CN101959787A - 流体分配装置及流体分配方法 - Google Patents

Abstract

用于分配流体食品成分的系统(10)，包括无阀流体部件(16)，其具有可与空气源(28)联接的空气通道(18A)。部件(16)包括可与一个或多个外部流动通路(24)联接的内部分配通道(18B)，外部流动通路可联接至流体源(12)。分配通道(18B)使上述流动通路(24)与空气通道(18A)相连通。部件(16)中的端口(20)适于从部件(16)中分配流体。传感器(22)与每个流动通路(24)相联接，其被构造成检测空气或流体的流动以确定流动通路(24)中的流体的流动前锋的位置，以有助于确保流动通路(24)中的空气间隙的存在，该空气间隙用作单向阀以避免流体与其它无用的或未选择的流体的混合。部件(16)被布置成用于分配并用于防止所分配的流体的回流。经过空气通道(18A)的夹带空气携带着从分配通道(18B)分配至端口(20)的流体。

Description

流体分配装置及流体分配方法

相关申请

本申请主张2007年8月23日提交的美国临时申请号60/966081的优先权，其内容通过援引被整体合并入此申请。

技术领域

本申请提供从单个或多个源分配一种或者多种流体例如液体并传送流体以便进一步处理的装置和方法。

背景技术

根据顾客指定而按需生产食品的自动系统和方法已经在美国专利号US7052728、公开号US2006/0162347A1、公开号US2007/0251260A1以及公开号US2006/00546614A1中加以披露，所有这些均为本申请的受让人所拥有。这些系统和方法生产和分配例如用于即食消费的、充气和/或混合食品(例如冰淇淋和冷冻酸奶等)，这些是从顾客选择的产品原始混合物或基础配料(base mix)、调味料和其它成分而生产的。这种系统和方法的不同子系统和组件从储存容器将所选择的产品原始混合物和一种或多种调味料传送至一个或多个模块，在这些模块内对这些原始混合物和调味料执行混合、融合和/或充气以产生顾客指定的食品。许多这种子系统和组件包括机械组件，这些组件在生产过程中接触原始混合物、调味料和所成型的产品，因此需要在生产循环之间进行清洗和清洁以便防止将称作“残留(carry over)”的任何剩余的食品、原始混合物或调味料引入到随后的生产循环和食品中。人们不希望有这种残留，因为例如来自先前所生产出的食品的调味料会与随后所生产出的食品合并或沉积到一起。因此，人们希望有旨在帮助减少或消除生产循环之间残留的任何系统和方法。

发明内容

本发明针对有所改进且可选择的进行传送的系统和方法，用于根据顾客指定而处理来自多种调味料中的一种或多种食品调味料。更具体地，本发明针对一种对调味料选择组件208的替代，并可以与2005年5月27日提交的题为“用于分配产品的系统和方法”、专利申请公开号为US2006/0054614A1且受让申请序列号为11/140624的美国专利申请中所描述的装置和方法中的调味料模块14相结合，该美国专利通过援引被整体合并进入本申请。调味料选择组件208操作以使得调味料与顾客选择的产品原始混合物复用并按一定的计量和计时来分配一种或多种顾客选择的调味料，并且不会将其它调味料引入到形成最终食品的生产循环中。

本发明提供一种无阀装置和方法，用于分配所选择的调味料进入食品的生产循环，这有助于消除或至少最小化引入来自之前生产循环和所形成食品中的、先前所选择的调味料或残留。本发明还有助于消除或至少最小化与有阀的机械分配系统相关联的执行性能及维护问题。

通常地，本发明一方面提供一种用于对食品所用流体进行分配的系统，包括无阀流体部件(block)，该部件包括一个或多个限定在其内的内部空气通道，每个空气通道构造成与空气源成有效操作地联接。该部件包括一个或多个限定在其内的内部分配通道。每个分配通道构造成和流动通路成有效操作地联接。流动通路布置在该部件外部并进一步构造成与流体源成有效操作地联接。分配通道被布置和进一步构造成与该部件内部的空气通道成流体连通，并且将流动通路设置成与空气通道成流体连通。该部件限定了端口，端口适于从部件内部分配流体。至少一个传感器与每个流动通路成有效操作地联接。传感器构造成检测和指示出流动通路内空气和流体中的至少一种的存在。对空气和/或流体的检测有助于确定流动通路内残留的流体的流动前锋(flow front)的位置，并有助于确定流动通路内空气间隙的出现，空气间隙作为单向阀用于防止流体与部件被部署来分配的其它无用和未被选择的流体相混合、并防止已分配流体回流。至少一个空气通道构造成传送空气至该部件，从而使得空气夹带并携带着从分配通道分配至端口的流体以用于从所述部件进行分配。每个流动通路可以与布置并构造成从流体源汲取流体的泵成有效操作地联接。

通常地，本发明的另一方面提供用于对食品所用流体进行分配的系统，该系统包括上述无阀流体部件，且该部件有效操作地连接到多个流动通路、泵和流体源以分配多种不同流体。

通常地，本发明的又一方面提供用于对食品所用流体进行分配的系统，该系统包括多个上述无阀流体部件以及多个流动通路、泵和流体源以提供多重分配系统。

本发明的各个方面可以提供一种或多种下列性能和优势。选择的调味料分配进入用于生产食品的装置而不会引入不需要的调味料和/或其它成分。在具有无阀调味料分配装置和方法的食品生产装置中，残留的调味料和残留物可以有所减少或最小化。选择的调味料可以按正确的计量和计时分配进入装置。阀的取消可以减少对调味料选择和分配装置进行维护和清洗的频率。传送调味料至装置的流动通路内所产生的空气间隙可以作为单向阀，其会有助于防止对未被选择和无用的调味料进行混合，并有助于防止所选择和分配的调味料的回流。在对下列的附图、详细说明和权利要求进行评审之后，本发明的这些以及其它性能和优势以及本发明自身将会得到较为充分的理解。

附图说明

本文中所提供的附图用于示意性目的，并不限制本发明的范围和精神，采用相同的数字标记用于同一或类似元件。

图1示意性示出了本发明一方面，其提供无阀分配装置；

图2示意性示出了在分配的初始阶段期间的图1中示出的装置；

图3示意性示出了在分配单一流体期间的附图1示出的装置；

图4示意性示出了在清洗阶段期间的附图1示出的装置；

图5是本发明另一方面的流程图，其提供分配流体的工艺或方法；以及

图6示意性示出了本发明又一方面，其提供分配装置。

具体实施方式

参考图1和2，本发明一方面提供一种无阀调味料选择和分配装置10，其包括调味料部件16，该调味料部件具有多个与中央内部通道20成流体连通的内部空气通道18A。装置10还包括多个内部分配通道18B，其与多个外部流动通路24成有效操作地联接，从而使得每个流动通路24与至少一个分配通道18B成流体连通。一部分或者所有的分配通道18B与一部分或所有空气通道18A相联接以将通道18B设置成与通道18A成流体连通。如下面所述，在分配和清洗的某些步骤中，分配通道18B也可以用作空气通道。

多个流动通路24构造和设置成与多个(例如布置成远离调味料部件16的)调味料存贮器或容器12成有效操作地连接。调味料容器12构造成与多个流动通路24成有效操作地联接，从而使得每个容器12与流动通路24之一成流体连通。由此，每个容器12和流动通路24与一指定通道18B及调味料部件16的中央通道20成流体连通。每个容器12构造和布置成容纳和分配一种调味料。从部件16分配一种调味料后，工艺可以将选择的调味料与一种产品原始混合物及一种或多种其它的食品成分相结合。

每个流动通路24包括至少一个传感器，例如超声波传感器，其被配置用于检测流动通路24中是否存在空气和/或调味料物质。此外，每个流动通路与至少一个泵(例如容积式泵或正排量泵、计量泵和/或蠕动泵)14成有效操作地联接，其被配置用于处理和传送来自相应的食品容器12中的一种调味料物质、并且将调味料物质通过相应的流动通路24推送出。

尽管图1和2图示出了单个的调味料部件16、调味料容器12、流动通路24、泵14和传感器22，但是本发明可包括多个调味料部件16和多个调味料容器12、流动通路24和泵14用于传送多种调味料物质或调味品。多个流动通路24、泵14和容器12可以包括或可布置成与美国专利申请号US2006/0054614A1中描述的调味料模块14相似。此外，装置10可以用作传送其它流体物质，例如空气、水和液体、液体基的或者分散于液体中的食品原始混合物、食品成分和食品、营养物质和能量补充物质。可选地或者此外，其它成分容器可以替代调味料容器12。此外，容器12容纳和分配的调味料可以呈粉状、液体、液体基或其它形式而在本文所描述的装置10中供应。随后本发明以详细说明的方式披露的是用于食品的调味料，然而本领域技术人员将会理解到，在可选实施例中可以用任何其它物质替代调味料。

图1和2中示出的调味料部件16以放射状涉及来构造和布置，其中多个空气通道18A布置在部件16内，从而使得通道18A从中央通道20发散、或者汇聚到中央通道20。类似地，调味料部件16可以构造和布置成具有多个布置在部件16内的分配通道18B，如下面所述这些分配通道也可以用作空气通道，从而使得通道18B从中央通道20发散、或者或汇聚到中央通道20。如图1和2所示，空气通道18A可以沿着部件16的上部定位，且分配通道18B可以沿着部件16的下部定位。然而本发明并不在这方面受限制，且可预见到通道18A和18B在部件16内的任何布置。

调味料部件16被构造为机械加工的或注模制造的部件，并由一种或多种适于用在食品装备中使用的材料构造而成，这些材料包括但不限于塑料、不锈钢和陶瓷。此外，通道18A、18B和20中的部分或全部通道的内部表面涂敷着一种或多种材料，和/或采用其它处理，以提供不粘的内部表面。这样的不粘表面有助于在需要时确保对部件16进行快速和一致的增压，例如在引入压缩空气时。不粘表面还有助于确保空气和调味料的通道干净。结构材料和不粘材料可以是获得NSF认证的。

在分配周期之前、过程中和之后，多个空气通道18A中的每一个都构造和布置成从一个或多个外部空气源传送空气26和28(例如压缩或非压缩空气)的供应至部件16和中央通道20以用于不同目的。在分配周期之前、过程中和之后，多个分配通道18B中的每一个构造和布置成将调味料的供应传送至部件16和中央通道20以及在需要时接收空气28。

参考图4以及图1和2，例如，尽管可以定位成临近或位于调味料部件16的同一外壳内，调味料容器12布置成远离调味料部件16。泵14用于调味料容器12，其有效操作地将容器12从装置10中独立出来；并且当泵启动时，使得能够从容器12中流出调味料并使容器12与流动通路24、相应的分配通道18B以及部件16成流体连通。为了本发明的公开，泵14描述为蠕动泵；然而，本发明不限于此种泵，且可以预见到其它类型的泵，包括但不限于容积式泵和计量泵都可以用作蠕动泵的替代或者补充。

在一个实施例中，泵14包括蠕动泵，包括多个围绕其周长的底托(shoe)或者滚筒14A，从而使得，当泵14旋转时，滚筒14A通过端口12A从容器12中提取出调味料、并驱动或者推动调味料通过相应的流动通路24。滚筒14A可以沿着如图1的箭头30所示的逆时针方向旋转，以沿着流动通路24产生正向移动来推动调味料进入并通过流动通路24，而同时在泵14的上游会产生真空，这会有助于从容器14并经端口14A抽吸出较多的调味料。在一个实施例中，流动通路24的至少一部分可以由一种或多种材料构造而成，这些材料适于使得泵14能对流动通路24的一部分进行压缩，滚筒14A在任一特定的时刻与流动通路24相接触，由此如上所述在泵14的上游产生真空时，借助正向移动推动调味料进入并沿着流动通路24移动。如图3所示，泵14的动作有助于推动调味料进入调味料部件16的相应分配通道18B。此外，泵14的动作有助于处理流动通路24内的残留物，例如在退回过程中，如下所述，并且当调味料不被分配时，有助于在调味料流中防止形成空气和气泡、以及消除空气和气泡。

蠕动泵14获得例如与调味料部件16的操作参数和所选择调味料的粘性相一致的流率。使用蠕动泵14的优势在于泵14不会污染通过流动通路24流动的调味料。反过来，调味料也不会污染泵14。

流动通路24可以包括位于其内的一个或多个凹口、突起或其它构造，以有助于对被推送通过流动通路24的调味料提供流动阻力，从而这会有助于抑制由于蠕动泵14的运行带来的调味料固有的脉动。

如图4所示，并参考图1至3，在将所选择的调味料供应传送到调味料部件16之后，调味料的流动前锋在流动通路24内沿着流动通路24远离部件16退回至可构建的和/或预定的点32。流动前锋的退回有助于防止进一步分配调味料至部件16内。此外，流动前锋的退回有助于确保在流动通道24内产生足以将调味料从相应的分配通道18B、空气通道18A和中央通道20独立出来的间隙(例如空气间隙)。空气间隙可以在分配周期之间和过程中存在，以有助于将每种调味料从其它调味料中隔离出来，来防止不同调味料的混杂，和/或有助于防止或者至少最小化从一个产品循环中转入另一个循环的调味料。

退回是采用多种方式完成的。在一个实施例中，泵14利用滚筒14A在如图1中的箭头31所示的顺时针方向上反转运行来完成退回。泵14抽吸回调味料使其反向流动直至流动前锋退回至可构造的和/或预定的点32，从而使得在流动通路24中产生充足的空气间隙。与流动通路24有效操作地联接的传感器22，被构造成用于检测流动通路24中的空气和/或调味料的存在。传感器22由此有助于指示出通路24中流动前锋的位置，从而使得泵14可以反向运转以便退回流动前锋直至传感器22检测并指示出流动通路24中空气的存在。同样地，传感器22检测流动通路24中的调味料的存在并有助于调味料的分配，籍此，泵14运行以吸入和推出流动物质通过流动通路24，直至传感器检测出流动通路24中调味料的存在，例如在给定的时间段内，以有助于确定是否有足够数量或体积的调味料已经被分配或即将被分配。

每个分配通道18B构造和布置成与相应流动通路24成有效操作地联接，以接收所分配的调味料并传送调味料进入部件16的内部以及中央内部通道20。

此外，每个通道18B构造和布置成与一个或多个通道18A成流体连接，以从一个或多个空气通道18A中接收空气28，例如压缩或非压缩空气。每个通道18B接收传送至部件16的空气28的周期脉冲或清洁，以便有助于防止泵14分配进入一个或多个未使用的通道18B的任何调味料的回流。清洗空气28还有助于防止所分配的调味料从中央通道20回流。此外，清洗空气28有助于清除从部件16分配调味料之后残留在分配通道18B以及中央通道20内的任何残留调味料。每个通道18B允许清洗空气28经过其流动并进入相应流动通路24内残留的调味料，以便有助于防止调味料的固化、并有助于从调味料中去除任何泡泡和污物(slug)。进一步，清洗空气28有助于调味料分配后的退回，还有助于将残留在流动通路24中的未选择的和无用的调味料退回、或保持在退回位置。

与分配通道18B对应的空气通道18A传送空气流26(例如压缩或非压缩空气)至与分配调味料相混合的部件16。如图3所示，空气流26夹带调味料并且与调味料混合，以便有助于加速调味料进入中央通道20。如果需要的话，从一个或多个其它空气通道18A传送的清洗空气28也可以与调味料相混合，以便有助于实现对调味料的一定程度的充气。正如所提到的，清洗空气28有助于防止所分配的调味料流动进入任可未使用的通道18A和18B。特别地，清洗空气28进入其它未使用的通道18A和18B以及可选择地，进入其它流动通路24的部分，以便有助于防止未选择的调味料流入部件16。清洗空气28由此用作通往通道18A和/或18B的单向阀。

中央通道20构造成允许空气和调味料混合物流动通过，例如以向下的方向，并经过出口端20A进入管道30，例如与出口端20A有效操作地连接着的混合管。混合管30可传送空气和调味料混合物到湍流管68，例如在2008年5月19日提交的美国共同申请序列号12/154080中所描述的，或者用于掺和、混合或者用其它方法将空气和调味料混合物与产品原始混合物相组合的其它混合或者分配装置。

参考图4，在空气和调味料混合物从空气通道20分配以后，空气通道18A继续传送清洗空气28进入部件16并且通过中央通道20、其端口20A和其它未使用的通道18B。清洗空气28有助于带走沿着调味料从其中分配的通道18B、以及沿着与调味料通道18B对应的空气通道18A、及中央通道20的内壁和其它部分与端口20A所遗留下的任何残留调味料。

在操作过程中，参考图5以及图1至4，流程图示出了本发明的另一方面，其提供一种工艺或者方法200，用于分配一种所选择的流体，例如液体调味料，该工艺或方法使用上面描述的装置10。然而，方法200仅是示意性的而非限制性的。该方法可以通过例如添加、去除或者重新排列步骤来加以改变。

在步骤202，在分配循环之前和期间的步骤202，每个泵14退回，如果需要，相应的调味料的流动前锋残留在相应的流动通路24中。泵14反转运转，例如以图1的箭头31所示的顺时针方向，以便退回流动前锋。泵14继续运转直至至少一个传感器22检测并指示出流动通路24内空气的存在。每个传感器22沿着或者接近于可构造的和/或预定的点32而与相应的流动通路24成有效操作地联接，从而使得传感器22指示出流动前锋的位置，例如，当其位于点32之后或者上游时。此外，每个传感器22有助于监视分配通道18B和流动通路24中建立起的空气间隙的存在(例如在点32之前或从点32起的下游处)。流动前锋的退回(例如，在点32之后或从该点上游)有助于产生空气间隙，其足够用于将调味料从相应的分配通道18B、空气通道18A和中央通道20独立出来。

在步骤204，可选择地，泵14可以处理残留在相应的流动通路24内的调味料，以便有助于防止或者消除沿着调味料流形成泡沫或者空气。一个或者多个空气通道18A可以传送清洗空气28的脉动进入部件16以及相应的分配通道18B和流动通路24，以便有助于防止残留在流动通路24内的调味料固化。

在步骤206，空气通道18A传送清洗空气28至调味料部件16以及未使用的分配通道18B。

在步骤208，传感器22检测并指示流动前锋的位置。如果需要，所选择的调味料的泵14运转，例如，滚筒14A以如图1中的箭头30所示的逆时针方向运转，以便移动所选择的调味料的流动前锋到点32，直至相应的传感器22检测并指示出流动前锋的存在。

在步骤210，泵14继续或者开始运转，以便从相应的容器12通过其端口12A抽出所选择的调味料，并且推动所选择的调味料通过流动通路24和相应的分配通道18B。

在步骤212，传送清洗空气的相应的空气通道18A提供夹带着所选择的调味料、并且与从分配通道18B分配的所选择的调味料相混合的空气流26，并加速所选择的调味料进入中央通道20。

在步骤214，调味料与空气沿着空气通道18A相混合，并且空气与所选择调味料的混合物流动通过中央通道20及其端口20A进入混合管道30。

在步骤216，清洗空气28继续流动通过一个或多个空气通道18A，以便有助于从分配通道18B、相应的中央通道20、以及端口20A中移除残留的调味料。可选择地，在下一个分配循环开始之前确立起可配置的和/或预定量的时间停滞期有助于确保从部件16去除残留的调味料、确保所选择调味料的前锋充分退回、和确保沿着流动通路24以及可选择地沿着相对于部件16内部的分配通道18B以及空气通道18A存在着足够空气间隙。

在步骤218，泵14反转运行，例如滚筒14A按照图1的箭头31所示的顺时针方向运转，以缩回所选择的调味料的流动前锋直至传感器22检测出流动通路24内空气的存在，以指示出所选择的调味料的流动前锋的位置，例如在点32之后或上游。空气通道18A中断供应清洗空气28至调味料部件。

参考图6，本发明的另一方面提供一种无阀调味料分配装置70，其包括了作为图1至5所描述和显示的放射状无阀调味料部件16的修改和可选择实施例的一种调味料部件72。调味料部件72有效操作地与多个容器12、泵14、传感器22和流动通路24相联接，参考图1至5所示。此外，系统70与图1至5所示和描述的装置10的运行相似。调味料部件72包括可布置在调味料部件72轴线中央处的空气入口74。空气入口74构造和布置成传送空气，例如压缩或非压缩空气，至内部通道76。类似地，内部通道76可以沿着调味料部件72轴线中央而加以限定。空气入口74可以装备有单向阀以便防止所选择的调味料与内部通道76内空气的混合物的回流。空气入口74构造和布置成供应清洗空气28至通道76，以便有助于清除通道76和分配通道18B内的残留调味料。此外，空气入口74构造和布置成供应清洗空气28，以便有助于在分配后退回所选择的调味料的流动前锋，并且有助于当这样的调味料未用或未被选择时维持调味料流动前锋，例如在点32之后或上游。

此外，空气通道18A的一部分和/或空气通道18A与内部通道76的交叉点可以限定一角度，从而使得，在所选择的调味料被空气流26夹带走并经加速进入通道20的地方，所选择的调味料可以突出并接触通道20的内壁。

此外，空气入口74可以供应空气，例如压缩或非压缩空气，来与所选择的调味料相混合，以便有助于在流动通过通道76时，根据需要对所选择的调味料充气。此外，空气入口74供应大量空气，例如压缩或非压缩空气，使之进入通道76；并可以供应一定量的空气，例如压缩或非压缩空气，进入混合管，在其中通道76分配所选择的调味料与空气的混合物。

此处描述了本发明的一个方面，本领域技术人员可以作出各种选择、改变和改进。这些选择、改变和改进均落在本发明的范围和精神之内。一致地，前面仅借助例子的说明不应作为本发明的限制。

Claims (2)

1.一种用于对食品所用流体进行分配的系统，该系统包括：

无阀流体部件，包括限定在其内的一个或多个内部空气通道，每个空气通道构造成与空气源成有效操作地联接；

限定在部件内部的一个或多个内部分配通道，每个分配通道构造成与流动通路成有效操作地联接，流动通路布置在部件外部并且构造成与流体源成有效操作地联接；

分配通道，其布置并进一步构造成与部件内的空气通道成流体连通，并使得流动通路与空气通道成流体连通；

端口，其限定在部件内并适于从部件内部分配流体；以及

至少一个传感器，其与每个流动通路成有效操作地联接，传感器构造成检测并指示出流动通路内空气和流体中的至少一个的存在，

其中至少一个空气通道构造成传送空气至部件，从而使得空气夹带并携载着从分配通道分配的流体至端口，用以从部件进行分配。

2.如权利要求1所述的系统，其中流动通路和泵成有效操作地联接，泵被布置和构造成从流体源抽出流体。

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