当な材料で作ることができる。 現在使用している材料は、ポリマー社（Polymer Corporation）の製品であるエルタライト（Ertalyte）である。
最も好ましい実施形態では、横切り組立体80は、回転シャフト84に取付けられた２つの実質的に平行なブレード支持体又は平行板82、83を有する。 細長いブレード81は、板82、83の円周の近くで円形境界板82と83との間に延びる。 最も好ましくは、細長いブレード81はピアノ線又はハープ線のようなワイヤーからなる。 これらのワイヤーはマクマスターカー社（McMaster−Carr Supply Company）のような供給元から商業的に入手可能であり、又はワイヤーを本発明の使用のために形成しても良い。 細長いブレードがワイヤーからなる場合には、ワイヤー81の張力を調節することができるテンショナー85が板83に設けられる。
横切り組立体80の回転速度は、横切り組立体80を含むワイヤー81がリボンを所望長さに切断するような頻度でアンビル70に近づくような速度である。 横切り組立体80の回転速度を、異なる長さの細断片を得るように調節することができ、例えば、比較的速い回転速度により、もっと短い長さの細断片になる。 例えば、シートの線速度毎分12フィート、剪断ローラー回転速度23rpmについては、23rpmで回転する横切り組立体は1.25インチの細断片を作る。 ワイヤー81がアンビル70を通るとき、アンビル70との接触によるワイヤー81の反動のために、ほとんどの細断片が横切り組立体80のワイヤー81からほうられる。 しかしながら、好ましくは、横切り組立体80はチーズ細断片の取出しを助ける剥し棒88によって補足される。 剥し棒88は横切り組立体80の長さに延び、且つワイヤー81に付着したチーズ細断片が棒88にぶつかってそれをワイヤー81から取出すように位置決めされる。
細断組立体は、好ましくは、２つのモーター100、110によって駆動される。 しかしながら、剪断式切断組立体及び横切り組立体の両方を単一のモーターによって駆動しても良い。 モーター100、110を、デイトン社（Dayton Electric Company）から入手可能なマキシトルクモデル（Maxi−Torq Model）型番4Z386のような商業的に入手可能なユニットから選ぶことができる。 モーター100は横切り組立体80の駆動専用である。 歯付きベルト102が歯付きベルト用プーリ101、103の周りをぐるぐる回る。 モーター100は歯付きベルト用プーリ101を駆動し、プーリ101の回転によりベルト102を前進させ、プーリ103を回転させる。 プーリ103は横切り組立体80の回転シャフト84に取付けられる。 モーター100は横切り組立体80の駆動専用であるので、モーター100の速度を剪断ローラー51、52を駆動するモーター110（図示せず）の速度との関連なしに調節することができる。 かくして、チーズ細断片の所望長さを、モーター100の速度を簡単に調節することによって得ることができる。
モーター110（図示せず）は剪断式切断組立体の駆動専用である。 両面歯付きベルト112が歯付きプーリ111、113、114の周りをぐるぐる回る。 モーター110（図示せず）は歯付きベルト用プーリ111を駆動し、プーリ111の回転によりベルト112を前進させ、プーリ113、114を回転させる。 プーリ113、114はそれぞれ剪断ローラー51、52に連結される。 変形例として、単一の剪断ローラーをモーター110（図示せず）によって積極的に駆動しても良い。 例えば、歯付きベルト112は、プーリ113又は114のいずれか一方の剪断ローラーに連結された単一のプーリの周りをぐるぐる回り且つそれを駆動し、他方の剪断ローラー即ちアイドラー剪断ローラーを、駆動された剪断ローラーの回転及びシート30の前進によって回転させても良い。
図10乃至図14は細断組立体の変形の実施形態を示す。 本発明のこの側面によれば、チーズをローラー200と複数の円形ブレード211が取付けられた回転シャフト又はスピンドル212との間に通すことによって、入ってくるチーズ30のシートを薄切りしてリボンにすることができる。
図12及び図13に示すように、スピンドル212及びローラー200は、円形ブレード211がローラー200の表面上を転がるように互いに関して位置決めされる。 隣接した円形ブレード211の間の距離は生産されるチーズリボンの所望幅に相当する。 円形ブレード211は、入ってくるチーズ30のシートの線速度と等しい又はそれより僅かに速い速度で回転する。
図12及び図14に示すように、隣接した円形ブレード211の間の空間内に延びる複数のフィンガーを有する櫛230がチーズリボンを円形ブレード211又はスピンドル212に付着させないようにし、チーズリボンが的確に取出されて次の切断のために位置決めされるのを確実にする。 好ましくは、櫛230の隣接したフィンガー231は、円形ブレード211によって作られた隣接したチーズリボンが異なる角度で円形ブレード211の下流に出るように互いに関して角度をなし、薄切り後に隣接したリボンが確実に合着しないようにする。
チーズリボンが横切り組立体250に差し出されるとき、アンビル240がチーズリボンを支持する。 アンビル240は、横切り組立体250の伸長した又は細長いブレード251と協働するように位置決めされた剪断刃241を含む。 最も好ましい実施形態では、横切り組立体250は、回転シャフト254に取付けられ２つのた実質的に平行なブレード支持体又は平行板252、253を有する。 細長いブレード251は、板252、253の境界の円周近くで円形境界板252と253との間に延びる。 最も好ましくは、細長いブレード251はピアノ線又はハーブ線のようなワイヤーからなる。
横切り組立体250の回転速度は、横切り組立体250を含むワイヤー251が、リボンを所望長さに切断するような頻度でアンビル240に近づくような速度である。 横切り組立体250の回転速度を、異なる長さの細断片を得るように調節することができ、例えば、比較的早い回転速度によりもっと短い長さの細断片になる。 ワイヤー251がアンビル240を通るとき、アンビル240との接触によるワイヤー251の反動のために、ほとんどの細断片が横切り組立体250のワイヤー251からほうられる。 しかしながら、横切り組立体250を、好ましい実施形態で使用したものと同様の剥し棒をチーズ細断片の取出しを助けるために組込むことによって補足するのが良い。
細断組立体は、組立体に作動的に連結されたモーター220によって駆動される。 歯付きベルト224が歯付きベルト用プーリ221、222、223の周りをぐるぐる回る。 モーター120によりプーリ221を回転させる。 プーリ221はシャフト254に連結され、かくして、プーリ221の回転によりシャフト254を回転させ、細長いブレード251をシャフト254の長手方向軸線を中心に回転させる。 プーリ221の回転により歯付きベルト224をプーリ222、223の周りに回転させる。 プーリ223はシャフト212に連結され、かくして、プーリ223の回転によりシャフト212及び円形ブレード211を回転させる。 ギヤ225がシャフト212に取付けられる。 別のギヤ201がシャフト202に取付けられる。 ギヤ225、201は、ギヤ225の回転によりギヤ201を回転させ、その結果、ローラー200を回転させるように互いに関して更に位置決めされる。
図15乃至図18は、図２乃至図９の細断組立体と再び機能的に交換できる細断組立体の変形の実施形態を示す。 本発明のこの側面によれば、細断組立体は、チーズシートの平行切りと横切りの両方を達成するブレードを一体化する回転切断ヘッド310を有するのが良い。
図15及び図17は、入ってくるチーズ30のシートが引き続く縮小のためにキャストライン20上に進められるときの入ってくるチーズ30のシートに対する細断組立体の位置決めを示す。 キャストライン20は上述したようなものである。
図16及び図18に示すように、細断組立体は、回転シャフト312に取付けられた複数の円形ブレード311を有する回転切断ヘッド310を有する。 複数の伸長した又は細長いブレード313が実質的に平行な板314、15の円周近くで該板314と315との間に延びる。 好ましくは、複数の細長いブレード313はピアノ線又はハープ線のようなワイヤーからなる。 細長いブレードがワイヤーからなる場合には、ワイヤー313の張力を調節することができるテンショナー317が板315に設けられる。
図17に示すように、入ってくるチーズシートが回転切断ヘッド310に差し出されるとき、アンビル330が入ってくるチーズシートを支持する。 アンビル330は、伸長した又は細長いブレード313と回転切断ヘッド310の両方と協働するように形成され且つ位置決めされる。 切断ヘッド310は、連続する切断間でチーズ30のシートによって進められた直線距離が所望細断片幅に相当するような速度で回転する。 平行切りと垂直切り両方が実質的に同時に起る仕方で成し遂げられる。
細断組立体は、図16に示すように、組立体に作動的に連結されたモーター350によって駆動される。 モーター350はシャフト312に連結され、これによりシャフト312を回転させ、引き続いて切断ヘッド310を回転させる。
本発明の装置を種々の実施形態に組込むことが可能であることを認識しなければならず、そのいくつかだけを上に完全に図示し且つ説明した。 本発明を、その精神又は本質的な特徴から逸脱することなしに他の形態に具体化することができる。 説明した実施形態は例示としてのみすべての側面から考えられるべきであり且つ制限されず、従って、本発明の範囲は前述の説明によらないで請求の範囲によって記述される。 請求の範囲の均等の意味及び範囲に入るすべての変更を請求の範囲の範囲内に包含すべきである。