專利名稱：用由食品液體和稀釋劑制成的混合物制備和輸出食品的系統和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制備和輸出基礎液體與稀釋劑的混合物的系統。更具體地， 本發明涉及通過計量食品液體并將該食品液體與稀釋劑混合來制備和輸出飲料或其它流 質食品。本發明可以用于用濃縮液和水衛生地、容易地和迅速地輸出有泡或無泡的、熱的或 冷的飲料，即便在制備的體積很大時。
背景技術：
在傳統的飲料分配器中，可以用容納在儲存器內的濃縮液或粉末重新形成飲料。 濃縮液或粉末被計量，然后穿過管、泵和混合罐與稀釋劑-通常為熱水或冷水-在分配器內 混合。混合通常由容納在室內的機械攪拌器進行。因此，傳統的飲料制備需要大量的維護 和清潔，以便一直保持與食品接觸的部分清潔，并避免發生污染和細菌生長的危險。這種機 器還意味著操作員方面要有很大投入。最后，即便當前趨勢是擴展熱、冷、有泡或無泡飲料 的選擇，這些機器在輸出飲料的選擇方面仍缺乏通用性。 確實存在用于從容納有濃縮液的一次性的或可重復利用的包裝輸出果汁的系統， 所述包裝包含有由在包裝外部的分配裝置操作的泵。這種系統例如在專利US 5615801中 有描述。 此前，泵形成分配器自身的一部分，但是為了減輕與維護和清洗泵以及有關元件 相關的缺點，專利US 5615801的解決方案是將食品液體泵包含在包裝內，并通過將包裝連 接到機器且更具體地通過將泵連接到機器來用機器啟動該泵。操作員僅需要更換包裝，用 新的或不同的包裝來替換該包裝，以便繼續分配另一種飲料。從而，不再需要任何清潔。專 利US 5615801通過設置Moineau泵來改進這種類型的包裝，該泵可以產生濃縮液的連續 流，該連續流通過閥以薄膜的形式展開，并允許與稀釋劑_在該例中為水_在屬于該包裝的 混合室內混合。 但是，這種解決方案存在一些缺點。在這種系統內的混合由于稀釋劑和濃縮液在 混合室內的匯合方式而沒有被優化。另外，存在稀釋劑會上升倒流到濃縮液管內的危險。 如果這樣，則會引起衛生問題。另外，濃縮液計量會被系統的設計以及濃縮液的粘性限制。 特別地，該設備不適合于某些稠的濃縮液，因此這種濃縮液不能通過閥產生薄膜并從而進 行混合。另外，為了正確地計量，濃縮液流速由于泵必須自身克服閥產生的很大壓降這一特 征而降低。因此，不可能在大約10到40秒的合理時間間隔內用特定類型的濃縮液-例如 基于咖啡或可可的濃縮液-產生大量飲料。設備例如此設備也沒有設計成在制備飲料時起 泡。目前，需要產生由濃縮液和水獲得的有泡飲料，例如黑咖啡、拿鐵咖啡、特調咖啡或熱巧 克力。另一個缺點是源自這種系統的復雜性以及它所占據的大量空間，這是因為該系統具有大量部件。因此，這種系統較昂貴。 專利US 5305923和US 5842603描述了類似的設備，這些設備具有與已經說明的 專利相同的缺點。 專利US 6568565涉及一種用于從容納在一次性的多份量容器內的濃縮液輸出飲 料的方法和設備。該容器包括轉接器，本身是一次性的計量泵緊配合在所述轉接器上。設 置有混合室，稀釋劑與被計量的濃縮液在該混合室內混合。飲料通過非一次性的輸出噴嘴 輸出。該系統復雜、笨重且昂貴，這是因為泵、混合室和噴嘴包括通過許多聯接件連接在一 起的許多獨立的部件。泵通過配備有驅動叉的泵操作系統的、也很復雜的系統起動。
專利申請W0 01/21292涉及一種用于生產飲料的方法和設備，其中，濃縮液被送 到混合室內的匯合區域；在該匯合區域內，濃縮液與稀釋劑匯合。向混合室內的氣體區域供 應氣體，該氣體區域使得濃縮液和稀釋劑的混合物流動，并且該氣體區域位于該匯合區域 的下游。首先，此解決方案不是用于用濃縮液制備液體食品的緊湊的解決方案，這是因為該 設備與用于計量濃縮液的蠕動泵相關聯，該蠕動泵與設備本身分離。其次，對于固體濃度較 高的食品濃縮液，用蠕動泵計量不足夠精確。劑量由于輸出食品脈沖的不連續蠕動設置而 在各個劑量之間不均勻。第三，設備不是包裝，不能在使用之后丟棄。因此，必須清洗該設 備，以便能夠重復使用而沒有衛生危險。第四，不存在足以防止出現稀釋劑上升倒流到濃縮 液管內的危險的減壓，因此需要在濃縮液管上設置閥，以防止這種危險。盡管設置有閥，稀 釋劑進入濃縮液管的危險仍然較高。最后，由于缺少壓力差以及管道的大小和相對位置，空 氣被吸入室的方式不是最優的。 因此，需要一種較簡單的、衛生的、緊湊的和經濟的系統，并為所有上述問題提供 解決方案。

發明內容
在第一方面，本發明涉及一種用于計量基礎液體并將此基礎液體與稀釋劑混合以
制備食品的設備，該設備能夠連接到容納有所述液體的容器，并且該設備包括-構造成計量通過液體計量管的液體量的液體泵，-帶有稀釋劑管的稀釋劑入口 ，-用于混合液體和稀釋劑的混合室，其中 稀釋劑管相對于液體計量管設置成，使得稀釋劑流與液體流在混合室之前或在混 合室內匯合，并且所述設備包括用于相對于在稀釋劑入口處的稀釋劑的速度增加在所述稀 釋劑流和所述液體流匯合處的稀釋劑流的速度的裝置。 因此，根據本發明的設備提供了一種用于計量并然后使液體和稀釋劑正確地混合 的改進的解決方案。通過稀釋劑本身的速度以及管的匯合，混合室內的流體剪切和流體混 合得到改善。更確切地說，以非常低的速度到達的液體在匯合點被以較高速度到達的稀釋 劑帶走；這有利于液體的夾帶，從而迫使液體移動，并在混合室內生成湍流以形成混合物。 稀釋劑加速使得在流匯合處的壓力低于或等于在泵出口處的液體管內的壓力。
優點是雙重的-剪切力增加，有利于混合室內的混合；以及-防止了稀釋劑上升倒流到液體管內，尤其是當泵被關斷時，而倒流會引起衛生問
5題。 根據本發明的優選實施例，用于增加稀釋劑的速度的裝置包括文氏管裝置，所述 文氏管裝置的形式為在流匯合之前或在流匯合處設置在稀釋劑管上的至少一個收縮部。因 此，收縮部可以使稀釋劑的流動在稀釋劑與液體匯合時加速，從而可以有利地降低壓力。這 種原理可以簡單地實現，這是因為其不包含任何移動部件。稀釋劑以較高的速度與計量液 體匯合，產生剪切作用并還防止稀釋劑上升倒流到液體計量管內。然后，流體的速度在混合 室內降低，該混合室具有較大的橫截面，這有利于在該室內產生均勻的液體-稀釋劑混合 物。 稀釋劑管優選地朝向液體計量管的出口或略低于所述出口，以確保稀釋劑流和液 體流相互碰撞。在一種可能的模式中，稀釋劑管和液體計量管直接設置成相交。在可選擇 的模式中，這兩個管設置成分別終止于擴大的混合室，但仍然終止于它們的流匯合處。
優選地，稀釋劑管包括至少一個終端部，該終端部與收縮部和混合室入口 一起形 成直線排列。在泵出口處的用于液體通過的液體管在所述直線排列的橫向上。這種構造可 以實現特別有效的文氏管效應，其中稀釋劑或多或少地沿直線移動以形成足夠大的壓降。 壓降還能夠在泵被切斷時通過在泵出口處的管抽出液體，而稀釋劑不會上升倒流到所述液 體管內。術語"直線排列"應被理解為是指沒有可能打斷或顯著減慢稀釋劑通過收縮部的 流動的直角彎頭或突轉彎頭。 根據一個可能方面，該設備構造成能夠產生有泡制備物。該設備包括進氣口 ，該進 氣口在混合室之前或在混合室本身內與至少一個管連通，以將空氣帶入混合物并使制備物 起泡。優選地，進氣口設置成與收縮部連通，以便受益于所產生的抽吸，并將空氣和泡沫帶 入混合室中的至少一些被稀釋的液體例如飲料。因此，進氣口的尺寸形成為可以將所需量 的空氣帶入混合室。空氣還用于在輸出操作結束時清潔所述室，并在輸出循環即將結束時 從所述室內排出仍然殘留在室內的任意數量的飲料和/或泡沫。 在一種模式中，進氣口相對于稀釋劑管和液體計量管設置成使得空氣在稀釋劑與 液體流匯合或碰撞之前被吸入稀釋劑流。例如，進氣口可以設置成在稀釋劑流和液體流匯 合之前與稀釋劑管相交。在這種布置中，氣泡在稀釋劑和液體混合之前被吸入稀釋劑流。被 充氣的稀釋劑和液體之間的碰撞點可以位于混合室內或在混合室之前，即，在稀釋劑管和 液體管的匯合處。這種布置解決了進氣口污染的問題。實際上，已經注意到，產品在空氣通 道在匯合處之后設置在混合室內時會進入空氣通道。根據物理原理，由于速度和所產生的 壓差，稀釋劑不會進入空氣通道，因此空氣通道不能被稀釋劑的沖洗循環清洗。結果，這會 引起細菌生長的問題。通過使進氣口僅位于稀釋劑高度處，可以確保產品例如被稀釋的濃 縮液不會污染空氣通道。 泵可以是任何能夠輸送粘度范圍寬的_尤其在1和5000厘泊之間的_液體的泵。 所述泵可以是齒輪泵、蠕動泵或者活塞泵。 根據本發明的計量混合設備將由分配基座設備控制，該計量混合設備與該分配基 座設備以互補的方式靠接。為了更簡明和清楚，與第一設備靠接的第二設備在該說明書的 其它部分中被稱為"基座臺"。因此，聯接裝置設置和構造成將計量混合設備連接到基座臺， 該基座臺本身能夠提供稀釋劑供應和用于驅動液體泵的裝置。使計量混合設備與驅動泵和 供應稀釋劑的功能無關可以提供顯著的優點計量混合設備可以在每次必要時更換，例如可以用與新容器組裝在一起的新設備替換。這種替換使得可以省去或至少顯著減少維護和 清潔計量混合設備的需要。這還允許通過在保持公用的基座臺的同時更換計量混合設備使 計量和混合的選擇更加靈活。 但是，在優選實施例中，所述泵是齒輪泵類型。這種泵包括其中容納有一系列以嚙 合方式配合的旋轉件。泵包括用于使液體進入泵室的入口通路和將泵室連接到液體計量管 的液體出口通路，所述液體入口通路和液體出口通路或多或少地與所述一系列旋轉件形成 的傳動裝置排成直線。本發明的上下文中的齒輪泵使得被計量的液體的流動更均勻，被計 量的液體的量更精確，并且提供了包含數量比較有限的活動部件的更緊湊構造。因此，雖然 本身不對成對旋轉件的數量進行限制，但是旋轉件的數量優選為兩個。優選地，第一旋轉件 被將連接到與屬于基座臺的驅動裝置相關聯的互補聯接裝置的聯接裝置延伸。如本身已知 的，包括該聯接裝置的旋轉件通常被稱為"主動"元件，而另一個旋轉件通常被稱為"從動" 元件。 在一種可能的模式中，在液體計量管內設置有止回閥，以防止任何可能的從泵到 匯合處和混合室內的滴落。實際上，盡管齒輪泵具有密封功能，但是該泵不可能確保在設備 不工作期間實現完全的液體密封，特別是在使用粘度低的濃縮液時。 由于本發明的其中一個目的是限制產品和機器部件之間的任何可能的相互作用， 因此該計量混合設備自身包括用于將被稀釋和混合的食品液體流從混合室的下游直接輸 出到接收器內的管。接收器應該理解為是指例如消費者使用的玻璃杯、碗或有柄大杯或任 何其它接收器。 在優選構造中，本發明的計量混合設備為通過合適的連接裝置連接到容器的蓋的 形式。因此，更確切地說，該混合設備包括沿穿過吸入裝置和泵的分隔線組裝在一起的兩個 半殼。具有兩個半殼的蓋的形式的構造具有以下優點與通常包含有泵送和混合設備的已 知構造相比，這種構造需要較少的組裝部件并且更加緊湊。
—個或另一個半殼或者兩個半殼通過穿過它們的分隔線組裝以限定-泵室和計量管，-包括至少一個收縮部的吸入裝置，-稀釋劑管，-混合室，-可選地，空氣管，禾口-優選地，用于輸出食品制備物例如飲料的管。 在這種兩個半殼形式的構造中，計量混合設備優選由塑料例如注射成型或模制成
型的塑料制成。因此，該設備可用于有限次數的計量操作，然后被丟棄或重復利用。 在更優選的實施例中，該設備與容器相關聯，該容器與計量混合設備一起形成一
次性的或可重復利用的包裝。容器可以是不可收縮的或可收縮的部件。它例如可以是瓶子、
磚形物、小袋、小包等。它可以由塑料、紙板、紙、鋁或這些材料的混合物和/或層疊物制成。
容器和設備可以通過永久方式或可拆卸方式連接。永久方式可以設計成密封、焊接、粘接、
不可逆的夾住等方式。可拆卸方式是指由形成計量設備的蓋上的螺紋部分或等效的互補機
械接合裝置和與之配合的屬于容器的螺紋部分或互補機械接合裝置形成的組件。 計量混合設備以簡單和快速的方式裝配在基座臺上。為此，該設備的聯接裝置優選位于同一側，以便允許通過手動插入到本身包括互補聯接裝置的基座臺的靠接面板內形 成聯接。因此，使用者可以通過握住其上優選地安裝有容器的混合計量設備并將其推壓在 基座臺的面板上，來用手通過簡單的移動而容易地執行靠接操作。更具體地，聯接裝置還包 括用于與基座臺的靠接面板上的互補導向裝置一起沿有利于插入或靠接的至少一個方向 進行平移導向的裝置。顯然，可以使用其它靠接方法，該方法組合了多個插入方向例如平移 方向和旋轉方向，或者沿/圍繞多個平移和/或旋轉軸線組合的多個方向。
根據本發明的計量混合設備還包括可以由與基座臺相關聯的閱讀器讀取的代碼。 代碼包括涉及產品的特性和/或特征、和/或與稀釋劑供應裝置的啟動和/或液體泵驅動 裝置的啟動有關的參數的信息。代碼可以例如用于管理液體泵的流速和/或容納在基座臺 內的稀釋劑泵的流速，以便控制液體稀釋劑比。代碼還可以有其它用途，例如檢查容納在 容器內的產品的真實性或調節改變稀釋劑溫度的裝置。 根據另一方面，本發明涉及一種用于計量液體并將此液體與稀釋劑混合以制備食
品的包裝，該包裝包括 形成液體儲存器的多劑量容器； 計量混合設備，該設備包括 _稀釋劑入口 ，-用于計量液體的量的液體泵， _用于混合液體和稀釋劑的混合室，-構造成將計量混合設備連接到基座臺的聯接裝置，所述基座臺能夠提供稀釋劑
供應和用于驅動濃縮液泵的裝置，其特征在于，所述計量混合設備形成連接到所述容器的
圭 實際上，在現有技術中不存在具有以下兩個優點的包裝，即具有與使用包含在包 裝內的計量泵有關的衛生的優點，以及具有適于在有限時間段內使用或者可重復利用的簡 單且便宜的結構的優點。因此，本發明通過使通常復雜并由通過聯接裝置組裝在一起的多 個元件構成的計量設備采用作為封閉件的與容器相關聯的的蓋的形式，滿足了這些組合目 的。 更具體地，該蓋包括沿大致縱向的分隔線組裝在一起的兩個半殼，所述半殼構造 成至少限定泵室和混合室的輪廓。換句話說，這兩個部件沿在輸送流體的方向-尤其是沿 輸送液體以及由該液體和稀釋劑構成的混合物的方向-上的分隔線縱向組裝在一起。相 反，現有技術通常沿流體輸送方向一個接一個地設置多個管和聯接裝置，這導致更高的復 雜性、快速污染以及由于橫截面改變而變得更大的衛生危險以及使用大量部件，并且還導 致制造成本較高。 根據本發明，液體計量管設置成在混合室之前與稀釋劑管匯合。計量混合設備包 括用于增加稀釋劑到達流匯合的位置處的速度的裝置，以便補充該液體計量泵。這種裝置 優選為與位于混合室上游的稀釋劑入口連通的收縮部，從而稀釋劑的流動通過該收縮部而 加速。 當吸入裝置還包括進氣口時，制備品例如飲料能夠起泡，所述進氣口允許空氣夾 帶在混合物內并使混合室內的液體_稀釋劑混合物例如飲料起泡。但是，當制備品不需要 起泡時，可以省去或可選擇地關閉進氣口。進氣口的橫截面可以根據容納在包裝內的食品
8液體的特征變化。因此，空氣管的橫截面可以在0. 05和2mm2之間、優選在0. 1和0. 5mm2之 間變化。 液體可以是用于重新形成熱的或冷的、有泡的或無泡的飲料的食品濃縮液。例如， 該液體是基于咖啡、可可、牛奶、茶、果汁或這些組分的組合的濃縮液。該濃縮液可以是用于 生產例如包括咖啡濃縮液和煉乳或乳酪的拿鐵咖啡的液體。液體的粘度可以根據濃縮液的 特征變化。 通常，粘度在1和5000厘泊之間，優選在200和1000厘泊之間，更優選在300和 600厘泊之間。 最后，本發明涉及一種前文限定的計量混合設備或包裝將靠接在其上的基座臺。
該基座臺包括 a)技術區，該技術區包括-稀釋劑供應裝置，-液體泵驅動裝置， 2)使用者用的界面區，該界面區包括-與屬于計量混合設備的聯接裝置互補的聯接裝置，該互補的聯接裝置構造成將
計量混合設備接納在預定的位置，并且包括稀釋劑聯接裝置和用于聯接泵的裝置， _用于控制稀釋劑的供應以及驅動液體泵的裝置。 因此，優選的基座臺包括兩個分離的區域，包括使用者可以接觸的界面區。該區域 可以用保護裝置例如蓋子等保護，但是這不是必須的。相反，該區域的一部分可以是看得到 的，以允許與使用者有更好的互動性，從而可更容易地更換包裝。 更確切地，稀釋劑供應裝置包括連接到水泵和用于控制水溫的系統的供水管。該 溫度控制系統可以是加熱系統，例如加熱塊、加熱筒、鍋爐或任何其它等效裝置。控制系統 還可以為能夠產生冷凍飲料或甜品的制冷系統。 泵驅動裝置可以包括電動機和連接到所述互補聯接裝置以與液體泵的聯接裝置 相連的驅動軸。聯接裝置可由凸_凹類型的機械推壓連接、磁化機構、螺釘_緊固系統、插 接系統或任何其它等效裝置形成。 界面區包括與計量混合設備的導向裝置互補的導向裝置，以便允許該設備靠接。 該互補導向裝置構造成在靠接期間沿平移方向或沿一個或多個其它方向引導該計量設備。 可以設置用于將計量設備固定在靠接位置的裝置。 基座臺包括與該控制裝置相關聯的控制器，該控制器被編程，以控制和調整液體 泵驅動裝置的啟動和稀釋劑供應裝置的啟動。當計量混合設備或包裝包括代碼時，該控制 器與能夠讀取此代碼并處理讀取的信息的閱讀器相關聯。


參考下面的附圖可更好地理解本發明的特征和優點，在附圖中 圖1為根據本發明的制備系統的整體透視圖，該系統包括根據本發明的處于與基
座臺分離的位置的多份包裝； 圖2為圖1的系統的整體透視圖，其中該多份包裝位于靠在基座臺上的靠接位 置；
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圖3為根據本發明的計量混合設備的前部半殼的視圖； 圖4為根據本發明的計量混合設備的后部半殼的視圖； 圖5為圖3和4的設備的俯視圖； 圖6為圖3到5的設備的前部半殼的內部視圖，其中沒有齒輪元件； 圖7為根據圖3到5的設備的后部半殼的內部視圖； 圖8為圖3到7的設備的泵的詳細局部剖視圖； 圖9為液體計量泵的旋轉件的局部透視圖； 圖10為處于給定嚙合構型的旋轉件的示意性前視圖； 圖11為基座臺內部的示意圖； 圖12為基座臺聯接裝置的詳細視圖； 圖13為根據不同流體布置的本發明的設備的示意圖； 圖14為本發明的設備的實施例_具體是位于泵出口位置以防止液體滴落的止回 閥-的詳細剖視圖。
具體實施例方式
圖1和2為根據本發明的用于重新形成和輸出食品制品的系統-尤其是用于制備 熱飲或冷飲的系統1-的一個示例的整體視圖。 該系統一方面包括至少一個由計量混合設備3和容器4形成的功能包裝2，另一方 面包括用于固定該功能包裝2以便通過該計量混合設備3制備和輸出飲料的基座臺5。設 備3連接到容器4，該容器可以為任何類型的，例如瓶子、磚狀物、小袋、小包等。該容器容納 有將被經由基座臺5供應到計量設備3的稀釋劑稀釋的食品液體，所述稀釋劑通常為熱的、 常溫的或冷的水。液體可以是咖啡、牛奶、可可、果汁或者混合物的濃縮液，所述混合物例如 為基于咖啡濃縮液、乳化劑、調味劑、糖或人造甜味劑、防腐劑或其它組分的制備物。液體可 包含純液相，可能具有固體或糊狀物，例如糖、堅果、水果等的顆粒。液體優選地設計成在常 溫下能保存數日、數周或甚至數月。因此，濃縮液的水分活性通常設定為允許其在常溫下保 存預期時間的值。 計量混合設備3和容器4優選設計成一旦容器內的物質被排空就丟棄或重復利 用。容器被保持在倒立位置，其開口朝下并且底部朝上，以便在重力作用下將液體恒定地供 應到計量混合設備3，該計量混合設備尤其容納有液體計量泵。容器4和設備3通過連接裝 置連接在一起，根據實際情況，該連接裝置可以是可拆卸的或永久的。但是，優選提供永久 連接裝置，以便避免過度長期使用計量混合設備，該計量混合設備如果在過長的工作時間 后沒有清洗就會導致衛生問題。因此， 一旦容器被排空，甚至在此之前_如果該計量混合設 備長期不用或者存在衛生危險，永久連接會迫使更換整個包裝2。但是，設備3的內部也設 計成能夠在高溫下例如定期地_例如在沖洗周期期間_用稀釋劑清洗和/或沖洗，該沖洗 周期被編程或從基座臺5手動地啟動和控制。 圖3到9詳細地示出根據優選實施例的本發明的計量混合設備3。該設備3優選 為蓋的形式，當容器處于其開口向下的倒立位置時，該蓋以密封的方式封閉該容器的開口。 該蓋具有配備有連接裝置例如內螺紋31的管狀連接部分30，該內螺紋與例如也為螺紋類 型的屬于容器的連接裝置41互補。在該連接部分內，具有端面和穿過該端面以便液體進入該設備的入口 32。應指出，只有容器具有用于平衡容器內的壓力的空氣入口并且因此不會 在所述容器排空時收縮的情況下，容器的倒立位置才是合適的。如果相反，例如在沒有空氣 時會收縮的袋子的情況下，當容器處于不必是具有蓋的倒立位置的位置時，液體可以被計 設備3優選尤其由兩個半殼3A、3B構成，這兩個半殼沿分隔線P組裝在一起，所述 分隔線P或多或少地沿在該設備內循環的管的縱向，尤其是液體管和混合室的縱向。兩個 半殼_即前部部件3A和后部部件3B-形式的構造可以簡化該設備，同時可限定計量、混合、 可能地發泡以及輸出混合物所需的管和室的連續性。 當容器是不會收縮的容器時，必須在容器內設置空氣入口，以便補償液體的排出。 這種入口可設置成穿過容器本身，例如當容器處于倒立位置時在容器底部的開口，或者穿 過該設備的管狀連接部分30的至少一個空氣通道，所述管狀連接部分與容器的入口連通。
下文將詳細說明計量混合設備3的基本原理。該設備包括內置的計量泵6，用于 計量通過開口 32的液體。該泵優選為齒輪泵，所述齒輪泵由具有支承座61、62、63、64的室 60限定，所述支承座位于所述室的每個側面67、68的底部并能夠引導兩個旋轉件65、66，所 述旋轉件以嚙合方式配合，以便在所述室內形成泵的移動計量元件。旋轉件65是配備有軸 650的"主動"元件，該軸與聯接裝置651相聯，該聯接裝置651能夠與屬于基座臺5的互補 聯接裝置接合(稍后將說明)。在支承座64和軸650之間優選設置有唇形密封件，以相對 于外部密封泵室。泵在運轉時的內壓通過壓迫該密封件幫助保持密封。旋轉件66為"從動" 元件，其被主動元件沿相反的旋轉方向驅動。旋轉計量元件65、66被沿圖8和10中所示的 方向A、B驅動，以便能夠計量通過室的液體。半殼形式的構造為，所述室由兩個部件3A、3B 的組件限定。因此，室60可以被限定為在前部部件3A內的空腔，底面67限定其中一個側 面。另一部件通過或多或少的平的表面部分68包圍所述室，該表面部分例如包括支承驅動 軸650的支承座64，所述驅動軸向后延伸穿過殼部件3B的通道78。 因此，液體通過截面減小的液體出口管69而被計量。(所述管的)直徑大約為0. 2 到4mm，優選為0. 5到2mm。管69允許對離開泵的液體的流速進行精細控制，并使得可形成 較窄的液體流，從而更有利于精細計量。 該設備包括用于供應稀釋劑的管70，該管與液體管69相交。稀釋劑通過位于蓋的 后部部件3B的稀釋劑入口 71輸送到該設備內。該入口的形式為能夠與位于基座臺5上的 管狀聯接和稀釋劑供應部件內的密封件緊配合的聯接管。稀釋劑流速由位于基座臺5內的 稀釋劑泵控制。稀釋劑管70終止于收縮部72，該收縮部或多或少地始于液體管69和稀釋 劑管70匯合的點的上游，并至少延伸到該點且優選越過該匯合點。收縮部可以使稀釋劑加 速，并且這利用文氏管現象使得在匯合點處的壓力低于或等于在液體出口管69處的液體 的壓力。當泵被切斷時，壓力平衡或壓力差會確保稀釋劑通過匯合點并一直流到(混合) 室內，而不會上升倒流到液體管內。液體泵停止，而稀釋劑繼續穿過該設備一例如朝飲料制 備循環的末端，以便獲得預期的飲料稀釋。同樣，稀釋劑用于定期地沖洗該設備。因此，防 止了在容器或泵內的液體例如咖啡或可可濃縮液被倒吸到管69內的稀釋劑污染。
因此，收縮部的尺寸形成為可以在匯合點處形成微小的低壓。但是，需要控制該低 壓，以便不會遠低于沸點并在制備熱飲料時使得稀釋劑在管內沸騰。
優選地，收縮部的直徑在0. 2和5mm之間，更優選在0. 5和2mm之間。
過了匯合點后，由同一個管73輸送流體。管的加寬優選設計成降低壓降并考慮到 一旦在匯合點處匯合就會組合在一起的流體的體積的增加。加寬的管73適當地延伸到混 合室80內，在該室內產品均勻地混合。當然，管部分73和室80可形成同一個管或同一個 室，而不需要進行很大改變。 當想要使液體_稀釋劑混合物起泡時，優選設置進氣口 ，所述進氣口具體為向大 氣敞開的空氣管74。優選地，所述空氣管可以設置成與收縮部相交。所述空氣管位于這樣 的區域內，即感覺到文氏管效應并因此壓降由于流體的加速而最大。因此，空氣管可以設置 成例如與管部分73相交。進氣口的位置可改變，并且也可定位成通到稀釋劑管70或液體 管69。因此，優選地，進氣口定位成使得空氣在稀釋劑通過收縮部加速的作用下被吸入。
在可能的模式(未示出)下，空氣泵可以連接到進氣口。空氣泵可以用于在進氣 口內產生正壓，這會促使空氣與稀釋劑流混合。通常，稀釋劑管的收縮部足以吸入足夠量的 空氣以在混合物內產生氣泡，但是空氣泵被證明是有用的，尤其是在稀釋劑溫度升高時，當 稀釋劑溫度升高時，會開始在該設備內形成蒸汽，從而導致不能吸入足夠的空氣。空氣泵還 可用于在分配循環結束時向混合室內輸送空氣，以便為了衛生的目的排空室內的混合物和 /或使混合室干燥。進氣口也可以在分配循環結束時連接到大氣壓力，以確保混合室會完全 排空。這種大氣壓力平衡可以通過位于空氣供給系統的較高點處的主動閥(active valve) 獲得。 混合室80的寬度至少約為管部分73或多或少地在離開匯合點處的橫截面的5 倍，優選至少為10倍或20倍。寬的室優選為簡單的管，以促進混合并還防止任何液體在該 設備不工作時倒吸入文氏管系統，因為這會不利于保持該設備內的良好衛生。但是，原則 上，該室可以用橫截面較小的管代替。 該室還允許混合物減速，從而避免混合物過于突然地排出并可能導致混合物在輸 出時飛濺。為此，室優選地為弓形，甚至優選為S形，以便延長混合物的路徑并減小混合物 的速度。 該室主要連接到用于輸出混合物的輸出管85。還可以設置虹吸管81，以便在每個 輸出飲料循環之后由于室的弓形形狀而完全排空該室。 所述管優選包括用于打斷管內的混合物的動能的元件86 、 87 、 88 。這些元件可以例 如為多個壁，所述壁沿管的橫向延伸并與混合物流相交且迫使該混合物沿彎曲路徑流動。 這些元件還可以具有在混合物流出之前使混合物均勻的作用。當然，還可以有其它用于打 斷飲料流的形式。 根據本發明的計量混合設備還優選包括導向裝置，所述導向裝置允許與基座臺靠 接，并尤其有利于稀釋劑聯接裝置和泵驅動裝置的對準。這些導向裝置可以例如為例如垂 直于部件3A、3B地穿過計量混合設備的表面33、34、35、36的部分。所述表面可以例如為部 分或完全圓柱形部分。導向裝置還起到支承包裝的重量并確保穩固的靠接的作用。這些裝 置當然可采取其它有很大變化的形狀。 部件3A、3B可以用任何合適的方法例如焊接、粘接等組裝在一起。在優選實施例 中，這兩個部件激光焊接在一起。激光焊接可以由計算機控制，并且與振動焊接不同，具有 將部件焊接在一起而沒有任何移動的優點；這提高了對尺寸公差的適應性和焊接的精度。 為了激光焊接，一個部件可以由更能吸收激光能量的材料形成，而另一部件由能透過激光能量的塑料制成。但是，可以使用其它焊接技術，例如振動焊接，這不脫離本發明的范圍。
優選地，提供部分或完全包圍所述計量混合設備的管和室的連接接頭79，例如焊 點。所述接頭優選被完全密封。但是，可以設置具有未焊接區域的接頭，以便控制空氣進入 所述設備。 圖9和10詳細地示出液體泵的旋轉件65、66。在有利的構造中，每個嚙合件都帶 有具有互補形狀的齒652、660，所述齒具有朝向端部的倒圓橫截面，并且在每個齒的基部都 具有橫截面收縮的區域661。這種倒圓齒的幾何形狀使得可以產生不會受到壓縮并且每次 旋轉均輸出恒定體積的液體的封閉的容積計量區域662。這種構造具有降低對被計量的液 體壓縮作用的效果，這會提高泵的效率并減小泵上的負荷。更優選地，每個齒的最外部664 變平，半徑大于每個齒的側面663的半徑。具體地，最外部664變平使得齒能夠更靠近泵室 的表面，從而減小了間隙并改善了密封。 該設備可以包括多個液體泵，每個液體泵都包括與稀釋劑管匯合的液體管。這樣 的優點是，能夠以由每個泵確定的速率比混合多種不同液體。泵可以位于同一平面內或在 平行平面內。容器可以包括多個容納有不同液體的室，每個室都與其對應的泵連通。因此， 制備的飲料可以包括兩種由于穩定性、保存期限的原因而必須分開的組分，或者優選地包 括例如一種濃縮液基礎液體和一種調味劑，從而需要由不同泵計量，以重新形成調味飲料 或具有更好味道的飲料。還可以為每個液體管提供單獨的稀釋劑管。 應指出，該設備可以計量粘性范圍較寬的液體。但是，當液體的流動性過高時，必 須為液體計量管69或入口 32增加閥，以防止發生液體泄漏的危險。該閥構造成在泵施加的 液體推力下打開，并且當泵被切斷時保持封閉和密封，以便防止任何液體泄漏通過該設備。
還應指出，容器如果沒有具體地設計成可收縮的，則需要通過通風裝置返回與外 部環境平衡的壓力。如果容器沒有通風裝置，則該容器會因為內部的壓力減小而收縮并且 會破裂。通風裝置可以是閥，例如鴨嘴閥等。另一種使容器通風的方法可以是驅動泵沿與 計量方向相反的方向旋轉數圈。 參考圖l-2、ll和12，根據本發明的系統還包括基座臺5，該基座臺形成與包裝2 相對的機器部件。基座臺包括技術區50和使用者可以直接接觸的界面區51，該技術區通常 在內部并且至少部分地由覆蓋物55保護。界面區還提供用于控制飲料的輸出的控制裝置 53。該控制裝置可以為電子控制面板(圖1和2)或桿(圖11)的形式。
界面區51構造成允許至少一個包裝2通過至少一個靠接臺52靠接。可以設置多 個靠接臺，所述靠接臺設置成排，每個靠接臺接納容納有不同或相同食品液體的包裝，以便 可以有多種飲料選擇，或者以便提高系統的服務能力。如圖12詳細示出的，靠接臺包括稀 釋劑聯接裝置520和用于將驅動件聯接到計量泵的裝置521。裝置520可以是安裝有止回 閥的管的一部分，其直徑與計量混合設備的稀釋劑入口 71的直徑互補，以便與其接合。可 以使用一個或多個密封件實現組裝。聯接裝置521是例如軸的一部分，所述軸終止于具有 較小橫截面的頭部并且具有與屬于計量混合設備的聯接裝置651的內表面互補的表面。該 頭部可以為例如具有多邊形橫截面的尖角形狀，或者星形形狀，以便實現速度接合和泵的 旋轉驅動的可靠性。靠接臺還可以包括與計量混合設備的導向裝置33、34互補的導向裝置 522、523。這些裝置522、523可以是簡單的條狀物或指爪，以滑動地接納所述導向裝置的表 面。當然，導向裝置522、523、33、34的形狀可以為多種形式，這不脫離本發明的范圍。因此，
13靠接臺的導向裝置522、523可以是中空形狀，而導向裝置33、34為凸起形狀。
如圖11所示，基座臺具有技術區50，該技術區將用于向計量混合設備3供應稀釋 劑以及用于驅動液體泵的主要部件組合起來。為此，基座臺包括稀釋劑供應源，例如連接到 水泵送系統91的飲用水儲存器90。然后，水沿管(未示出)被一直輸送到水溫控制系統 92。該系統可以是允許水在被引入計量混合設備3之前升高或降低到預期溫度的加熱系統 和/或制冷系統。此外，基座臺具有由控制器94控制的電動機93。電動機93包括穿過靠 接面板58的驅動軸524。 優選地，根據本發明的系統使得可以通過按鈕的選擇使用界面區內的控制面板53 根據需求改變液體的計量，每個按鈕選擇特定的飲料分配程序。具體地，可以通過改變泵被 驅動的速度來改變液體稀釋劑的稀釋比。當速度較低且稀釋劑泵系統91將用于此部分的 稀釋劑流速保持為恒定時，液體稀釋劑比減小，導致輸出較稀的飲料。相反，如果液體泵速 度較高，則飲料的濃度增加。另一個可控制的參數可以是飲料的體積，該飲料的體積可以通 過控制稀釋劑泵系統被致動的時間長度和液體泵被驅動的時間長度來控制。因此，控制器 94包含有與控制面板53上的每個按鈕實現的選擇相對應的所有必要的飲料程序。
計量混合設備或容器還可以包括代碼，該代碼可以由與基座臺5相關聯的閱讀器 讀取。代碼包括涉及產品的特性和/或特征、和/或與稀釋劑供應裝置和/或液體泵驅動裝 置的啟動有關的參數的信息。代碼可以例如用于管理液體泵的流速和/或容納在基座臺內 的稀釋劑泵的流速，以便控制液體稀釋劑比。代碼還可以用于控制進氣口的打開或關閉， 以便獲得有泡或無泡的飲料。 如圖13所示，進氣口或空氣通道74可以設置成與稀釋劑管70相交。因此，它可 以位于液體流和稀釋劑流的匯合點之前。將空氣通道設置在液體管和稀釋劑管的匯合點之 后的問題是，空氣通道會被稀釋的液體污染，這會導致細菌生長。這個問題主要由幾何形狀 和物理因素引起，例如液面張力、相變等。所述空氣通道在沖洗循環期間不能被清潔液體 (即，熱水)很好地清潔，這是因為收縮部會導致從空氣通道到混合室的抽吸作用，這會阻 止清潔液體進入空氣通道。因此，這種新的布置可以確保食品液體不能進入空氣通道。在 本示例中，稀釋管70和液體計量管69不是直接相交，而是與混合室80匯合。然而，稀釋劑 管70可以設置成，稀釋劑流朝向液體流，即在液體出口的的方向上或略下方。此外，在收縮 部72的區域內設置進氣口 74。稀釋劑速度為使得在該區域內空氣在稀釋劑流與液體流匯 合之前被吸入稀釋劑流。這種設置降低了進氣口意外地被進入該進氣口的稀釋產品污染的 危險。 在圖14所示的實施例中，所述設備包括用于被計量的液體的止回閥。實際上，由 于不能完全確保完全密封性_尤其針對粘度低的液體，所以在泵的液體計量管下游增加閥 690。由于匯合區域(收縮部)72和混合室內的少量的水不能被清除掉，如果液體從泵滴落 到這些區域，則稀釋劑會污染液體，從而在數小時不工作之后會產生可能對細菌生長有利 的土壤。閥通過在該設備不工作期間阻止液體滴落解決了這個問題。閥可以為任何類型 的止回閥。在圖14中，閥包括彈性體或硅樹脂間縫閥(slit valve)部件或層691，所述閥 部件或層691由兩個剛性疊片_例如兩個金屬板692、693-沿橫向保持在液體管69內。閥 690可以插入穿過兩個半殼3A、3B的狹槽。間縫閥部件構造成，當由于泵在泵室60 (泵部件 未示出)內啟動而使閥上游的流體壓力增大時，縫向下打開。泵一被制動，閥就充分彈回以封閉出口。 本發明還可擴展到非食品制備領域。例如，本發明可以用于分配可以變成能被稀 釋的液體形式的產品_例如洗衣粉、肥皂、洗滌劑或其它類似產品_的領域。
權利要求
一種用于計量基礎液體并將此基礎液體與稀釋劑混合的設備(3)，該設備能夠連接到容納所述液體的容器(4)，并且該設備(3)包括-液體計量管(69)，-帶有稀釋劑管(70)的稀釋劑入口(71)，-用于混合液體和稀釋劑的混合室(80)，其中稀釋劑管(70)相對于液體計量管(69)設置成，使得稀釋劑流與液體流在混合室(80)之前或在混合室(80)處匯合，設置有液體泵(6)，以計量液體計量管內的液體，該液體泵是所述設備的一部分，并且所述設備包括用于相對于在稀釋劑入口(71)處的稀釋劑的速度增加在所述稀釋劑與所述液體匯合的區域內的稀釋劑流的速度的裝置；其特征在于，所述設備包括兩個半殼(3A，3B)，所述兩個半殼(3A，3B)沿分隔線(79)組裝在一起，所述分隔線(79)在所述液體以及由所述液體和所述稀釋劑構成的混合物的輸送方向上。
2. 根據權利要求l的設備，其特征在于，所述用于增加稀釋劑的速度的裝置包括在 液體流和稀釋劑流匯合之前和/或在所述流匯合處設置在稀釋劑管上的至少一個收縮部 (72)。
3. 根據權利要求2的設備，其特征在于，所述收縮部具有在0. 2和5mm之間的直徑。
4. 根據權利要求2或3的設備，其特征在于，所述稀釋劑管(70)包括至少一個終端部， 該終端部與收縮部(72)和混合室(80)的入口一起形成直線排列，用于液體通過的計量管 (69)在所述直線排列的橫向上。
5. 根據前述權利要求中的任一項的設備，其特征在于，所述設備包括位于混合室(80) 之前或該混合室內的進氣口 (74)，以將空氣帶入混合物并使得制備物起泡。
6. 根據權利要求2、3和4中的任一項的設備，其特征在于，所述設備包括與收縮部 (72)連通的進氣口 (74)。
7. 根據權利要求5或6的設備，其特征在于，所述進氣口 (74)相對于稀釋劑管(70)和 液體計量管(69)設置成使得空氣在稀釋劑流與液體流匯合之前被吸入稀釋劑流。
8. 根據前述權利要求中的任一項的設備，其特征在于，設置有稀釋劑聯接裝置(71)和 用于驅動泵的裝置(78，651)，這些裝置構造成將所述計量混合設備(3)可拆卸地連接到基 座臺(5)，該基座臺能夠提供稀釋劑供應裝置(520)和用于驅動液體泵的裝置(521)。
9. 根據前述權利要求中的任一項的設備，其特征在于，所述泵(6)包括其中容納有一 系列嚙合接合地配合的旋轉件(65,66)的室(60)。
10. 根據權利要求9的設備，其特征在于，第一旋轉件(65)被聯接裝置(651)延伸， 所述聯接裝置(651)將連接到與屬于基座臺(5)的驅動裝置(93)相關聯的互補聯接裝置 (521)。
11. 根據前述權利要求中的任一項的設備，其特征在于，所述設備自身包括用于將被稀 釋和混合的液體流從混合室(80)的下游直接輸出到接收器內的管(85)。
12. 根據前述權利要求中的任一項的設備，其特征在于，所述設備包括沿穿過所述泵 (6)和混合室(80)的分隔線(79)組裝在一起的兩個半殼(3A，3B)。
13. 根據權利要求8到10中的任一項的設備，其特征在于，所述聯接裝置(71,78，651)位于所述計量設備(3)的同一側，以便允許通過手動地插入到本身包括互補聯接裝置 (520,521,524)的基座臺(5)的靠接面板(58)內形成聯接。
14. 根據權利要求13的設備，其特征在于，所述聯接裝置還包括用于與所述基座臺(5) 的靠接面板(58)上的互補導向裝置(522,523) —起沿有利于所述計量設備插入的方向進 行平移導向的裝置(33,34)。
15. 根據權利要求8到10、13或14中的任一項的設備，其特征在于，所述設備包括代 碼，該代碼能夠用與所述基座臺相關聯的閱讀器讀取，該代碼包括涉及產品的特性和/或 特征、和/或與稀釋劑供應裝置和/或液體泵驅動裝置的啟動有關的參數的信息。
16. 根據前述權利要求中的任一項的設備，其特征在于，所述設備包括允許該設備連接 到容器(4)上的聯接裝置(31)，從而整體上形成一次性的或可重復利用的包裝。
17. —種根據前述權利要求中的任一項的計量混合設備(3)將靠接在其上的基座臺 (5)，該基座臺包括:a) 技術區(50)，該技術區包括 -稀釋劑供應裝置(90，91 ，92)， -液體泵驅動裝置(93,524)，b) 使用者用的界面區(51)，該界面區包括-與屬于計量混合設備的聯接裝置(71，651，33，34)互補的聯接裝置(520,521,522， 523)，所述互補的聯接裝置構造成將計量混合設備接納在預定的位置，并且包括稀釋劑聯 接裝置(71)和用于聯接泵的裝置(651)，-用于控制稀釋劑的供應以及驅動液體泵(6)的控制裝置(53)。
18. 根據權利要求17的基座臺，其特征在于，所述稀釋劑供應裝置包括連接到水泵 (91)和水加熱系統(92)的供水管。
19. 根據權利要求17或18的基座臺，其特征在于，所述泵驅動裝置包括電動機(93)和 連接到所述互補聯接裝置(521)以與所述液體泵的聯接裝置(651)相連的驅動軸(524)。
20. 根據權利要求18和19中的任一項的基座臺，其特征在于，所述界面區(51)包括 與計量混合設備的導向裝置(33,34)互補以便允許所述計量混合設備(3)靠接的導向裝置 (522,523)。
21. 根據權利要求20的基座臺，其特征在于，所述互補導向裝置(522,523)構造成在靠 接期間沿平移方向弓I導所述計量混合設備。
22. 根據權利要求17到21中的任一項的基座臺，其特征在于，所述基座臺還包括與所 述控制裝置(53)相關聯的控制器，該控制器被編程，以控制和調整所述液體泵驅動裝置的 啟動和所述稀釋劑供應裝置的啟動。
23. 根據權利要求22的基座臺，其特征在于，所述控制器與能夠讀取與所述計量混合 設備有關的代碼的閱讀器相關聯，所述代碼包括涉及產品的特性或特征、或與稀釋劑供應 裝置和/或液體泵驅動裝置的啟動有關的參數的信息。
24. —種用于計量液體并將此液體與稀釋劑混合以制備產品的包裝(2)，該包裝包括 形成液體儲存器的多劑量容器(4);以及根據權利要求1-16中任一項的設備。
25. 根據權利要求24的包裝，其特征在于，所述液體是肥皂、洗滌劑或其它類似產品。
全文摘要
本發明涉及一種用于衛生地重新形成和輸出食品制品例如飲料的系統(1)，該系統包括以包裝(2)的形式連接到容納有基礎液體的容器(4)的計量混合設備(3)，所述包裝構造成連接到基座臺(5)。該計量混合設備包括用于計量液體的泵、稀釋劑入口和混合室。設置有聯接裝置(51)，用于提供稀釋劑供應和用于驅動稀釋劑泵的裝置。
文檔編號B67D1/00GK101786589SQ201010145749
公開日2010年7月28日 申請日期2005年6月13日 優先權日2004年7月9日
發明者A·科洛普范斯滕, C·魯施, E·莫克, N·比特米德 申請人:雀巢技術公司