专利名称：温控食品加工装置和方法
技术领域：
本发明涉及加工食物块的装置和方法。特别是本发明包括用于鼓形食物加工装置的温度控制系统。
食物和食物制品的加工过程大致包括揉磨和翻搅工序。这些工序对于肉制品十分有效，如腌火腿、火腿制品、腌猪下水、腌牛胸脯肉、牛后臀肉、烤火鸡胸脯和其它家禽制品。当肉制品投放或以其它方式加入到腌制盐水里时，翻搅和揉磨加快了腌制过程，在这种腌制过程中，腌制调料渗布在肉的各部中。肉在盐水里翻搅时，盐溶性球蛋白析出来，球蛋白从肉制品中析出，产生了一个粘性的肉表面，它增加了肉的吸湿性和保水性，并加强了产品的粘附性。
一般来说，翻搅是通过让肉制品从一个转动的加工鼓的上部落下或用叶片或用挡板击打肉制品来实现的。由此利用“冲击力”作用于肌肉组织上。揉磨是一种使用较小的物理力的活动，包括肉表面之间的或肉表面与转动鼓的光滑表面之间的摩擦产生的摩擦力。硬的肉如牛肉、羊肉及火鸡肉通常被翻搅，而猪肉、鸡肉和其他柔软的肉通常被揉磨。
翻搅和揉磨肉及其它食物制品的各种装置以前已经发明出来了。这些现有技术的装置通常是使用转动鼓，向其中加入待加工的肉制品。属于本发明的受让人的第4，657，771号美国专利公开了一个这样的转动鼓加工装置鼓的转动轴可以以不同的角度倾斜，还有用于翻搅的桨叶或翼，以及在需要更轻柔地揉磨时使用的光滑鼓内本发明的再一个目的是提出一个使温度控制流体绕食品加工转动鼓内部循环以调节鼓内温度的系统。
本发明的进一步的目的是提出一个能在转动鼓形食品加工装置中分配冷却流体或加工热流体的系统。从而使在鼓内的腌制液和食物制品的温度都能被迅速有效地提高或降低到一个希望的温度上。
本发明的各种目的、特征和优点，通过对以下的本发明的最佳实施例结合图的说明，将会被更好的理解，其中
图1是一个本发明的食物加工鼓和有关装置局部剖视侧图。
图2是一个沿
图1的2-2线截取的鼓翼板的透视图。说明用于本发明的温度控制流体循环的空心翼板的形状。
图3是一个沿图2的3-3线截取空心鼓翼板的剖视图。它显示了在翼内设立的温度控制流体的循环流道的档板排列。
图4是一个沿
图1的4-4线截取的空心鼓翼的细部剖视图。显示了在鼓翼上的温度控制流体的供给管与流体回路之间的连接。
图5是一个鼓驱动端的局部剖视图。显示了温度控制流体的供给导管和回路管道通过一个转动连接件连接到流体存储器和供给槽;以及图6是一个空心驱动轴和在鼓驱动端的分流环的剖视图。显示轴分流环出口通向在轴内的回路管。
在本发明的在温度控制条件下生产出的食物块被放入如US4，657，771号专利所述型式的转动食品加工机中，参阅其说明书。该食品加工装置包括一个支撑在轴架12、14上的转动鼓10，轴架安装在机架16上。鼓10的纵轴是倾斜的，倾角范围最好与水平线大致呈10°至15°。
鼓10是由经玻璃丸喷丸抛光的不锈钢鼓壁18构成。鼓壁18具有四部分18a、18b、18c、18d。18a部分从鼓的封闭端20到一个较大直径的中间部分18b逐渐变大，18b直径不变。18c和18d部分都从18b部分朝着鼓的一个直径较小的开口端22逐渐缩小。鼓的封闭端20的内部和内表面上安装了圆锥面24。在圆锥面24与封闭端20之间形成一个内室26。一个圆筒形分流环或零件28(在下面详细说明)被安装在圆锥面24的中间。分流环28内装有一个轴30，该轴由轴承组件32支在轴架14上。一个直接驱动马达34(如US4，657，771号专利所公开的)可以具有液压式驱动轴30。
在鼓30的另一端，还是完全象US4，657，771号专利一样，装在鼓壁18d的圆周的外表面上的导轨36座在安装在轴架12顶部的辊子38上。一个护罩40以保护的方式盖住导轨36。当驱动机34启动时，轴30在轴承组件32中转动，此时导轨36在辊子38上滚动而鼓10被转动，产生所希望的食物加工作用。
鼓10的开口端22由一个盘形板形成的门42关闭。门42的边缘上围有一个环形加强法兰44，它与一个焊在鼓的开口端22上的有锥形边缘(未示出)的环形加强法兰(未示出)结合。一个从门的中部出口(未示出)伸出的管46具有一个插着臂50的导管件48。臂50穿过门42的表面并绕过法兰44，围绕一个设在鼓壁部分18d侧面的安装结构(未示出)上的铰链转动。这样门42可以用臂50打开，提供进入鼓10内部的入口或者关上封闭鼓10。一个送料斗52被置于紧靠门的下面。如果需要，一个在门臂安装结构上的气动活塞缸能够用来臂启动臂50动作。门42的详细结构和性能包括环形法兰44在门上的安装，围绕鼓开口端22的加强法兰的安装及门臂安装结构的制造，它们都表面。腌制液(如盐水)能够加入鼓中，在大气压下或在真空环境状态下密封该鼓，并开始机械翻搅或揉磨。
全部食物加工工作的温度控制是另一个重要的环境因素。例如人们知道使肉处于32°F至34°F的低温区域会使球蛋白更多地分离出来。在低温下揉磨的各类肉制品由此显示出进一步的水分子的内聚合。在烹煮加工后所得到的肉的质量是较高的，导致较少的烹煮后的净化工作。降低加工温度还阻止了肉中的细菌生长，改善质量控制并延长产品的存放期。
相反地，在揉磨或翻搅某些肉的加工过程中，升高的温度能够促使准备烹制的肉脱水并实际上能够起烹制肉制品的作用。
尽管人们希望在翻搅揉磨过程中进行温度控制，但是现有技术中进行翻搅揉磨的食品加工装置没有适当的温度控制能力。过去，在被加工的食物原料的蒸发冷却领域中相信已经做过一些工作。然而蒸发冷却在加工中带走了食物原料中许多有用的水，这对于许多在进一步加工和烹制步骤中会不利地紧缩的肉制品来说，是一个不希望有的后果。其它相似的温度控制，具体来说，在加工鼓内或安装在整个加工鼓内的一个冷却室内使用二氧化碳冷却食物原料也已经被试过，结果令人相当失望。总之，尚没有现有技术能够快速有效的在食品加工鼓内把腌制液和食物原料致冷到一个精确控制的温度。
由此，本发明的一个目的是提出一个用于食品加工装置的温度控制系统。
本发明另一个目的是提供一个特别用于调整在转动的鼓形食品加工装置中温度的控制系统。
能在上述US4，657，771号专利中看到更详细的说明。
一个在鼓10的下面、安装在机架16上的真空泵54通过一个柔软的真空管56把鼓中抽成真空。柔软的真空管56一端被连接到泵54的入口，而另一端通过肘部件58连接到管46端部的转动连接件60上。所述转动连接件60允许鼓10相对于真空管56转动。如果必要，在管46上可以安装一个阀(未示出)，控制当鼓抽真空时通过管的抽吸量，并把鼓的内部与真空泵隔绝。
一对螺旋翼62，64以US4，657，771号美国专利的方式被固定在鼓壁18的内表面上，在鼓的内部，其长度上从封闭鼓端20横跨鼓壁部分18a-18d，直到开口端22。当鼓10运转时，单一食物制品的块66，如肉块，随适量的腌制剂68如盐水被加入到鼓中。这时鼓10的转动导致翼62，64运动，产生一种所希望的食品加工作用。翼被以相互间相位差180°定位，并以与鼓壁部分18a-18d有导角的方式安装。这样，当鼓沿第一个方向转动时，朝鼓的封闭端20移动鼓内的食品块66，而以相反的方向转动鼓时，导致食品朝开口鼓端22运动。当在鼓端22上的门42打开时，鼓沿着使食品朝开口鼓端移动的转动方向转动，导致食品通过开口鼓端泄出，并进入供给斗52。然后食品可以被送入一个适当的移送装置中。
本发明所讨论的一个核心特征是一个在食物加工期间在鼓内控制温度的装置。为此，翼62和64采用一种双壁中空结构构成，空腔中适于容纳温度控制流体。流体与鼓内的任何温度差异将导致通过翼的热传递。从而使流体温度控制了食品加工的工作温度。
由图2可见，一种较好的翼62的双壁结构，它是截自
图1的2-2线的翼截面透视图。翼62是由两个板70、72间隔平行排列，焊接到鼓壁18上形成的。一个管件74被安装在两板件70、72的顶部，在两板件之间形成一个腔室。管74起一个供给管的作用，用以输送温度控制流体从鼓10的驱动端的一个存储器76(见
图1)到鼓的开口端22，从开口端温度控制流体通过在板件70和72之间的腔室返回到存储器76。
为了提高翼62(和64)的热交换性能，在板件70、72间设置了一系列挡板78，它们焊接成80所示的形状，以阻碍温度控制流体在翼中的流动，产生一个迂回的回路流道，该回路通道使温度控制流体分散通过更多的板70、72的内表面，使横穿板件外表面的热传递更均匀。
图3是沿图2的3-3线截取的翼62的侧视图，更清楚详细的显示了档板78的排列，管件74被置于翼62的顶部而鼓壁18被置于翼的底部。由80表示的温度控制流体的回路流道的迂回性质已经一目了然。显然翼64也具有同样的结构形式。
见图4，描述了由管件74形成的温度控制流体供给管与由安装在板件70、72之间的档板78组成的回路流道80之间的接合处。供给管74在鼓10的开口端22逐渐靠向鼓壁18。渐近的形状由
图1所示的开口端22的剖视部分可见。再看图4，在管件74与鼓壁18相交的稍前一点的位置处，在管件内与板件70、72之间形成的空间里开几个孔82。在翼的这些小截面上不装档板，形成了一个聚集来自供给管74的温度控制流体的室84。然后温度控制流体进入迂回回路流道80流经翼返回存储器76。
图5表示出用于从鼓10的驱动端向翼62、64供给温度控制流体的温度控制系统部件的布置情况。驱动端包括支撑鼓体的抽30，在轴支架14上支撑轴的轴承32和驱动轴转动的马达34。轴30的顶端通过一个达夫一挪敦(Duff-Norton)转动连接件88，与一个歧管86相连。该转动连接件使轴30与歧管成一直线并允许轴在歧管不动的情况下绕其转动。该歧管86的中心具有一个让供给导管92穿过的内腔90。供给导管92插入一个在歧管背部的L形通道94中。通道94端接在一个输入口96内，该输入口与一个来自存储器76的输入管98相连。同时，空腔90的内表面与供给管92的外表面之间构成一个作为回路管的环形通道100。回路管100通过输出口102连通一个返回存储器76的输出管104。
如前所述，歧管86通过转动连接件88与轴30相连。轴30制成空心的结构，有一个空腔106。一个供给管108被置于轴的中心，并与一个或多个形成在轴端部的出口110相连。环形通道112在供给管108的外壁与轴的空心内壁之间形成，同样与一系列回路出口114相通。
转动连接件88用来使轴供给管108与歧形供给管92排成一线对接。同样在轴30中的环形通道112与歧管86的环形通道100通过转动连接件排成一线对接。以这种方式，在歧管的供给管92与轴的供给管108之间，以及在歧管中由环形通道100构成回路与在轴中由环形通道112构成的回路管之间的流体传递得以保持。
利用分流环28将轴30固定在鼓10的鼓端20上。分流环由一个焊接在平板118上的圆筒形组件116组成，平板118位于在鼓端20的圆锥面24的中心部。圆筒形组件116包括一对出口120，连接到翼62、64顶部的温度控制流体供给管74的开口端。圆筒形组件116还包括一系列回路出口122，它与由圆锥面壁24限定的内腔26相连。回路出口122接收从翼62、64穿过在圆锥面壁上的开口123流入腔26的温度控制流体。在组件116的端部，一个螺栓环124安装在鼓端20上，例如焊接在其上，如126所示。如下面将要说明的那样，螺栓环124用于将轴30固定在鼓端上。
如130所示，一个螺栓板128被焊按在轴30上。一组螺孔被加工在圆筒形组件116的螺栓环124上及螺栓板128上。然后轴30被插入圆形组件中，并且用螺栓132把螺栓板固定到螺栓环上，这样就把轴连接到鼓端上。由于轴30如此插入，分流环流出口120与供给管108端部的流体出口110对齐。分流环回路口122同样也与环形通道112端部的回路口114对齐。在轴上可以用O形密封环129密封，以阻止流体在轴供给管与回路管路之间的泄漏。
图6是沿图5的线6-6截取的，是分流环28的圆筒形组件116的一个横剖面图。显示了分流环回路出口122与轴的回路入口114对齐。在本发明的这一实施例中提供了4对回路出入口122、114，但显然，回路出入口数量的增加或减少也可以满足需要。在图6中还能看到轴供给管108也具有良好的效果。
再见图5，下面简要描述一下温度控制流体的通向鼓10并经鼓10返回的流道。温度控制流体储存在存储器76中，在需要提高鼓10内的温度时，该流体可以是热水、水蒸汽或任何能够传递和/或辐射热的流体。如果特殊的食品加工操作需要降低鼓内温度，可以在存储器76中存放适当的冷却剂。无论那种情况，鼓内温度都能被调整到希望的水平，调整是这样实现的用一个泵(未示出)或其他产生正流体压力的装置，经过管98、歧形通道94和在歧形管86中的供给管92，从存储器76中提取温度控制流体，然后该温度控制流体进入轴30的供给管108，沿该供给管一直传递到分流环28的端板118。在板件118处，温度控制流体通过轴流出口110和分流环流出口120被传入设在翼62，64顶部的供给管74。温度控制流体继续流过供给管74直到翼的终点(见图4)，在那它从供给管74上的开口82流出到达空腔84。
集中在每个翼62、64的终点的腔84中的温度冷却流体朝着鼓端20流回，经过由翼壁70、72内侧上的档板78构成的迂回回路通道80，沿着该通道实现与鼓10内部的热交换。翼的最终端达到圆锥面壁24，在圆锥曲面壁上连通每个翼内部的开口123使流体从回路通道80中泄入内腔26中，离开腔26，该温度控制流体进入在分流环28中的回路入口122和在轴30中的回路入口114，经过轴回路管112和歧路管86的回路管100，再流过回路入口102和回路管104流回存储器76中。一旦回到存储器76中，温度控制流体能够用普通技术人员公知的任何适当装置(未示出)再度加温或再度冷却，以准备再次循环经过鼓10中的翼62、64。
如果需要，一个温度传感器134可以安装在鼓10上，并连接到一个围绕轴30的环136上。温度传感器134把温度数据传回存储器76中的加热或冷却装置，以实现流体温度的调节，并由此调节鼓内壁的温度。
上面，我们以最佳实施例的形式对本发明进行了说明。但是，按照本发明的构思，普通技术人员可以作出各种用于上述食品加工设备的冷却系统。例如可以为鼓形壁18设计一个夹套，而温度控制流体在夹套内循环;还可以在上述鼓形壁的内或外表面上设置温控传热板。这些改型均未超出权利要求书的范围。
权利要求
1.一种加工食物制品的装置，该装置包括一个容器结构，具有可以将被加工的食物制品投入的内部结构；一个支撑所说容器绕一轴转动的机架结构；驱动装置，用于驱动安在上述机架结构上的容器绕上述轴转动；置于所述容器内部的移动食物制品的结构件，当上述驱动装置转动所述容器结构时，所述移动至少有一个平行所述轴的分量，所述结构件具有一个预定的表面区域；以及温度控制装置，用于调整所述容器结构内部的温度，以控制产品加工的工作温度，所述温度控制装置包括，一个流体供给装置；用于使一种温度控制流体与所述结构件的至少一部分表面区域进行热传递接触，这样，在食品与所述温度控制流体之间产生热传递，而两都之间没有直接的接触。
2.一种加工大量整块食品的方法，包括将食物块送入一个转动的且内部具有一种翼结构的容器结构中，该翼结构呈现出一个预定的表面区，当容器结构绕转动轴转动时，该翼结构导致食物块至少部分地沿容器结构的转动轴移动;驱动容器结构绕转动轴转动，所述转动使翼结构翻动食块，使其相互接触，并以基本连续的方式使食物在整个容器结构内运动;以及引入一种温度控制流体至少与翼结构相接触，在翼结构表面区域与食品块之间产生热传递，而没有食块与所述温度控制流体之间的直接接触，由此控制食物加工的工作温度。
3.一种如权利要求1所述的装置，其特征是安装在所述容器结构内部的上述结构件包括一个安装在所述容器结构内部的翼结构，而所述的流体供给装置包括至少一个在所说翼结构中的空心档板腔，温度控制流体在腔里面循环流过，以保持所述翼结构恒温，由此实现在所述翼结构表面与食物制品之间的热传递，以便控制食品加工的工作温度。
4.一种如权利要求3所述的装置，其特征是所述流体供给装置包括一个存储装置，在所述温度控制流体循环前，用于设定和保持所述温度控制流体的温度，而在温度控制流体循环后，起容器作用，接收流体，这样温度控制流体保持一定温度用于再循环;用于把所述存储装置连接到所述翼结构中的空心档板腔的部件，使所述存储装置在所述容器结构转动时，仍保持不动。
5.一种如权利要求4所述的装置，其特征是设一个适当的温度传感器，传送一个温度信号到所述存储装置，以便保持所述温度控制流体的温度。
6.一种如权利要求1所述的装置，其特征是所述容器结构包括一个具有夹套鼓形壁的鼓，上述流体供给装置使所述温度控制流体在夹套中循环流过，由此保持上述鼓恒温，以便在所述鼓和食物制品之间产生热传递，从而控制食物加工的工作温度。
7.一种加工材料的装置，它包括一个容器结构具有可把要加工的材料投入的内部结构;一个用于支撑所述容器结构绕一个轴转动的机架结构;驱动装置，用于驱动装在所述机架结构上的容器结构绕所述轴转动;安装在所述容器结构内部使材料传输移动的结构件，当所述驱动装置转动所述容器结构时，所述移动至少有一个平行于所述轴的分量，所述结构件具有一个预定的表面区域;温度控制装置，用于调整所述容器结构内部的温度，以控制材料加工的工件温度，所述温度控制装置包括一个流体供给装置，用于使一种温度控制流体与所述结构部件的至少一部分表面区域进行热传递接触，这样，在材料与所述温度控制流体之间发生热传递，而两者之间没有直接接触。
全文摘要
一种加工食物制品(66)的装置和方法，包括一个安装在机架结构(12，14，16)上的可转动容器(10)。在容器(10)的内部装有螺旋翼板(62，64)，使食物(66)在容器绕轴线转动时至少部分沿容器的转动轴线传递移动。一种温度控制流体被引导至少与螺旋翼板(62，64)相接触，以实现翼表面(70，72)与食物(66)之间的热传递，而食物制品(66)与温度控制流体之间无直接接触。由此来控制食物加工的工作温度。
文档编号A23P1/00GK1051288SQ9010964
公开日1991年5月15日 申请日期1990年9月22日 优先权日1989年9月22日
发明者吉尔德·布鲁斯·米切尔 申请人:查兰吉尔姆弗公司