(57)【要約】液体供給調製の自由流動性冷凍製品用低温処理装置（１０）を提供する。低温処理装置（１０）は、略円錐形状の冷凍チャンバ（１２）と、均一サイズ液体配合物の小滴を放出する複数のオリフィス（４４）を有して下方にある冷凍チャンバ（１２）内へ重力によって小滴を運ぶものであって、移送源（５０）からの液体配合物の受入れに適するように配置され、冷凍チャンバ（１２）の上部に横たわる少なくとも１つの供給トレイ（４８）と、を備えている。低温処理装置（１０）はさらに、供給トレイ（４８）内における液体配合物の液深を決定する、供給トレイ（４８）に関連した少なくとも１つのセンサ（６６）と、液体配合物が移送源（５０）から供給トレイ（４８）へ移送される速度を制御するように構成され、液体配合物移送配管（５２）と関連する少なくとも１つのバルブと、バルブの開度を制御することにより液体配合物が移送源（５０）から供給トレイ（４８）へ移送される速度を制御する、少なくとも１つのセンサに応答するコントローラ（６８）と、を備えている。
2004508839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給調製の自由流動性冷凍製品用低温処理装置であって、
略円錐形状の冷凍チャンバと、
均一サイズの液体配合物の小滴を放出する複数のオリフィスを有し、下方にある前記冷凍チャンバ内へ重力によって前記小滴を運ぶものであって、移送源からの液体配合物の受入れに適するように配置され、前記冷凍チャンバの上部に横たわる少なくとも１つの供給トレイと、
前記供給トレイ内における液体配合物の液深を決定する、前記供給トレイに関連した少なくとも１つのセンサと、
液体配合物が前記移送源から前記供給トレイへ移送される速度を制御するように構成され、液体配合物移送配管に関連した少なくとも１つのバルブと、
前記バルブの開度を制御することにより液体配合物が前記移送源から前記供給トレイへ移送される速度を制御する、少なくとも１つの前記センサに応答する制御手段と、を備えたことを特徴とする低温処理装置。
【請求項２】
前記供給トレイが複数の分離した区画を画定する仕切りを有することを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項３】
複数の前記区画の各々が、前記供給トレイ内における液体配合物の液深を決定する少なくとも１つのセンサを含むことを特徴とする請求項２記載の低温処理装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記バルブが複数のバルブを含み、少なくとも１つのバルブは配合物移送配管に関連し、配合物が前記移送源から前記供給トレイの各区画に移送される速度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の低温処理装置。
【請求項５】
前記制御手段が複数の前記センサの各々に応答し、前記制御手段は複数の前記バルブの各々を制御することにより液体配合物が前記移送源から前記供給トレイの複数の前記区画の各々に移送される速度を制御することを特徴とする請求項４記載の低温処理装置。
【請求項６】
低温処理装置がさらに冷凍製品を前記冷凍チャンバの底部から搬送シュートまで搬送するように構成されたオーガ搬送システムを含むことを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項７】
前記制御手段はさらに、前記オーガ搬送システムによって冷凍製品が前記冷凍チャンバの前記底部から排出される速度を制御する少なくとも１つの出力信号を含むことを特徴とする請求項６記載の低温処理装置。
【請求項８】
前記制御手段がプログラマブル・ロジックコントローラを含むことを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項９】
複数の前記オリフィスが、前記液体配合物から小滴を生成する関連した複数の供給滴下手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項１０】
低温処理装置がさらに、前記冷凍チャンバ内の液体窒素の液位を決定するように構成されている少なくとも１つの窒素液位センサを含むことを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項１１】
低温処理装置がさらに液体窒素供給配管に関連した窒素移送バルブを含み、前記窒素移送バルブは前記冷凍チャンバに移送される液体窒素の速度を制御することを特徴とする請求項１０記載の低温処理装置。
【請求項１２】
前記制御手段が、窒素移送バルブの開度を制御するため少なくとも１つの前記窒素液位センサに応答し、これにより液体窒素が前記冷凍チャンバに移送される速度を制御することを特徴とする請求項１１記載の低温処理装置。
【請求項１３】
前記冷凍チャンバがさらに内側表面と流体流れを邪魔する手段とを有し、邪魔をする前記手段が前記冷凍チャンバの前記内側表面に固着するように配置されることによって導入された液体冷媒が前記冷凍チャンバ内で破壊的なサイクロン流を発生させることを防止することを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項１４】
前記冷凍チャンバがさらに内側胴および外側壁により定められ、断熱が前記内壁と前記外壁との間に施されていることを特徴とする請求項１記載の低温処理装置。
【請求項１５】
前記断熱が前記外壁と内壁との間の排気空間であることを特徴とする請求項１４記載の低温処理装置。
【請求項１６】
液体供給調製の自由流動性冷凍製品用低温処理装置を運転する制御システムであって、
前記供給トレイ内における液体配合物の液深を決定する、前記供給トレイに関連した少なくとも１つのセンサと、
液体配合物が前記移送源から前記供給トレイへ移送される速度を制御するように構成され、液体配合物移送配管と関連する少なくとも１つのバルブと、
前記バルブの開度を制御することにより液体配合物が前記移送源から前記供給トレイへ移送される速度を制御する、少なくとも１つの前記センサに応答する制御手段と、を備えたことを特徴とする制御システム。
【請求項１７】
低温処理装置がさらに冷凍製品を前記冷凍チャンバの底部から搬送シュートまで搬送するように構成されたオーガ搬送システムを含むことを特徴とする請求項１６記載の低温処理装置。
【請求項１８】
前記制御手段はさらに、前記オーガ搬送システムによって冷凍製品が前記冷凍チャンバの前記底部から排出される速度を制御する少なくとも１つの出力信号を含むことを特徴とする請求項１７記載の低温処理装置。
【請求項１９】
前記制御手段がプログラマブル・ロジックコントローラを含むことを特徴とする請求項１４記載の低温処理装置。
【請求項２０】
低温処理装置がさらに、前記冷凍チャンバ内の液体窒素の液位を決定するように構成されている少なくとも１つの窒素液位センサを含むことを特徴とする請求項１６記載の低温処理装置。
【請求項２１】
低温処理装置がさらに液体窒素供給配管に関連した窒素移送バルブを含み、前記窒素移送バルブは前記冷凍チャンバに移送される液体窒素の速度を制御することを特徴とする請求項１４記載の低温処理装置。
【請求項２２】
前記制御手段が、窒素移送バルブの開度を制御するため少なくとも１つの前記窒素液位センサに応答し、これにより液体窒素が前記冷凍チャンバに移送される速度を制御することを特徴とする請求項１４記載の低温処理装置。
【請求項２３】
液体供給調製の自由流動性冷凍製品用低温処理装置であって、
略円錐形状の冷凍チャンバと、
均一サイズの液体配合物の小滴を放出する複数のオリフィスを各々有し、下方にある前記冷凍チャンバ内へ重力によって前記小滴を運ぶものであって、複数の移送源からの液体配合物の受入れに適するように配置され、前記冷凍チャンバの上部に横たわる複数の供給トレイと、
前記供給トレイにおける各々の液体配合物の液深を決定する、前記供給トレイの各々に関連したセンサと、
液体配合物が各移送源から各供給トレイへ移送される速度を制御するように各々構成され、別個の移送配管は液体配合物を前記移送源の各々から前記供給トレイの各々へ移送するように構成されている複数の液体配合物移送配管の各々と関連するバルブと、
前記バルブの各々の開度を制御することにより液体配合物が前記移送源の各々から前記供給トレイの各々へ移送される速度を制御する、前記センサの各々に応答する制御手段と、を備えたことを特徴とする低温処理装置。
【請求項２４】
冷凍製品のビーズを形成するための液体配合物の冷媒が含まれた冷凍チャンバへの供給方法であって、
多仕切りの供給トレイの各区画における液体配合物の液位を監視する工程と、
液体供給配合物の源から前記供給トレイの各区画への移送を厳密に制御する工程と、
前記液体供給配合物を、オリフィスを通して小滴の形状で、重力により、前記オリフィスの下方に位置する冷凍チャンバ内へ前記供給トレイの各区画から放出する工程と、
冷凍チャンバ内の液体冷媒の液位を監視する工程と、
液体冷媒の前記液位の前記監視工程に応答して、前記冷凍チャンバへの液体冷媒の移送を厳密に制御する工程と、からなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の参照】
本出願は、「液体供給調製の自由流動性冷凍製品用低温処理装置および液体配合物の冷凍方法（Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｆｅｅｄ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｆｒｅｅ−Ｆｌｏｗｉｎｇ Ｆｒｏｚｅｎ Ｐｒｏｄｕｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｒｅｅｚｉｎｇ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」と題する１９９８年４月２４日出願の米国特許出願第０９／０６６，１４０号（米国特許第６，０００，２２９号）の継続出願の、１９９９年１１月３０日出願の米国特許出願第０９／４５１，０４６号の一部継続出願の、２０００年７月１７日出願の米国特許出願第０９／６１７，７２４号の一部継続出願である。これらの先行出願の各々は全て本願の開示に組み入れられる。本出願は２０００年９月１４日出願の米国特許仮出願第６０／２３２，５６４号の利益も主張する。
【０００２】
【マイクロフィッシュ付録】
本明細書は３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．９６（ｃ）に従うマイクロフィッシュの添付書類を含んでいる。
【０００３】
【技術分野】
本発明は冷凍製品の調製装置に関し、特に、液体供給調製の自由流動性（ｆｒｅｅ−ｆｌｏｗｉｎｇ）冷凍製品用低温処理装置に関する。
【０００４】
【背景技術】
アイスクリームや冷凍ヨーグルト製品の販売は近年劇的に上昇してきており、出願人においてもビーズ形状にすることによる独特の目新しいアイスクリーム、冷凍ヨーグルト及び冷凍製品の開発によって本製品市場の一部を獲得してきた。この製品は、「ディッピン・ドッツ（Ｄｉｐｐｉｎ’ Ｄｏｔｓ（登録商標））」および「未来のアイスクリーム（Ｉｃｅ Ｃｒｅａｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｕｔｕｒｅ（登録商標））」の商標で販売されており、専門店、博覧会やテーマパーク、および自動販売機において大変好評を得ている。
【０００５】
出願人は、１９９２年６月３０日発行の米国特許第５，１２６，１５６号により製品の調製および貯蔵方法に関して独占権を有しており、参照することにより本開示に含まれるものとする。さらに１９９７年９月９日発行の米国特許第５，６６４，４２２号および１９９９年１２月１４日発行の米国特許第６，０００，２２９号により改良に関連する権利を有しており、参照することにより本開示に含まれるものとする。ここにおいて一般的に記述しているように、発明の方法は、風味のある液体乳製品およびその他の栄養配合物を供給トレイに移送し、その後、配合物を冷凍チャンバ内に滴下させることを含んでいる。供給トレイは、液体配合物を通過させて冷凍チャンバ内に小滴または液状流体のいずれかの形状で落下せしめる複数のオリフィスを備えており、その流体は冷凍前に小滴に分解する。各オリフィスはさらに対応する供給滴下手段を有しても良い。該滴下手段はトレイに対して下側に配置されており、これにより液体配合物はトレイを経由し、オリフィスを通り抜けた後、そこに結合した供給滴下手段を通過して小滴または液体流れが形成される。以下において、オリフィスまたはオリフィスの組合わせおよび供給滴下手段をひとまとめにして供給装置と称する。
【０００６】
液体配合物の落下小滴は、冷凍チャンバ内において、オリフィスと冷凍チャンバの底面との間の領域に存在する気体および液体冷媒の両方によって、急速に凍結する（例えばフラッシュ凍結）。これにより、風味を有するアイスクリーム、ヨーグルト、または味付き氷（ｆｌａｖｏｒｅｄ ｉｃｅ）のようなその他の栄養製品の固体ビーズが形成される。より詳細に言えば、液体の小滴が液体冷媒と接触する前に、冷凍チャンバの気相領域内を自由落下することによって、小滴の外側の球面に冷凍した薄い殻が形成される。この薄い冷凍殻が、小滴の液体冷媒界面への衝突の際に、小滴の球体形状を保護する役割を担う。小滴の未凍結部分は、小滴が冷凍チャンバの底面に到達する前に、液体冷媒内を通過することにより、完全に凍結する。 冷凍ビーズは冷凍チャンバから取り出され、配送およびその後消費のために梱包される。
【０００７】
上述のアイスクリームビーズ調製用の低温処理装置は、比較的複雑な装置であるため、適切に運転するために厳密に管理されなければならないことを認識すべきである。例えば、液体冷媒として好適に用いられるのは蒸発速度の大きい液体窒素である。一般的に、液体窒素の表面と供給トレイとの間隔は約１９〜２１インチ（４８３〜５３３ｍｍ）確保することが望ましい。この間隔が短すぎた場合、液体小滴は供給トレイからの自由落下の間において、所望の球形形状の形成に要する十分な時間が確保されないであろう。この間隔が長すぎた場合、小滴が液体窒素表面に衝突する際の衝撃は過大なものとなるであろう。従って、液体窒素の冷凍チャンバ内への導入には厳密な管理が必要となる。
【０００８】
さらに、液体配合物が供給トレイのオリフィスを通過する際の速度および小滴のサイズは、供給トレイ上に保持されている液体配合物の液位により制御される。従って、液体配合物の供給トレイへの移送には厳密な監視および制御が必要となる。
運転パラメータの厳密な制御に対する上記要望に加えて、低温処理装置には他の改良が望まれている。例えば、種々の風味を有するビーズ状アイスクリームの製造を要求されることが多い。たいていは、独特の風味はある種の基本的なまたはベースとなる風味を混合することによって作られている。１つの方法としては、第１のベースとなる風味を作り、更に第２のベースとなる風味を作り、その後に２つのビーズ状アイスクリーム製品を混合することにより行なわれるであろう。しかし、この方法は、配管やその他の機械をバッチ間において洗浄することが必要となる（例えば、風味の変更の際）。この方法の他の欠点は、２つのベースとなる風味のビーズ形状のものを混合する工程が追加されることである。
【０００９】
多風味を有する製品を製造する他の方法は、液体状のベースとなる風味を供給トレイに移送する前に適切な比率で混合する方法があり得る。しかし、この方法においても配管やその他の機械をバッチ間において洗浄することが必要となる。
従って、独特のビーズ状アイスクリーム製品を調製するための、改善した低温処理装置を提供することが望まれている。
【００１０】
【発明の開示】
発明の目的、利点および新規性が以下の記述の一部において述べられており、一部は当業者が下記について調査することにより明らかになり、さらに発明を実施することにより知り得るであろう。発明の目的および利点は、添付のクレームに特に示されているものおよびその組合わせにより理解し習得されるであろう。
【００１１】
利点および新規性を成し遂げるため、本発明は一般的に液体供給調製の自由流動性（ｆｒｅｅ−ｆｌｏｗｉｎｇ）冷凍製品用低温処理装置に適用されるものである。発明の１つの特徴においては、低温処理装置は、略円錐形状の冷凍チャンバと、均一サイズの液体配合物の小滴を放出する複数のオリフィスを有し、下方にある前記冷凍チャンバ内へ重力によって前記小滴を運ぶものであって、移送源からの液体配合物の受入れに適するように配置され、前記冷凍チャンバの上部に横たわる少なくとも１つの供給トレイと、を備えている。低温処理装置はさらに、前記供給トレイ内における液体配合物の液深を決定する、前記供給トレイに関連した少なくとも１つのセンサと、液体配合物が前記移送源から前記供給トレイへ移送される速度を制御するように構成され、液体配合物移送配管と関連する少なくとも１つのバルブと、前記バルブの開度を制御することにより液体配合物が前記移送源から前記供給トレイへ移送される速度を制御する、少なくとも１つの前記センサに応答する制御手段と、を備えている。
【００１２】
本発明の他の特徴においては、冷凍製品のビーズを形成するための液体配合物の冷媒が含まれた冷凍チャンバへの供給方法である。本発明のこの特徴においては、多仕切りの供給トレイにおける各区画の液体配合物の液位を監視する工程と、液体供給配合物の源から前記供給トレイの各区画への移送を厳密に制御する工程と、前記液体供給配合物を、オリフィスを通して小滴の形状で、重力により、前記オリフィスの下方に位置する冷凍チャンバ内へ前記供給トレイの各区画から放出する工程と、冷凍チャンバ内の液体冷媒の液位を監視する工程と、液体冷媒の前記液位の前記監視工程に応答して、前記冷凍チャンバへの液体冷媒の移送を厳密に制御する工程と、からなる。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の種々の特徴の要約に続いて、以下に図面に示された発明を詳細に説明する。図面に基づいて発明を説明するが、実施例やそこに開示されている実施例に限定することを企図するものではない。反対に、添付のクレームにて定義される発明の趣旨および範囲に含まれる全ての変更、改良および同等物が含まれることを企図している。
【００１４】
本発明の好ましい実施例として構成された、小ビーズの形状で自由流動性（ｆｒｅｅ−ｆｌｏｗｉｎｇ）冷凍製品を製造する改善した低温処理装置を示す図１を参照する。製品を製造するために用いる基本的方法は米国特許第５，１２６，１５６号に詳細に記載されており、独特なこの製造方法を容易に理解するために以下に要約する。図１に示される本装置は、下記の通り従来技術による製造方法の効率を高めるものであり、さらに製品収率を増加させるものである。
【００１５】
低温処理装置１０は、液体冷媒を保持し円錐タンク形状であることが最も好ましい冷凍チャンバ１２を備えている。冷凍チャンバ１２は内側胴１４および外側胴１６を組合わせたものである。断熱１８が、チャンバ１２の熱効率を高めるために内側胴１４と外側胴１６との間に施されている。図１に示される冷凍チャンバ１２は、脚２２によって支持される自立装置である。他に、冷凍チャンバ１２は使用に際し処理装置１０を支持するために特別に建設した架構内に配置しても良い。
【００１６】
冷媒２４は冷凍能力が既知である点において液体窒素であることが好ましく、冷媒取入れ口２６によって冷凍チャンバ１２に導入される。取入れ口２６を介してチャンバ１２に導入される冷媒２４は、冷凍チャンバ内の液体冷媒を所定液位に保つために用いられ、さらに、蒸発または製造に伴って生じる他の方法によって失われた冷媒２４を補うために追加されなければならない。冷凍チャンバ１２内の液体冷媒２４の表面から蒸発した気体状の冷媒は、ベンチュリ管ノズルの形状を有した真空装置３０の協働により、取出口２９を通して主として大気に放散される。冷凍ビーズの抜き出しは、冷凍チャンバ１２の底部に適切に設けられた製品取出口３２を介して行なわれる。
【００１７】
導入冷媒２４が取入れ口２６を介して冷凍チャンバ１２に入る際、冷媒２４は、取入れ口２６介して導入される冷媒２４の量および導入冷媒２４の流速によって、冷凍チャンバ１２内に渦巻きあるいはサイクロン運動を発生させる。このサイクロン運動は製造工程上好ましくない。なぜならば冷凍チャンバ１２の底部における抜き出し待機中の冷凍ビーズが渦巻いている冷媒に巻き込まれ、冷凍チャンバの底部への冷凍ビーズの沈降による収集を阻害するからである。 この様な乱流条件下では、不均一なビーズ状製品も製造され得る。導入冷媒によるこの望まないサイクロン運動は内側胴１４の内側表面３６に設けられた邪魔板３４により防止される。邪魔板３４は冷媒取入れ口２６近傍の内側表面３６から内側に向けて伸長している。さらに、邪魔板３４は縦側が冷凍チャンバ１２内で略垂直方向を向くように設けられている。
【００１８】
調整扉３８を伴った外気取入れ口２８および調整扉３９を伴った取出口２９が、液体冷媒２４表面からの気体状冷媒の蒸発度合を調整するために設けられており、これにより過大な圧力が処理装置１０内で生じないように、且つ、液体配合物の冷凍が供給装置４０において発生しないようにしている。
供給トレイ４８は、移送源５０から液体配合物を受け入れる。一般的には、図示しないポンプが、液体配合物を移送配管５２を通して供給トレイ４８に移送する。予混合装置（ｐｒｅｍｉｘｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）５４により、供給トレイ４８に向けた移送のために種々の配合物が所定の濃度で混合され得る。配合物は、全て液体である必要はなく、例えば、粉状の風味や供給装置４０を詰まらせないような十分に小さいその他の添加物でも良い。
【００１９】
均一サイズの冷凍製品ビーズ５６を製造するため、均一サイズの液体配合物の小滴５８をガス放散チャンバ４６を通して冷凍チャンバ１２に供給することが必要であることが認識されている。供給トレイ４８は、供給装置４０と共に所望の特徴を有した小滴５８を生成するように設計されている。冷凍製品はビーズ状の形状をしており、液体配合物の小滴５８は、ガス放散チャンバ４６内で冷媒蒸気と、その後に冷凍チャンバ１２内の液体冷媒２４とに接触したときに形成される。ビーズ５６が形成された後、それらはチャンバ１２の底部に沈降する。搬送システムがチャンバ１２の底部の取出口３２に接続されており、ビーズ５６を以降の搬送および消費のための梱包および販売ネットワークに向けて搬送する。
【００２０】
本発明の１つの特徴においては、好適な実施例はベンチュリ管の形状を有する真空装置３０を組み込んで設計されている。真空装置３０は空気取入れ口２８および調整扉３８との協働により、取入れ口２８を通過した外気流を供給装置４０の周囲に通過させ、液体配合物がその内部で凍結しないようにしている。これは真空装置３０および空気取入れ口２８をガス放散チャンバ４６において対向するように設けることで達成され、これにより真空装置３０によって吸い込まれる導入外気が供給装置に沿って流れるようになる。このような構成により、外気は供給装置の周辺を流れて十分な温度に暖めることによって供給装置の流体経路において冷凍液体配合物が生成しなくなる。一般的には空気圧縮機のような空気源６０が真空装置３０に組合わされ、必要な外気流を作るための適切な吸引力を生じさせる。
【００２１】
上述の通り、空気取入れ口２８は導入外気の量を制御するため調整扉３８を組み込んでいる。図２に示されている通り、扉３８の好適な実施例は、枠６４内に設けられた一連のスライド式扉部分６２である。この構成により多数の調整の組合わせが可能となり、これにより扉３８が取入れ口の開口サイズを最大限確保した全開と、扉が取入れ口２８を完全に閉じて外気流れが遮られる全閉との間で所望の流量を達成し得る。所望の結果を得るため、取入れ口扉３８において他の多くの実施例が使用できることを、当業者は認識するべきであり、一例を挙げると可変流量ノズル、あるいは可変取入れ口ベントがある。
【００２２】
１つの実施例においては、扉６２は手動で調整される。処理装置１０の外部にいるオペレータは、扉６２の位置を監視結果、経験、または他の要因に基づき調整し得る。他の実施例においては、扉６２はモータ８０（図３参照）、または扉を動かし得る他の機構によって自動で調整し得る。そのような実施例において、温度センサ８２（または他の適切なセンサ）が供給装置４０の周辺の温度を検知するのに用いられ得る。温度が所定の温度を下回った場合、モータ８０が扉６２を調整して取入れ口２８のサイズを増加させる。その結果、温度が所定の温度を上回った場合、モータ８０が扉６２を調整して取入れ口２８のサイズを減少させる。
【００２３】
他の実施例においては、取入れ口２８は一定に保たれ、真空源６０が供給装置４０周辺の温度を制御するために調整される。このような実施例においては、温度６０が所定の液位を下回った場合、真空源６０は滴下手段４４を横切る空気流を増加するように制御される。その結果、温度が所定の温度を上回った場合、真空源６０は滴下手段４４を横切る空気流を減少するように制御される。
【００２４】
さらに、供給装置４０の周辺の温度は取入れ口２８サイズおよび滴下手段４４を横切る空気流の流量の組合わせ制御によって制御され得る。すなわち、温度制御はモータ８０制御および真空源６０制御の組合わせによって実行され得る。
さらに他の実施例においては、供給装置への液体配合物の流量に基づいたモータ８０制御および／または真空源６０制御がある。液位センサが供給装置内の液体配合物の液位を検知するために用いられ得る。通常運転（全ての滴下手段４４が全開の状態）においては、所定の流量（供給装置への液体配合物の流量）が定められる。この流量が減少した場合、滴下手段４４内で氷が生成した結果であると想定できる。その結果、モータ８０が取入れ口２８のサイズを増加するように制御されそして／または真空源６０が滴下手段４４を横切る空気の流量を増加するように制御される。
【００２５】
種々のセンサ６６が冷凍チャンバ温度、冷媒の液位等の種々の運転値を測定するため組み込まれ得る。これらのセンサは各々制御装置６８への入力信号を備え、制御装置は生産工程を監視し更に冷凍ビーズの自動生産を容易にする制御出力信号７０を備えている。例証の目的として、これらのセンサは簡単な点線で図１に含まれている。しかし、実際のセンサの構造は、実際の装着により変更され得るものであることを認識すべきである。
【００２６】
上述のシステムの使用により種々の利益が得られる。供給装置内の液体配合物の冷凍により製造工程の中断が必要となり、その間供給装置を暖めてその後洗浄するような従来技術の設計と対照的に、上述のシステムでは供給装置内で液体が冷凍することを防止している。これにより、製造工程を中断すること無く継続することが可能となる。
【００２７】
さらに、不適切に冷凍した液体配合物は廃棄物となるため、梱包前に均一なビーズ製品から分離して除去されなければならない。この廃棄物や分離装置の運転で例示される廃棄物の正常製品からの除去に伴う工程は、運転効率を低下させるものである。本発明ではこのような廃棄物を発生させない。新規なガス放散チャンバおよび真空装置の使用により、分離に対する必要性を解消することに成功し、これにより従来技術における分離部品やそれらを運転するために使用していた電力がもはや不要となった。
【００２８】
本システムの１つの実施例においては、空気取入れフィルタ９０（図１および図３参照）が空気取入れ口２８に取付けられ得る。取入れフィルタ９０は、扉６２の内側に示されているが、扉６２の外側に設置することも可能である。処理装置１０の周囲を高度に衛生的な環境に保つために厳重な措置が施されていても、ある種の大気由来の汚染物質が存在していることが認識されている。このため、空気取入れフィルタ９０が、供給装置４０を横切って流れる空気をさらに無菌化し分離除去するために設けられており、これによりまじりけのない清浄な冷凍製品が得られる。
【００２９】
フィルタ９０を形成するのに用いられる材質、フィルタ密度、間隙率、およびその他の特徴は、本発明の範囲および趣旨に基づいて変わり得る。実際、本発明はこれらの取入れフィルタ９０のいかなる特性にも限定されない。本発明の好適な実施例に従って構成されたフィルタにおいては、０．２ミクロン以上の大きさを有する全ての汚染物質を除去している。
【００３０】
本発明さらなる他の特徴においては、処理装置１０の熱的特徴が改善されている。処理装置１０は、内壁１４および外壁１６を有する２重壁構造で構成されるのが好ましい。前世代の処理装置においては発泡ガラス断熱材を壁１４と壁１６との間に設けていた。しかし、本発明の１つの特徴においては、真空ジャケットが処理装置１０内の液体冷媒を断熱するために設けられている。これにより図示されない取出口および図示されない真空源が内壁１４と外壁１６との間の空間を排気するために設けられ得る。そのような真空ジャケットにより発泡ガラスジャケットに比べてより高い断熱性能を呈することが見出された。その結果、液体冷媒の気化および蒸発速度が減少した。これにより、所定量の冷凍製品の調製に必要な液体冷媒はより少量で済むことになる。
【００３１】
【本発明の改良点】
本発明の状況をより明確にするために低温処理装置１０を説明したが、本発明の改良点は、上述の低温処理装置の運転を制御する制御システムに関連している。このため、図４およびここに添付した添付書類（ａｐｐｅｎｄｉｘ）を参照する。図４は低温処理装置１０の図であり、種々の制御バルブを示している。簡潔にするため、図１〜図３に示される低温処理装置のいくつかの詳細部分は図４から省略されている。制御システムの運転はコンピュータにて制御されており、コントローラ１００のフローチャートおよびロジックは付録に詳細に記述されている。
【００３２】
概して、コントローラ１００は、冷凍チャンバ内の液体窒素の液位および供給トレイ４８に移送される液体配合物の両方を調節する種々のバルブ作動を制御するために運転される。１つの実施例においては、供給トレイ４８は単一の風味の液体配合物を保持する単一のトレイであり得る。液体窒素の低温処理装置１０への導入を制御する少なくとも１つの絞りバルブ１０２が存在する。同様に、供給トレイ４８への液体配合物の導入を制御するバルブ１０４が 存在する。これらのバルブは共にコントローラ１００から出力される１つまたは複数の電気信号によって制御される。
【００３３】
図示された実施例においては、コントローラ１００は、オーガ（ａｕｇｅｒ）搬送システム１０８のための駆動モータ１０６を制御する出力信号をも発生する。オーガ（ａｕｇｅｒ）搬送システム１０８は、アイスクリームの冷凍ビーズを低温処理装置１０の底部からシュート１０９に向けて上方に搬送するスクリューコンベアを含み、シュートにおいてビーズは梱包のため排出される。図示するように、シュート１０９の口は液体窒素の界面位置より上方に位置している。従って、液体窒素はオーガ（ａｕｇｅｒ）搬送システム１０８内のビーズアイスクリームから分離される。ビーズアイスクリームの外表面に存在するいかなる微量の液体窒素であっても、シュート １０９から排出される前に蒸発する。この点において、液体窒素は非常に高い蒸発速度を有していることが知られている。
【００３４】
駆動モータ１０６の速度は供給トレイ４８への液体配合物の導入速度により設定され得る。
コントローラ１００の上述の出力に加えて、コントローラ１００は種々の入力を有している。それらには低温処理装置１０内の貯液部における液体窒素の液位を指示する入力、および供給トレイ４８内の液体配合物の液位を指示する入力が含まれる。液体窒素の液位を指示する入力は圧力変換器１１０、またはその他の液位を検知する良く知られた方法を介して送られる。液体窒素の界面位置は供給トレイ４８の底部から約１８〜２２インチ（４５７〜５５９ｍｍ）に保たれるのが好ましい。その位置が約２２インチ（５５９ｍｍ）に近づいたとき、バルブ１０２は液体窒素の貯液部への導入流量が大流量になるように制御される。同様に、その位置が約１８インチ（４５７ｍｍ）に近づいたとき、バルブ１０２は液体窒素の貯液部への導入流量が少なくなるように制御される。貯液部内での液体窒素の過度の攪拌を防ぐために、液体窒素の貯液部への導入は比較的一定流量に保たれるのが好ましい。液体窒素の攪拌を少なくすることにより、なめらかでより球体に近いビーズ形状をしたビーズアイスクリームが得られる。
【００３５】
供給トレイ４８内における液体配合物の液位を指示する入力は静電容量プローブ１１２、または液位の検知に関して良く知られたその他の方法を介して送られる。供給トレイ内における液体配合物の液位が高くなれば、供給トレイ４８に依存している滴下手段４４（図１〜図３参照）から排出される液体配合物の流量が大きくなる。液位の実際の高さは製造するアイスクリームの風味に依存している、なぜならば風味が異なれば粘度も異なるからであり、そのうえ所望の冷凍ビーズの大きさも異なる。
【００３６】
詳細に図示はされていないが、コントローラ１００にはオーガ（ａｕｇｅｒ）搬送システム１０８からフィードバック法の方式の他の入力が備わっている。すなわち、オーガ（ａｕｇｅｒ）の実際の回転速度を測定するセンサが構成され、この検知した値がコントローラ１００にフィードバックされ得る。
供給トレイ（図５参照）の他の実施例においては、液体配合物の種々の風味を保持するように仕切られ得るものであり、最終製品は種々の風味を有したビーズアイスクリームの混合したものとなる。例えば、図５には５つの仕切り２０２、２０４、２０６、２０８、および２１０を有した供給トレイ１４８が示されている。各分離された仕切りが特定の風味専用となり得る。従って、例えば、１つの仕切り２０２はバニラ専用とし、１つの仕切り２０４はチョコレート専用とし、１つの仕切り２０６はいちご専用とする等である。バニラ風味のアイスクリームは適切な移送バルブを制御することで製造され、これによりバニラ液体配合物のみをその仕切りへ移送する（例えば、他の全て風味の移送を止める）。同様に、チョコレート風味のアイスクリームは適切な移送バルブを制御することで製造され、これによりチョコレート液体配合物のみをその仕切りへ移送する。風味混合物は各移送バルブを適切に制御することで製造され得る。
【００３７】
例えば、詳細には図示されていないそのような実施例においては、供給トレイ１４８の異なった仕切りへの液体配合物流量を制御する種々の制御バルブが存在する。そのような制御バルブは、最終ビーズアイスクリーム配合物において要求される特定の風味の比率に基づいて各々別々に制御され、調整される。例えば、７５％バニラおよび２５％チョコレートのビーズを有するアイスクリーム製品を製造する場合、バニラ液体配合物を供給トレイ１４８へ導入するバルブでの流量が制御され、これによりバニラが供給トレイ１４８の仕切り２０２に移送される流量は供給トレイ１４８の仕切り２０４に移送されるチョコレート液体配合物の流量の約３倍となる。
【００３８】
そのような多仕切りを有した供給トレイ１４８により、低温処理装置１０において、連続運転の間での機器洗浄を行なうことなく連続運転で異なる風味のビーズ製品を製造することが可能となる点が評価される。
上述は例証および説明の目的で提示されたものである。本発明は、開示されたままの形態において網羅されていることおよび限定されていることを企図していない。上述の開示から、明らかな改良または変更が可能である。実施例または記載された実施例は、本発明原理の最良の例示を示すために選択および記述されており、さらにこれによって実際の適応において、当業者が特定の用途に適応させるために種々の実施例および種々の変更を行なって発明を利用し得ることが企図されている。これら全ての改良および変更は添付のクレームを公平かつ法的な権利の幅に従って解釈することにより定められる本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は明細書に含まれて明細書の一部を構成するものであり、本発明の種々の特徴を説明し、詳細な説明と共に発明の原理の説明のために供されている。図面中の要素は必ずしも正しい比率で表わされたものではなく、本発明の原理を明確に説明するために強調がなされている。さらに、図面中において示されている参照符号の同じものは図面を通して同じものを指している。
【図１】
図１は改善した低温処理装置の断面立面図である。
【図２】
図２は調整可能な空気取入れ口扉の切取斜視図である。
【図３】
図３は、図１同様、改善した低温処理装置の断面立面図であるが、さらに空気取入れ口扉の電動制御を示している。
【図４】
図４は種々の制御センサおよびバルブを示した改善した低温処理装置の図である。
【図５】
図５は発明の１実施例に用いている多仕切りを有する供給トレイの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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