УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ЗАКЛЮЧЕНИЯ НАЧИНКИ В ПИЩЕВОЙ ПРОДУКТ
APPARATUSES AND METHODS FOR ENCLOSING A FILLING IN A FOOD PRODUCT

Перекрестная ссылка на смежные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/030,666, поданной 30 июля 2014 г., описание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
Предпосылки создания изобретения
Настоящее описание относится по существу к устройствам и способам заключения начинки в пищевой продукт. Более конкретно, настоящее описание относится к введению вязкой начинки, такой как соус, в пирог-матрицу так, чтобы начинка оставалась заключенной в пироге-матрице после автоклавирования.
Традиционные пищевые продукты в виде пирога обычно представляют собой коагулированные эмульсии, продаваемые в контейнерах, поддерживающих форму пищевых продуктов в виде пирога. Пищевые продукты в виде пирога широко используются в качестве кормов для домашних животных, так как они просты в изготовлении, легко перевариваются животными, очень аппетитны для них, а рецептуры таких продуктов с содержанием необходимых питательных веществ и микроэлементов просты в разработке.
Владельцы домашних животных постоянно ищут привлекательные формы или разновидности консервированных кормов для своих питомцев. Хотя таким кормом для домашних животных может быть продукт в виде пирога с начинкой, выдача начинки в продукт в виде пирога затруднительна без образования отверстий на сторонах продукта, при наличии которых возможно смещение начинки от желательного положения в центре и ее вытекание из продукта, и без снижения скоростей производства, при котором сокращается выход продукта.
Изложение сущности изобретения
Настоящее описание относится к наполнительному устройству, которое включает в себя модифицированную вакуумную наполнительную головку, вводящую вязкую начинку, такую как соус, в пирог-матрицу так, чтобы начинка оставалась заключенной в застывшем пироге-матрице после автоклавирования. В зависимости от рецептуры начинка может оставаться в виде густого соуса или может застывать в виде геля. Предпочтительно вязкая начинка распределяется горизонтально в пироге-матрице во время короткой паузы при спуске банки от наполнительного устройства.
Преимуществом настоящего описания является введение вязкой начинки в центр мясосодержащего пирога-матрицы так, чтобы начинка оставалась заключенной в застывшем пироге-матрице после автоклавирования.
Другим преимуществом настоящего описания является предоставление устройства и способа, с помощью которых создается консервированный продукт корма для домашних животных, содержащий первую композицию, такую как мясная эмульсия, которая по существу или полностью заключает в себе вторую композицию, такую как соус.
Дополнительным преимуществом настоящего описания является предоставление устройства и способа, с помощью которых формируется консервированный продукт корма для домашних животных, содержащий две отдельные фазы с разным внешним видом и/или текстурой по отношению друг к другу.
Еще одним преимуществом настоящего описания является подача второй композиции (например, соуса) в первую композицию (например, мясную эмульсию) таким образом, чтобы вторая композиция не достигала сторон первой композиции, одновременно поддерживая скорость производства получаемого консервированного пищевого продукта, например, на уровне 1000 банок в минуту или более.
Еще одним преимуществом настоящего описания является предоставление консервированных пищевых продуктов, которые привносят разнообразие и привлекают потребителей и их домашних животных.
Другим преимуществом настоящего описания является предоставление устройства и способа, с помощью которых создается консервированный продукт корма для домашних животных, содержащий первую композицию, такую как мясная эмульсия, которая по существу или полностью заключает в себе вторую композицию, такую как соус, путем модификации стандартного вакуумного наполнительного устройства.
Дополнительным преимуществом настоящего описания является формирование консервированного продукта корма для домашних животных, содержащего первую композицию, такую как мясная эмульсия, которая по существу или полностью заключает в себе вторую композицию, такую как соус, и которая имеет очень небольшие видимые отверстия на любой стороне продукта корма для домашних животных или вовсе не имеет таких отверстий.
Дополнительные признаки и преимущества описаны в настоящем документе и будут очевидны после прочтения представленного ниже подробного описания и изучения фигур.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1A показан вид в перспективе продукта корма для домашних животных, содержащего первую композицию, которая полностью заключает в себе вторую композицию в варианте осуществления, предложенном в настоящем описании.
На фиг. 1B показан вид в перспективе продукта корма для домашних животных, представленного на фиг. 1A, после разрезания и раскрытия продукта.
На фиг. 2 показана блок-схема варианта осуществления способа, предложенного в настоящем описании.
Фиг. 3-7 представляют собой схематические виды варианта осуществления наполнительного устройства, предложенного в настоящем описании, и показывают его работу.
На фиг. 8 показан вид в перспективе варианта осуществления насадки, предложенной в настоящем описании.
Фиг. 9 представляет собой фотографию используемой в примере насадки с вертикальным отверстием.
Фиг. 10 представляет собой фотографию используемой в примере насадки с горизонтальными отверстиями.
Фиг. 11 представляет собой таблицу, в которой описаны образцы, экспериментально сравниваемые в примере.
Фиг. 12 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 1 в примере.
Фиг. 13 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 2 в примере.
Фиг. 14 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 2 в примере.
Фиг. 15 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 2 в примере.
Фиг. 16 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 3 в примере.
Фиг. 17 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 3 в примере.
Фиг. 18 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 3 в примере.
Фиг. 19 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 4 в примере.
Фиг. 20 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 4 в примере.
Фиг. 21 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 4 в примере.
Фиг. 22 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 5 в примере.
Фиг. 23 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 5 в примере.
Фиг. 24 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 5 в примере.
Фиг. 25 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 6 в примере.
Фиг. 26 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 6 в примере.
Фиг. 27 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 6 в примере.
Фиг. 28 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 7 в примере.
Фиг. 29 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 7 в примере.
Фиг. 30 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 7 в примере.
Фиг. 31 представляет собой фотографию верхней стороны пищевого продукта из испытания 8 в примере.
Фиг. 32 представляет собой фотографию нижней стороны пищевого продукта из испытания 8 в примере.
Фиг. 33 представляет собой фотографию разрезанного и раскрытого пищевого продукта из испытания 8 в примере.
Фиг. 34 представляет собой таблицу, в которой показаны среднеквадратические отклонения количеств соуса, пирога и продукта в целом для каждого из испытаний в примере.
Подробное описание
В настоящем раскрытии и приложенной формуле изобретения формы единственного числа включают указания на множественное число, если из контекста явно не следует иное. Слова «содержать», «содержит» и «содержащий» следует интерпретировать как включающие, а не исключающие. Аналогичным образом, термины «включать», «включающий» и «или» следует толковать как включающие, если такое толкование явно не запрещено контекстом. Однако устройства и способы, раскрытые в настоящем документе, могут не содержать ни один из элементов, который конкретно в нем не раскрыт. Таким образом, описание какого-либо варианта осуществления при помощи термина «содержащий» включает описание вариантов осуществления, «состоящих по существу из» и «состоящих из» указанных компонентов и стадий.
Термин «заключенный» означает, что заключенная композиция полностью или по существу заключена в пищевом продукте. Заключенная композиция является «по существу заключенной», если на поверхности пищевого продукта видно менее 20% заключенной композиции, предпочтительно менее 10%, более предпочтительно менее 5%, наиболее предпочтительно менее 1%.
Термин «банка» означает жесткий автоклавируемый контейнер, например металлический контейнер, такой как банка из металла или металлического сплава, пластмассовый контейнер, стеклянный контейнер и их комбинации. Термин «консервированный» означает, что пищевой продукт содержится в консервной банке.
Термин «домашнее животное» означает любое животное, которое могло бы получать пользу или удовольствие от пищевых продуктов, представленных в настоящем описании. Домашнее животное может представлять собой птицу, жвачное животное, животное из семейства псовых, лошадиных, кошачьих, полорогих, волчьих, мышиных, овец или свиней. Домашнее животное может представлять собой любое подходящее животное, причем настоящее описание не ограничено конкретным домашним животным. Термин «животное-компаньон» означает собаку или кошку. Термин «корм для домашних животных» означает любую композицию, предназначенную для употребления домашним животным.
В настоящем документе вместо перечисления каждого значения в пределах диапазона указаны диапазоны в сокращенном виде. Любое соответствующее значение в пределах диапазона можно выбрать в качестве верхнего значения или нижнего значения диапазона. Более того, числовые диапазоны в настоящем документе включают в себя все целые или дробные числа, входящие в диапазон.
Если не указано иное, в настоящем документе все процентные величины выражены по массе от общей массы пищевой смеси. Если упоминаются значения pH, то значения соответствуют pH, измеренному при 25°C с помощью стандартного оборудования. В настоящем документе под «приблизительно» или «по существу» в отношении числа понимают числа в диапазоне чисел, например в диапазоне от -10% до +10%, предпочтительно от -5% до +5%, более предпочтительно от -1% до +1%, а наиболее предпочтительно от -0,1% до +0,1% от упомянутого числа.
На фиг. 1A и 1B по существу показан вариант осуществления пищевого продукта 10, включающего первую композицию 11, причем первая композиция 11 формирует внешнюю матрицу, заключающую в себе вторую композицию 12. На фигурах показана первая композиция 11, полностью заключающая в себе вторую композицию 12, но в некоторых вариантах осуществления пищевого продукта 10 первая композиция 11 по существу заключает в себе вторую композицию 12.
Пищевой продукт 10 может иметь форму, соответствующую форме внутренней части банки, в которой сформирован пищевой продукт 10. Например, пищевой продукт 10 может быть по существу цилиндрическим. Однако пищевой продукт 10 не ограничен какой-либо конкретной формой и может иметь любую форму.
Предпочтительно вторая композиция 12 находится по существу в центре пищевого продукта 10 и имеет сферическую или яйцевидную форму. Например, центр второй композиции 12 предпочтительно примерно совпадает с центром пищевого продукта 10. Тем не менее пищевой продукт 10 не ограничен конкретным вариантом осуществления, показанным на фиг. 1A и 1B.
Пищевой продукт 10 может представлять собой корм для домашнего животного, предпочтительно для животного-компаньона. Пищевой продукт 10 может быть сформирован в банке, как более подробно описано ниже в настоящей заявке. Первая композиция 11 и вторая композиция 12 могут содержать любое подходящее количество пищевого продукта 10. Например, первая композиция 11 может содержать от приблизительно 25% до приблизительно 75% пищевого продукта 10, а вторая композиция 12 может содержать остальные 75-25% пищевого продукта 10.
В одном варианте осуществления пищевой продукт 10 может представлять собой один из пищевых продуктов, описанных в заявке на патент США № 13/896,470, выданной Watelain и др., поданной 17 мая 2013 г. и опубликованной 21 ноября 2013 г. как публикация заявки на патент США № 2013/0309372, которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки. Однако пищевой продукт 10 не ограничен пищевыми продуктами, описанными в указанном документе.
Предпочтительно первая композиция 11 и вторая композиция 12 не смешиваются или имеют низкую способность к смешиванию, поэтому образуют две разные фазы в пищевом продукте 10, которые не смешиваются. Этот вариант осуществления пищевого продукта 10 содержит две отдельные фазы, а именно внешнюю фазу, соответствующую первой композиции 11, и внутреннюю фазу, соответствующую второй композиции 12.
В одном варианте осуществления первая композиция 11 представляет собой эмульсию, предпочтительно мясную эмульсию. Мясная эмульсия может содержать любые подходящие ингредиенты, например фибриллярный белок и полисахариды. Подходящие фибриллярные белки включают в себя миозин, актин, актомиозин, коллаген и их смеси, такие как белок, полученный из животных источников от бычьих, лошадей, овец, птиц, свиней, коз, овец и рыб. Примеры подходящих полисахаридов включают в себя крахмалы, камеди или их смеси.
В одном варианте осуществления вторая композиция 12 представляет собой дисперсию, такую как коллоидная дисперсия, например гидроколлоидная дисперсия. Предпочтительно вторая композиция 12 представляет собой текучий золь, эмульсию или гель. Как более подробно описано ниже, пищевой продукт 10 может быть подвергнут автоклавированию. В зависимости от рецептуры второй композиции 12 вторая композиция 12 может сохранять первоначальную форму, в которой она подается в первую композицию 11, или, альтернативно, автоклавирование может привести к изменению формы второй композиции 12. Например, вторая композиция 12 может подаваться в первую композицию 11 в виде текучего золя или эмульсии, а автоклавирование пищевого продукта 10 может изменять форму второй композиции 12 на гель.
В предпочтительном варианте осуществления вторая композиция 12 представляет собой соус, содержащий загуститель, который представляет собой по меньшей мере одно из крахмала или камеди. Примерами подходящих камедей являются геллановая камедь, ксантановая камедь, камедь рожкового дерева, пектин, каррагинан (например, каппа, йота и/или лямбда), целлюлозная камедь (например, карбоксиметилцеллюлоза), аравийская камедь, конжак, гуаровая камедь, агар-агар, коричная камедь, альгинат и т.п. и их комбинации. Подходящие крахмалы включают в себя нативные крахмалы, сложные эфиры крахмалов, простые эфиры крахмалов и модифицированные крахмалы, такие как крахмал, модифицированный эриторбиновой кислотой, а также их комбинации. Источники крахмала могут включать в себя, например, пшеницу, ячмень, рис, тапиоку, картофель и кукурузу. Соус может также содержать декстрозу и/или глицин и при необходимости может также содержать краситель. При необходимости могут быть также добавлены ингредиенты, усиливающие вкус и/или аромат соуса.
Первая композиция 11 и/или вторая композиция 12 могут необязательно содержать дополнительные ингредиенты. Например, первая композиция 11 и/или вторая композиция 12 могут содержать видимые куски настоящих или имитированных ингредиентов для повышения эстетической привлекательности или пищевой ценности. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна из первой композиции 11 или второй композиции 12 содержит растворенные или диспергированные пищевые ингредиенты, ароматизатор или ароматические соединения или инкапсулированные ароматизаторы или питательные вещества, предназначенные для высвобождения в процессе автоклавирования, во рту или пищеварительном тракте.
На фиг. 2 показан вариант осуществления способа 100, с помощью которого можно изготовить консервированный пищевой продукт. Способ 100 может включать в себя формирование первой композиции и второй композиции на стадии 102, предпочтительно отдельно друг от друга. В одном варианте осуществления первая композиция представляет собой эмульсию, предпочтительно мясную эмульсию. В одном варианте осуществления вторая композиция представляет собой дисперсию, например гель, текучий золь или эмульсию, предпочтительно соус, содержащей загуститель, который представляет собой по меньшей мере одно из крахмала или камеди.
Способ 100 может дополнительно включать в себя выдачу первой композиции из наполнительного устройства в банку на стадии 104. Затем может начаться спуск банки от наполнительного устройства на стадии 106, предпочтительно после завершения выдачи первой композиции в банку.
После этого на стадии 108 насадка, выступающая из наполнительного устройства, может осуществлять горизонтальную подачу второй композиции в первую композицию. Такая горизонтальная подача предпочтительно включает в себя подачу второй композиции в направлении, которое по меньшей мере первоначально по существу перпендикулярно относительно траектории внутри насадки и/или вертикальной оси банки.
Предпочтительно спуск банки от наполнительного устройства может быть ненадолго приостановлен, и в течение периода времени, равного этой паузе, насадка может осуществлять горизонтальную подачу второй композиции в первую композицию. Эта пауза может длиться 1,5 секунды или менее, например, от 0,25 до 1,5 секунды.
На стадии 110 спуск банки от наполнительного устройства продолжается, а насадка извлекается из банки. Предпочтительно на этой стадии первая композиция заключает в себя вторую композицию. Необязательно на стадии 112 насадку можно промыть после извлечения из банки, например, струей воды.
Способ 100 может дополнительно включать в себя помещение крышки на банку после выдачи первой и второй композиций в банку на стадии 114; закатку банки, например, герметично, на стадии 116; и автоклавирование банки на стадии 118. Банка может подвергаться автоклавированию при любой подходящей температуре в течение подходящего количества времени. Например, банку можно автоклавировать при температуре от приблизительно 121°С до приблизительно 128°С в течение периода времени от 25 до 50 минут. Перед автоклавированием заполненную банку можно необязательно перевернуть вверх дном.
Затем банку можно охладить с помощью устройства и/или дать ей отстояться до комнатной температуры на стадии 120. Например, банку можно охладить до температуры 20-35°C. В одном варианте осуществления банку охлаждают до температуры 22-26°C. Полученный пищевой продукт может содержать хорошо застывшую первую композицию, такую как мясная эмульсия, которая формирует внешнюю матрицу, заключающую в себе вторую композицию, такую как соус. Например, полученный пищевой продукт может представлять собой описанный выше пищевой продукт 10.
На фиг. 3-7 показан вариант осуществления наполнительного устройства 200, которое может формировать пищевой продукт 10, содержащий первую композицию 11, заключающую в себе вторую композицию 12. Например, наполнительное устройство 200 может использоваться в способе 100, например, на стадиях 104 и 106 способа 100. Однако настоящее описание не ограничено вариантом осуществления наполнительного устройства 200, описанного в настоящем документе и показанного на фигурах. В некоторых вариантах осуществления пищевой продукт 10 можно изготовить с помощью другого наполнительного устройства, а способ 100 может осуществляться с помощью другого наполнительного устройства.
Наполнительное устройство 200 может содержать первый блок подачи 210, который подает первую композицию 11, и второй блок подачи 220, который подает вторую композицию 12. Наполнительное устройство 200 может содержать наполнительную головку 230.
Через наполнительную головку 230 может проходить первый канал 232, так чтобы наполнительная головка 230 могла выдавать первую композицию 11 из первого блока подачи 210 в банку 300, которая расположена под наполнительной головкой 230. Через наполнительную головку 230 может проходить второй канал 234, так чтобы насадка 240, выступающая из наполнительной головки 230, могла выдавать вторую композицию 12 из второго блока подачи 220 в банку 300. Через наполнительную головку 230 может проходить порт 236, так чтобы в банке 300 можно было создать вакуум. Первый канал 232, второй канал 234 и порт 236 показаны не на всех фигурах, чтобы другие компоненты были хорошо видны. Отсутствие на фигуре одного из этих компонентов не означает, что компонент более не присутствует в наполнительном устройстве 200 на этом этапе.
Второй блок подачи 220 может быть соединен со вторым каналом 234 с помощью шланга 222, который предпочтительно является жестким. Первый клапан 224 может быть расположен между вторым блоком подачи 220 и шлангом 222, а второй клапан 226 может быть расположен между шлангом 222 и вторым каналом 234. Первый клапан 224 и/или второй клапан 226 могут представлять собой пневматические клапаны. Поршень 239 может быть соединен со шлангом 222 для направления второй композиции 12 через шланг 222.
Банку 300 можно располагать с помощью подъемной площадки 250; например банку 300 можно поместить на подъемную площадку 250 так, чтобы перемещение подъемной площадки 250 приводило к соответствующему перемещению банки 300. Предпочтительно подъемная площадка 250 выполнена с возможностью перемещения банки 300 вертикально к наполнительному устройству 200 и вертикально от него. Например, подъемная площадка 250 может находиться или может быть сформирована на вращающемся кулачке. Подъемная площадка 250 может быть одной из множества подъемных площадок, такого как, в качестве не имеющего ограничительного характера примера, девяносто подъемных площадок. Множество подъемных площадок может вращаться так, что каждая подъемная площадка совмещается с наполнительным устройством 200 по очереди.
Работа наполнительного устройства 200 по существу проиллюстрирована на фиг. 3-7. Как показано на фиг. 3, подъемная площадка 250 может перемещать банку 300 вверх к наполнительному устройству 200, а пар, направляемый через порт 236, может прочищать порт 236. На этом этапе предпочтительно первый клапан 224 открыт, а второй клапан 226 закрыт, чтобы сила тяжести направляла вторую композицию 12 в шланг 222 для накопления в нем.
Как показано на фиг. 4, подъемная площадка 250 может перемещать банку 300 вверх вплотную к наполнительной головке 230, чтобы наполнительное устройство 200 закрывало банку 300. Например, наполнительное устройство 200 может содержать уплотнительную прокладку 202, которая может формировать герметичное уплотнение на банке 300. Закрытие банки 300 позволяет создать вакуум в банке 300. Например, порт 236 можно использовать для откачивания воздуха из банки 300 в наполнительное устройство 200 для создания вакуума в банке 300. В одном варианте осуществления наполнительное устройство 200 содержит насос 204, который через порт 236 создает вакуум в банке 300.
Как показано на фиг. 5, удаление воздуха из банки 300 через порт 236 может прекратиться и созданный в банке 300 вакуум может вытянуть заданное количество первой композиции 11 из первого блока подачи 210 в банку 300. Например, количество воздуха, отводимого через порт 236 после герметичного закрытия банки 300 наполнительным устройством 200, можно откалибровать так, чтобы заданное количество первой композиции 11 направлялось из первого блока подачи 210 в банку 300.
Как показано на фиг. 6, банку 300 можно перемещать от наполнительного устройства 200, сохраняя при этом совмещение с наполнительной головкой 230, предпочтительно после выдачи заданного количества первой композиции 11 в банку 300. Такой спуск перемещает банку 300 из герметизирующего взаимодействия с наполнительным устройством 300. Насадка 240 по меньшей мере частично остается внутри банки 300.
Не имеющий ограничительного характера пример насадки 240 показан на фиг. 8. Насадка 240 может содержать горизонтально направленные отверстия 242, которые могут быть расположены на боковых поверхностях насадки 240. Горизонтально направленные отверстия 242 могут находиться на одинаковой высоте на насадке 240 и могут быть расположены на равных расстояниях друг от друга на насадке 240. Например, насадка 240 может содержать четыре горизонтально направленных отверстия 242, расположенных на расстоянии девяносто градусов друг от друга в насадке 240. Предпочтительно во время введения второй композиции 12 горизонтально направленные отверстия 242 расположены в примерном центре первой композиции 11 как по горизонтали, так и по вертикали. Горизонтально направленные отверстия 242 могут иметь любой подходящий диаметр, например диаметр приблизительно 5 мм.
Как также показано на фиг. 6, спуск банки 300 может быть ненадолго остановлен, когда горизонтально направленные отверстия 242 в насадке 240 расположены в примерном центре первой композиции 11 в банке 300 как по вертикали, так и по горизонтали. Во время кратковременной остановки спуска банки 300 и при нахождении горизонтально направленных отверстий 242 в насадке 240 в примерном центре первой композиции 11 в банке 300 вторую композицию 12 можно горизонтально подавать в первую композицию 11. Например, на этом этапе первый клапан 224 можно закрыть, второй клапан 246 открыть, а поршень 239 можно задействовать для направления заданного количества второй композиции 12 из шланга 222 через насадку 240.
Как показано на фиг. 7, второй клапан 226 можно закрыть, первый клапан 224 открыть, а банка 300 может продолжать спуск от наполнительного устройства 200, предпочтительно после выдачи заданного количества второй композиции 12 в банку 300. Первая композиция 11 заключает в себе вторую композицию 12. Затем с помощью одного или более подходящих устройств можно поместить крышку на банку; закатать банку, например, герметично; и автоклавировать банку.
Предпочтительно наполнительное устройство 200 соединено с механизмом управления 252, например, компьютером или другим устройством, содержащим процессор. Механизм управления 252 может управлять ходом работы наполнительного устройства 200 в соответствии со стадиями, показанными на фиг. 3-7. Например, механизм управления 252 может регулировать и координировать работу одной или более подъемных площадок 250, насоса 204, поршня 239 и первого и второго клапанов 224, 226. Предпочтительно механизм управления 252 управляет относительным согласованием по времени этих компонентов наполнительного устройства 200; например, механизм управления 252 может синхронизировать первый и второй клапаны 224, 226 таким образом, чтобы один клапан был открыт, когда другой клапан закрыт.
Пример
Следующий не имеющий ограничительного характера пример предложен только для иллюстрации.
Было проведено исследование для оценки возможности добиться формирования центра с соусом, полностью заключенного в пироге в 85-граммовой банке. Был спроектирован и изготовлен вакуумный наполнитель для использования в качестве точной модели условий наполнения на промышленной установке.
Были испытаны две разные конструкции насадки. Кроме того, было испытано несколько параметров, включая модификацию кулачка для перемещения банки. Изменение кулачка для перемещения банки (кулачка, который перемещает банку к вакуумному наполнителю и от него) не должно оказывать влияния на стандартные начинки пирога.
Как более подробно описано ниже, целевой продукт был получен в испытании 8 с горизонтальной насадкой, 8-граммовой начинкой и модифицированным кулачком для перемещения банки. В испытаниях 3 и 4 был получен следующий по качеству продукт после целевого. Эти решения не требуют изменения кулачка для перемещения банки и были получены с горизонтальной насадкой и 10-граммовой начинкой.
Система была специально выполнена с возможностью моделирования процесса наполнения на промышленной вакуумной наполнительной установке. Сервоприводы управляли головкой главного клапана, перемещением банки и новым поршневым наполнителем для соуса. Система управления, оснащенная экраном человеко-машинного интерфейса (HMI), осуществляла согласованные перемещения. Пользователь мог ввести скорость перемещения банки для моделирования правильного времени наполнения. Счетчик в программе управления проходил по градусам вдоль машины с введенной скоростью. Программа работы клапанов при изготовлении пирога содержала перемещения, регулируемые существующим механическим кулачком. Для получения целевого продукта были изменены как поршневой наполнитель, так и время перемещения банки.
Для наполнения пищевого продукта к стандартному вакуумному наполнителю был присоединен внешний поршневой наполнитель с незначительной модификацией стандартной наполнительной головки. Модифицированный поршневой наполнитель осуществлял наполнение соусом самотеком из внешней емкости в гибкий шланг. Поток соуса в шланг и из него контролировался двумя пневматическими клапанами. Шланг был напрямую соединен с наполнительной насадкой, которая проходит через центр существующей наполнительной головки. Такая модификация не привела к изменению существующей функциональности (основной поток, вакуум, прилив пара) наполнительной головки.
Во время исследования испытывали две насадки. Первая насадка (фиг. 9) имела вертикальный путь для продукта и перпендикулярное потоку отверстие, так что соус всегда протекал вертикально. Вторая насадка (фиг. 10) имела вертикальный путь для продукта и четыре отверстия диаметром 5 миллиметров, параллельные пути для продукта, так что соус выходил из насадки перпендикулярно и горизонтально.
В таблице на фиг. 11 описана серия испытаний, проведенных во время исследования. Все испытания проводились с размороженным материалом пирога и соусом, приготовленным по требованию. Пирог размораживали на водяной бане при 52°С в течение приблизительно одного часа. Соус готовили из 2%-й гуаровой камеди и воды с температурой окружающей среды при помощи смесителя с высоким усилием сдвига и приводом от ручной дрели.
После наполнения банки закатывали на месте с помощью закаточной машины с 10 головками. На полной скорости эта закаточная машина с 10 головками работает приблизительно с той же скоростью, что и промышленная закаточная машина, используемая на большинстве консервных заводов, работающих с 85-граммовыми банками. После закатки банки подвергали либо заморозке, либо автоклавированию в небольшом автоклаве. Автоклав был изготовлен на месте: небольшой цилиндрический сосуд высокого давления, оборудованный автоматической системой контроля температуры, ручными паровыми клапанами, ручной системой противодавления (сжатый воздух), ручными клапанами охлаждающей воды и ручными сливными клапанами. Температуру и давление регулировали на протяжении всего цикла в соответствии с типичным технологическим процессом опытной установки. В автоклаве банки устанавливали крышкой вниз на перфорированный металлический лист.
Результаты
Результаты каждого испытания определяли путем оценки замороженного и/или прошедшего автоклавирование продукта. Целевым, или соответствующим концепции, продуктом является продукт с «сердцевиной» из соуса, расположенной в центре и инкапсулированной как сверху, так и снизу материалом пирога. Фотографии замороженных образцов представлены для наилучшей иллюстрации результата (прошел или не прошел) каждого испытания.
В результате испытания 1 был получен продукт с отверстием как на верхней, так и на нижней стороне продукта с цилиндрической полостью в центре. Продукт перед автоклавированием (не замороженный) показан на фиг. 12. Эти продукты не достигли параметров целевого продукта.
В испытании 2 отверстие на верхней стороне пирога уменьшилось, а форма полости изменилась на грибовидную (фиг. 13-15). На нижней стороне имелось большое отверстие. Эти продукты не достигли параметров целевого продукта.
В испытаниях 3 и 4 с горизонтальной насадкой отверстие в нижней части продукта значительно уменьшалось, а иногда и полностью исчезало (фиг. 16-18 и фиг. 19-21 соответственно). На верхней стороне продукта осталось небольшое отверстие после подачи с горизонтальной овальной полостью в центре пирога. В этих образцах было отмечено некоторое непостоянство в центрировании верхнего отверстия. Эти продукты близки к целевому продукту.
В результате испытания 5 с 8-граммовой начинкой и горизонтальной насадкой был получен продукт с отверстием на верхней стороне, без отверстия на нижней стороне и с полостью меньшего размера, чем в предыдущих испытаниях (фиг. 22-24). В этом случае не было отмечено какого-либо значительного преимущества от уменьшения количества соуса. Этот продукт близок к целевому продукту.
В испытании 6 с 8-граммовой начинкой и вертикальной насадкой размеры верхнего и нижнего отверстий и полости в центре уменьшились по сравнению с испытаниями 1 и 2 (фиг. 25-27). Однако этот продукт все еще не достиг параметров целевого продукта.
Испытания 7 и 8 проводились с 8-граммовой начинкой и другим способом перемещения банки. После наполнения пирогом банку быстро опускали, останавливали на короткое время и затем продолжали опускать. Для такого перемещения требуется другой кулачок для перемещения (находится в нижней части машины), но это не должно оказывать никакого влияния на стандартную начинку пирога. В испытании 7 с вертикальной насадкой верхнее отверстие исчезло, но все еще осталось нижнее отверстие (фиг. 28-30). Эти продукты не достигли параметров целевого продукта вследствие большого размера нижнего отверстия.
В испытании 8 с горизонтальной насадкой исчезли как верхнее, так и нижнее отверстия, в некоторых случаях с образованием сердцевидной полости точно в центре банки (фиг. 31-33). Эти продукты достигли параметров целевого продукта.
Разрезание производили в последний день испытаний, при этом выполняли однотипную оценку оставшихся замороженных и автоклавированных образцов. В таблице на фиг. 34 содержатся результаты этого разрезания.
Испытание проводили, когда каждый продукт изготавливали для определения среднеквадратического отклонения при наполнении. Сначала испытывали систему подачи соуса. Как показано на фиг. 34, в первом испытании системы подачи соуса среднеквадратическое отклонение составило 0,51 грамма. Это испытание проводили сразу после наполнения емкости для соуса; трубопровод, подходящий к насадке, мог быть заполнен не полностью. Второе испытание с соусом показывает улучшенное значение среднеквадратического отклонения — 0,14 грамма. Значения среднеквадратического отклонения при введении начинки в полные банки варьируются от 0,62 до 0,77 грамма.
Заключение
Модель стала убедительным подтверждением концепции этого проекта. Система точно воспроизводила время наполнения, доступное на вакуумной наполнительной установке с 90 головками. Все детали главного клапана и системы подачи соуса были такого же размера, как и на промышленной установке.
В модели целевой продукт был получен на полной скорости с 8-граммовой начинкой в испытании 8. В этом решении использовалась горизонтальная насадка уникальной конструкции, новая система перемещения и дозирования соуса и модификация кулачка для перемещения банки. В этом продукте центральная часть с соусом была полностью заключена внутри с очень небольшим отверстием или без отверстия на верхней стороне и без отверстия на нижней стороне. В целом наилучшие результаты были достигнуты с применением горизонтальной насадки по сравнению с вертикальной насадкой. Новая насадка с отверстиями, просверленными в боковой части корпуса насадки, позволяет продукту протекать горизонтально к боковым сторонам банки, а не вертикально ко дну банки. Испытания 3 и 4 были наиболее успешными после испытания 8. Для этих испытаний не требовалась дополнительная регулировка кулачка для перемещения банки.
Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно вносить без отступления от сущности и объема настоящего изобретения и без уменьшения его предполагаемых преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.