Food processing apparatus and method are temperature control

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般に、食品片を加工するための装置およびその方法に関する。 更に詳細には、本発明はドラムタイプの食品加工装置に利用される温度制御システムからなる。

従来技術 食品加工には、しばしばマッサージ工程とタンブリング工程を必要とする。 これらの工程は、特に、肉、たとえば、塩漬されたハム、ハム製品、腹肉のベーコン、胸部のコーンビーフ、牛のもも肉、ロースト、七面鳥の胸肉や他の家禽類の製品にとって、特に有効である。 塩漬け用ブラインが注入され、あるいは別の方法で塩漬け用ブラインに浸けられた肉製品に適用すると、タンブリングとマッサージは塩漬け工程を促進する一方、肉全体に塩漬け成分を行きわたらせることを促進する。 また、塩に溶ける“結合”プロテイン ミオシンが、ブライン内でのタンブリング中に抽出される。 肉製品からミオシンが抽出されると、肉の表面は粘着性を帯び、肉の湿気吸収性と保存性が増加し、製品の密着性が高まる。

通常、タンブリングは、たとえば、回転している加工ドラムの上部から肉製品を落としたり、あるいは、肉製品をパドルやバッフルでたたくことによってなされ、それによって衝撃エネルギーを肉の筋肉組織に及ぼす。 マッサージは、摩擦エネルギーを生じさせるために、互いにあるいは回転ドラムの平滑な表面に肉の表面をこすりつけることを必要とする少し物理的に強力な働きである。 堅い肉、たとえば、牛肉、マトンや七面鳥の肉は、
通常、タンブリングされるが、豚肉、鶏肉や他の家禽肉のように柔らかい肉においてはマッサージされる。

肉や他の食品をタンブリングしたり、マッサージするための装置が種々考案されている。 これら公知の装置は、加工される肉製品が収容される回転ドラムがよく使用される。 本発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,65
7,771号には、そのような回転ドラム加工装置が開示されている。 ドラムの回転軸線は種々の角度に傾斜できるようになっており、タンブリング工程が行なわれるときに供給されるパドルあるいは羽根構造を有し、また、よりやさしいマッサージが必要とされるときに使用される平滑な内部ドラム面を有している。 塩漬け用流体、たとえば、ブラインがドラムに加えられ、ドラムがシールされて、機械的なタンブリングあるいはマッサージが大気圧下あるいは選択的に真空中で開始される。

食品加工の工程中の温度制御は、重要な他の環境ファクターである。 たとえば、32゜Fと34゜F間の低温にさらされている肉はミオシンが大きく除去されることが知られている。 それ故、低温でマッサージされる肉や家禽製品は、水分子の内部結合が改良されるようになる。 後に続く料理工程で得られる肉の品質が高くなり、料理後の清浄化が減少する。 また、加工温度を低くすれば、肉内での細菌の成長を阻止し、品質管理率を改善し、加工製品の貯蔵寿命を延ばすことになる。

反対に、あるタイプの肉にとって、マッサージ工程とタンブリング工程中に温度を上げると、料理の準備において肉から水分を除く助けになり、あるいは現実に肉製品を料理する機能を果す。

食品のタンブリング，マッサージング工程中、温度制御を行うことは望ましいにも拘わらず、従来のタンブリング，マッサージングを行う食品加工装置は、適当な温度制御能力を有していない。 ある加工食料品の蒸発冷却分野において、同様の操作が過去になされていたと信じられている。 しかしながら、蒸発冷却は、加工中の食料品から大量の水分を取り除き、多くの肉製品に好ましくない結果を与え、加工段階や調理段階に悪影響を与える。 温度制御のための他のアプローチ、特に、炭酸ガスを加工ドラム内に入れて食料品を冷却することや、冷蔵室内にドラム全体を置くことが試みられたが、等しく不満足な結果であった。 要するに、塩漬け用流体と食品加工ドラム内の食品の両方を、正確に制御された温度に、
急速にかつ効率よく冷却するシステムは従来技術としてはない。

それ故、本発明は食品加工装置のための温度制御システムを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、回転ドラム形式の食品加工装置内の温度を正確に調整することのできる制御システムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、ドラムの内部温度を調節するために、回転ドラム形式の食品加工装置の内周面に温度制御流体を循環するシステムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、回転ドラム形式の食品加工装置の内部に冷却流体あるいは加熱流体を供給でき、それによって、ドラム内の塩漬け用流体と食品の温度を、
好ましい温度に急速に、効果的に昇温あるいは降温することのできるシステムを提供することである。

図面の簡単な説明 本発明の各種の目的、特徴と有利性は、下記する本発明の実施例と添付の図面からより理解される。

図１は、本発明の食品加工ドラムとそれに関係する装置の部分断面側面図である。

図２は、本発明による温度制御流体を循環するための中空フィン構造を説明する図１の２−２線で切断した断面図である。

図３は、図２の３−３線で切断した中空ドラムフィンの側面断面図で、フィン内部の温度制御流体の戻り流路を形成するバッフルの配置を示す。

図４は、図１の４−４線で切断した中空ドラムフィンの詳細断面図で、ドラムフィンへの温度−制御流体の供給導管と流体戻り流路との間の連結関係を示す。

図５は、ドラムの駆動端における部分断面図で、温度−制御流体供給ダクトと、ロータリユニオンを介して流体貯蔵タンクと供給タンクに至る戻りダクトとの接続を示す。

図６は、ドラムの駆動端における中空駆動シャフトと変換リングの横断面図で、シャフトとシャフトの戻りダクトへ導く変換リングの戻り口を示す。

本発明の最良の実施例 本発明にしたがって温度制御された状態下で加工される食品片は、米国特許第4,657,771号で述べられたタイプの回転食品加工機に入れられる。 この特許の開示事項は参照することによりここに含まれている。 そうして、
食品加工装置は、フレーム16に取り付けられた軸受台1
2,14上に支持された回転ドラム10を含む。 ドラム10の長手方向の軸線は、好ましくは、水平に対し約10゜と約15
゜間の範囲の角度で傾斜している。

ドラム10はガラスビーズでブラスト仕上げされたステンレス鋼のドラム壁18から構成されている。 ドラム壁18
は四つのセグメント18a,18b,18c,18dとからなる。 セグメント18aはドラムの閉鎖端20から比較的同一径である、より大径の中央セグメント18bに向って外方にテーパが付けられている。 セグメント18cと18dはセグメント
18bからドラムの開口端22での比較的小径部に向かって漸次傾斜している。 ドラムの閉鎖端20はその内面に内部円錐壁24を有する。 内部室26が円錐壁と閉鎖端20との間に形成されている。 下記により詳述する一つの円筒状変換リング28すなわちフィッティングが円錐壁24の中央に取り付けられている。 変換リング28は軸受台14上の軸受アッセンブリ32により支持されたシャフト30を受け入れている。 直結駆動モータ34は、米国特許第4,657,771号で開示されているように、静水力学的タイプのものであってもよく、シャフト30を回転する。

ドラム10の他端には、ドラム壁セグメント18dの外面の周辺に環状に配設された軌道36が、米国特許第4,657,
771号に開示されているように、軸受台12の頂部に位置されたローラ38上に載置している。 シールド40が軌道36
を被覆して保持している。 駆動モータ34が駆動されると、シャフト30が軸受アッセンブリ32内で回転する一方、軌道36がローラ38に沿って走行し、ドラム10は回転して要望する食品加工工程を行う。

ドラム10の開口端22は皿形プレートからなるドア42でシールされる。 ドア42の縁部の周りの環状の補強フランジ44はドラムの開口端22に溶接された（図示しない）環状補強フランジ上の（図示しない）テーパーが付いたエッジに接する。 ドアの中央部に設けた（図示しない）ポートから突出するパイプ46は、アーム50が連結されている導入部48を含む。 アーム50はドア42の表面を越え、フランジ44の周りに、ドラム壁セグメント18dの側にある（図示しない）取付構造物上のヒンジの周りに旋回するように延びている。 かくして、ドア42は、アーム50を使用してドラム10の内部に近づくために開くことができ、
また、ドラムを閉じて密封することができる。 受け渡しホッパー52は、丁度、ドアの下方に置かれている。 望むならば、ドアアーム取付構造物上に空圧式駆動ピストンとシリンダを、アーム50のアクチュエータとして使用してもよい。 ドア上の補強フランジ44の配列、ドラムの開口端22の周りの補強フランジ、ドアアームの構造と、ドアアーム取付構造物を含むドア42の構造的、機能的詳細は、前述の米国特許第4,657,771号に開示されている。

ドア10下方のフレーム16に装着されている真空ポンプ
54はフレキシブル真空配管56を通してドラム内を真空にするのに使用される。 フレキシブル真空配管56は、その一端がポンプ54の取入口に接続され、他端はエルボ58を通してパイプ46の端部にあるロータリユニオン60に接続されている。 ユニオン60の存在により、ドラム10は真空配管56に相対的に回転する。 もし、望むならば、ドラム内が真空になるにつれてパイプを介して吸引量を制御するためと、真空ポンプからドラム内部を遮断するために、パイプ46にバルブ（図示しない）を装着することもできる。

一対の螺旋状のフィン62,64が、米国特許第4,657,771
号によって意図された方法にてドラム壁18の内面に取り付けられており、このフィンはドラムの閉鎖端20からドラム壁セグメント18a−18dを横切ってドラムの開口端22
へドラムの内部長手方向にわたっている。 ドラム10が作動すると、食品66の個々の食品片、たとえば、肉の塊が、ブラインのような適当量の塩漬け剤68とともにドラムに供給される。 そして、ドラム10が回転すると、フィン62,64は好ましい食品加工作用をもたらすように移動する。 フィンは互いに180゜位相がずれて向けられており、ドラム壁セグメント18a−18dに関してリード角をもって構成されている。 そのため、ドラムが第１の方向に回転すると、ドラム内の食品66の食品片をドラムの閉鎖端20の方へ押しやり、一方、ドラムが逆方向に回転すると、食品をドラムの開口端22の方へ移動させる。 ドラムの開口端22でドア42が開口されると、食品を開口端へ移動させる方向のドラムの回転により、食品は開口端を通して排出され、受け渡しホッパー52へ入れられ、ここで、食品が適宜除去手段に供給される。

前述の本発明の中心的特徴は、食品加工中、ドラム10
の内部温度を制御するための手段を提供することである。 この目的のために、フィン62と64は温度−制御流体を導くのにふさわしい内部中空の二重壁構造を用いている。 流体とドラム内部との間のいかなる温度差によっても、フィンを介して熱伝達が起こるので、その流体の温度で食品加工の操作温度が制御される。

フィン62の二重壁構造は、図１の２−２線で切断したフィンの断面図である図２により詳細に開示されている。 フィン62は所定間隔離れた平行な構造でドラム壁18
に溶接された２本のプレート70,72からなる。 １本の管部材74が両プレート70,72の頂部に取り付けられ、２枚のプレート間に室を形成している。 管部材74は、温度−
制御流体をドラム10（図１）の駆動端にあるタンク76からドラムの開口端22へ導くための供給導管として作用し、温度−制御流体はプレート70と72間の室を通ってタンク76へ戻る。

フィン62（とフィン64）の熱交換性を増大するために、プレート70,72に79でスポット溶接された一連のバッフル78が備えられている。 バッフル78はフィン内を通る温度−制御流体の流れを弱め、迂回した戻り流路を形成する。 この戻り流路はプレートの外面とより均一な熱交換をさせるために、温度−制御流体をより一様にプレート70,72の内面区域を横切るように分配する。

図３は、図２の３−３線に沿ったフィン62の断面側面図で、バッフル78の配置をより詳細に示す。 管部材74はフィン62の頂部に位置し、ドラム壁18はフィンの底部に位置している。 80で示す温度−制御流体の戻り流路が迂回させる性質を有することは容易に理解できる。 フィン
64が同方法で構成されることも理解できる。

図４には、管部材74によって形成された温度−制御流体の供給導管と、プレート70,72に取り付けられたバッフル78によって形成された戻り流路80との連結点が示されている。 供給導管74はドラム10の開口端22でドラム壁
18の方に傾斜している。 この傾斜構造は、図１に示される開口端22の切断部分に示されている。 図４で、導管74
がドラム壁18を横切る少し手前の地点には、複数の開口
82が、導管の内部とプレート70,72間の中空空間との間に設けられている。 バッフルがフィンのこの小部分から除去されて、室84が形成されている。 そして、この室は供給導管74からの温度−制御流体を集める。 その後、温度−制御流体は迂回戻り流路80に入り、フィンを介してタンク76に戻る。

図５は、ドラム10の駆動端からフィン62,64へ温度−
制御流体を供給するための温度制御システムの要素の配置を説明するものである。 駆動端は、ドラムを支持するシャフト30と、シャフトを支持する軸受台14上の軸受32
と、シャフトを回転させる駆動モータ34とを含む。 シャフト30の末端は、“ダフ−ノートン”ロータリユニオン
88を通してマニホールド86に連結されている。 ロータリユニオンによって、シャフト30はマニホールドと同一線上で回転するが、マニホールドは静止している。 マニホールド86の中央部分に空洞部90があり、管状の供給ダクト92がその空洞部を貫通している。 供給ダクト92はマニホールドの後方のＬ形通路94内に挿入されている。 通路
94は、入口96で終わっており、この入口96はタンク76からの入口管98に接続されている。 同時に、空洞部90の内面と供給ダクト92の外面とで、戻りダクトとして機能する環状通路100が形成されている。 戻りダクト100は吐出口102を通してタンク76へ戻す吐出管104と連通している。

前述したように、マニホールド86はロータリーユニオン88を通してシャフト30と連結されている。 シャフト30
は中央空洞部106を有する中空形式で構成されている。
供給ダクト108はシャフトの中心に位置し、シャフトの終端に形成された１又はそれ以上の流出口110に連通している。 供給ダクト108の外壁とシャフトの中空内部との間に設けられた環状通路112は、同様に、一連の戻り口114と交差している。

ロータリーユニオン88は、シャフトの供給ダクト108
をマニホールドの供給ダクト92に連通するように供している。 同様に、シャフト30内の環状通路112もロータリーユニオンを通してマニホールド86の環状通路100と連通している。 かくして、マニホールドの供給ダクト92とシャフトの供給ダクト108との間、そして、マニホールド内の環状通路100により形成された戻りダクトとシャフト内の環状通路112により形成された戻りダクトとの間の流体の流通は維持される。

シャフト30は変換リング28を利用してドラム10のドラム端20に固定されている。 変換リングはドラム端20の円錐壁24の中央に位置するプレート118上に溶接された円筒組立体116からなる。 円筒組立体116はフィン62,64の頂部にある温度−制御流体供給導管74の開口端に接続される一対の流出口120を含む。 また、円筒組立体116は、
内部円錐壁24で区画された内部室26と連通する一連の戻り口122を含む。 戻り口122は、円錐壁の開口123を通ってベーン62,64の内部から室26に流入する温度−制御流体を受け入れる。 組立体116の端部のボルトリング124
は、ドラム端20に例えば126で示されるように、溶接によって取り付けられている。 ボルトリング124は、次に述べるように、ドラム端にシャフト30を固定するのに使用される。

ボルトプレート128は130に示されるように、シャフト
30に溶接されている。 一連のボルト穴が円筒組立体116
上のボルトリング124とボルトプレート128に設けられている。 そして、シャフト30が円筒組立体に挿入され、ボルトプレートがボルトリングにボルト132で固定されて、シャフトはドラム端に連結されている。 シャフトが挿入されると、変換リングの流出口120は供給ダクト108
の端部の流出口110と一致する。 変換リングの戻り口122
は、同様に、環状通路112の端部で戻り口114と一致する。 Ｏリングシール129がシャフトの供給ダクトと戻りダクトとの間の流体の漏洩を防止するためにシャフトの外周に設けられている。

図５の６−６線に沿った図６は、変換リング28の円筒組立体116の断面図で、変換リングの戻り口122とシャフトの戻り口114が一致していることを示す。 本発明の実施例においては、各４つの戻り口122,114が備えられているが、戻り口の数は多くても少なくてもよい。 シャフトの供給ダクト108は、また、図６に明確に現されている。

図５に、ドラム10への、またドラムからの温度−制御流体の流路が要約されている。 温度−制御流体はタンク
76に貯えられる。 ドラム10内の温度を上げるようにするには、流体は熱水、蒸気あるいは熱を伝達および／または放熱する流体とすればよい。 もし、特殊な食品加工工程でドラム内の温度を低くする必要があれば、適当な冷却物質をタンク内に収容すればよい。 いずれにしても、
ドラムの温度はポンプ（図示せず）あるいは正圧発生装置で入口管98、マニホールド86の通路94と供給ダクト92
を通して温度−制御流体を移動させることにより所望の温度に調整される。 その後、温度−制御流体はシャフト
30の供給ダクト108に入り、シャフトの供給ダクトを通り変換リング28の端部プレート118に達する。 プレート1
18で、温度−制御流体はシャフトの流出口110と変換リングの流出口120によってフィン62,64の頂部にある供給導管74に向きを変えて流れる。 温度−制御流体は供給導管74を通ってフィン（図４参照）の末端まで流れ、供給導管74の開口82から室84に排出する。

各フィン62,64の末端の室84に集められた温度−制御流体はドラムの閉鎖端20の方へ、各フィンの壁70,72内のバッフル78によって形成された迂回戻り流路80を通って戻り、その途中でドラム10の内部と熱交換を行う。 最終的にフィンは円錐壁24に達しており、各フィンの内部に導く円錐壁の開口123は、戻り流路80から内部室26への流体の流出をもたらす。 室26から温度−制御流体は変換リング26の戻り口122及びシャフト30の戻り口114に戻入し、シャフトの戻りダクト112とマニホールド86の戻りダクト100を通り、吐出口102と吐出パイプ104を通ってタンク76に戻る。 一旦、タンク76に入ると、温度−制御流体は、事情次第で、ドラム10内のフィン62,64を通して循環させる技術の当業者であれば公知の適当な手段によって、再加熱あるいは再冷却される。

望むならば、温度センサ134をドラム10に取り付け、
シャフト30の周囲に設けたカラー136に接続することが可能である。 温度センサ134は、流体温度すなわちドラム内温度を調節するために、タンク内の加熱あるいは冷却装置へその温度読取値を伝える。

以上で、本発明は一つの好ましい実施例の形で説明された。 しかしながら、ここに開示された食品加工装置の冷却システムは、本発明の範囲及び精神から逸脱しない限り、当業者により、例えば温度−制御流体が循環するジャケットドラム壁18、又はドラム壁の外表面又は内表面に温度制御用の熱交換プレートを設けるという変形が加えられてもよい。 さらに、そのような変形は請求の範囲の範囲内であると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) A22C 5/00 A22C 9/00 A22C 17/00 A22C 21/00 A23P 1/00 A23L 1/31