CN101536806A - 用于生产和分配液态或半液态消费食品的机器 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产液态和半液态消费食品的机器包括：一个或多个用于所制造的消费产品的基础产品的容器(2)；作用于容器(2)以降低基础产品温度的制冷系统(3)；该制冷系统(3)包括一种预先确定的制冷剂；该制冷剂为二氧化碳，且建立该制冷系统(3)以对制冷剂进行跨临界制冷循环。

Description

用于生产和分配液态或半液态消费食品的机器
本发明涉及一种用于生产和分配液态或半液态消费食品的机器。
本发明尤其(尽管并不限制本发明概念的范围)涉及用于生产和分配碎冰饮料、果汁冰糕、冰淇淋、软冰淇淋、奶油、冰淇淋蛋糕、酸奶等的机器以及用于生产和保存冰淇淋、奶油、沙司、汤的混合物以及一般混合物等的机器。
众所周知，上述类型的机器包括：一个或多个用于基本产品的容器，基本产品包括例如液体乳酪、冰淇淋、果汁等的产品的混合物；和供应回路，沿着该回路有各个装置，包括制冷装置，这些装置用于基础产品的处理和加工，并且，在回路的输出端有分配装置，该分配装置由设计成能够收集成品的喷嘴或旋塞(搅打奶油、冰淇淋、碎冰饮料等)构成。
这样的机器包括一个降低基本产品温度所需的制冷系统。
现有技术的机器的制冷系统包括一个由适当制冷剂填充的回路，该系统根据已知制冷循环运行。
所用的制冷剂为例如：全卤代且分子中无氢的CFCs(氯氟化碳类)(如R11，R12，R12B1)，部分卤代且分子含氢的HCFCs(含氯氟烃)，(如R22)，部分卤代、不含氯且分子中含氢的HFCs(含氟烃)(如R32、R134a、R410A、R407C)。
不利地是，用于该机器的这些制冷剂是合成的且昂贵的，而且它们的利用率是有限的。
此外，需要注意的是这些制冷剂对环境具有重大的影响，例如与大气臭氧层的损耗和温室效应的增强有关。
所用的制冷剂，如碳氢化合物(例如丙烷R290和异丁烷R600a)。
不利地是，用于机器的这些制冷剂是易燃的并是潜在地易爆炸。
在上下文中，本发明的技术目的在于提供一种用来生产和分配液态和半液态的消费食品的机器，该机器可解决上述缺点。
尤其地，本发明的目的在于提供一种用于生产和分配液态和半液态消费食品的机器，该及其是经济的、安全的且易于制造的。
此外，本发明的目的在于提供一种用于生产和分配液态和半液态消费食品的机器，该及其结构紧凑、尺寸小巧并具有低环境影响的。
因此，本发明所达到的技术效果和所述目的为用以生产和分配液态和半液态消费食品的机器具有一项或多项附加权利要求所述特征。
本发明的更多特征和优点在下列优选地但非限定性的用以生产和分配液态和半液态消费食品的机器的具体实施方式的说明中更为显现，在附图中具体描述，其中：
-图1是根据本发明的一种用来生产和分配液态和半液态的消费食品的机器的第一个具体实施方式的示意图；
-图2是图1中机器的第二具体实施方式示意图；
-图3是生产和分配液态和半液态的消费食品的机器的另一个具体实施方式；和
-图4是根据本发明的生产和分配液态和半液态的消费食品的机器的细节示意图；
参考附图，数字1表示整个根据本发明的用来生产和分配液态和半液态消费食品的机器。
尤其地，如图1的实施例所示，机器1用于搅打和冷冻。
或者，根据图2，机器1为用于生产和分配冰淇淋的自巴氏杀菌软冰淇淋机器。
在另一个实施例中，如图3所示，机器1是用于生产和/或分配碎冰饮料等的碎冰饮料制造机。
还需要注意的是，在未图示的具体实施方式中，机器1可能是一台奶油搅拌器或巴氏杀菌器或奶油蒸煮机，或最后，为用于生产冰淇淋蛋糕的机器。
无论如何，机器1包含至少一个含有消费产品的基本产品的容器2。使用未图示的处理和加工装置来混合并冷却所述基本产品，以获得消费产品。
为了此目的，在容器2中有一个混合元件(无图示)，所述混合元件由合适的发动机旋转驱动。
机器1还包括一个制冷系统3，其作用于容器2以从后者中除去热量，因而在消费产品制备步骤中冷却和/或冷冻基础产品。
该制冷系统3包括一种被设计成根据预先确定的制冷循环来加工的制冷剂。特别参见所描述的具体实施方式，该制冷剂为二氧化碳(CO2)，且建立制冷系统3，以对所述制冷剂进行跨临界蒸汽压缩制冷循环。
与例如HFCs(R-134a和R-404A)和碳氢化合物的传统制冷剂相比，基本不同在于，二氧化碳的临界温度值为31℃，那就是说，相当于温暖气候的国家的夏天最高的环境温度。
因此，在传统的蒸汽压力压缩循环中，热量传递至外界环境不牵涉制冷剂状态的任何改变，尤其是无冷凝，而是稠密气相的逐步冷却(显然，除非诸如水之类的制冷介质可以在不超过20℃的温度下使用)。
因此，使用二氧化碳的制冷系统3不包括冷凝器，但包括一个叫做气体冷却器4的稠密气体制冷装置。
参考所公开的跨临界制冷循环步骤，后者所具有的压缩步骤使制冷剂从低于二氧化碳临界压力的第一个压力到高于二氧化碳临界压力的第二个压力。
所述压缩步骤使用压缩机5完成。
相应制冷循环被称为是跨临界的，因为其发生在两个恒定压力下，第一压力比临界值低而另一个压力高于临界值。
制冷剂的压缩增加了其温度。
之后，制冷剂进入气体冷却器4，其温度在恒定压力条件下降低，直到其达到所描述的稠密的气相，将热量传递到周围环境。
接着，由于节流元件，二氧化碳经历了从第二压力到第一压力的绝热膨胀。
制冷剂随后进入连接于容器2的蒸发器6，以吸收容器2的热量，从而由等压加热步骤完成热力学循环。
具体实施方式中描述到，压缩机5为单级往复半密封型。
或者，制冷系统3可能包含多个串联的单级压缩机5以调节气压变化。
根据另一个替换方式，压缩机5可为两级型，用以调节压力变化，保持单一部件本体。或者，压缩机5可能为中间冷却器两级型。该具体实施方式保证了在第二阶段的最后压缩温度大幅度削减且全部的压缩功、从而所吸收的动力大大减少。
在未图示的具体实施方式中，压缩机包含一个连接变流器的电动机，以调节压缩机5的发动机。换句话说，该变流器允许压缩机5发动机速度的连续控制。
更为详细的，压缩机5发动机可能为异步或无刷型。
气体冷却器4与压缩机5流体连通且位于后者的下游。
例如，用于冷却压缩的制冷剂的气体冷却器4包括：散热器7，压缩的且热的制冷剂在该散热器中流动；以及风扇8，该风扇用于产生气流以从压缩的制冷剂去除一定量的热。
或者，冷却装置5使用水流从压缩的制冷剂去除热量，为了达到该目的，其包括一个液压回路(未图示)。
该制冷系统3还包括一个或多个位于压缩制冷冷却装置5下游的节流部件，用于进行所述的跨临界制冷循环的绝热膨胀步骤。
例如，节流部件9包括一个膨胀阀10。参见具体实施方式的描述，该膨胀阀10是一个自动调节阀。
优选地，膨胀阀10装配有一个安全装置(未图示)，以防止不希望的压力骤变而损坏制冷系统3。
在一个替换的具体实施方式中，节流部件9包括一个带有或者不带有外部补偿电路的温度调节膨胀阀。
节流部件9可以是一个电子阀或者脉冲阀或者甚至是毛细管11，它可以引起压缩制冷剂膨胀。
毛细管11被设定成一个制冷剂运输管的狭窄部份，并且在图4中给出了示意性的图解。
蒸发器6与节流部件9流体连通，并且从后者中接收膨胀的制冷剂，同时进行二氧化碳加热步骤。
如上指出的，所述步骤包括将热量从蒸发器6和容器2除去以冷却和/或冷冻容器2中的基础产品。
需要注意的是，即使在膨胀和所述加热之后，制冷剂也没有发生任何相变。
在蒸发器6的出料口，制冷系统3包括一个用于截流制冷剂任意液相部分的过滤器12。
有利地，过滤器12防止了压缩机5由于在其入口处存在的液体所引起的可能的故障。
在过滤器12的下游和随后压缩机5的上游，制冷系统3还包括一个中间热交换器13。
后者降低了吸入到压缩机5的制冷剂的温度以增加压缩步骤的效力。
中间热交换器13是逆流型。更详细地说，第一流体由发送到压缩机的膨胀的制冷剂流组成。所述第一流体在其进入压缩机前必须至少部分被冷却。
第二流体由流出冷却装置4的经压缩且冷却的制冷剂流组成。
因此，在中间热交换器13中，热量从进入压缩机的制冷剂转移到进入节流部件9的制冷剂。
制冷系统3还包括设备14以控制制冷系统3中制冷剂的压力。
所述控制设备14确保制冷系统3中制冷剂的压力不超过在先设定的预定安全值。
控制设备14包括至少一个用来测定制冷剂压力的压力传感器15。
有利地，该压力传感器15被安装在紧接压缩机之后的下游，并且特别是在其输出侧。在所述的位置，该压力传感器15测得基本上最大的压力值。
如果临近和/或超出安全值，控制设备14还作用于压缩机5以减少在压缩期间提供给制冷剂的热功率，从而减少上述第二压力。
所述控制设备14在节流部件9包括膨胀阀10和节流部件9包括毛细管11的情况下都是存在的。
所公开机器的制冷系统还可以与“热气”方法结合使用，也就是说，通过循环逆转，以热泵型式操作，从而进行加热。
所述操作有利地适用于例如巴氏杀菌机器的机器以及用于上述自巴氏杀菌的用于制备和分配冰淇淋的软冰淇淋机器(附图2)。
在这个例子中，机器1包括2个单独的容器2。第一容器2a位于机器1的上部，并且用于对构成用以制备消费产品的基础产品的混合物进行保存和巴氏杀菌。
第二容器2b(搅拌和冷冻气缸)位于第一容器下面，并且装配有至少一个用于制备软冰淇淋的电机驱动混合机和/或刮刀(未图示)。
第二容器2b通过管子与第一容器2a连接(在附图中未图示)，这使得第一容器2a中的产品可以达到第二容器2b。
特别地，所述传递可以在只有重力的情况下发生。或者，机器1可以包括一个泵以便于所述基础产品的传递。
在第二容器2b的前端，具有至少一个旋塞以允许分配所制得的消费产品。
此外，制冷系统3包括用于进行制冷剂绝热压缩步骤的压缩机5。
需要注意的是，压缩机5可以由异步电动机或无电刷电动机驱动，并且它可以使用例如换流器、驱动器等电控装置驱动。
安装在压缩机下游的是用于制冷剂等压冷却的气体冷却器4，其具有散热器7和风扇8。
在气体冷却器4之后，压缩且冷却的制冷剂进入中间热交换器13，随后去往节流部件9和第一容器2a的蒸发器6、以及节流部件9和第二容器2b的蒸发器6。
在所述实例性的具体实施方式中，节流部件9是膨胀阀10，每一个都具有一个外部测温仪表(bulb)16。
在冷凝器的输出口，制冷剂按上所述进入相应的过滤器12。
机器1还包括一个供热回路17，其与第一容器2a和第二容器2b相连以提高特定操作步骤期间基础产品的温度。
所述供热回路17使用支管18(或者旁路管)制得，该支管防止被压缩和加热的制冷剂到达气体冷却器4。
那样，由于所述制冷剂未被冷却，所以它进入到第一容器2a和第二容器2b的蒸发器6中以加热它们的内容物。
同样需要注意的是，通过供热电路17的支管18的制冷剂不通过节流部件9。
机器1还包括多个用于调节制冷剂流的开关电磁阀19。
附图4具体示出了碎冰饮料制造机的制冷系统3，但是它不具有加热回路17。
本发明达到了预设的目的并且带来了重大优点。
当然，作为制冷剂使用的二氧化碳是一种具有巨大利用率特性的气体，并且由于其是很多工业过程的废产物，因此具有极低的成本。
由于该特性完全消除了目前为止与用作制冷剂的合成气的利用率相关的问题，因此其大大简化了用于制备和分配液态和半液态消费食品的机器的制造。
此外，制造机器的成本也显著降低。
另一个优点在于二氧化碳的环境适应性以及没有例如回收和处理的相关特殊规定。
需要注意的是，不管怎样二氧化碳都不会破坏大气臭氧层。
此外，由于所述的气体有利地回收自工业废气，因此制冷系统中所用的二氧化碳不会增加温室效应以及随之发生的全球变暖。
此外，与二氧化碳跨临界制冷循坏的使用相关的优点是所述气体是完全无毒并且不可燃的。

Claims (32)

1、一种用于制备液态和半液态消费食品的机器，包括
-至少一个用于消费产品的基础产品的容器(2)；
-作用于容器(2)以降低基础产品温度的制冷系统(3)，所述制冷系统(3)包括预定的制冷剂；该机器的特征在于，制冷剂是二氧化碳，并且建立制冷系统(3)以对制冷剂进行跨临界制冷循环。
2、根据权力要求1的机器，其特征在于，制冷系统(3)包括至少一个压缩机(5)，所述压缩机(5)用于将制冷剂流从低于制冷剂临界压力的第一压力的压缩到高于制冷剂临界压力的第二压力。
3、根据权力要求2的机器，其特征在于，所述压缩机(5)是单级型。
4、根据权力要求3的机器，其特征在于，其包括多个串联安装的单级压缩机(5)。
5、根据权力要求2的机器，其特征在于，所述压缩机(5)是中间冷却双级型。
6、根据权利要求2-5任一项所述的机器，其特征在于，所述压缩机(5)包括电动机和连接于该电动机以连续控制发动机转速的换流器。
7、根据权利要求2-6任一项所述的机器，其特征在于，所述压缩机(5)包括电动机，所述电动机为异步型。
8、根据权利要求2-6任一项所述的机器，其特征在于，所述压缩机(5)包括电动机，所述电动机为无刷型。
9、根据权利要求2-8任一项所述的机器，其特征在于，所述制冷系统(3)包括位于压缩机(5)下游的气体冷却器(4)，用于增加/降低压缩制冷剂流的温度。
10、根据权利要求9所述机器，其特征在于，该气体冷却器(4)包括风扇(8)和至少一个散热器(7)，用于产生空气流以将热量从压缩的制冷剂流除去。
11、根据权利要求9所述机器，其特征在于，该气体冷却器(4)包括至少一个液压回路，用于将热量从压缩的制冷剂流除去。
12、根据权利要求9-11任一项所述的机器，其特征在于，制冷系统(3)还包括位于压缩机(5)上游的中间热量交换器(13)，用于冷却进入压缩机(5)的制冷剂流。
13、根据权利要求9-12任一项所述的机器，其特征在于，所述制冷系统(3)包括与容器(2)相接触的蒸发器(6)，所述蒸发器(6)与所述压缩机(5)流体连通，压缩制冷剂在所述蒸发器(6)中受热，吸收来自容器(2)的热量。
14、根据权利要求13所述机器，其特征在于，所述制冷系统(3)还包括位于蒸发器(6)上游且与压缩机(5)流体连通的节流部件(9)，用于引起压缩制冷剂的膨胀。
15、根据权利要求14所述机器，其特征在于，所述节流部件(9)还包括膨胀阀(10)。
16、根据权利要求15所述的机器，其特征在于，所述膨胀阀(10)为恒温膨胀阀。
17、根据权利要求16所述的机器，其特征在于，所述恒温膨胀阀(10)包括外部均衡器。
18、根据权利要求14所述的机器，其特征在于，所述节流部件(9)包括固定的毛细管(11)。
19、根据权利要求14所述的机器，其特征在于，所述节流部件(9)包括可调节的自动阀。
20、根据权利要求14所述的机器，其特征在于，所述节流部件(9)包括脉冲阀。
21、根据权利要求14所述的机器，其特征在于，所述节流部件(9)包括电子阀。
22、根据在前任一权利要求所述机器，其特征在于，所述制冷系统(3)还包括用以防止制冷剂的压力超过预定安全值的控制设备(14)。
23、根据权利要求2-22中任一项所述的机器，其特征在于，还包括连接于至少一个所述容器(2)的加热回路(17)，用于增加基础产品的温度。
24、根据权利要求23所述的机器，其特征在于，所述供热电路(17)包括与压缩机(5)输出侧流体连通的支管(18)。
25、根据权利要求23或24所述的机器，其特征在于，所述供热电路(17)与蒸发器(6)流体连通。
26、根据权利要求13-25中任一项所述的机器，其特征在于，它包括多个用于所制造的消费产品的基础产品的容器(2)，每个容器均连接于蒸发器(6)。
27，根据上述任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述机器为用于搅打和冷冻的机器。
28、根据上述任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述机器为用以生产和分配冰淇淋的自巴氏杀菌软冰淇淋机器。
29、根据上述任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述机器为碎冰饮料制造机。
30、根据上述任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述机器为巴氏杀菌器。
31、根据上述任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述机器为奶油搅拌机。
32、根据上述任一权利要求所述的机器，其特征在于，所述机器为奶油蒸煮机。
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