CN101680697A - 用于冷却饮料的设备和方法 - Google Patents

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马尔滕·阿恩斯
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Abstract

一种用于冷却饮料的设备，具有用于含水饮料的饮料供应容器(30a，30b)，用于保存至少一种冷却介质的冷却介质供应容器(22)，定量分配装置，所述定量分配装置适用于分配一定量的饮料和用于冷却所分配的一定量的饮料量所需的一定量的冷却介质，混合腔(36)，所述混合腔用于连续收集由定量分配装置分别分配的一定量的饮料和一定量的冷却介质，和至少一个搅拌构件(39)，所述搅拌构件相对于所述混合腔(36)定位，以使所述搅拌构件(39)适用于在存在于所述混合腔中的饮料中产生旋涡，其中，所述搅拌构件(39)还适用于将存在于所述混合腔(36)中的饮料和存在于所述混合腔(36)中的冷却介质混合在一起，其中，所述混合腔(36)中的冷却介质在冷却饮料时进行成为气态的相变和/或绝热膨胀。

Description

用于冷却饮料的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于冷却饮料特别是奶昔的设备。本发明还涉及一种设置有至少一个这种设备的自动售货机。本发明进一步涉及一种通过使用根据本发明的设备来冷却饮料的方法。
背景技术
奶昔的机器制备通常是通过将含水基质布置在冷冻罐中实现的。位置靠近冷冻罐的壁的一部分基质会在那里(部分地)冻结。可以通过将冻结的那部分从冷冻罐的壁刮下、碾碎并然后将其与基质的未冻结部分混合而获得实际上被冷却的奶昔。通常还将给奶昔充气以给奶昔提供更加清淡的特性。尽管这种方法在市场上得到了大范围的工业应用，但是这种用于制备并且特别是用于冷却奶昔的方法具有很多缺点。这种已知方法的一个明显缺点是需要较多数量的移动部件例如刮刀和用于碾碎冻结部分的破碎装置才能够制备奶昔，而这使得该制备方法比较耗时。另外，应用这种已知制备方法所需的设置有刮刀和破碎装置的设备比较复杂，并且需要相对频繁地进行维护，因此也就相对较贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于冷却奶昔或其他饮料的相对简单的设备。
为了这个目的，本发明提供了一种前述类型的设备，包括：用于含水饮料的至少一个饮料供应容器，用于容纳至少一种冷却介质的至少一个冷却介质供应容器，定量分配装置，所述定量分配装置耦联至所述饮料供应容器和所述冷却介质供应容器，并且适用于分配一定量的饮料和用于冷却所分配的一定量的饮料量所需的一定量的冷却介质，至少一个混合腔，所述混合腔用于连续收集由定量分配装置分别分配的一定量的饮料和一定量的冷却介质，和至少一个搅拌构件，所述搅拌构件相对于所述混合腔定位，以使所述搅拌构件适用于在存在于所述混合腔中的饮料中产生旋涡用于接收杯送到所述混合腔的一定量的冷却介质，其中，所述搅拌构件还适用于将存在于所述混合腔中的饮料和存在于所述混合腔中的冷却介质混合在一起，其中，所述混合腔中的冷却介质在冷却饮料时进行成为气态的相变和/或绝热膨胀。搅拌构件搅拌构件搅拌构件搅拌构件通过将相对较冷的(可饮用的)冷却介质和较热的饮料物理混合，可实现饮料的有效冷却。而且，因为使用了适用于通过进行变为气态的相变和/或通过进行绝热膨胀来冷却饮料的低温冷却介质，所以就有可能实现饮料的瞬间和明显冷却，其中在饮料内将发生或者至少是能够发生结晶的形成。这种通常(仅仅)由构成饮料的一部分的结冰部分形成的结晶的形成，有助于改善在饮用部分冻结的饮料的过程中的口感。在冷却介质适用于进行从非气态到气态的相变的情况中，冷却介质的沸点通常将低于饮料的凝固点。凝固点在本文中应理解为也表示凝固范围，而沸点也应理解为表示沸腾范围。使冷却介质升温和蒸发或者升华所需的热量将会从用于冷却的饮料中吸取。因为最初的液体或固体的冷却介质将会蒸发或者升华，所以饮料中将会出现小气泡，由此饮料将会被充气。根据饮料的性质，特别是饮料的粘度，气泡将会以相对稳定和持久的方式保持包含在饮料中，或者能够相对快速和容易地从饮料中逸出。还可设想到，通过允许饮料中的压缩气态冷却介质(例如空气)的绝热膨胀来冷却饮料。由于这种体积上的增加，冷却介质的温度就会降低，由此饮料的温度也会降低，从而冷却饮料。使用根据本发明的设备来冷却饮料和给饮料充气一般还有助于改善在饮用饮料过程中的口感。在已知的奶昔制备过程中，奶昔通常还会被充气以使其口感能够得以改善，其中充气可以(通过弹动(whisk)空气进入到奶昔中)而被动地进行和/或(通过将空气注入到奶昔中)而主动地进行。根据本发明的设备的另一个明显的优点是该设备适用于使得能够有效和可控地输送冷却介质。因为通常使用的是低温冷却介质，优选地是液态氮，所以将冷却介质输送到饮料中必须以相对临界的方式进行。这是因为如果将过多的冷却介质输送到饮料中，那么饮料就会瞬时冻结，而这是不希望的。如果冷却介质与混合腔的壁相接触，那么就会出现饮料局部冻结到壁上，这会给进一步的冷却过程带来非常不利的影响。实验表明，将低温冷却介质注入到饮料中也不会得到令人满意的制备方法，因为在当时使用的注入装置的喷嘴中和喷嘴周围通常将会发生结冰，由此不再可能进一步输送低温冷却介质。根据本发明的设备通过在输送冷却介质之前在饮料中产生旋涡而提供了对这些问题的一种解决方案，该旋涡实际上作为用于所输送的冷却介质的凹形接收空间，其中冷却介质通常会在落到由旋涡围出的空间的同时进行输送。由于通过搅拌构件保持的旋涡的旋转，冷却介质将会在离心力的作用下在由旋涡形成的饮料表面上沿径向(离心)方向移位，并逐渐地而且(通常是)部分地被吸收到饮料中，同时冷却饮料并给饮料充气。离心力的大小(除其他因素外)由旋涡的湍流决定，其中能够通过例如改变搅拌构件的搅拌速度和/或通过调节搅拌构件相对于混合腔的位置来调整湍流程度。最佳湍流在此必须优选地一方面以最佳混合为目标，而另一方面以防止冷却介质与混合腔和/或搅拌构件之间的接触为目标。尽管通常将搅拌构件以可旋转的方式布置在设备中，但是也可设想到将混合腔以可旋转的方式布置在设备中。还可以设想到这两种方式的组合。重要的是搅拌构件和混合腔的相对旋转。因为根据本发明的设备除了搅拌构件(和/或混合腔)之外不必再设置移动部件，所以设备能够采用结构相对简单和廉价的形式。而且，可以预见到的是相对被动(passive)的设备能够因此以相对节能和低噪音的方式起作用。除了奶昔以外，使用根据本发明的设备也可以有效地冷却其他饮料。其他类型饮料的例子有含酒精的(混合)饮料、冰冻饮料(特别是雪泥饮料)、果汁饮料(特别是思幕雪)、软饮料、酸奶、夸克干酪、汤和水。不过也可以使用根据的设备来冷却软的冰淇淋，因为软的冰淇淋是一种(粘性的)液体，因此适于通过传送装置例如泵来移位特别是泵送。因此在本专利的语境中软的冰淇淋也视为是饮料。还可以设想使用根据本发明的设备来冷却其他类型的饮料，只要(至少部分为液态的)饮料能够被机械输送特别是泵送即可。
在一个优选实施方式中，所述搅拌构件相对于所述混合腔定位，以使所述搅拌构件适用于在存在于所述混合腔中的饮料中产生大致为椭圆抛物面状的旋涡。搅拌构件搅拌构件在理想情况下，旋涡优选地是真正的椭圆抛物面(旋转抛物体)。这样由旋涡围出的对称的凹形空间对于使得能够可控地输送冷却介质是特别有利的，由此就能够尽可能地防止冷却介质与混合腔的壁之间的接触，并因此能够尽可能地防止饮料的瞬时冻结。这种对称的在实际应用中基本对称的旋涡的设计取决于多种因素，包括搅拌构件的搅拌速度、搅拌构件的设计、混合腔的设计、搅拌构件相对于饮料的方位、饮料的材料性质(例如粘度)以及搅拌构件相对于混合腔的方位。关于最后这种因素，如果搅拌构件的纵向轴线定向为基本平行于混合腔的通常基本为竖向取向的纵向轴线，由此使得事实上搅拌构件通常竖直地位于饮料中，那么这是有利的。搅拌构件的纵向轴线更优选地是与混合腔的纵向轴线基本一致，由此就能够在混合腔中形成截面基本对称的旋涡，其中能够防止通过混合腔的壁的作用造成的旋涡的不对称变形。不过，如果混合腔在此被赋予大致圆形的截面形状，由此使得饮料中的旋涡主要是由搅拌构件引起而不是或者至少是几乎不由混合腔的壁引起，那么这是有利的，这将增强或多或少更理想的旋涡的产生和保持。混合腔的直径在此可以是常量，但是也可以在混合腔的长度方向上改变。在一个特定的优选实施方式中，混合腔的设计基本上对应于截锥体，其中混合腔更优选地由饮料杯或其他类型的饮料容器构成。将饮料杯用作混合腔所具有的优点是，饮料的冷却事实上只在饮料杯中进行而不会提前。饮料的搅拌在此也将是在饮料杯中进行。用这种方式将总是可以给消费者提供新鲜冷却的饮料。饮料杯通常适合只使用一次，因此采取一次性的形式。不过也可以设想混合腔不是由饮料杯构成，而是将混合腔的内容物(也就是冷却饮料)在制备好之后转移到例如饮料杯、罐、瓶、饮料包装或其他类型的适用于消费者的饮料容器中。
搅拌构件和混合腔的相对方位可优选地进行改变，由此可以以相对简单的方式调整要产生的旋涡的形状，并且特别是优选地将旋涡的形状保持基本不变。旋涡的形状，特别是旋涡的尺寸，能够通过使搅拌构件在饮料中搅拌得更深或更浅而加以影响。不过，在冷却饮料过程中改变旋涡的形状会是特别有利的。因为饮料在开始时较热并且不是特别粘，所以通常有利的是将搅拌构件放在混合腔中相对较高的位置，由此旋涡的尺寸将易处理地保持较小，并且能够尽可能地防止饮料溅出混合腔。在输送冷却介质的过程中或之后会在饮料中出现冰晶的形成，其中饮料通常还会被充气，结果饮料就会变得明显地更加粘稠。为了能够使冷却介质、饮料和在饮料中形成的冰晶以及其中存在的气泡充分混合，通常有利的是将搅拌构件移位到混合腔中较低的位置，由此将进行更加强力的混合。饮料粘度较高的结果是，在搅拌构件相对于混合腔搅拌构件移位的过程中或之后，旋涡的形状不一定必须发生改变，并且能够稳定地防止饮料溅出混合腔。将很清楚，还可以通过改变搅拌构件的搅拌速度来影响旋涡的形状。而且搅拌构件相对于混合腔的可移位能力使得能够相对简单地将搅拌构件从混合腔中移走，这在混合腔是由饮料杯构成的情况中是特别有利的，由此就能够相对简单地将饮料杯从设备中移走。搅拌构件和混合腔更优选地能够沿轴向方向相对于彼此移位。轴向可移位能力在以下方面通常会是最有利的：一方面使得能够对旋涡的形状进行相对有效的调节和优化，另一方面使得能够将搅拌构件从混合腔中移走。
设备优选地包括用于将混合腔固定就位和/或能够移位混合腔的固定装置。固定装置在此可以是各种类型，并且能够例如适于支撑混合腔。固定装置优选地适于以可释放的方式夹持混合腔，其中固定装置更优选地包括适于在混合腔的任意一侧接合的至少两个夹持元件，特别是夹指。在特定的优选实施方式中，固定装置适于在设备中移位混合腔，并且特别适用于相对于搅拌构件移位混合腔。用这种方式，固定装置能够将混合腔从操作位置移位到非操作位置，在操作位置，混合腔适于接收由定量分配装置分别输送的饮料和冷却介质，而在非操作位置，能够将混合腔从设备中取出以使得能够饮用冷却饮料。
在特定的优选实施方式中，设备包括用于接收混合腔的至少一部分的混合腔固定器。混合腔固定器优选地至少是部分热绝缘的，以尽可能地防止设备中的冷却饮料升温。混合腔固定器优选地紧密地装配到混合腔上，并且能够适用于支撑混合腔。混合腔固定器优选地能够相对于混合腔移位，以使得在冷却饮料已经制备好之后，混合腔能够相对容易地在设备中移位，并且能够可选地由设备运送。在特定的优选实施方式中，搅拌构件、混合腔和混合腔固定器能够相互协调地移位，其中混合腔优选地被固定装置固定就位。在混合腔是由饮料杯构成的情况下，饮料杯在实际应用中通常将然后由饮料杯固定器容纳，之后搅拌构件将布置在饮料杯中。然后将连续定量分配的量的饮料和冷却介质加入到饮料杯。在冷却饮料制备好之后，饮料杯固定器以及由此饮料杯都将沿向下的方向移离搅拌构件而到达中间位置，在该中间位置，饮料杯的上边缘(刚好)低于搅拌构件。在该中间位置，固定装置将围绕地接合饮料杯并将饮料杯固定就位，并且饮料杯固定器将进一步沿向下的方向移位到最低位置，在该最低位置，饮料杯固定器的上边缘(刚好)低于饮料杯的下边缘。然后固定装置将通常以直线运动将饮料杯移位到分配口，其中直线运动大体横向于先前饮料杯固定器的移位方向。在该优选实施方式中，饮料杯固定器将保持位于搅拌构件正下方，并且用这种方式来适用于收集从搅拌构件滴下的饮料残余物。为了能够去除收集在饮料杯固定器中的饮料残余物，饮料杯固定器设有至少一个排出部通常是有利的。如果要在制备好冷却饮料之后将搅拌构件冲洗干净，那么清洁剂(通常是水)也可以由饮料杯固定器收集和经由它排出。在清洁搅拌构件的过程中，通常有利的是将饮料杯固定器沿向上的方向移位，直到搅拌构件至少部分地位于饮料杯固定器中，以能够限制饮料杯固定器附近的清洁剂和饮料残余物溅出，并由此防止这样弄脏设备。在此特别有利的是在清洁搅拌构件的过程中将饮料杯固定器通过介质紧密充分地密封的情况，例如通过使用适于装配到饮料杯固定器上的顶部元件实现。在清洁搅拌构件的过程中，旋转搅拌构件通常是有利的，由此可以相对容易地从搅拌构件上去除饮料残余物和清洁剂。为了除了搅拌构件之外也能够这样清洁饮料杯固定器，另外在清洁过程中将使饮料杯固定器至少部分地填充有清洁剂。去除使用过的清洁剂通常将经由构成饮料杯固定器的一部分的排出部进行，并且优选地将以强迫的方式通过将清洁剂由排出部吸出饮料杯固定器进行。
搅拌构件可以有非常多样的设计，不过为了能够产生或多或少理想的旋涡的目的，理想的设计和尺寸除了其他因素外通常会在很大程度上取决于饮料杯的设计和尺寸。优选地使用杆式搅拌器类型的搅拌构件，这种搅拌构件设置有长形的物理旋转轴，一个或多个搅拌叶片连接到旋转轴并相对于旋转轴在至少一侧伸出，其中搅拌叶片还可以用多种方式实施。在优选实施方式中，搅拌构件由锚式搅拌器构成。锚式搅拌器是一种特定类型的杆式搅拌器，其中两个单独的锚部附接在旋转轴的相对侧上。锚部可另外通过一个或多个横向连接部彼此连接，由此将形成一种镜面对称的框架。实验表明，这种类型的锚式搅拌器或者特别是框架型搅拌器特别适用于使得能够在存在于混合腔中的饮料中产生稳定的旋涡，特别是在混合腔由饮料杯构成时。
在优选实施方式中，定量分配装置适于在处于混合腔的纵向轴线与混合腔的壁之间的位置将冷却介质输送到混合腔，其中冷却介质(以及饮料)的输送通常通过允许冷却介质(以及饮料)落入到混合腔中进行。将冷却介质注入到饮料中通常会导致所用注入装置的直接和瞬时冻结，由此不可能(进一步地)冷却饮料。然而如果冷却介质的温度处于饮料的凝固点附近，那么将可能设想注入冷却介质。但是，如果将液态氮或干冰用作冷却介质，那么注入将不会是用于使饮料的冷却令人满意并且可控的可行选择。通过在搅拌构件的旋转轴线与混合腔的壁之间的位置输送冷却介质，冷却介质与搅拌构件和混合腔之间的接触就能够被尽可能地防止，从而也能够同样尽可能防止在混合腔中在搅拌构件的位置和/或在混合腔的位置形成冰块。在特定的优选实施方式中，定量分配装置适于在从混合腔的纵向轴线算起位于混合腔的纵向轴线与混合腔的壁之间最短距离的10％到80％之间、优选地20％到70％之间、更优选地25％到60％之间的位置处将冷却介质输送到混合腔。最短距离在此更优选地从在搅拌构件位置处的饮料高度算起。
在优选实施方式中，设备包括多个彼此串联连接的冷却介质供应容器。多个串联连接的冷却介质供应容器的使用从实用的角度看通常是有利的。相对体积较大、较重的第一(主)供应容器在此可以例如由气瓶构成，该第一(主)供应容器可耦联至相对小型的第二(辅助)供应容器。由于第一(主)供应容器通常采用相对体积较大(例如40升)和较重的形式，因此它优选地位于设备底部。第二(辅助)供应容器起到缓冲罐的作用，具有有限的体积，通常为几升，并能够因此相对简单地设置在设备中的较高处。缓冲罐在此适于连接至定量分配装置，用于将冷却介质输送至混合腔。缓冲罐通常串联连接至第一冷却介质供应容器，用于供应缓冲罐的目的。缓冲罐优选地设置有浮子，以能够在缓冲罐中的冷却介质到达预定高度时使得缓冲罐和第一冷却介质供应容器之间的连接能够断开。用这种方式能够保持缓冲罐中的静液压基本恒定，这在使冷却介质能够定量分配方面是特别有利的。除了利用浮子根据冷却介质高度来关闭缓冲罐以外，缓冲罐的关闭也可以用其他方式实现。在此将必须检测冷却介质的高度，由此，将必须气动地、液压地或机电地控制关闭阀。缓冲罐优选地采用双层壁的形式，其中在双层壁的外套中使用真空或者至少是低压以使缓冲罐能够有效的绝热。
通过以在一定条件下的方式将冷却介质储存在(一个或多个)冷却介质供应容器中而有意地保持冷却介质大体处于液态(或固态)，可以以相对简单的方式在混合腔(此处通常多数为大气压力))中引起冷却介质的相变，由此可实现饮料的冷却。在压力下保持低温冷却介质处于液态或固态通常对于能够在相对较低的温度下存储相对大量的冷却介质的目的来说也是有利的。用作压力容器的冷却介质供应容器优选地适于在例如高于大气压1巴的升高的压力下保存液体冷却介质，更优选地是氮。除了氮以外，还可设想使用(液体)空气、(固体)二氧化碳和(液体)氦。也可以构想使用其他类型的冷却介质，不过一般的条件是冷却介质要适于消费者饮用。还可设想适于在大气压力下保存冷却介质的冷却介质供应容器。而且一般从能量角度看这也是特别有利的。然而优选地，使用液态或气态(因此不是固态)的冷却介质，因为液态和气态的冷却介质能够相对简单地进行传送，这非常便于冷却介质的处理，并因此同样便于冷却过程。不过还可以设想通过第一(液态或气态)冷却介质并且同时也通过第二(固态、液态或气态)冷却介质来冷却饮料，从实用和/或美学的角度看这样可能是有利的。为了在压力下保存冷却介质，通常有利的是使至少一个冷却介质供应容器是充分热绝缘的形式。在此如果冷却介质供应容器包括双层壁的外套，在该外套中形成真空或者至少是低压是有利的。在使用多个冷却介质供应容器的情况下，有利的是使所有的冷却介质供应容器都具有热绝缘的形式，以能够尽可能地避免冷却介质过早升温。冷却介质供应容器优选地经由绝缘管路连接至定量分配装置，以使得根据本发明的设备的能效最优。为了进一步提高设备的效率，冷却介质供应容器优选地直接连接至定量分配装置而不经由管路连接。
定量分配装置通常将包括连接至饮料供应容器的至少一个喷嘴，以及连接至冷却介质供应容器的至少一个喷嘴。喷嘴的设计、尺寸和定位在此可以非常多样化。不过，在特定的优选实施方式中，喷嘴相对于混合腔的定位使得饮料和冷却介质都能够在重力的影响下落入到混合腔中。在此可以可选地对饮料和/或冷却介质施压。允许冷却介质落入到混合腔中而不是将冷却介质注入到存在于混合腔中的饮料中具有明显的优点，即，用这种方式可防止在饮料中进一步形成冰块，由此使饮料保持为是能够充分进行搅拌的，这将促进饮料相对快速和有效的均匀冷却。
在优选实施方式中，设备包括控制单元，该控制单元至少适于控制定量分配装置，以使定量分配的量的饮料和定量分配的量的冷却介质能够连续地输送到混合腔。控制单元更优选地还适于控制搅拌构件，以使搅拌构件在将冷却介质输送到饮料之前启动。通过在饮料的搅拌过程中输送冷却介质，能够实现冷却介质在饮料中的最佳分散并由此实现对饮料的最佳冷却。在混合腔由饮料杯构成的情况下，将通过搅拌饮料形成具有凹形液体表面的旋涡，随后将冷却介质布置在该表面中。如上所述，通过使用旋涡，可实现冷却介质到饮料的受控输送、饮料和冷却介质的受控混合以及由此对饮料的受控冷却和充气。凹形液体表面加速冷却介质通过饮料的分散，并防止冷却介质与混合腔(饮料杯)的壁接触。搅拌构件的最佳搅拌速度(旋转速度)取决于多种因素，除了饮料的粘度之外，包括杯固定器和搅拌构件的设计和尺寸。控制单元优选地还适于调节搅拌构件的搅拌速度，并且控制单元还适于控制搅拌构件和混合腔之间的(最短)距离的改变，并且特别适于控制搅拌构件、混合腔、混合腔固定器以及固定装置的相对取向，如果使用了这些装置的话。
在优选实施方式中，冷却介质供应容器包括用于对冷却介质进行主动冷却的冷却装置。冷却介质能够用这种方式防止冷却介质供应容器中的冷却介质升温，由此能够确保为了冷却饮料的冷却介质的足够低的温度。在使用(液态)氮作为冷却介质的情况下，为了主动冷却(液态)氮而使用主动冷却装置那么一般将是不必要的，并且通常技术上也不可行。定量分配装置适于定量分配一定量的饮料、一定量的冷却介质并且可选地在使用添加剂时分配一定量的添加剂输送到混合腔。分别定量分配的饮料的量和冷却介质的量可基于分别输送到混合腔的饮料和冷却介质的质量(重量)和/或分别输送到混合腔的饮料和冷却介质的体积。另外，用量可以根据时间控制，其中定量分配装置使得能够分别输送饮料和冷却介质一段预定的时间。在这种时间限定的量下，最终输送到混合腔的饮料的量和冷却介质的量将分别取决于饮料和冷却介质各自的流速(单位时间内的量)。设备优选地包括可关闭的定量分配装置，用于将冷却介质定量分配到混合腔，以实现有效的定量分配。定量分配装置通常将以液压、气动和/或电动方式操作。在特定的优选实施方式中，定量分配装置允许供应冷却介质，以使在混合腔中冷却的饮料的最终温度低于或等于饮料的凝固点。通过将饮料再冷却至(刚好)低于或等于饮料凝固点的温度，可在饮料中实现结晶特别是碎冰的形成，这改善了饮用饮料过程中的口感。另外要说明的是饮料通常将是混合物，因此通常将不具有任何特定的凝固点，而是一个凝固范围。将很清楚的是，还可以设想将饮料再冷却至(刚好)高于饮料凝固点的温度，由此将不会在饮料中形成冰。
在优选实施方式中，设备包括用于将冷却介质分散地供应到混合腔的分散装置，以使得能够实现冷却介质和饮料的预定混合并且更优选地是充分均匀的混合。以分散(散布)的方式将冷却介质供应到混合腔可以用各种方式实现，例如使用文丘里散布器和/或喷雾网。在使用固体冷却介质例如干冰(固体二氧化碳)作为冷却介质的情况下，干冰可以以压碎的方式输送到用于冷却的饮料。还可以将小干冰片输送到饮料。
饮料供应容器优选地设置有压力产生装置，使得饮料能够在压力下从饮料供应容器移位到定量分配装置。压力产生装置在此通常将包括至少一个泵。压力产生装置在此可以是气动、液压和/或机械性质。压力产生装置在此可以直接作用在饮料上。不过饮料供应容器通常将包括在其中容纳饮料的袋，其中压力产生装置直接作用在袋上，由此间接地作用在饮料上。袋通常将由外壳围住，由此饮料供应容器适合作为所谓的盒内袋。
在另一个优选实施方式中，冷却介质供应容器设置有压力产生装置，以使得冷却介质能够在压力下从冷却介质供应容器移位到定量分配装置。压力产生装置在此也可以包括至少一个泵，不过这通常取决于要移位的冷却介质的温度。在将液态氮用作冷却介质的情况下，为了泵送(相对低温的)液态氮而使用泵通常将是不可能的。在包括液态氮的相对低温的液体冷却介质的情况下，通常有利的是在液体冷却介质上施加气体压力，以使冷却介质能够移位到定量分配装置，并随后移位到混合腔。为了施加足够的压力而使用的气体可以有很多种，并且可以例如由(大气)空气构成。不过为了产生足够的气体压力，使用蒸发的冷却介质可能也是很有效的。
在混合腔不是由饮料杯构成的情况下，混合腔优选地至少部分为管状形状，并且更优选地基本上是管状的形状，其中可以经由管状混合腔的第一(供应)侧将饮料引入到混合腔中，并且可以经由混合腔的相对的第二(排出)侧将饮料引出混合腔。在存在于管状混合腔中的饮料理论上认为是饮料包的集合时，那么所有的饮料包在理想情况下都将具有相同(一致)的在混合腔中的停留时间，这也被称作是栓状流(plugflow)。尽管这种理想的情况在实际应用中通常将是不可行的，但是将以这种情况为目标，以能够对饮料的冷却过程进行最佳可能的控制。在此将通常有必要将所有的液体包在混合腔中以相同的速度移位。除了泵以外，在管状混合腔的情况下，也可以使用通过夹持配合接收在混合腔中的柱塞用于传送饮料通过混合腔，其中柱塞优选地以基本上恒定的速度移动通过混合腔。尽管通常使用的将是单独的混合腔，但是也可以设想混合腔和饮料供应容器至少部分地彼此一体地集成在一起，或者甚至是由同一个部件构成，其中饮料供应容器事实上还适于用作混合腔。
在另一个优选实施方式中，设备包括基本封闭的壳体，在所述壳体中至少容纳有饮料供应容器、冷却介质供应容器以及可选地容纳有混合腔。通过用壳体围住供应容器和混合腔，就能够以相对简单的方式在这些部件周围形成基本恒定的微气候。该微气候通常将是相对较凉的，例如大约4℃，以一方面能够相对持久地保存饮料，另一方面以能够使饮料的物理性质保持相对恒定，由此可以较好地控制使用根据本发明的设备冷却饮料的方法。壳体可以利用单独的冷却系统冷却，不过通常也可以通过(开始)容纳在冷却介质供应容器中的冷却介质的蒸发或升华来冷却壳体。这种蒸发或升华所需的潜热可以从冷却介质供应容器周围的微气候中吸取，由此可以给微气候降温。
对于设备来说包括至少一个用于添加剂的添加剂供应容器可能是有利的，该添加剂供应容器适于连接至定量分配装置，至少一种添加剂可经由定量分配装置输送到混合腔。用这种方式可以用相对简单的方式给(基本)饮料补充一种或多种添加剂。添加剂还可以可选地在混合腔中的饮料冷却之后和/或刚好在之前添加到饮料中。可能的添加剂的例子是色素、调味剂、香料、增稠剂、防腐剂等。所述至少一种添加剂优选地通过如前面讨论过的压力产生装置从添加剂供应容器中供应到饮料中。
在混合腔不是由饮料杯构成的情况下，可以在混合腔中的饮料冷却之后将饮料从混合腔中移走，例如通过将混合腔倾斜而倒出。但是，设备优选地包括用于分配冷却饮料的分配装置。分配装置在此优选地包括可关闭的龙头。对于分配装置来说还可包括消费者能够接触到的分配口，并且如果使用分配口的话，那么设备将在于设备中制备好冷却饮料之后放置饮料杯。消费者然后可从接收空间中将饮料杯取出设备。
本发明还涉及一种用于在根据本发明的设备中使用的缓冲罐。该缓冲罐适于暂时存储冷却介质。缓冲罐通常与第一冷却介质供应容器串联连接以用于给缓冲罐供料。在出口侧，缓冲罐通常适用于(可选地经由管路)将冷却介质输送至混合腔。缓冲罐优选地设置有浮子，以能够在缓冲罐中达到预定的冷却介质高度时断开缓冲罐与第一冷却介质供应容器之间的连接。用这种方式能够将缓冲罐中的静液压保持基本恒定，这在使冷却介质能够定量分配方面是特别有利的。缓冲罐优选地采用双层壁的形式，其中在双层壁的外套中施加真空或者至少是低压以使缓冲罐能够有效的绝热。缓冲罐可以作为单独的部件出售。
另外，本发明涉及一种设置有至少一个根据本发明的设备的自动售货机或分配机。分配装置优选地设有接收空间，用于接收至少一个饮料容器(杯)。根据本发明的设备的更多优点和实施方式变形已经在前文中进行了详细介绍。自动售货机通常将是商用类型，并且适于在付款后即分配一杯或多杯饮料。自动售货机在此可以安置在例如公司的房间或公共区域。自动售货机的尺寸和设计可以有很多种，其中自动售货机可以实施为例如落地型或台式型。还可以另外设想将该设备构成适于私人用途的机器的一部分。台式的实施方式在此通常将是最合适的。在机器将被用在私人环境的情况下，通常将没有必要在机器分配饮料之前为饮料付款。
本发明进一步涉及一种用于冷却饮料的方法，特别是通过但不是必需使用根据本发明的设备来冷却饮料的方法，所述方法包括以下步骤：A)将用于进行冷却的一定量的饮料输送到混合腔，B)使输送到混合腔的饮料开始运动，使得在饮料中形成旋涡，C)将一定量的冷却介质输送到混合腔，以使冷却介质布置在由旋涡围出的空间中，以及D)将饮料与所输送的量的冷却介质的至少一部分混合，其中冷却介质在冷却饮料的同时进行变为气态的相变和/或进行绝热膨胀。该方法的优点已经在前文中作过详细介绍。相变所需的潜热可以在冷却饮料的过程中从饮料中吸取。从能量的角度看，到气态的转变通常有利于冷却饮料，尽管用这种方法也可以用相对简单的方式给饮料有效地充气，在通过使用根据本发明的方法制备或者至少是冷却奶昔、软冰淇淋、雪泥饮料、思慕雪的情况下充气会增强口感。通过产生旋涡(或者称为涡流)，能够以可控的方式将冷却介质输送给饮料并随后与饮料有效地混合，其中在混合腔中形成冰块的风险被最小化。
在优选实施方式中，在步骤B)中，产生大致为椭圆抛物面状的旋涡。椭圆抛物面是一种对称的旋转抛物体(凹形)，这可通过将搅拌构件的旋转轴布置成基本竖立在饮料中(垂直于基本水平的饮料液体表面)而产生。这种大致为椭圆抛物面的旋涡的旋转轴线将与搅拌构件的旋转轴基本重合。另外将很清楚的是，真正的椭圆抛物面的旋涡只能在理论上实现，在实际应用中这种理想的旋涡形状只能是近似的。
在优选实施方式中，在步骤B)中，产生的旋涡的深度在1到6cm之间，优选地在3到5cm之间。旋涡的深度(除了其他方式以外)可以通过改变搅拌构件的搅拌速度(旋转速度)来进行调节。通过使旋涡具有1到6cm之间的高度，冷却介质通常将以可控的方式被吸收到旋涡中。如果旋涡的高度变得小于1cm，那么由旋涡围出的体积通常就会变得太小而不能吸收将要输送到饮料中的全部冷却介质。如果旋涡的高度变得大于6cm，那么旋涡通常就会以湍流的方式旋转，使得施加在存在于旋涡中的冷却介质的离心力变得过大以至于冷却介质将会沿着混合腔的壁的方向相对快速地并且通常是过快地蔓延，由此将会相对快速地发生发生冷却介质和混合腔的壁之间的接触。这样的后果是会在壁的位置相对快速地出现冰块的形成。特别是在使用饮料杯的情况下，旋涡的高度介于3到5cm之间通常是有利的。如果使用相对较浅的旋涡，那么分配到旋涡中的冷却介质的定量通常就将特别关键，因为由旋涡围出的体积相对是有限的。在相对较浅例如1cm的旋涡的情况下，那么定量分配的速度通常将必须相对较低，以尽可能地在防止冷却介质一方面与混合腔的壁接触和/或另一方面与搅拌构件接触。在实际应用中发现，每秒0.4到15毫升冷却介质的定量分配速度通常足以能够实现冷却介质的可控输送。在使用标准截锥体形的饮料杯作为混合腔的情况下，为了制备大约450毫升体积的奶昔，通常可以将大约300毫升的奶昔输送至饮料杯，在饮料杯中产生高度为4到5cm的旋涡，以大约5克每秒(大约7毫升每秒)的定量分配速度分部分地向旋涡输送大约40克的液态氮即可。
在优选实施方式中，在步骤C)中输送到混合腔的冷却介质的量占由所述旋涡围住的体积的10％到70％之间。低于10％的体积百分比通常会过低，而不能实现对饮料的期望冷却和充气。在旋涡被填充的体积百分比高于70％时会使得冷却介质和搅拌构件和/或混合腔的壁之间有很高的机会接触。将很清楚的是这些百分比与旋涡的高度有关。因此在实际应用中通常将必须找到一方面的旋涡的理想形状和高度与另一方面的旋涡的最佳填充度之间的最佳平衡。
为了能够尽可能地防止冷却介质与混合腔的壁和/或搅拌构件之间的接触机会，并由此防止形成冰块的机会，通常有利的是在步骤C)中，在从所述混合腔的纵向轴线算起(更优选地从位于旋涡最低点位置的混合腔的纵向轴线算起)位于混合腔的纵向轴线与混合腔的壁之间的最短距离的10％到80％之间、优选为10％到50％之间的位置处，将冷却介质输送到混合腔。
优选地使用至少一个搅拌构件，以根据步骤B)使饮料保持动作以及根据步骤D)将饮料和冷却介质混合搅拌构件。所述搅拌构件在此优选地包括物理旋转轴和至少一个搅拌叶片，所述至少一个搅拌叶片连接至旋转轴并相对于旋转轴在至少一侧伸出，其中，所述至少一个搅拌叶片相对于饮料的上表面突出。搅拌构件搅拌构件的设计以及搅拌构件与混合腔的相对取向对于能够产生可能最为理想的旋涡、特别是产生大致为椭圆抛物面的旋涡来说通常将是很重要的。
在优选实施方式中，所述搅拌构件的搅拌速度在步骤D)中比在步骤B)中高。搅拌构件在输送冷却介质之前和在过程中，饮料通常将并不十分粘稠而是相对液态。通过在这个(这些)阶段保持相对较低的搅拌速度，能够实现相对稳定的旋涡，并以相对可控的方式将冷却介质加入到旋涡中。在将冷却介质输送到饮料的过程中，饮料将会冷却，并且通常还将在饮料中出现碎冰的形成，由此饮料通常都会明显变得更加粘稠。为了能够实现饮料的均匀冷却，有利的是增加搅拌速度，由此旋涡的深度也将由此增加。不过由于此时的饮料已经足够粘稠，因此将不会发生或者说很难发生饮料的飞溅。在此当搅拌构件相对于混合腔的位置能够在较低位置和高于较低位置的至少一个位置之间改变时同样也是有利的，其中所述搅拌构件在步骤B)中位于较高位置，并且其中，所述搅拌构件在步骤D)中移位到较低位置。搅拌构件搅拌构件还可以通过调节搅拌构件相对于混合腔的高度来调整旋涡的湍流，其中在步骤B)中将首先在饮料中产生具有小湍流的旋涡，并且其中旋涡的湍流将在步骤C)和/或步骤D)中增大。如上所述，在旋涡的湍流(涡流)程度更高的情况下，混合腔中将发生更强力的混合。不过这种相对较高的湍流通常只能够在饮料已经由于对含水饮料进行冷却和充气而变得足够粘稠的情况下才允许。还可以设想保持搅拌速度基本恒定，并且只改变搅拌构件相对于混合腔的位置以允许对旋涡形状进行充分的控制。
搅拌构件优选地在执行完步骤D)以后被从混合腔中移走，由此能够更加容易地移位和/或倒空混合腔。在优选实施方式中，该方法还包括步骤E)，包括在执行完步骤D)以后将所述混合腔移位到用于所述混合腔的分配口。分配口在此通常将能够由消费者接触到，以能够饮用刚刚冷却好的饮料。混合腔在此通常将由饮料杯构成。
还可以设想将全部的定量分配的量的饮料一次输送到混合腔，并且将全部的定量分配的量的冷却介质也一次输送到混合腔。不过也可以设想在执行完步骤C)以后重复步骤A)和步骤C)至少一次，由此将全部量的饮料和全部量的冷却介质按连续的小部分(子定量)输送至混合腔，以用相对少量的冷却介质来连续地冷却相对少量的饮料。用这种方式，通常可以在混合腔中以更可控的方式来冷却饮料。
在优选实施方式中，在步骤C)中将一定量的冷却介质供应到所述混合腔，以使得冷却饮料的最终温度低于或等于饮料的凝固点(或凝固范围)。通过使饮料的最终温度低于饮料的凝固点，通常就将在饮料中形成结晶特别是碎冰，这通常会增强口感。
在步骤C)中供应的冷却介质优选地在步骤D)中与在所述混合腔中移位的饮料基本上均匀地混合，由此一方面能够实现充分均匀地冷却饮料，而且由此另一方面能够防止或者至少是阻碍在饮料中形成冰块。
在优选实施方式中，在步骤B)中使输送到所述混合腔的饮料开始运动，使得首先防止了在步骤C)中输送的冷却介质与所述混合腔的壁接触。作为冷却介质和混合腔的壁之间直接接触的结果，混合腔的壁的冷却通常将会造成冷却介质的冷却能力的损失。因此有利的是尽可能地防止制冷的(低温)冷却介质与混合腔的壁之间直接接触，并使相对低温的冷却介质在一开始就与要冷却的饮料直接接触。在一段时间之后，冷却介质将会升温并与饮料混合，并且还是有可能与混合腔的壁相接触。但是到那时冷却介质已经升温到冷却饮料的温度，由此冷却介质的冷却作用也就不再存在了。
附图说明
以下将基于在以下附图中所示的非限制性示范实施方式介绍本发明。其中：
图1示出了设置有根据本发明的设备的自动售货机的示意图，
图2示出了设置有根据本发明的另一种设备的自动售货机的示意图，
图3示出了根据本发明的设备的另一个实施方式的一部分的细部前视图，
图4a是用于在根据图3的设备中使用的饮料杯的示意性侧视图，
图4b是用于在根据图3的设备中使用的搅拌构件的示意性侧视图，以及
图5a-5d示出了根据本发明制备冷却饮料的连续步骤。
具体实施方式
图1示出了设置有用于冷却饮料的设备2的自动售货机1的示意图。设备2包括：第一供应容器3，在第一个供应容器3中保存有含水饮料(A)特别是奶昔混合物；以及第二供应容器4，在第二供应容器4中在压力下保存液态氮(B)。首先，第一供应容器3通过第一供应管路5连接至混合腔6，而第二供应容器4则通过第二供应管路7连接至混合腔。第一供应管路5和第二供应管路都设置有关闭阀8、9，以使得能够分别将饮料和液态氮定量供应到混合腔6。供应饮料到混合腔6是通过利用泵10将饮料从第一供应容器3泵送到混合腔6来进行的。供应液态氮到混合腔6是基于重力和/或通过使用上升管(rise tube)并作为第二供应容器4中形成的气体压力特别是氮气压力而发生的。在该示范性实施方式中，液态氮在大气压力下储存在第二供应容器4中。为了能够以相对简单的方式保持氮为液态直到它到达混合腔6为止，第二供应容器4和第二供应管路7都采用隔热形式。在混合腔6中饮料和液态氮混合在一起，由此液态氮会升温并将蒸发为气态，其中热量是从饮料中吸取的。用这种方式，饮料特别是奶昔就能够相对有效地被同时冷却和充气。饮料(特别是奶昔)还将在混合过程中冷却，以使得在饮料中将形成碎冰，碎冰将显著地改善饮料特别是奶昔的口感，当与饮料的同时充气结合时效果更好。在该示范性实施方式中，将要最终分配的饮料被再冷却至大约-2℃的温度。在饮料与氮的混合过程中，为了能够防止饮料在混合腔6中冻结，将利用泵10连续地输送饮料通过混合腔6。在经过管状的混合腔6之后，经过冷气和充气的饮料就可经由排出管路11分配到杯12中。在此可以利用关闭阀13关闭排出管路11。提高有添加剂(C)的第三供应容器14可以可选地使用，以给排出管路11中的经过冷却和充气的饮料增添添加剂。第三供应容器14设置有单独的关闭阀15，以能够可选地将添加剂添加到饮料中。通过构成自动售货机1的一部分的控制面板16，使用者可以输入关于将由自动售货机1分配的饮料的多种希望。设备随后会通过控制单元(未示出)而被相应地控制。为了能够使尚未供应到混合腔6的饮料保持基本恒定的温度，设备2包括基本封闭的壳体17，所有的供应容器3、4、14以及混合腔6都容纳在壳体17中。通过不可避免的从第二供应容器4的氮泄漏18，可将壳体17保持在相对较低的温度(大约4℃)下，这增强了对饮料的保存而且有助于控制混合腔6中的冷却。壳体17在此也可以可选地通过单独的冷却装置被主动冷却。图示的设备2由于未使用移动部件因此结构上非常简单。设备也因此相对容易清洁。设备2除了结构简单之外，设备2还特别适于使得能够对饮料进行有效的冷却并同时充气。在不希望给最终分配的饮料充气的情况下，那么可以使用单独的自动售货单元，其应该与混合腔6依次串联连接。
图2示出了设置有根据本发明的另一种设备20的自动售货机19的示意图。设备20包括填充有液态氮21并具有40升内部容量的气瓶22。经由热绝缘的管路23，将气瓶22连接至具有3升内部容量的缓冲罐24。可以通过通常构成气瓶21的一部分的龙头25将管路23与气瓶22隔断。缓冲罐24包括双层壁的外套26，在外套26中形成真空，由此就能将氮21以液体状态存储在缓冲罐24中。缓冲罐24设置有过压管27，以使得蒸发的氮能够溢出，以能够防止在缓冲罐24中形成过高的压力。通过容纳在缓冲罐24中的可以竖直移位的针浮子28，就可以在缓冲罐24中已经达到足够的液位时将缓冲罐24与气瓶22隔断(也如图中所示)。缓冲罐24的底侧包括可控的关闭阀29。当关闭阀29打开时，液态氮将开始从缓冲罐24中流出。由于缓冲罐24的容量和在其中容纳的氮是已知的，因此就可以基于氮的静液压来计算当关闭阀29打开时每单位时间将有多少氮流出缓冲罐24。随着缓冲罐24中氮的液位下降，针浮子28也会下降，由此氮21就会从气瓶22和管路23移位到缓冲罐24中。当再次到达足够的液位时，针浮子28将会再次关闭缓冲罐24。设备20还包括两个饮料供应容器30a、30b，在这两个饮料供应容器30a、30b中布置有不同的用于冷却的饮料31a、31b。设备20还包括添加剂供应容器32，使得能够最终将饮料31a、31b与添加剂33例如色素或香料混合。经由泵34a、34b、34c即可将供应容器30a、30b、32引导相应自的喷嘴35a、35b、35c，利用这些喷嘴即可分配(一种或多种)饮料和/或添加剂。饮料31a、31b、添加剂33和液态氮21可容纳在饮料杯36中，如后面将描述的。饮料杯36将从用于饮料杯36的供应容器37移位到热绝缘的饮料杯固定器38。在将饮料杯36放到饮料杯固定器38中之后，饮料杯固定器38将沿向上的方向移位直到搅拌构件39处于饮料杯36中。随后所需的饮料31a、31b就经由(一个或多个)喷嘴35a、35b定量给出和送至饮料杯36。喷嘴35a、35b、35c在实际应用中将位于饮料杯36上方，由此使饮料31a、31b可至少在重力的作用下落入到饮料杯36中。一定量的添加剂33也可以可选地送到饮料杯36。通过利用电机40使得搅拌构件39在饮料杯36中轴向旋转，可以使饮料31a、31b进入到旋转运动中，由此饮料31a、31b将获得凹形的液体表面。随后将一定量的液态氮21置于饮料31a、31b上方的凹形空间中，并且也液态氮21将由于旋转而在饮料31a、31b中分散。将缓冲罐24的方位确定为使得液态氮也可至少在重力的作用下落入到饮料杯36中。在该混合过程中，氮21将会在冷却饮料和给饮料充气的同时蒸发。在将饮料与氮混合之后，饮料杯固定器38将移位到向下的位置，之后即可取走饮料杯36。为了获得冷却后的饮料31a、31b，用户必须首先通过付款槽41足额付款，之后用户可以通过控制面板42做出他/她所知的(一个或多个)喜好。设备20进一步包括控制单元43，用于处理付款和由用户输入的(一个或多个)喜好。控制单元43还适于控制移位装置(未示出)，用于将饮料杯36从饮料杯供应容器37移位到饮料杯固定器38、用于移位饮料杯固定器38、用于控制电机40、用于控制泵34a、34b、34c和用于控制缓冲罐24的关闭阀29以使得能够定量分配液态氮21。
图3示出了根据本发明的设备44的另一个实施方式的一部分的详细的正视图。根据图3的设备44包括绝热杯固定器45，该杯固定器45适于容纳来自饮料杯供应装置(未示出)的一次性饮料杯46的至少一部分。设备44还包括搅拌构件47，在图示的情况中搅拌构件47部分地位于饮料杯46中。设备44进一步包括分别耦联至饮料供应容器(未示出)和用于用作冷却介质的液态氮的供应容器(未示出)的定量分配(dosing)装置48。分别送到饮料杯46的饮料和液态氮的分配定量由控制单元(未示出)确定。一定量的饮料和氮将连续地送到饮料杯46，其中在加入氮之前，启动搅拌47以能够在已经送到饮料杯46的饮料中产生旋涡搅拌构件。定量分配装置48然后将允许液态氮落入到所形成的旋涡中，以能够在冷却饮料的同时使氮与饮料混合。而且，液态氮会在此蒸发，其中饮料也将被充气。除了氮气气泡以外，可以预见到在实际应用中也会通过搅拌构件47的作用而在饮料中另外形成空气气泡。在饮料中形成的气泡通常将由于在液态氮的影响下而在饮料中形成的冰晶的存在而得到稳定。由于饮料中冰晶和气泡的存在，饮料的体积和粘度都会增加。在该示范性实施方式中，杯固定器45以及因而饮料杯46都可相对于搅拌构件47和定量分配装置48沿第一引导件49竖向地移位。在冷却饮料制备好之后，杯固定器45以及因而饮料杯46将沿向下的方向移离搅拌构件47到达中间位置，在该中间位置，饮料杯46的上边缘50(刚好)位于搅拌构件47下方。设备44还包括可以沿第二引导件51水平移位的操作元件52。操作元件52适合作为所谓的“拾放”(pick&place)元件，并且适于围绕地接合在上述的中间位置的饮料杯46，以使饮料杯的上边缘50将基本上停留在操作元件52上。饮料杯46将被保持在该位置上，而杯固定器45则会进一步沿向下的方向移位到最低位置，在该最低位置处，杯固定器45的上边缘53(刚好)位于饮料杯46的下边缘54下方。操作元件52然后一般会以直线(水平)运动而将饮料杯46移位到分配口(未示出)，在该分配口，提供有刚刚冷却好的饮料的饮料杯46可以取到设备44之外并可以享用。如图所示，在移走饮料杯46之后，杯固定器45将直接位于搅拌构件47下方，因此杯固定器45适于收集从搅拌构件47滴下的饮料残余物。因此杯固定器45设置有排出部55，排出部55将连接至排出管路(未示出)以能够将收集的饮料残余物排出。在制备好冷却饮料之后要用清洁剂(通常是水)将搅拌构件47冲洗干净的情况下，也可以通过杯固定器45来进行收集和排出。在清洁杯固定器45之前，在此将杯固定器45沿向上的方向移位，直到搅拌构件47基本完全容纳在杯固定器45中。在此用连接至搅拌构件47的封闭元件56封闭杯固定器45，以能够限制饮料残余物和清洁剂飞溅到杯固定器45外，搅拌构件并由此也可以这样限制设备44被弄脏。在清洁搅拌构件45的过程中，旋转搅拌构件47通常是有利的，由此可以相对容易地从搅拌构件上去除饮料残余物和清洁剂。要注意的是上述清洁过程也可以单独应用，因此不一定要根据本发明的方法，也不必必须按照根据本发明的方法进行。而且可以设想该清洁过程也可以在不同于根据本发明设备的其他设备中应用，因此上述的清洁过程其实也可以视作一项发明。
图4a示出了用于在根据图3的设备44中使用的饮料杯46的示意性侧视图。饮料杯46在该示范性实施方式中用塑化纸板制成并具有截锥体的形状。在该示范性实施方式中，下部直径D1为60mm，上部直径D2为90mm，内部高度HC为100mm。杯容量在此为大约450ml。
图4b示出了用于在根据图3的设备44中使用的搅拌构件47的示意性侧视图。搅拌构件47的设计和尺寸与饮料杯46的设计和尺寸特别相关，一般在能够在饮料中形成满意的旋涡以能够实现将冷却介质可控地送到饮料中方面是特别关键的。利用根据图4b的搅拌构件47，可在根据图4a的饮料杯46中形成大致上为椭圆抛物面的旋涡。搅拌构件47是一种所谓的框架型搅拌器，包括中心旋转轴57，两个锚部58a、58b连接到所述中心旋转轴57。锚部58a、58b通过两个横向连接部59、60彼此连接。搅拌构件的底侧的宽度W1为50mm，搅拌构件47的顶侧的宽度W2为68mm，搅拌构件47的高度HS为88mm。从搅拌构件47的底侧到横向连接部59、60的距离H1、H2分别为22mm和38mm。
图5a-5d示出了根据本发明制备冷却饮料特别是奶昔的连续步骤。在此具体使用的是根据图3的设备44。图5a-5d具体示出了定量分配装置48、搅拌构件47和饮料杯46的组装。根据本发明的方法用于制备冷却奶昔的方法可以参照图5a-5d如下所述。在第一步中(参见图5a)，经由定量分配装置48的第一喷嘴61将大约176ml的奶昔62送到饮料杯46中。奶昔62在此包括含水物质，该含水物质通常增加有例如脱脂牛奶、水牛牛奶、奶粉、果糖、乳清粉以及一种或多种添加剂，所述添加剂例如色素、香料和/或调味剂。通过搅拌构件47，在奶昔62中形成基本上具有椭圆抛物面形状的旋涡63。搅拌构件47在此具有1150转每分钟的转速。最高液位在此用虚线L1表示。在此情况下，搅拌构件47位于距离饮料杯46的底部元件46a大约15mm(h1)处。在输送了奶昔62之后，将经由构成定量分配装置48的一部分的第二喷嘴64将液态氮65送到饮料杯46中，使得氮65将落入到旋涡63中(参见图5b)。在此情况下旋涡的高度HV1大约为3cm。输送到旋涡63中的氮65的总体积对应于由旋涡63围出的体积的大约45％。由于旋涡63的旋转运动，离心力将作用在存在于旋涡63中的氮上，由此旋涡63内的氮65就会沿离心方向蔓延。不过，在此氮65的供应量以及旋涡63的形状进行互相调节，以使液态氮65不会或者很难与饮料杯46相接触。如图所示，在从旋涡63的最低点和从搅拌构件47算起位于搅拌构件47与饮料杯46之间的最短距离的大约50％处输送氮65。液态氮65与搅拌构件47和饮料杯46两者之间的接触能够以这种方式尽可能地避免。图5c示出了仍然存在于旋涡中的液态氮65沿离心方向运动，其中氮65在搅拌过程中被连续地吸收到奶昔62中同时冷却奶昔62并给奶昔62充气。结果是，奶昔62的体积增加到高于初始液位L1的液位L2，由此奶昔62的粘度明显增加。因为在此降低了飞溅的几率，那么使用较高的搅拌速度以实现奶昔62和氮65之间的强力混合。为了进一步增强这种混合，将搅拌构件47相对于饮料杯46沿向下的方向移位(反之亦然)到较低的位置(参见图5d)，在该位置，搅拌构件47的最低部分与饮料杯46的底部元件46a之间的距离h2被从15mm(h1)减小到大约2-4mm。其结果是更深的旋涡62，具有大约5cm的高度HV2，由此液位进一步增加到高度L3。在奶昔62与液态氮65充分混合之后，将搅拌构件47从饮料被46中取走，之后经过冷却和充气的奶昔62就可以饮用了。
将很清楚本发明并不局限于图示的和在此描述的示范性实施方式，而是对于本领域的普通技术人员来说将是不言自明的许多变型也有可能落入所附权利要求的范围之内。

Claims (55)

1、一种用于冷却饮料的设备，包括：
用于含水饮料的至少一个饮料供应容器，
用于容纳至少一种冷却介质的至少一个冷却介质供应容器，
定量分配装置，所述定量分配装置耦联至所述饮料供应容器和所述冷却介质供应容器，并且适用于分配一定量的饮料和用于冷却所分配的一定量的饮料所需的一定量的冷却介质，
至少一个混合腔，所述混合腔用于连续收集由定量分配装置分别分配的一定量的饮料和一定量的冷却介质，和
至少一个搅拌构件，所述搅拌构件相对于所述混合腔定位，以使所述搅拌构件适用于在存在于所述混合腔中的饮料中产生旋涡用于接收杯送到所述混合腔的一定量的冷却介质，其中，所述搅拌构件还适用于将存在于所述混合腔中的饮料和存在于所述混合腔中的冷却介质混合在一起，其中，所述混合腔中的冷却介质在冷却饮料时进行成为气态的相变和/或绝热膨胀。
2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述搅拌构件相对于所述混合腔定位，以使所述搅拌构件适用于在存在于所述混合腔中的饮料中产生大致为椭圆抛物面状的旋涡。
3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述搅拌构件的纵向轴线的方位大致平行于所述混合腔的纵向轴线。
4、如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述搅拌构件的纵向轴线与所述混合腔的纵向轴线基本一致。
5、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔被赋予大致圆形的横截面形状。
6、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔的设计基本上对应于截锥体。
7、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔是以可释放的方式、特别是以可移除的方式容纳在所述设备中。
8、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个混合腔是由饮料杯构成的。
9、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，能够改变所述搅拌构件与所述混合腔的相对方位。
10、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述搅拌构件和所述混合腔能够在轴向方向上相对于彼此移位。
11、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将所述混合腔固定就位的固定装置。
12、如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述固定装置适用于在所述设备中将所述混合腔移位。
13、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于容纳所述混合腔的至少一部分的混合腔固定器。
14、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔固定器适用于基本上完全围住所述混合腔。
15、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述搅拌构件包括物理旋转轴，并且包括至少一个搅拌叶片，所述至少一个搅拌叶片连接至旋转轴并相对于旋转轴在至少一侧伸出。
16、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述搅拌构件具有大致上镜面对称的形状。
17、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述定量分配装置适于允许冷却介质落入到所述混合腔中。
18、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述定量分配装置适于在所述混合腔的纵向轴线与所述混合腔的壁之间的位置处将冷却介质输送到混合腔。
19、如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述定量分配装置适于在从所述混合腔的纵向轴线算起位于所述混合腔的纵向轴线与所述混合腔的壁之间最短距离的10％到80％之间的位置处将冷却介质输送到混合腔。
20、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括多个彼此串联连接的冷却介质供应容器。
21、如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器中的一个由位于第一冷却介质供应容器和所述混合腔之间的缓冲罐构成，所述缓冲罐包括浮子，所述浮子能够根据缓冲罐中冷却介质的高度将缓冲罐与所述第一冷却介质供应容器断开。
22、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个冷却介质供应容器采用基本上热绝缘的形式。
23、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述定量分配装置包括连接至饮料供应容器的至少一个喷嘴以及连接至冷却介质供应容器的至少一个喷嘴。
24、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括控制单元，所述控制单元适于控制定量分配装置，以使能够将一定量的饮料和一定量的冷却介质连续地输送到所述混合腔。
25、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器适于在压力下保存供应的冷却介质。
26、如权利要求25所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器适于在压力下保存供应的气态和/或液态冷却介质。
27、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器适于保存低温冷却介质，所述低温冷却介质的沸点低于饮料的凝固点。
28、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器适于保存从以下冷却介质的组中选出的至少一种冷却介质：空气、氮、二氧化碳和氦。
29、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器包括用于对冷却介质进行主动冷却的冷却装置。
30、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器经由隔热管路耦联至混合腔。
31、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述冷却介质供应容器设置有压力产生装置，以使得冷却介质能够在压力下从冷却介质供应容器移位到定量分配装置。
32、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述定量分配装置允许供应冷却介质，以使得在混合腔中冷却的饮料的最终温度低于或等于饮料的凝固点。
33、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将冷却介质分散地供应到混合腔的分散装置。
34、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述饮料供应容器设置有压力产生装置，以使得饮料能够在压力下从饮料供应容器移位到定量分配装置。
35、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括基本封闭的壳体，至少饮料供应容器和冷却介质供应容器容纳在所述壳体中。
36、如上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个用于添加剂的添加剂供应容器，所述添加剂供应容器适于连接至混合腔。
37、一种设置有至少一个如权利要求1至36中任一项所述的设备的自动售货机。
38、如权利要求37所述的自动售货机，其特征在于，所述自动售货机包括分配装置，用于装有冷却饮料的混合腔。
39、一种用于冷却饮料的方法，特别是使用如权利要求1至36中任一项所述的设备来冷却饮料的方法，包括以下步骤：
A)将用于进行冷却的一定量的饮料输送到混合腔，
B)使输送到混合腔的饮料开始运动，使得在饮料中形成旋涡，
C)将一定量的冷却介质输送到混合腔，以使冷却介质布置在由旋涡围出的空间中，以及
D)将饮料与所输送的量的冷却介质的至少一部分混合，其中冷却介质在冷却饮料的同时进行变为气态的相变和/或进行绝热膨胀。
40、如权利要求39所述的方法，其特征在于，在步骤B)中，产生大致为椭圆抛物面状的旋涡。
41、如权利要求39或40所述的方法，其特征在于，在步骤B)中，产生的旋涡的深度在1到6cm之间，优选地在3到5cm之间。
42、如权利要求39至41中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤C)中，在从所述混合腔的纵向轴线算起位于混合腔的纵向轴线与混合腔的壁之间的最短距离的10％到80％之间、优选为10％到50％之间的位置处，将冷却介质输送到混合腔。
43、如权利要求39至42中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤C)中输送到混合腔的冷却介质的量占由所述旋涡围住的体积的10％到70％之间。
44、如权利要求39至43中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一个搅拌构件，以根据步骤B)使饮料保持动作以及根据步骤D)将饮料和冷却介质混合搅拌构件。
45、如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述搅拌构件包括物理旋转轴和至少一个搅拌叶片，所述至少一个搅拌叶片连接至旋转轴并相对于旋转轴在至少一侧伸出，其中，所述至少一个搅拌叶片相对于饮料的上表面突出。
46、如权利要求44或45所述的方法，其特征在于，所述搅拌构件的搅拌速度在步骤D)中比在步骤B)中高。
47、如权利要求44至46中任一项所述的方法，其特征在于，所述搅拌构件相对于所述混合腔的位置能够在较低位置和高于所述较低位置的至少一个位置之间改变，其中，所述搅拌构件在步骤B)中位于较高位置，并且其中，所述搅拌构件在步骤D)中移位到较低位置。
48、如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述搅拌构件在执行完步骤D)以后被从混合腔中移走。
49、如权利要求39至48中任一项所述的方法，其特征在于，所述该方法还包括步骤E)，所述步骤E)包括在执行完步骤D)以后将所述混合腔移位到用于所述混合腔的分配口。
50、如权利要求39至49中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合腔由饮料杯构成。
51、如权利要求39至50中任一项所述的方法，其特征在于，在执行完步骤C)以后重复步骤A)和步骤C)至少一次。
52、如权利要求39至51中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤C)中将一定量的冷却介质以多个子定量输送到混合腔。
53、如权利要求39至52中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤C)中将一定量的冷却介质供应到所述混合腔，以使得冷却饮料的最终温度低于或等于饮料的凝固点。
54、如权利要求39至53中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤C)中供应的冷却介质在步骤D)中与在所述混合腔中移位的饮料基本上均匀地混合。
55、如权利要求39至54中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤B)中使输送到所述混合腔的饮料开始运动，从而首先防止了在步骤C)中输送的冷却介质与所述混合腔的壁接触。
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