УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДАЧИ ЖИДКОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 2024 года по МПК A47J31/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для раздачи жидкого продукта питания, в частности молока, с нагревательным устройством для подогрева жидкого продукта питания, имеющим трубопровод текучей среды для жидкого продукта питания и электронагреватель, причем трубопровод жидкого продукта питания и нагреватель находятся в термоконтакте с теплоаккумулятором из материала с высокой термомассой и теплопроводностью, а нагреватель доводит теплоаккумулятор до рабочей температуры ниже 80°C, предпочтительно ниже 70°C, и у которого трубопровод текучей среды подсоединяем, по меньшей мере, распределительным клапаном к промывочному трубопроводу, по которому воду или моющее средство подают для очистки через трубопровод текучей среды.

При подготовке горячих напитков, например кофе, часто добавляют жидкие продукты питания, например молоко, молочную пену или заменители молока. Так как такие жидкие продукты питания хранят охлажденными, их необходимо перед добавлением нагреть до горячего напитка. Это происходит посредством проточного нагревателя с термической массой, т.н. термоблока.

Термоблоком является нагревательное устройство с трубопроводом текучей среды для жидкого продукта питания и электронагревателем, причем трубопровод текучего продукта питания и нагреватель находятся в термоконтакте с теплоаккумулятором из материала с высокой термомассой и/или теплопроводностью, например алюминия, латуни или меди. Такое устройство для раздачи жидкого продукта питания может быть встроено в кофейный автомат или выполнено в виде приставного устройства.

При нагреве молока или других содержащих белок жидких продуктов питания могут возникать отложения на внутренних стенках трубопровода текучей среды, т.н. накипь. При этом, в частности, повышенная температура приводит к усиленному образованию отложений. Поэтому проточные нагреватели для молока работают, как правило, при температурах ниже 70°C, чтобы избежать усиленного образования отложений. Кроме этого трубопроводы текучей среды необходимо регулярно промывать водой и специальными очистителями для молока.

Не смотря на регулирование температуры на рабочую температуру ниже 70°C, отложения нельзя полностью предотвратить и убрать даже при регулярной очистке.

Поэтому задачей настоящего изобретения является, предложить устройство для раздачи жидких пищевых продуктов, а также способ его эксплуатации, обеспечивающие улучшенное удаление отложений в зоне нагревательного устройства.

Задачу относительно устройства решают посредством признаков пункта 1 формулы изобретения, а относительно способа – посредством признаков пункта 10. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

В устройстве указанного выше типа согласно изобретению предусмотрено устройство управления, выполненное для нагрева теплоаккумулятора нагревателя до температуры выше 100°C для осуществления термической регенерации и для однократного или многократного открытия распределительного клапана для пропуска воды или раствора моющего средства по трубопроводу текучей среды нагретого до высокой температуры нагревателя.

В основу изобретения положен опыт, что при нагреве нагревательного устройства выше 100°C уже одноразовое или многоразовое промывание холодной водой без моющего средства может обеспечить высокое очищающее действие на остатки в трубопроводе текучей среды нагревательного устройства. В нагретом до более 100°C трубопроводе текучей среды возникает локальное испарение и последующая конденсация протекающей холодной воды. Эта кавитация вызывает сдвигающее напряжение и колебания давления. Кроме этого испарение содержащейся жидкости в отложениях разрывает их структуру и, тем самым облегчает их отслаивание. Предпочтительный диапазон температур составляет при этом предпочтительно выше 110°C, более предпочтительно выше 120°C.

Блок управления выполнен при этом для заполнения трубопровода текучей среды через распределительный клапан водой или раствором моющего средства еще до нагрева нагревательного устройства до высокой температуры. Это обеспечивает отсутствие в трубопроводе текучей среды текучей среды жидкого пищевого продукта, что может привести к образованию дополнительных остатков.

Блок управления выполнен, в частности, для пульсирующего, многократного и кратковременного открывания распределительного клапана для пропускания воды через трубопровод текучей среды, нагретый до высокой температуры. Пульсирующее промывание водой обеспечивает особенно высокий очищающий эффект.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления устройство включает насос для подачи жидкого пищевого продукта по подающему трубопроводу пищевого продукта из накопительного резервуара по трубопроводу пищевого продукта, причем нагревательное устройство для подогрева подаваемого насосом пищевого продукта расположено со стороны напора насоса. Дополнительно предусмотрен вход промывочного трубопровода в трубопровод подачи жидкого пищевого продукта со стороны всасывания насоса. Таким образом, насос используют в одинаковой степени для подачи жидкого пищевого продукта при работе устройства и для очистки нагревательного устройства, причем в последнем случае насос засасывает воду или раствор моющего средства через промывочный трубопровод и подает их через нагревательное устройство. Одновременно промывают сам насос и удаляют из него остатки пищевого продукта.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления со стороны всасывания насоса дополнительно предусмотрен вход воздуха, заходящий в трубопровод подачи пищевого продукта. Через него в дополнение к жидкому пищевому продукту можно засасывать воздух, вспенивающий в насосе пищевой продукт, и подавать его в виде вспененного пищевого продукта. В рамках изобретения для этого, в частности, предусмотрено, чтобы моющий трубопровод заходил в воздухозасасывающий трубопровод, ведущий от входа воздуха к трубопроводу пищевого продукта. Вход воздуха может быть также перекрыт воздушным клапаном. Воздушный клапан, с одной стороны, предназначен для дозирования всасываемого воздуха. С другой стороны, при очистке вход воздуха перекрывают и через заходящий в воздухозасасывающий трубопровод моющий трубопровод пропускают воду или раствор моющего средства в направлении насоса.

Особенно предпочтительным в рамках термической регенерации оказалось проведение свежей холодной воды через трубопровод текучей среды при нагретом до высокой температуры теплоаккумуляторе. Для этого первый распределительный клапан открывают в сторону промывочного трубопровода свежей воды. Терморегенерацию комбинируют с промывочным прохождением раствора моющего средства путем пропускания раствора моющего средства при выключенном или нагретом до рабочей температуры нагревательном устройстве через трубопровод текучей среды нагревательного устройства. Для этого насосом через трубопровод текучего продукта засасывают раствор моющего средства из смесительного резервуара моющего средства и направляют по трубопроводу текучей среды. В заключение еще раз промывают горячей и/или холодной водой.

В рамках способа эксплуатации нагревательного устройства по данному изобретению согласно изобретению предусмотрено нагревание теплоаккумулятора для проведения терморегенерации до высокой температуры выше 100°C и однократное или многократное открывание распределительного клапана для пропускания воды или раствора моющего средства по трубопроводу текучей среды нагретого до высокой температуры нагревательного устройства.

Другие преимущества и варианты выполнения изобретения раскрыты в нижеследующем описании примера выполнения на основе отдельных фигур, на которых представлено следующее:

фиг. 1 схема потоков устройства раздачи жидкого пищевого продукта;

фиг. 2 изометрическая схема термоблока устройства раздачи горячих напитков;

фиг. 3 разрез термоблока с двумя раздельными трубопроводами текучей среды;

фиг. 4 изометрическая схема спиралевидных трубопроводов текучей среды, а также нагреватель термоблока по фиг. 2.

На фиг. 1 показана т.н. водоводная схема гидрокомпонентов устройства раздачи горячих напитков. Устройством раздачи горячих напитков может быть, в частности, кофейный автомат. Устройство включает разливную головку 10, под которую ставят питьевой сосуд 11. Через разливную головку 10 можно разливать в питьевой сосуд 11 разные горячие напитки или добавки в напиток. Для этого устройство имеет водонагреватель 12 в виде бойлера. Через клапаны 13а, 13 b горячую воду подают на выпуски 10а, 10b разливной головки 10. Через переключающий клапан 14а, 14b горячая вода для промывки трубопроводов текучей среды поступает также через дренажный трубопровод 15 непосредственно в сток.

Горячую воду из бойлера 12 горячей воды используют, например, для готовки горячего чая или свежезаваренного кофе. Соответствующее заварочное устройство известного само по себе типа для наглядности не показано.

Существенным в рамках данного изобретения является раздача жидких пищевых продуктов из накопительных резервуаров, в частности молока. Для этого предусмотрен холодильник 20, в котором расположены два охлажденных накопительных резервуара 21а, 21b. За счет этого можно вначале разливать два разных жидких пищевых продукта, например обычное молоко и безлактозное молоко или обезжиренное молоко, или же заметили молока, например миндальное молоко, рисовое молоко, соевое молоко или овсяное молоко. Также возможно содержание в одном из накопительных резервуаров 21а, 21b других готовых напитков, например чая, и его выборочная раздача в виде горячего напитка или добавки в горячий напиток.

Каждый из двух накопительных резервуаров 21a, 21b соединен всасывающим трубопроводом с насосом, подающим жидкий пищевой продукт из накопительных резервуаров 21а, 21b к разливной головке 10. Трубопроводы текучей среды для жидких пищевых продуктов в обоих накопительных резервуарах 21a, 21b проходят до разливной головки 10 полностью раздельно. Так как гидравлические схемы для жидких пищевых продуктов в обоих накопительных резервуарах 21a, 21b симметричны, далее раскрыт только трубопровод текучей среды из накопительного резервуара 21а. Эти выкладки соответственно действительны и для второго трубопровода текучей среды из второго накопительного резервуара 21b.

Во всасывающем трубопроводе между накопительным резервуаром 21а и насосом расположен запорный клапан 23а. Кроме этого во всасывающий трубопровод между запорным клапаном 23а и насосом 22 заходит воздуховод 24а, оборудованный воздушным клапаном 25а. При открытом воздушном клапане 25а во время работы насоса 22а из накопительного резервуара 21а наряду с жидким пищевым продуктом засасывают воздух. Таким образом, жидкий пищевой продукт из накопительного резервуара 21авспенивают в насосе 22а и раздают в качестве вспененной добавки, например молочной пенки. Импульсная работа воздушного клапана 25а обеспечивает дозирование количества воздуха. В воздуховод 24а заходит также промывочный трубопровод 26а, по которому при открытом промывочном клапане 27а через молочную систему направляют свежую воду для ее очистки.

С напорной стороны насоса расположен спиралевидный смеситель 28а, служащий элементом противодавления для повышения давления в насосе. Это способствует вспениванию жидкого пищевого продукта. Альтернативно спиралевидному смесителю может быть использован любой другой элемент противодавления, например жесткая заглушка или лабиринтный элемент, пропускающий сопротивление.

После элемента 28а противодавления расположены подключенные параллельно два запорных клапана 29, 29‘. Открытие клапана 29 направляет подаваемый насосом жидкий пищевой продукт из накопительного резервуара 21а через трубопровод 33а пищевого продукта в выполненное в виде термоблока нагревательное устройство 30, а через него дальше к выпуску 10а напитков 10а разливной головки 10. Термоблок 30 нагревает жидкий пищевой продукт для его раздачи в виде подогретой добавки для готовки горячего напитка. Альтернативно этому можно закрыть клапан 29 и открыть клапан 29'. Это обеспечивает обход термоблока и раздачу подаваемого жидкого пищевого продукта напрямую, т.е. без подогрева через выпуск 10а напитков разливной головки 10 головки 10. Эту опцию выбирают, если вместо горячего напитка выбирают охлажденный напиток, например холодный кофе или холодный шоколад.

Устройство дополнительно имеет второй бойлер 40 горячей воды. Посредством него горячую воду для целей очистки заводят в смесительный резервуар 41 моющего средства. Посредством насоса-дозатора 42 из резервуара 43 моющего средства также подают моющее средство в смесительный резервуар 41 моющего средства. Таким образом, смешивают раствор моющего средства. Посредством переставного соединительного элемента 44а идущий от насоса 22а всасывающий трубопровод можно соединить со смесительным резервуаром 41 моющего средства. За счет этого всасывают моющую жидкость и подают ее через молочную систему. Дренажный клапан 14а в этом случае открывают в сторону сточного трубопровода 15, чтобы предотвратить случайный слив раствора моющего средства в резервуар питьевой воды. В заключение посредством открывания клапана 27а осуществляют промывку водой. Соответствующая встроенная система очистки описана в документе EP 3 349 627 A1, ссылка на который здесь во избежание ненужных повторений сделана в полном объеме.

Соединительный элемент 44а и параллельный соединительный элемент 44b для второго накопительного резервуара 21b предназначены в качестве штекерных соединений для накопительных резервуаров и выборочно для смесительного резервуара 41 моющего средства, который подключают для осуществления очистки вместо накопительных резервуаров 21a, 21b.

Термоблок 30 имеет два раздельных трубопровода 31a, 31b текучей среды. Трубопровод 31а текучего продукта соединен с идущим от первого накопительного резервуара 21а трубопроводом 23а пищевого продукта, а трубопровод 31b текучего продукта соединен с идущим от второго накопительного резервуара 21b трубопроводом 32b пищевого продукта.

На фиг. 2-4, более подробно показано устройство термоблока 30. Основной корпус 33 термоблока 30 состоит из литого алюминиевого корпуса, в котором в качестве трубопроводов 31a, 31b текучей среды проложены трубопроводы, а также электронагреватель 34 с электроконтактами подключения. Трубопроводы 31a, 31b выполнены из нержавеющей стали и проходят спиралеобразно внутри термоблока 30. Электронагреватель 34 выполнен также спиралеобразно. Спиралеобразный нагреватель 34 и спиралеобразные трубопроводы 31a, 31b расположены концентрически вокруг центральной оси термоблока 30, причем нагреватель 34 образует самую внутреннюю спираль.

В альтернативном варианте осуществления термоблок может иметь основной корпус, выполненный из меди, на который в качестве трубопровод текучей среды напаяны трубопроводы пищевого продукта. В этом случае нагреватель расположен внутри основного корпуса или на противоположной трубопроводам пищевого продукта стороне.

Нагреватель 34 доводит термоблок 30 да постоянной рабочей температуры от 60°C до 70°C. Текучую среду во время ее протекания в спиралеобразных трубопроводах 31a, 31b нагревает термоблок 30. Большая термомасса алюминиевого литого корпуса 33 обеспечивает поддержание нагревателем 34 постоянной рабочей температуры при направлении по трубопроводам 31a и/или 31b текучей среды жидких пищевых продуктов. Температурный датчик 35 на термоблоке 30 постоянно измеряет его температуру, а нагреватель 34 может ее регулировать.

Оба бойлера 12, 40 соединены с подводкой 45 воды. В подводном трубопроводе расположен водяной насос, подающий свежую воду. В обеих ведущих от водяного насоса к бойлерам подводках расположены также расходомеры 47, 48, измеряющие количество воды. За счет этого для бойлера 12 горячей воды дозируют количество напитка, а для бойлера 40 – концентрацию раствора моющего средства в смесительном резервуаре 41 моющего средства. Кроме этого от подводки воды отходят трубопроводы, ведущие через промывочные клапаны 27a, 27b к всасывающим воздуховодам обоих трубопроводов текучей среды. Как указано выше, через эти клапаны промывают соответствующий трубопровод текучей среды молочной системы.

В примере выполнения показан термоблок с двумя раздельными трубопроводами текучей среды. Принципиально существует также возможность предусмотреть раздельные термоблоки для двух разных типов пищевых продуктов. Также соответствующим образом можно предусмотреть более двух трубопроводов текучей среды, если используют и по выбору раздают более двух разных жидких пищевых продуктов. Также возможно предусмотреть отдельные термоблоки для более двух жидких пищевых продуктов.

Для очистки термоблока 30 осуществляют термическую регенерацию, заполняя термоблок 30 холодной водой путем открывания клапанов 27a и 27b. Клапаны 23a, 23b при этом закрыты, за счет чего насосы 22a, 22b засасывают по воздуховодам 24a, 24b воду из подводки 47 воды. Кроме этого дренажные клапаны 14a, 14b переключают на дренажный трубопровод 15, за счет чего нагретая вода из термоблока 30 вместо наливной головки 10 попадает напрямую в слив. В заключение термоблок 30 нагревают до температуры около 125°C. Вода в трубопроводах 31a, 31b текучей среды закипает. Теперь клапаны 27a и 27b снова кратковременно открывают для многократной промывки водой нагретого термоблока. При этом возникает локальное испарение, и затем конденсация. Связанная с этим кавитация вызывает сильные напряжения сдвига на стенках и колебания давления. Уже многократное промывание нагретого до высокой температуры термоблока 30 холодной водой без моющего средства оказывает, таким образом, очень высокое очищающее воздействие на остатки молока в термоблоке. Это также разрушает структуру молочных отложений за счет испарения содержащейся в них влаги и вызывает, тем самым, их более простое отслаивание.

Термическую регенерацию теромоблока 30 либо проводят после “обычной” очистки или интегрируют в “обычную” очистку.

Для “обычной” очистки нагреватель отключают и проводят процесс очистки путем проведения смешанного перед этим насосами 22a, 22b в смесительном резервуаре 41 моющего средства теплого раствора моющего средства через термоблок. Для этого насосы 22a, 22b соединяют не с обоими накопительными резервуарами 21a, 21b, а с всасывающим трубопроводом, ведущим к смесительному резервуару 41 моющего средства, переставляя вручную оба соединительные элементы 44a, 44b в положение очистки. Положение соединительных элементов 44a, 44b контролируют при этом посредством герметически закрытых контактов, за счет чего блок управления только инициирует процесс очистки, если соединительные элементы 44a, 44b переставлены в положение очистки. Клапаны 23a, 23b открывают и насосы 22a, 22b всасывают раствор моющего средства. После пропускания раствора моющего средства через молочную систему ее еще раз промывают водой.

После завершения описанного процесса “обычной” очистки и связанных с ним ручных этапов термическую регенерацию термоблока 30 проводят автономно.

Альтернативно после пропускания раствора моющего средства осуществляют термическую регенерацию с завершающим охлаждением термоблока 30. После этого проводят второй этап “обычной очистки” путем промывки горячей водой.

Подачу команд на устройство раздачи горячих напитков осуществляют через программируемое устройство 50 управления. Оно соединено с пользовательским интерфейсом 51, например, в виде сенсорного дисплея или иного блока индикации и ввода. Посредством устройства 50 управления подают команды для всех функций устройства раздачи горячих напитков, в том числе для водяных насосов 22a, 22b, для всех распределительных клапанов 14a, 14b, 23a, 23b, 27a, 27b, для активации термоблока 30, а также системы 41, 42, 43 очистки с ее дозирующим насосом 42. Регулирование температуры также осуществляют посредством устройства управления. Для этого система управления считывает данные соединенного с термоблоком 30 температурного датчика 35. Таким образом, посредством устройства 50 управления в обычном режиме управляют готовкой кофейных напитков или других горячих напитков, а также проведением очистки молочной системы и термоблока 30.

Следует учесть, что в рамках изобретения команды клапанам, насосам и/или нагревателю термоблока 30 подают через раздельные компоненты управления, которые, однако, коммуницируют между собой.

Устройство для раздачи жидкого пищевого продукта, в частности молока, включающее нагревательное устройство для нагрева жидкого пищевого продукта и имеющее трубопровод текучей среды для жидкого пищевого продукта и электронагреватель. Трубопровод текучей среды и нагреватель термически контактируют с теплоаккумулятором из материала высокой термической массы и проводимости, а нагреватель доводит теплоаккумулятор до рабочей температуры ниже 80°C, предпочтительно ниже 70°C. Трубопровод текучей среды может быть соединен, по меньшей мере, распределительным клапаном с промывочным трубопроводом, по которому воду или раствор моющего средства направляют для очистки через трубопровод текучей среды. Кроме этого, устройство содержит устройство управления, предназначенное для нагревания теплоаккумулятора нагревательного устройства для проведения термической регенерации до высокой температуры выше 100°C и однократного или многократного открывания распределительного клапана для пропускания воды или раствора моющего средства через трубопровод текучей среды нагретого до высокой температуры нагревательного устройства. Задачей настоящего изобретения является предложить устройство для раздачи жидких пищевых продуктов, а также способ его эксплуатации, обеспечивающие улучшенное удаление отложений в зоне нагревательного устройства. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для раздачи жидкого пищевого продукта с нагревательным устройством (30) для нагрева жидкого пищевого продукта, включающим трубопровод (31a, 31b) текучей среды и электронагреватель (34), причем трубопровод (31a, 31b) текучей среды и нагреватель (34) термически контактируют с теплоаккумулятором (33) из материала высокой термомассы и/или теплопроводимости, а нагреватель (34) нагревает теплоаккумулятор до рабочей температуры, причем рабочая температура составляет ниже 80°C, при этом трубопровод (31a, 31b) текучего продукта соединен посредством распределительного клапана (27a, 27b, 23a, 23b) с промывочным трубопроводом, по которому направляется вода или раствор моющего средства через трубопровод (31a, 31b) текучей среды, причем устройства (50) управления предназначены для нагревания нагревательного устройства (30) для проведения термической регенерации до температуры выше 100°C и для однократного или многократного открытия распределительного клапана (27a, 27b, 23a, 23b) для проведения воды или раствора моющего средства через трубопровод (31a, 31b) текучей среды, нагретого до температуры выше 100°C нагревательного устройства (30).

2. Устройство по п. 1, в котором устройство (50) управления предназначено для заполнения водой или раствором моющего средства трубопровода (31a, 31b) текучей среды через распределительный клапан (27a, 27b, 23a, 23b) до нагрева нагревательного устройства (30) до температуры выше 100°C.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором устройство (50) управления предназначено для многократного кратковременного открытия распределительного клапана (27a, 27b, 23a, 23b), чтобы импульсно пропустить воду через трубопровод (31a, 31b) текучей среды нагретого до температуры выше 100°C нагревательного устройства (30).

4. Устройство по любому из пп. 1-3, содержащее насос (22a, 22b) для транспортировки жидкого пищевого продукта через трубопровод пищевого продукта из накопительного резервуара (21a, 21b), причем нагревательное устройство (30) расположено с напорной стороны насоса (22a, 22b) для нагрева подаваемого насосом (22a, 22b) пищевого продукта.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором промывочный трубопровод вводится в трубопровод подачи пищевого продукта со стороны всасывания насоса (22a, 22b).

6. Устройство по любому из пп. 1-5, содержащее отверстие для введения воздуха в трубопровод подачи пищевого продукта со стороны всасывания насоса (22a, 22b), причем промывочный трубопровод введен в засасывающий воздух трубопровод (24a, 24b), ведущий от входа воздуха к трубопроводу подачи пищевого продукта.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором устройство (50) управления предназначено для направления свежей холодной воды по трубопроводу (31a, 31b) текучей среды в рамках термической регенерации при нагретом до температуры выше 100°C нагревательном устройстве (30) и для проведения до или после этого при выключенном или нагретом до рабочей температуры нагревательном устройстве (30) через трубопровод (31a, 31b) текучей среды нагревательного устройства (30).

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором жидким пищевым продуктом является молоко.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором рабочая температура теплоаккумулятора ниже 70°C.

10. Способ эксплуатации нагревательного устройства (30), предназначенного для нагрева жидкого пищевого продукта, при его раздаче, причем нагревательное устройство (30) содержит трубопровод (31a, 31b) текучей среды для жидкого пищевого продукта и электронагреватель (34), а трубопровод (31a, 31b) текучей среды и нагреватель (34) с теплоаккумулятором (33) из материала с высокой термической массой и/или проводимостью термически контактируют, причем нагреватель (34) доводит при раздаче теплоаккумулятор (33) до рабочей температуры ниже 80°C и причем трубопровод (31a, 31b) текучей среды соединен для очистки посредством распределительного клапана (27a, 27b, 23a, 23b) с промывочным трубопроводом, по которому воду или раствор моющего средства направляют через трубопровод (31a, 31b) текучей среды, причем нагревательное устройство (30) нагревают для проведения термической регенерации до температуры выше 100°C, а распределительный клапан (27a, 27b, 23a, 23b) открывают однократно или многократно для направления воды или раствора моющего средства через трубопровод (31a, 31b) текучей среды нагретого до температуры выше 100°C нагревательного устройства (30).

11. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором жидким пищевым продуктом является молоко.

12. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором рабочую температуру теплоаккумулятора устанавливают ниже 70°C.