专利名称：喷涂可流动原材料涂层的装置和方法
技术领域：
本发明总地说来涉及用于喷涂以流动的或“可流动”物质，诸如奶油状物质为原料的涂层的装置。这项发明，由于特别关系到它对于由流动的食物、诸如融化的巧克力、巧克力味奶油、稀或稠的糖霜所构成的食物涂层、含有榛子、杏仁、椰子等碎屑制品的花色奶油状涂层等喷涂的可能应用而被研制出来了。
许多精制的糕点都有这种类型的涂层。比如，现时流行的奶油松饼或小型夹心奶油松饼，实际上是由一种充有奶油夹心的近于球形的烤制糕点或维夫饼(常放置在打褶的纸杯中)，在其顶部涂有奶油状花色涂层而成的，该涂层通常在涂覆之后逐渐固化。
由于种种原因，在不需人工介入条件下对该涂层作自动地工业化地涂覆是有因难的。
第一方面，成品的质量与涂覆过程中涂料的粘滞度紧密相关。
如果粘度太高(即涂料太稠太粘)，则难以在衬底产品上形成良好的涂层分布实际上，涂层不是粘在产品上而是沉积在产品上，形成一叠盖在产品上的独立堆块。
如果粘度太低(即涂料太稀)，则涂层会不规则地分布在产品上，形成明显的浇注线，从而弄糟了被涂产品下部(纸杯内部分)，而其上部又没有被妥善地盖住。
如果所用涂料是巧克力或巧克力基质的，则从质量观点考虑，为获得真正满意的结果必须对涂层进行适当地硬化处理(通常要在29℃左右的窄的温度范围内进行)。而又要使之不增加条纹和斑点，由此就出现了另一个方面的问题。就是说，被喷涂的巧克力涂层必须严格保持在硬化温度左右的一定温度上，这对工业的实施是非常困难和昂贵的。
本发明的目的是提供一种解决所有上述问题，以便能用流动物质，如奶油状物质，可以是巧克力，在工业化生产中予制出的产品上形成涂层，并将涂层适当硬化的理想办法。
根据本发明，此目的是借助于具有下述权利要求中所述特征的一种装置得以实现的。
本发明的另一个目的是有关的方法。
现在参照附图，完全通过非限定实施例来描述本发明，其中
图1表示具有若干部分的本发明装置的总体结构剖面图，而图2是图1中箭头Ⅱ所指部件结构的更详细剖面图。
附图中，装置总体由1表示，它能使由流动的(或“可流动的”，例如奶油状物质或液体)物质构成的涂料，涂覆在本文所说明实施例中由流行食品奶油松饼或夹心松饼P所构成的产品之上。
实际上，产品P是由有糊状或奶油状夹心的开口或封闭的大致为球形的烤制点心或维夫饼构成的，它可以有榛子或杏仁碎屑、椰丝等的外涂层，放在适当打褶的纸杯B中。
上述类型商品可以以很高的速度进行工业化生产，进而形成在输送机诸如环形传送带T上成排或成行向前流动的批量产品P。
尤其是，本发明要处理的问题是要在产品P上部(峰顶部)加上一个原本为流体物质的盖顶R，该物质是奶油状的或是液态的(融化的巧克力，巧克力味奶油，包含有产品碎屑的奶油花色涂层，等等)。
在以下描述中，浇盖融化巧克力涂层R或类似产品将作为特例。在这里，应该注意的是，本发明说明书中所用的和如果在下述权利要求书中采用的“巧克力”一词，原意只是要表示构成涂层物质的流变学特性，不应该认为本专利说明书和权利要求中有关“巧克力”一词的使用是要以任何方式将那些可以接受的物质，限制在各国习惯的各种用于食品，康复保健目的的物质种类之内。
在涂覆这种特性涂层的，除了要考虑到其它涂层(包括在涂覆后达到一定程度固化涂层)的也已发现的一般问题之外，还有一个确保使涂层R很好地硬化而又不形成条纹或其它明显破损的问题。
容器总的用2表示，它用来接纳要形成涂层R的奶油状物质M。
参照巧克力涂层情况，容器2基本上由一个项部用盖壁3盖住的罐子构成。盖闸4(在生产能力高时，它可用一输送管代替，以连续或基本上连续地把物质M注入罐子2中)装在盖上，用来由此装入物质M。罐2的壁与外界隔热且至少局部环绕有加热元件5(通常为电阻丝)，加热元件由一个可作选择调节的温度自动调节器6控制。
当采用融化巧克力基质涂料时，温度自动调节器6可作调整，以使罐2中的巧克力物质M保持在大约33～38℃的一个温度上。
尤其是，本发明的方案能使罐2中的巧克力物质M保持在一个经常比约29℃的硬化温度高的温度上(一般至少高出几度)，而对最终所涂覆的涂层特性，特别是它的适当硬化没有任何有害的影响。本发明的这个方面与已有技术相比有特殊的优点，在这里不需要对将要浇盖和硬化的巧克力物质的温度进行严格精确的温度调节控制。
罐2中熔融状的巧克力(奶油状态)物质M由能在很高压力(如15～25个大气压)下传送奶油状物质的抽吸泵7(如气动泵)送到其排出口。
泵7最好按下面将详述的指标进行制造，就是说，作为一个对物质M有一定“释放”作用的泵应使物质沿泵的活塞有一定的漏出量。在下述关于对巧克力(还可以对其它涂层物质)的具体作用中将可得到更好的理解，这种类型的泵在避免有害现象的发生方面显示出了特殊的优越性。这些有害现象是，例如，正在抽出的奶油状产品分离成不同成分(固态-液态)和/或卡住泵7。
泵7出口通向一过滤器8a和压力稳定器件8b，经输出管第二段第一上游部分进入输送管9。后者通常由一柔管构成，并有一加热外护套(如用螺旋式热电阻器9a)，它使由泵7压出的奶油状巧克力物质在一定温度下传送到用10表示的涂层喷涂单元。
该单元包括(图2)一个高压提供奶油状物质的喷嘴11，受球形闭塞器100控制的喷嘴输出管，球形闭塞器又与受气动操作机构102驱动的杆101连接，而气动操作机构受控于泵P(或其它压力源)同时抵抗弹簧103的反作用力。实际上，通过把泵P的传输管连到操作机构102上，则操作机构可借助电磁阀104进行脉冲操作(即约400毫秒的打开短间隔)，这样，能以相同的间隔打开喷嘴供给材料M。这个供料操作可以由控制电磁阀104的处理单元C(例如一个PLC)进行自动控制。
从这里看，涂层喷涂单元10(而特别是喷嘴11)与工业上用于喷撒热熔性粘合剂如公知的“热-融”粘合剂的类似装置没有什么实质差别。确实，为了在工业规模上实施本发明的目的，采用这些用于供给热-融粘合剂的装置中之一种是有益的，这些装置已经具有装置10所用的气动操作机构102和相应的控制和驱动组件。
装置10的喷嘴11通常是管状的且有末端输出孔110的柱形体，并由另一喷嘴12环绕着，喷嘴12也是管柱形的。喷嘴12内的腔室实际上可以看作是被分开的环绕着喷嘴体11的上部环形腔13，和面对着喷嘴11输出孔11a且呈园锥形延伸至端孔15的下部14。
因此，孔15至少要邻近，更确切地说定位在主喷嘴11的输出孔11a的下端。
在该组合体中，辅助喷嘴12环绕着喷嘴11而因此腔体13本身有一个绕喷嘴11周围形成的环形区域。
喷嘴12的壁有一通向腔室13的通孔16，且在其上端连接着传输管17以传送压缩气体。
传输管17可连接到有调节机构(已知类型未画出)的气源P上，以使气流(一般为空气)能在大约2个大气压下产生出来。最好，所有过程也在由处理单元C调节的与电磁阀104最好同步的相应电磁阀17a的控制之下。所供给气体通过管路17注入有更大容积的柱形腔室13，通过孔16，膨胀并推向孔15。
附加喷嘴12的存在对由装置10(并以相对于送到腔室13的气体压力更高的压力-如已看到的某一数量的压力)所供给的奶油状物质M产生的影响实质上使正在离开喷嘴11的物质M雾化成喷雾状喷出。
另一方面，离开喷嘴11下端的奶油状物质(如巧克力)是由压缩空气传送的，此压缩空气穿过喷嘴11外表面与孔15内表面之间的有限空间从腔室13流向孔15。
对将落在产品P上的涂料雾化的结果，消除了上述的有关涂层组成物粘滞度的所有问题。实际上，只要调整物质的成分(本例中为巧克力物质M)和其初始温度，以确保在喷雾时，特别是在获得有效裂解(雾化)中有适合的流变特性就足够了。一旦达到了这个效果(用已知方法可考虑如工业上广泛采用的流变技术，甚至是在“自己动手”领域中涂漆或涂墙用的喷枪的喷雾调节)，则可以看到在产品P上所形成的涂层R有基本均匀的厚度，其厚度值主要取决于喷雾的时间，实际上是取决于压缩空气进入腔室13的时间间隔的长短。
为了进一步改善雾化作用，孔16相对于喷嘴12不适宜完全沿径向延伸。相反，孔最好是斜的(非径向的)，以便使进入柱形腔室13的空气流有一定的与喷嘴12相切的运动分量。这可以在腔室13内(而且在孔15中)形成一个螺旋形的环流，此环流对于物质M的细分和控制落在要涂覆的产品上的喷雾呈现出有利的作用。
申请人已经发现，对于直径约1～1.2cm的球状产品P，用大约400毫秒的喷雾时间(打开电磁阀104和17a的时间间隔)可以形成约有2～3mm厚的巧克力涂层R。
在喷涂巧克力基质涂层的实例中，申请人也注意到，本发明方案能使巧克力在任何情况下充分满意地硬化。尤其是，能在喷雾之后约1分钟之内以适度结晶方式固化。也就是说，除非有其它情况，本发明的涂有涂层的产品通常不需要在冷却通道中做进一步处理以使所喷涂的涂层R固化。但是，这种处理过程在现有技术的涂覆涂层方法中是必不可少的。
尽管申请人不愿意对这方面作任何专门理论上的解释，但有理由认为此现象主要与热交换有关，这种热交换是通过流入腔室13的压缩空气对(通过输送管9以大约33～38℃温度向装置10输送的)要喷雾的巧克力的作用而实现的。
通常，压缩空气即将流入腔室13时，它处在实际上与周围环境温度相同或稍高(由于压缩)的温度下。在通过进入作为膨胀腔的腔室13之后，压缩空气被减压而变冷。
在巧克力物质的喷雾过程中，空气本身即对巧克力物质有冷却作用，由于热交换，确切地说是由于诸如雾化物质的这类精细弥散物质内发生热交换，使其变到硬化温度左右，这种热交换是极其均匀的，没有增加引起有害结果如条纹等等的热变化梯度。
通过对泵7结构作详细说明，可以看出，它首先包括一个带吸入口的主气缸200，吸入口浸没在物质M中并受重力作用下的球形阻塞器202所控制。活塞203可在气缸200内垂直地移动并由具双重作用的驱动机构204驱动，此驱动机构有两个分别可与泵207相连的腔室205和206，泵207可以由气泵之类构成。
活塞203的头部用208表示，位于活塞203下端，有一组气门209横档着，这组气门使气缸内分成两个由头部208本身所限定的彼此连通的空间(上和下)。
气门209由另一个受重力作用的球形阻塞器210控制，以便在气缸200下部空间的压力比上部空间压力大时，使物质M穿过头208并且能流入气缸上部，气缸内有输送管211与过滤器8a连接并从而与输送管9相连接。
气缸200上方和活塞203周围是一个与输送管213连通的环形排出腔室212，物质M被从活塞周围提升并穿过输送口213流回到罐3中。泵7的这一结构给出了一个重要特征，即，头208和活塞部件203都与腔室212存在一定径向间隙(如十分之一毫米)而相互配合，从而可在相应腔室(实际上是气缸200)中滑动。这种特征使一定量的泵出物质M流出，或漏出，通过被腔室212环绕的头208和活塞部件203。这种流出是“释放机构”的基本特点，为的是降低加在物质M上的压力，这在前面已被说明。
实际上，泵207首先受激励，从而将活塞203提升，使物质M穿过吸入口201流入气缸200下部，吸入口是由于阻塞器202在抽吸作用下升起离开其位置而打开的。驱动器204的动作随之反向以使活塞203被推向下部开始挤压头部208下面的物质M，给它并保持其在一个向管道9输送的所需压力之下。然后活塞203逐渐下降，这既是因为与通过装置10的管道9相应的物质是逐步通过气门209，也是由于沿着头208周围和/或朝腔室212有泄漏之故。当活塞203下落越过某一极限时，泵207再次作用驱动器204，从而提升活塞再次到达其原来的位置。
权利要求
1.一种用于喷涂以可流动物质(M)为原料的涂层(R)的装置，其特征在于它包括一个主喷嘴，它有一可流动物质(M)的输出孔(11a)，一个辅助喷嘴(12)，与主喷嘴(11)相结合形成腔室(13)，该腔室至少在主喷嘴(11)的输送孔(11a)附近收缩成一输送管(15)，以及为腔室(13)输送压缩气体的装置(16，17，P)，由此，当气体流到输送管(15)后使离开主喷嘴(11)的输送孔(11a)的物质(M)形成喷雾，通过喷雾可形成要喷涂的物质(M)的涂层(R)。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于辅助喷嘴(12)包围着主喷嘴(11)。
3.按照权利要求1或2的装置，其特征在于腔室(13)一般呈环状。
4.按照前述权利要求的任一项的装置，其特征在于腔室(13)通过一园锥部分收缩成输送管(15)。
5.按照权利要求1至4中任何一项的装置，其特征在于压缩气流通过的辅助喷嘴(12)要这样设置以使输送到腔室(13)的气体要有在腔室(13)中产生环流的运动分量。
6.按照权利要求5的装置，其特征在于腔室(13)基本上呈园柱状而其中，压缩气体基本上以非腔室(13)本身的径向方向输入到腔室(13)中。
7.按照权利要求1的装置，其特征在于包括一个压力传输机构(7)，用来将可流动物质(M)以比气体传输压力更大的压力输送到主喷嘴(11)处。
8.按照权利要求1或7的装置，其特征在于它包括以15至25大气压的压力将可流动物质(M)输送到主喷嘴(11)的泵压装置(7)。
9.按照权利要求1，6或8的任一项的装置，其特征在于输送机构(16，17，P)以约2个大气压的压力输送气体。
10.按照前述权利要求的任一项装置，其特征在于所说气体实际上是空气。
11.按照前述权利要求的任一项装置，其特征在于输送机构(16，17，P)以实际上与环境温度相当的温度将气体输送到腔室(13)中。
12.按照权利要求1或10的装置，其特征在于腔室(13)限定了一个与输送机构(16，17，P)相比使气体膨胀的容积。
13.按照前述权利要求的任一项装置，其特征在于它包括一加热装置(5)，以便以通常高于环境温度的一个温度将可流动物质输送至主喷嘴(11)。
14.按照权利要求13，对于巧克力基的物质涂层的涂覆说来，其特征在于巧克力基的物质构成的涂料以33-38℃左右的温度输送至主喷嘴(11)。
15.按照权利要求14的装置，其特征在于输送机构(16，17，P)以与环境温度相当的温度向腔室(13)输送气体，由此使喷涂而涂覆的巧克力涂层硬化。
16.按照前面权利要求中任一项的装置，其特征在于它包括一用于将流动物质输送到主喷嘴(11)的加热了的管(9)。
17.按照前述任一权利要求的装置，其特征在于它包括一个容器(2)，该容器(2)被加热器(5)加热以使可流动物质(M)维持在其输送到主喷嘴(11)的温度。
18.按照前述任一权利要求的装置，特别是用于巧克力涂层的，其特征在于它包括有用来对要被输送至主喷嘴(11)的流动物质(M)施加压力的机构(7)，该机构相应有排出机构(208，212，213)以释放对可流动物质所施加的压力。
19.按照权利要求18的装置，其特征在于挤压机构(7)主要由园筒状泵(200)和活塞(203)构成，能使受挤压物质沿活塞周围漏出。
20.按照权利要求8的装置，其特征在于在泵压机构(7)和主喷嘴(11)之间装设有过滤器件(8a)和稳压部件(8b)，最好按所给定次序串接。
21.一种涂覆以流动食品物质(M)为原料的涂层的方法，其特征在于它包括用流动食物喷雾以涂覆涂层的步骤。
22.按照权利要求21的方法，其特征在于食物是受到压力下气流(17)的作用而形成喷雾的。
23.按照权利要求21或22的方法，其特征在于可流动食物实质上是由保持在高于巧克力硬化温度下的巧克力构成的，而随着喷雾作用的完成巧克力温度降低至其硬化温度，由此使用喷雾涂覆的涂层硬化。
24.按照权利要求23的方法，其特征在于，喷雾作用是借助于温度实际上与环境温度相当的流动的压缩气体实现的
25.按照权利要求22或24的方法，其特征在于它包括压缩气体膨胀并由此使气体自身变冷的步骤。
全文摘要
一种奶油状物质，如巧克力涂层，是通过使巧克力物质流到由辅助喷嘴(12)所包围的主喷嘴(11)处，在这里辅助喷嘴输送出压力空气而喷雾涂覆的。喷雾期间，巧克力物质冷却并硬化。
文档编号B05C19/00GK1079418SQ93101729
公开日1993年12月15日 申请日期1993年1月20日 优先权日1992年1月21日
发明者P·费雷罗 申请人:索雷马特克有限公司