CN101448441B - 用于从预定饮用温度的已消毒水来制备饮料的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从速溶产品例如代乳品和水来制备饮料例如幼儿乳品的设备(1)，其中水已经被消毒过并且冷却到适合饮用的温度。该设备包括：水供应系统(2)，用于供应水；加热系统(11)，用于对所述水进行消毒；冷却系统(10)，用于对已消毒水进行冷却；以及，旁路(29)，该旁路允许来自加热系统(11)的已消毒水绕过冷却系统。由于此配置，来自旁路(29)的热水可以添加到来自冷却系统(10)的凉水中，从而使冷水的温度达到期望的饮用温度。

Description

用于从预定饮用温度的已消毒水来制备饮料的设备

技术领域

本发明涉及一种从速溶产品和水来制备饮料的设备，前述所称的水已经经过消毒并且被冷却到期望的饮用温度。

背景技术

这种类型的设备是已知的，例如用于从代乳品来制备幼儿乳品。当被用于该目的时，尤其重要的是已消毒水的温度能够快速、准确和可靠地冷却到期望的饮用温度。

从DE 88 13913 U中，已知一种用于制备幼儿乳品的设备，其中将要使用的水通过加热系统和冷却系统，以提供期望饮用温度的已消毒水。这种已知设备的优点在于，水仅在使用之前被提供和消毒，因此确保新鲜和微生物安全性。然而，缺点在于，加热和冷却过程可能花费很长时间，这导致了长的等待时间。此外，期望的饮用温度不太可能准确和可靠地达到，并且所述温度依赖于很多处理参数，例如冷却系统的特性、加热系统的加热温度、流速等等。

在US 2005/0150393中多多少少地克服了以上缺点，US2005/0150393的特征是一种幼儿乳品设备，其能够以准确受控的饮用温度来快速地递送一定量的已消毒水。为此，该设备包括至少两个储水器，每个储水器都配备有加热器、热传感器和可控出水口。加热器可以周期性和交替地操作以对水进行煮沸和消毒，从而在任何给定时间，其中的一个储水器保存着比饮用温度更热的水，而另一个储水器保存着比所述饮用温度更凉的水。由此，在任何给定时间，可以通过将来自所述储水器的适当量的水进行混合来生成期望饮用温度的水。该已知设备的一个缺点是，由于部件中的冗余(加热器、储水器、热传感器等等)，这种设备体积较大而且比较昂贵。此外，周期性地对水进行加热和冷却可以损害水质，并且消耗能量。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种上述类型的设备，其中已知设备的缺点已经得到克服，或者至少被部分地减少。更具体地，本发明的目的是提供一种用于从速溶产品和已消毒水来制备饮料的设备，其特征在于制备时间短，以及对所排放饮料的准确和可靠的温度控制。

为此，根据本发明的设备的特征在于权利要求1中的特征。通过为该设备提供在加热系统和冷却系统出口之间的某处分叉的旁路(bypass)，简单地通过将来自冷却系统的冷却了的水与来自旁路的适当量的温水进行混合，可以产生任何期望温度的水。此混合可以以最少数量的附件部件来快速、准确和可靠地进行。此外，冷却了的水和温水均经过消毒，并且他们的消毒就在使用前进行。因此，最后的混合将确保新鲜和微生物安全性。

根据本发明的一个方面，可以使用阀门以期望的比率来混合分别离开该旁路和冷却系统的温水和冷水。该阀门可以设置在旁路中，或者设置在离开冷却系统的管路中，或者设置在以上二者中。在后一情况中，可以使用三通阀门。该阀门或每个阀门可以是简单的可以完全开启或完全关闭的阀门，在每种情况中可以通过改变阀门开启和关闭的持续时间和/或频率来执行流速控制。可替换地，该阀门或每个阀门可以是允许控制通道开口的类型，由此允许通过调节所述通道开口来控制通过阀门的流速。如果该阀门适当定位，则不需要单独的混合腔，也不需要附加的泵送装置。这可以有助于保持设备的简单和紧凑。

根据本发明另一方面，可以以下列方式来互相连接冷却系统和加热系统，使得来自供应系统的水可以连续地通过冷却系统从而可以充当冷却液，通过所述加热系统从而可以被消毒，以及再次通过所述冷却系统从而可以被冷却。此设置在能量方面非常高效，因为输入到加热系统内的水中的一部分能量在冷却系统中再利用，并且随后被重新用于对馈送到加热系统的水进行预热。此外，此设置允许最小化泵送装置的数量，因为不需要单独的泵送装置来泵送周围的冷却液。如果结合适当的阀门使用，例如前述的三通阀门，那么设备只用单个泵送装置就可以满足需求，其中该泵送装置用于使水通过该加热系统和冷却系统，并用于对来自冷却系统和旁路的水进行混合以达到期望温度。

根据本发明又一方面，来自旁路的已消毒水可以有利地用于涮洗该设备的一部分，特别是在使用期间可能接触到所制备的饮料的那些部分，例如混合腔、混合装置和/或设备的分配出口。当饮料是幼儿乳品的时候，来自旁路的水还可用于涮洗瓶子和/或奶嘴。需要清楚的是，在此情况中，优选的是在水仍然非常热的加热系统中或加热系统附近具有旁路分支。

根据本发明一个优选的方面，可以对该设备进行编程以在每次饮料制备过程之前和/或之后执行此涮洗动作。例如，当混合水和速溶产品的时候，最初可以留下少量的水，只在该过程结束时才释放。然后，水可以涮洗掉可能留在该设备中的任何混合物。以类似的方式，可以在每个过程开始的时候，在其他成分之前，释放少量的水，从而以水薄膜来覆盖设备的相关部分，这可以有助于防止制备的混合物粘附到所述部分上。

根据本发明另一优选的方面，该设备可以具有蒸汽发生器，用于产生过热蒸汽。通过该过热蒸汽，可以快速和能量有效地对瓶子和/或奶嘴进行消毒。这与传统方法采用煮沸的水或微波来消毒是不同的。这些传统的方法耗时而且耗能，因为利用第一种方法，必须将大量的水煮沸，而利用第二种方法，必须将瓶子放置在塑料容器中，并且还必须填充相当量的水，从而确保该容器将完全充满蒸汽。

例如可以通过加热块(thermoblock)来产生过热蒸汽，其可采用从本设备的加热或冷却系统流出的已消毒水。

根据优选实施方式，蒸汽发生器可以进一步包括接口，被设计用于保持和密封容器，该接口提供有用于使容器充满蒸汽的入口以及用于允许冷凝水排出容器的出口。该容器可以充满过热蒸汽，并且放置在所述容器中的小物品例如奶嘴可以得到消毒。优选地，接口的设计是使得容器可以被幼儿奶瓶替代，从而通过将该奶瓶中充满蒸汽而对其内部进行消毒。

根据本发明另一方面，该冷却系统可以包括逆流热交换器和/或该加热系统可被设置为通过将水加热到低于100℃来对水进行消毒。两个方面都有助于最小化对水进行加热以及随后对水进行冷却所需的时间，从而缩短制备时间。

在从属权利要求中对根据本发明的设备的其他有益方面和实施方式进行阐述。

附图说明

为了解释本发明，此后将参考附图来描述其示例性实施方式，附图中：

图1示意性示出了根据本发明的设备的第一结构；

图2示出了图1的设备的变形；

图3示出了幼儿奶瓶的消毒设置，其可以连接到图1或图2的结构；以及

图4示出了根据图3的消毒设置，适用于对根据本发明的设备的部件或奶嘴进行消毒。

具体实施方式

下面，将结合用于从代乳品来制备幼儿乳品的设备来解释本发明。然而，本发明不限于此应用。相反，其可以实现在使用预定饮用温度的已消毒水的任何设备中，例如为具有低抵抗力的饮用者(例如幼儿、老年人或病人)制备饮料的设备，制备有关健康饮料(例如药饮或增强健康的饮品)的设备，或者用于劣质自来水区域的设备。

在此描述中，术语“消毒”是指与“临床消毒”相对的“商业消毒”。商业消毒的水可能仍然含有细菌，但有害菌已经被破坏或失活。对于大多数的商业应用，包括本申请在内，商业消毒已经足够。

图1所示的设备1包括水供应系统2和代乳品供应系统6，设置用于将预定量的水和代乳品馈送到混合单元3，在混合单元中，前述成分被混合起来以形成幼儿乳品。

水供应系统2可以包括储水器9，如图所示，或者可替换地，可以直接连接到自来水干线。水供应系统2进一步包括泵送装置12和合适的供应管路，其可以以很多方式来设置。图1因此并不构成为限制。

代乳品供应系统6可以包括容器7和合适的排放设置8，用于将期望量的代乳品从容器7排放到混合单元3。供应系统6例如可以按照在题目为“Apparatus for preparing baby milk from instantformula”的本申请人的未预先公开的专利申请中所描述的那样进行配置，其内容在此通过参考引入。

混合单元3可以包括具有适当混合装置(未示出)的混合腔4，用于将水和代乳品混合为平均的、无结块的混合物。可替换地，可以在设备1外部进行混合。合适的混合设置例如在题目为“Apparatus forpreparing a beverage from an aqueous liquid and a fat ty ins tantproduct，in particular baby milk”的本申请人的未预先公开专利申请中进行了描述，其内容在此通过参考引入。

图1所示的设备1进一步包括水处理部分5，包括用于对水进行消毒的加热系统11，用于将已消毒水的温度降低到期望温度适合饮用的温度控制装置。对于幼儿而言，此合适的饮用温度例如在从室温到大约45摄氏度的范围内，优选为大约37摄氏度。

加热设备11例如可以包括煮沸器，电子线圈或任何其他合适的加热装置。在该加热系统11中，可以通过煮沸来对水进行消毒。可替换地，可以以充足的加热时间量t在低于100摄氏度的消毒温度Ts通过加热水来对水进行消毒，其中加热或消毒温度Ts较低的时候，加热时间t需要较长，并且其中最低所需消毒温度Ts在70摄氏度附近。例如，当水在Ts为70摄氏度下进行加热的时候，加热时间t优选为至少30秒钟，而当在80摄氏度或90摄氏度下对水进行加热的时候，加热时间t可以缩减到大约10秒钟。这些值不应当被理解为限制性的，他们仅为了示例的目的来给出。需要理解的是，以此方式，水可以被快速消毒。

温度控制装置包括用于冷却已消毒水的冷却系统10、旁路29和阀门，其中该旁路在所示的实施方式中被设置用于直接从加热系统11中汲取热水，而所述阀门在所示实施方式中由三通阀门14形成，用于将来自冷却系统10的适当量的冷水与来自加热系统11的热水混合，从而得到期望饮用温度的水。

冷却系统10例如可以包括热交换器，优选地是逆流热交换器，其中冷却液在流动方向沿着待冷却的热水流动，其基本上与热水的流动方向相反，或者与其成钝角。通过此逆流热交换器，可以从热水中带出相对多的热量，由此使得所述水相对快地冷却。由此，可以缩短冷却时间。

在优选的实施方式中，逆流热交换器例如可以如题目为“Apparatus for prepar ingabeverage from sterilized water andan instant product”的本申请人的未预先公开专利申请的图2和图3所示的那样配置，其内容在此通过参考引入。

在此逆流热交换器中使用的冷却液可以由单独的供应环路提供，该环路具有冷却液储蓄器、泵送装置、供应管路和回返管路(所有均未示出)。然而，在优选实施方式中，来自供应系统2的水用作冷却液。在使用之后，将具有较高温度的水可以返回到供应系统2，具体而言是储水器9。然而，这将使得储水器9中的水温随着时间缓慢上升，由此使得热交换器10的冷却效率逐步降低。

因此，在最优选的实施方式中，在使用之后，通过管路27-24将冷却水馈送到加热系统11中，其在这里将被消毒。由于此设置，在冷却系统10中带出的热量没有丢失，而是存储在被供应给加热系统11的冷却水中。由此，将需要较少的能量来将该水加热到消毒温度Ts。此外，通过该设置，可以确保冷却系统10连续供应新鲜的冷却液，并且可以确保基本恒定的温度(即在储水器9中为温度T_R，其可以保持在环境温度或保持在某制冷温度)。由于此恒定的供应，该冷却系统10可以保持基本恒定的、大的冷却容量，其同样可以有助于缩短冷却时间。

离开冷却系统10的水可以是期望的饮用温度，但最可能的略微偏低。在后一情况中，由于旁路29和阀门14，可以从加热系统11中添加适当量的被消毒热水，从而准确地将水温提高到期望值。为了确定冷水和热水的所需混合比率，可以提供合适的温度传感器(未示出)来测量冷水和热水的温度。此传感器例如可以接近地定位于阀门14的上游，或者定位在加热系统11和冷却系统10中。可以提供控制器(未示出)，从而基于所测得的温度和期望的饮用温度来计算所需的冷水和热水量。为了最小化传感器(以及相关成本)的数量，可以仅测量阀门14下游的水温，并且调节阀门设置，即通过反馈控制环来调节温水流速和冷水流速。可替换地，可以通过前馈环路来控制该阀门，其可以基于设备的预先设定和/或从例如储水器和/或加热系统中的温度传感器所获得的信息。这种前馈环路的优点在于它的快速，因此允许从开始就递送正确温度的水。

控制器可以进一步被编程，以让阀门14使水仅通过旁路29，例如周期性地或者在预定情况下通过，例如在每次饮料制备之前和/或之后通过。在该过程开始的时候，热的已消毒水可以形成薄膜，其防止速溶产品和/或饮料粘结到设备上，而在混合过程结束时，水可以冲洗掉此速溶产品或饮料的任何剩余物。因此，设备与饮料和/或速溶产品相接触的那部分(即阀门14的下游部分)可以保持清洁。

控制器可进一步包含用户特定信息或者利用该用户特定信息进行编程，该信息例如是关于馈送程序、规定的水/代乳品浓度，这可能取决于代乳品的品牌、孩童的年龄和/或体重、用于在超标时触发警报的安全阈值等等。

根据图1的设备1进一步包括消毒设备30，用于对瓶子20、奶嘴46或设备1的其他可拆卸部分进行消毒。便利地，该设备30可以使用来自加热系统11或冷却系统10的已消毒水。在优选实施方式中，该设备30可以包括蒸汽发生器32，被设置用于产生过热蒸汽。此蒸汽发生器例如可以包括加热块35，如图3和图4所示。

该加热块35可以包括例如不锈钢的金属管36以及管状加热元件38，它们一起嵌入在金属块39中，例如铝金属块。水被泵送到管36并被加热形成过热蒸汽。蒸汽发生器32可以进一步包括接口40，被设计为固定和密封容器45。该容器45可以是如图3所示的瓶子20，或者可以是图4所示的其他容器，其尺寸被定制为包容奶嘴46或一些其他将要被消毒的部分。

接口40进一步包括入口42，用于允许在加热块35中生成的蒸汽注入到容器45中；以及出口44，用于允许冷凝水排出容器45。需要理解的是，通过该蒸汽发生器32，通过将瓶子20放置在接口40上并且注入蒸汽冲击，可以对瓶子20内部进行快速消毒。类似地，通过将蒸汽注入容器45，可以对图4的奶嘴46进行消毒。需要进一步理解的是，消毒设备30的尺寸可以方便地小型化，因为不需要单独的容器来包容该瓶子20。因此，产生足够蒸汽所需的水量以及由此所需的能量也变小。由于蒸汽被过热这样的事实，可以很快进行消毒，即在若干秒之内。消毒设备30可以集成在设备1中，但也可以设计为单独的装备。在优选实施方式中，消毒设备30可以被设计为可选模块，其可以通过合适的耦合装置(未示出)耦合到设备1。

图2示出了根据本发明的设备1的备选实施方式，其与图1所示设备的不同之处在于，旁路29在供应管线21和出口22之间的某处从冷却系统10分叉，供应管线21为冷却系统提供来自加热系统10的热的已消毒水。显然，根据该实施方式的旁路29中的水相对于根据图1的实施方式的旁路中的水较为不热。其优点例如在于，在所需饮用温度可以在较低值和较高值之间变化的情况中有利，其中或多或少地该较低值对应于离开冷却系统的冷却了的水的温度，而该较高值处于旁路中水温附近。当然，很多其他变形也是可行的。

无论如何，本发明不限于在描述和附图中所示出的示例性实施方式。所示出和描述的实施方式的所有(部分)结合被显然地理解为包含在该描述中，并且落入本发明的范围之内。此外，在权利要求所限定的本发明的范围中，很多变形也是可行的。

Claims (12)

1.一种用于从速溶产品和已消毒水来制备饮料的设备，该设备包括：

-水供应系统，用于供应水；

-加热系统，用于对所述水进行消毒；

-冷却系统，用于对已消毒水进行冷却，其特征在于，提供旁路，该旁路在所述加热系统的出口和冷却系统的出口之间的某处分叉，从而允许离开所述冷却系统的冷却了的水与来自所述旁路的温的已消毒水混合。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，提供阀门，用于通过控制至少离开所述冷却系统的冷却了的水和/或离开所述旁路的温水的流速来控制混合温度。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述阀门是三通阀门。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其中，所述冷却系统和加热系统被设置为使得来自所述供应系统的水能够连续地通过所述冷却系统从而充当冷却液，通过所述加热系统从而被消毒，以及再次通过所述冷却系统从而被冷却。

5.根据前述权利要求1所述的设备，其中，来自所述旁路的已消毒水周期性地或在预定情况下通过所述设备的一些部分，以对所述部分进行涮洗。

6.根据前述权利要求1所述的设备，包括蒸汽发生器，其被设置用于从由所述供应系统、所述冷却系统、所述加热系统或所述旁路中的一个所提供的水产生过热蒸汽。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述蒸汽发生器包括加热块。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其中所述蒸汽发生器包括接口，用于固定和密封容器，其在使用的时候可被放置在所述接口之内或之上，所述接口包括入口和出口，通过该入口可以将蒸汽注入到所述容器中，而通过该出口在使用期间可以在所述容器中凝结的水得以离开所述容器。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述蒸汽发生器被设计为模块，其具有合适的用于可拆卸地耦合到所述设备的耦合装置。

10.根据前述权利要求1所述的设备，其中所述冷却系统包括逆流热交换器。

11.根据前述权利要求1所述的设备，其中所述加热系统被设置为在预定时间长度期间在70℃之上和100℃之下的温度对水进行消毒，所述时间长度取决于所述消毒温度，并且通常当所述消毒温度较高时该时间长度较短。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述加热系统被设置为在预定时间长度期间在70℃之上和90℃之下的温度对水进行消毒，所述时间长度取决于所述消毒温度，并且通常当所述消毒温度较高时该时间长度较短。

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