BR112012023876B1 - aparelho de resfriamento e aparelho de venda - Google Patents

Abstract

APERFEIÇOAMENTOS EM OU REFERENTES A RESFRIAMENTO. A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos em ou referentes a resfriamento. Os requerentes descrevem um aparelho de resfriamento que compreende uma cavidade para recebimento de um produto a ser resfriado. O aparelho compreende meio de rotação para girar um produto recebido na cavidade e um meio de fornecimento de líquido para refrigeração para fornecer um líquido para refrigeração na cavidade. O aparelho compreende ainda meio para aplicar um movimento suplementar à cavidade

Description

[001] A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos em ou referentes a resfriamento.

[002] Em setores de catering, varejo e entretenimento, várias formas de dispositivos de venda são utilizados para manter os produtos refrigerados. Para bebidas frias esses dispositivos formam dois grupos típicos - refrigeradores de bebidas comerciais e máquinas de vender bebida fria. Os dois tipos de dispositivo são refrigeradores com frente de vidro essencialmente grandes com portas articuladas ou deslizantes no caso do primeiro grupo (para dispensa manual) ou um mecanismo de dispensar no caso do segundo. Os mesmos pré-resfriam e armazenagem bebidas prontas para compra. Em muitos casos, as bebidas são mantidas em baixas temperaturas por longos períodos antes de serem eventualmente adquiridas. Como resul-tado, energia considerável é utilizada potencialmente desnecessariamente. Compondo o problema, os dois tipos de dispositivo operam de forma ineficiente. Em uso, refrigeradores de bebidas do primeiro grupo apresentam perda substancial de ar frio toda vez que a porta grande é aberta. Máquinas de venda devem fornecer passagem fácil até a bandeja de venda onde o item é coletado pelo usuário, resultando em vedação ruim. Sistemas de refrigeração têm genericamente uma exigência a ser exercida através de ciclos de operação de segundo plano para manter eficiência, porém isso utiliza energia adicional não contribuindo diretamente com a refrigeração do conteúdo.

[003] Também é sabido que muitos varejistas de bebidas armazenam bebidas em gabinetes refrigerados com a frente aberta para facilidade de acesso e visibilidade do produto. Esses gabinetes sofrem obviamente desperdício de energia ainda maior.

[004] O resultado líquido é nível elevado de energia elétrica desperdiçada utilizada mantendo bebidas em um estado frio de longa duração prontas para compra, independente de quando possa ocorrer.

[005] Desperdício de energia não é confinado a locais associados que pos- suem máquinas de venda. Muitas lojas de esquina pequenas, postos de gasolina e cafeterias possuem gabinetes de refrigeração de bebidas. Para esses operadores, os custos de energia elétrica representarão uma proporção elevada de seu overhead operacional. O desperdício de energia não é a única questão. Uma vez que os sistemas de refrigeração geram calor, freqüentemente o subproduto de energia de calor desperdiçada a partir do sistema de refrigeração causa aquecimento indesejável da área localizada em torno das máquinas. Isso cria uma inconsistência na qual usuários devem beber suas bebidas satisfatoriamente refrigeradas em áreas insatis- fatoriamente quentes.

[006] A velocidade de resfriamento também é uma questão, particularmente em estabelecimentos tendo um elevado movimento de bebidas, como em eventos especiais - concertos, eventos esportivos e assim por diante. Freqüentemente no estado do evento as bebidas são adequadamente resfriadas por terem estado em refrigeradores por várias horas. Entretanto, após o evento estar ocorrendo, o volume de bebidas sendo vendidas excede a capacidade dos refrigeradores gelarem bebidas adicionais. As bebidas devem ser então vendidas somente parcialmente geladas ou não geladas.

[007] A presente invenção busca tratar desses problemas por fornecer um aparelho que permita resfriamento de bebidas em demanda. O aparelho pode ser um dispositivo independente ou pode ser incorporado em uma máquina de venda.

[008] O pedido anterior do requerente, WO2011/012902, descreve um aparelho de resfriamento que compreende uma cavidade para recebimento de um produto a ser resfriado. O aparelho compreende meio de rotação para girar um produto recebido na cavidade e meio de fornecimento de fluido de resfriamento para fornecer um fluido de resfriamento à cavidade. O leitor deve consultar aquela publicação para antecedentes adicionais. O meio de rotação é adaptado para fornecer uma rotação pulsada ou não contínua por um período predeterminado.

[009] Os requerentes desenvolveram um aparelho compreendendo uma cavidade para recebimento de uma lata ou outro recipiente para uma bebida a ser res- friada. A cavidade inclui uma mesa giratória acionada por motor para permitir que a lata seja girada em velocidade e também inclui meio para reter a lata em posição na mesa giratória enquanto permite rotação. O aparelho também inclui meio de fornecimento para um líquido de resfriamento. A própria cavidade pode ser girada ou o recipiente pode ser girado na cavidade.

[010] Um equipamento de resfriamento de lata vedado foi fabricado para utilizar uma solução de água salgada que é gelada até aproximadamente -16°C, em um tanque de resfriamento com um agitador giratório para reduzir solidificação de sal. Uma bomba de diafragma foi utilizada para encher o recipiente de resfriamento, em uma taxa de até 5 litros/min. o recipiente de resfriamento foi projetado para aceitar uma lata padrão, que pode ser girada a 12 Hz/720 rpm. A taxa de fluxo da bomba e velocidade rotacional da lata são controláveis. As taxas de resfriamento em tempo real da bebida foram registradas.

[011] Os requerentes determinaram que, durante rotação de uma lata, um vértice forçado se desenvolve cuja profundidade no interior da lata depende da velocidade de rotação. Convecção forçada ocorre e cria correntes de convecção artificialmente induzidas dentro da lata. Quando a rotação é então parada, um vértice em queda ou livre se forma e a convecção natural ocorre, promovendo mistura do conteúdo da lata, porém sem incorporação de bolhas de ar que poderiam levar a nucle- ação e efervescência excessiva.

[012] Entretanto, em uma lata estática sem esse vértice pasta de gelo, bebidas mais frias sendo mais densas, afundam para a base da lata. A mistura do conteúdo da lata é muito ruim levando a uniformidade térmica ruim, e também levando, em muitos casos, à formação de gelo ou “pasta de gelo”. No trabalho anterior dos requerentes, os mesmos determinaram que a rotação pulsada ou intermitente superou esse problema. Entretanto, introduz retardos em resfriamento visto que o recipiente de bebida é tornado lento e levado de volta até a velocidade.

[013] A presente invenção busca fornecer taxas de resfriamento aperfeiçoadas, adicionais.

[014] Em seu sentido mais amplo, a presente invenção provê um aparelho de resfriamento para resfriar um produto caracterizado pelo fato de que o aparelho é adaptado para aplicar um movimento ao produto pelo menos aproximadamente dois eixos geométricos de liberdade.

[015] Por conseguinte, a presente invenção provê um aparelho de resfriamento que compreende uma cavidade para recebimento de um produto a ser resfriado. O aparelho compreende meio de rotação para girar um produto recebido na cavidade e um meio de fornecimento de refrigerante para fornecer um refrigerante na cavidade. O aparelho compreende ainda meio para aplicar um movimento suplementar à cavidade.

[016] Em uma modalidade, o movimento suplementar é um movimento linear. Preferivelmente, o movimento linear é um movimento alternado.

[017] Preferivelmente, o movimento alternado está em uma taxa de pelo menos 50 oscilações por minuto, mais preferivelmente pelo menos 80 oscilações por minuto, ainda mais preferivelmente pelo menos 100 oscilações por minuto. Vantajosamente, o movimento alternado está em uma taxa de aproximadamente 120 oscilações por minuto.

[018] Em uma modalidade alternativa, o meio de rotação é adaptado para girar o produto em torno de dois eixos geométricos não coincidentes paralelos. Preferivelmente, um dos eixos geométricos é um eixo geométrico do produto.

[019] Preferivelmente, o meio de rotação é adaptado para girar o produto em uma velocidade rotacional de 90 giros por minuto ou mais, mais preferivelmente pelo menos aproximadamente 180 giros por minuto, ainda mais preferivelmente pelo menos aproximadamente 360 giros por minuto.

[020] Opcionalmente, o meio de rotação é adaptado para girar um produto na cavidade. Alternativamente, o meio de rotação é adaptado para girar a cavidade.

[021] Preferivelmente, o refrigerante é um fluido de resfriamento e o meio de fornecimento de fluido de resfriamento é adaptado para fornecer um fluxo de fluido de resfriamento para a cavidade.

[022] Preferivelmente, o fluido de resfriamento é fornecido à cavidade em uma temperatura de -10°C ou menos, mais preferivelmente -14°C ou menos, ainda mais preferivelmente -16°C ou menos.

[023] Em certas modalidades, o aparelho compreende uma pluralidade de cavidades como definido acima.

[024] Em modalidades típicas, o aparelho é incorporada em um aparelho de venda e o aparelho de venda compreende ainda meio de inserção e remoção para inserir o produto a ser resfriado na cavidade e remover o produto resfriado a partir da mesma.

[025] Preferivelmente, o aparelho de venda compreende ainda meio de armazenagem para armazenar um produto ou gama de produtos e meio de seleção para selecionar um produto a partir do meio de armazenagem para inserção na cavidade.

[026] Os aspectos acima e outros da presente invenção serão descritos agora em detalhe adicional, somente como exemplo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade de um aparelho de acordo com a presente invenção; a figura 2 é um gráfico que mostra taxas de resfriamento obtidas em vários experimentos do aparelho da figura 1; e a figura 3 é uma vista plana esquemática de uma segunda modalidade de um aparelho de acordo com a presente invenção.

[027] Em sua forma mais bruta, o líquido de resfriamento é simplesmente derramado na cavidade e então removido ao término do processo de resfriamento. Em modalidades preferidas, um fluxo de líquido de resfriamento através do aparelho é fornecido.

[028] A figura 1 mostra o equipamento 10 que compreende uma cavidade 11 para recebimento do recipiente de bebida montado em uma mesa 12. A cavidade 11 é giratória por meio de um motor elétrico 13 montado embaixo da mesa 12. A mesa 12 é movida alternadamente por meio sendo deslizavelmente montado em um par de trilhas paralelas 14 e induzido a mover alternadamente por meio de um arranjo de came que compreende uma haste de ligação excentricamente montada 15 acionada por um motor adicional 16. A haste de ligação 15 é ajustável para fornecer uma gama de curso variável de 5 a 25 mm. Arranjos alternativos serão evidentes para a pessoa versada, incluindo arranjos de engrenagens para permitir o uso de um motor único. Por conseguinte, o aparelho pode aplicar um movimento a um recipiente de bebida colocado na cavidade 11 aproximadamente dois graus de liberdade - um movimento de rotação em torno do eixo geométrico rotacional da cavidade 11 e um movimento linear em torno da direção de movimento recíproco da mesa 12.

[029] As taxas de resfriamento obtidas para uma lata de alumínio de 330 ml em temperatura ambiente são mostradas na figura 2. A velocidade rotacional em todos os três casos foi de 350 giros por minuto. O movimento recíproco estava em uma taxa de 120 giros por minuto com um comprimento de curso único de 18,5 mm (equivalente a um movimento de 74 mm/s). A temperatura do refrigerante foi de - 14,5°C fluindo através da cavidade 11 em uma taxa de 5,25 l/min. o volume efetivo da cavidade era de 650 ml, igualando a uma camisa de fluido de resfriamento de aproximadamente 20mm em torno de uma lata de diâmetro padrão.

[030] Como controle, a taxa de resfriamento obtenível pelo aparelho de WO2011/012902 (rotação interrompida somente sem movimento linear) é mostrada como linha (i), mostrando resfriamento de uma temperatura ambiente exemplar de 22°C a 4°C pouco acima de 70 segundos. Em comparação, o equipamento da figura 1 obteve resfriamento a 4°C em 54 segundos (linha iii) e 58 segundos (linha ii), um aperfeiçoamento de 18-23%.

[031] É sugerido que o aparelho leva (pelo menos em uma montagem idealizada) ao desenvolvimento de um vértice Rankine no recipiente de bebida. A observação visual em uma cavidade transparente 11 e recipiente de bebida transparente confirma esse como sendo o caso.

[032] Outras técnicas para gerar um vértice Rankine ou um vértice semelhante a Rankine são possíveis, incluindo rotação epicíclica, agitação de plano único e agitação de múltiplos planos; por introdução de assimetria no recipiente, por exemplo, por um entalhe localizado, rotação fora do eixo geométrico ou rotação do recipiente perpendicular ao seu eixo geométrico; introdução de uma onda de choque no recipiente durante rotação; ou introdução de uma força centrípeta, por exemplo.

[033] Em essência, um vértice como um vértice semelhante a Rankine resulta em uma velocidade tangencial que não é igual à velocidade angular multiplicada pelo raio através do raio inteiro. Como resultado a bebida não se comporta como uma massa vendida - cisalhamento está presente e conseqüentemente ocorre a mistura.

[034] Em modalidades típicas, o aparelho é incorporado em um aparelho de venda e compreende ainda meio de inserção e remoção para inserir o produto a ser resfriado na cavidade e remover o produto resfriado a partir da mesma.

[035] Preferivelmente, o aparelho de venda compreende ainda meio de armazenagem para armazenar um produto ou gama de produtos e meio de seleção para selecionar um produto a partir do meio de armazenagem para inserção na cavidade.

[036] O aparelho de venda tipicamente também incluirá aparelho de coleta de pagamento como um mecanismo operado por moeda ou um aparelho de leitura de cartão para descontar uma cobrança de um cartão.

[037] O recipiente de bebida da figura 3 mostra tal arranjo no qual o recipiente é girado em um modo epicíclico. Isso quer dizer, o aparelho inclui meio de rotação primária para girar o recipiente, como uma lata 20, em torno de seu próprio eixo geométrico 21 e meio de rotação secundária para girar o eixo geométrico de lata em torno de um eixo geométrico secundário paralelo não coincidente 22. Tal arranjo ro- tacional provê maior agitação da própria bebida, desse modo reduzindo gradientes de temperatura com o recipiente.

[038] Transferência de calor convectiva é amplamente regida pelo regime de fluxo de fluido na camada de limite. O aumento do gradiente de velocidade na camada de limite aumentará a transferência de calor convectivo. Enquanto o número Reynolds é um parâmetro chave que rege se a camada limite é laminar ou turbulen- ta, pode fazer transição devido à textura ou aspereza de superfície e o gradiente de pressão local. O movimento mais complexo do recipiente e refrigerante fornecido por esse arranjo dá mais graus de liberdade para controlar a espessura e gradiente de velocidade na camada de limite. Isso permite que o aparelho maximize transferência de calor convectivo enquanto elimina pasta de gelo ou formação de gelo que prejudicou tentativas anteriores de obter resfriamento rápido.

[039] A presente invenção também busca fornecer uma máquina de venda que incorpore o aparelho descrito acima. Em uma máquina de venda convencional, a cavidade de armazenagem inteira deve ser isolada, porém isolamento para uma cavidade que armazena talvez 400 latas pode ser tipicamente somente obtido utilizando espuma ou esteiras isolantes ou outros materiais que retêm ar para evitar transmissão de calor. Esses materiais são isoladores térmicos relativamente ineficientes.

[040] Além de fornecer uma máquina de venda que gele bebidas exclusivamente em demanda, a presente invenção provê uma máquina de venda na qual a maioria das latas ou outros recipientes de bebida são armazenáveis em temperatura ambiente e somente um número pequeno, talvez 16 ou aproximadamente, são armazenáveis em uma temperatura de beber ou reduzida.

[041] Como resultado, a cavidade na qual os recipientes de temperatura reduzida são armazenados pode ser isolada por meio mais eficaz, como painéis de isolamento a vácuo. O aparelho de resfriamento é fornecido entre a cavidade de armazenagem ambiente e a cavidade de armazenagem gelada.

[042] O uso de duas zonas de armazenagem reduz significativamente o consumo geral de energia e também reduzirá a classificação de energia exigida para o aparelho de resfriamento rápido.

[043] A refrigeração de nível baixo adicional para a cavidade de armazenagem refrigerada pode ser fornecida para manter a temperatura correta, porém o consumo de energia para manter a temperatura em uma cavidade de capacidade isolada a vácuo pequena é substancialmente mais baixa do que em máquinas convencio- nais.

Claims (7)

1. Aparelho de resfriamento compreendendo uma cavidade para recebimento de um produto (20) a ser resfriado; meio de rotação para girar o produto recebido na cavidade e meio de fornecimento de refrigerante para fornecer um refrigerante para a cavidade; CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de rotação é adaptado para girar o produto (20) em torno de dois eixos não coincidentes paralelos (21, 22); e em que um dos eixos (21) é um eixo do produto.

2. Aparelho de resfriamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de rotação é adaptado para girar o produto (20) a uma velocidade rotacional de 90 revoluções por minuto ou mais, mais preferivelmente pelo menos cerca de 180 revoluções por minuto, ainda mais preferivelmente pelo menos cerca de 360 revoluções por minuto.

3. Aparelho de resfriamento, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o refrigerante é um fluido de resfriamento e o meio de fornecimento de fluido de resfriamento é adaptado para fornecer um fluxo de fluido de resfriamento para a cavidade.

4. Aparelho de resfriamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de resfriamento é fornecido para a cavidade a uma temperatura de -10°C ou menos, mais preferivelmente -14 °C ou menos, até mais preferivelmente -16°C ou menos.

5. Aparelho de resfriamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de rotação é adaptado para fornecer uma rotação pulsada ou não contínua por um período predeterminado.

6. Aparelho de venda, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um aparelho de resfriamento como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, e compreendendo ainda um meio de inserção e remoção para inserir o produto (20) a ser resfriado na cavidade e remover o produto resfriado da mesma.

7. Aparelho de venda, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um meio de armazenagem para armazenar um produto (20) ou gama de produtos e um meio de seleção para selecionar um produto (20) a partir do meio de armazenagem para inserção na cavidade.

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