CN103976198A - 用于流质和半流质食品的热处理的机器和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于流质和半流质产品的均化和热处理的机器(1)，它包括以下组合：用于容纳食品的贮槽(2)；第一电加热装置(3)，其对食品进行操作以对其加热并因此对其进行热处理；带有热动力循环的加热设备(I)，其包括至少第一换热器(5)；包括所述第一换热器(5)的第二加热装置(4)，其对食品进行操作以对其加热并因此对其进行热处理。

Description

用于流质和半流质食品的热处理的机器和方法

技术领域

本发明涉及一种用于流质和半流质食品的热处理的机器和方法，特别是但不限于用于冰淇淋行业产品的热处理(巴氏消毒)。

背景技术

已知类型的热处理机器包括用于容纳将要经受巴氏消毒的产品的贮槽。该贮槽内部有搅拌器。

容纳贮槽由多个电加热元件进行加热，以使产品达到需要的处理温度。

行业内的操作者感受到即使在产品成分或温度变化时也要获得始终如一的高品质产品的需求。

尤其是，在这种机器中，产品最靠近容纳贮槽壁的部分由于非最佳的产品加热而被烧焦的情况并不少见。

事实上，控制加热元件的局部温度以防止热点的形成是极为困难的。

烧焦主要且局部地发生在贮槽定位有电加热元件的部分，并且改变了感官特性以及最终产品的质量。

已知产品的粘度随着温度趋于改变：因此，非最佳的产品加热会导致不正确的或不需要的粘度，这又意味着现有技术的巴氏消毒机器可能遭受搅拌不充分的问题，或者相反，过高的流动性导致产品喷或溅出容纳贮槽。

发明内容

本发明的目的是提供一种巴氏消毒机器和方法，以克服上述问题并满足上述需要。

本发明的另一个目的是提供一种产品加热最佳的巴氏消毒机器和方法。

本发明还有一个目的是提供一种处理过的产品具有最佳质量的巴氏消毒机器和方法。

上述目的通过使用本发明的机器和方法对流质和半流质产品进行巴氏消毒而实现。

附图说明

结合上述发明目的，在下面的权利要求中清楚地描述了本发明的技术特征，并且其优点结合附图在后面的详细说明书中变得清楚，该附图图示了本发明的一个非限制性实施例，其中：

图1至6分别图示了作为本发明目的的用于流质和半流质产品的均化和热处理的机器的各种实施例。

具体实施方式

依据本发明，数字1表示用于流质和半流质产品的均化和热处理的机器，该产品例如冰淇淋、发泡奶油、奶油、巧克力、酸奶以及类似物。

图1至6图示了根据本发明的机器1的六个实施例。

这些实施例在下文将更具体地描述。

用于流质和半流质产品的均化和热处理的机器1包括以下组合：

-用于容纳食品的贮槽2；

-第一电加热装置3，其对食品进行操作以对其加热并因此对其进行热处理；

-带有热动力循环的加热设备I，其包括至少第一换热器5；

-包括第一换热器5的第二加热装置4，其对食品进行操作以对其加热并因此对其进行热处理。

术语“换热器”或简称“交换器”用于表示配置成允许与设备的操作流体交换热量的换热器。

机器1优选地是用于巴氏消毒和/或均化流质或半流质产品的机器。

下面是图1-6中图示的根据本发明机器的不同实施例的说明。

需要注意的是，根据本发明的第一加热装置3和第二加热装置4可以有利地同时致动以便联合加热贮槽2中的产品，正如下文所解释的那样。

图1显示了根据本发明的机器的第一个实施例。

在该实施例中，第一电加热装置3和第二加热装置4在贮槽2上运行以加热容纳于其中的产品。

更具体地，第一电加热装置3以这样一种方式定位，即，它们通过贮槽2的底壁传热给食品。

另一方面，第二加热装置4以这样一种方式定位，即，它们通过贮槽2的侧壁传热给食品。

因此需要注意的是，一般来说第一电加热装置3和第二加热装置4以这样的方式定位，即，通过贮槽2的各壁传热给食品。

第一加热装置3优选地内置入加热板。

加热板与贮槽2的底部相接触。

需要注意的是，第二加热装置4围绕贮槽2的侧壁卷绕以形成线圈。

在图1图示的实施例中，带有热动力循环的加热设备I包括带有热泵的加热设备I1，其中第一换热器5冷却热动力循环的操作流体(优选通过冷凝)，藉此冷却贮槽2中的产品。

需要注意的是，加热设备I1包括第一换热器5、压缩机9、节流装置8(优选的是节流阀8)和第二换热器7。

还需要注意的是，机器1装备有混合贮槽2内部产品的搅拌器16。

搅拌器16包括转轴、构造成驱动转轴旋转的电动机以及叶片，该叶片联接到转轴并且成形为允许搅拌贮槽2中的产品。

第二换热器7用于加热操作流体。

图2图示了图1机器的变型实施例。

更具体地，在该实施例中，第一加热装置3和第二加热装置4的布置与图1图示的实施例中的基本相同。

加热设备I2配备有致使操作流体循环的回路。

回路包括第一换热器5、第二换热器7、用于操作流体的节流装置8以及用于操作流体的压缩装置9。

回路还包括可以连接到压缩装置9的旁通支路10，用以使操作流体在压缩装置9和第一换热器5中循环，同时防止液体在第二换热器7和节流装置8中循环。

在该实施例中，机器1还包括可以致动以连接旁通支路10到压缩装置9并因此防止操作流体在第二换热器7和节流装置8中循环的开关装置12。

换句话说，旁通支路连接到压缩装置9，以使操作流体可以在第二加热装置4和压缩机9所在的回路部分中循环。

这样，在压缩机处加热操作流体，其中热量通过压缩机运行时的特别作用产生(热量通过压缩机9的部件之间的摩擦以及压缩机9自身的电动机绕组中的电流的焦耳效应产生)，并且通过第一换热器5传热给贮槽2中的产品。

总而言之，操作流体在第一换热器5和压缩机9之间循环，以便在压缩机9处加热操作流体并且在第一换热器5处传热给正在加工的产品。

需要注意的是，当旁通支路没有连接到回路时，第一换热器5实际上用作为贮槽2中的产品用的冷却器。

实际上，第一换热器5位于压缩机的上游，因此构成蒸发器，也就是说，以加热操作流体并冷却贮槽2中产品的方式吸收热量的换热器。

因此，在加热循环之后，贮槽2中的产品可以有利地冷却至适于产品储存的温度。

还需要注意的是，加热设备I2可以是在本文引用作为参考的在先意大利专利IT 1145915中记载的类型。

可以清楚理解的是，在先意大利专利IT 1145915的加热设备的所有的功能和结构特征都可以应用于该实施例中的机器1。

因此，申请人请求保护的机器1具有独立权利要求的特征以及在先意大利专利IT 1145915中所述的加热设备的特征。

图5还图示了图1和2的机器的又一变型实施例。

更具体地，在该实施例中，第一加热装置3和第二加热装置4的布置与图1和2图示的实施例中的基本相同。

在该实施例中，带有热动力循环的加热设备I是带有可逆热动力循环的加热设备I3。

优选地，带有可逆热动力循环的加热设备I3使用二氧化碳作为制冷剂。

使用临界温度在31℃左右的二氧化碳有利地意味第一换热器5(或者，当操作逆转时，在第二换热器7)中的传热不涉及二氧化碳的冷凝，而是仅涉及其冷却。

因此，根据该方面，热动力循环是跨临界循环。

更具体地，根据图示的实施例，机器1包括用于转换设备I3的循环的装置(14)。

需要注意的是，开关装置14优选配置为可选地连接：

i)第一换热器5的两个输出口之一到压缩机的输出口9U，以及第二换热器7的两个输出口之一到压缩机的输入口9I(如图5中所示)，从而获得设备I3的第一操作模式；

ii)第一换热器5的两个输出口之一到压缩机的输入口9I，以及第二换热器7的两个输出口之一到压缩机的输出口9U(结构未图示)，从而获得设备I3的第二操作模式。

因此，开关装置14包括配置为允许获得上述两个替代结构i)和ii)的第一开关装置14’和第二开关装置14”。

更具体地，需要注意的是在第一操作模式中，设备I3基本上作为热泵运行：第一换热器5传热给贮槽2中正在加工的产品，同时第二换热器7从外部吸收热量。

另一方面，在设备的第二操作模式ii)中，第一换热器5从产品吸收热量，藉此冷却产品。

因此，在设备的第二操作模式ii)中，加热装置4不加热产品，而第一换热器5构成用于冷却产品的装置。

因而，需要注意的是，在图示的实施例中，设备I3的运行实际上转换成：在第一操作模式i)中，设备I3基本上与第一换热器5一起以热泵模式运行，以对贮槽2中的产品加热；在第二操作模式ii)中，设备I3基本上与第一换热器5一起以冷却循环模式运行，以使贮槽2中的产品冷却。

需要注意的是，在用第一加热装置3和第二加热装置4完成对产品的热处理之后，机器1有利地允许产品冷却。

图3显示根据本发明的机器的另一个实施例。

需要注意的是，该机器包括结合图1的实施例所述的相同设备I1，对此读者可以参考进一步的细节。

该机器包括位于贮槽2底部并构造成接纳部分流质和半流质产品的井部6。

需要注意的是，井部6优选地具有圆筒形状。

井部6限定了与贮槽2流体连通的内腔，以便接纳一部分产品进入其中。

内腔由此限定了用于接纳一部分产品的腔室。

机器1还包括可转动地安装在井部6上的叶轮15。

叶轮15连接到相应的驱动装置，例如电动机。

需要注意的是，机器包括泵送装置70，该泵送装置由同一井部6和可转动地安装在井部6上的叶轮15限定，以产生循环产品所需的压位差。

更具体地，井部6的开口朝向贮槽2的底部，其限定为泵送装置70的入口，同时井部6侧壁中的开口限定为传送部段(与贮槽2连通以允许产品循环)。

泵送装置70限定为已知的容器泵(即，离心泵)。

本文引用作为参考的在先专利文件EP2446749A1中也描述了容器泵70：因此被理解为，文件EP2446749A1中描述的容器泵(用数字3表示)、且更具体地涉及容器泵与贮槽2的连通、容器泵的结构以及相应驱动装置(叶轮、驱动磁铁和被驱动磁铁)的全部特征均可以应用于本发明的机器1，并因此必须被视为通过引用结合入本专利申请，申请人由此请求保护根据权利要求1所述的机器与在先专利文件EP2446749A1中的容器泵的特定组合。

需要注意的是，容器泵70连接到贮槽的底部。

在该实施例中，第一电加热装置3和第二加热装置4以这样的方式定位，即，它们在井部6处传热。

更具体地，第一电加热装置3和第二加热装置4以这样的方式定位，即，它们通过井部6的各壁(优选为侧壁)传热。

优选地，第一电加热装置3和第二加热装置4以这样的方式定位在井部6外部，即，通过井部6的侧壁传热给产品。

更具体地，需要注意的是，第一加热装置3优选地包括至少一个线圈状围绕井部6形成多个线圈的加热元件。

还需要注意的是，第一换热器5限定围绕井部6缠绕的多个线圈。

需要注意的是，第一换热器5的线圈和井部6的线圈优选地围绕井部交替缠绕：换句话说，第一换热器5的线圈沿垂直方向跟随第一加热装置3的线圈，反之亦然。

图4图示了根据本发明的机器的又一个变型实施例。

更具体地，在该实施例中，第一加热装置3和第二加热装置4的布置与上面所述的图3中图示的实施例中的基本相同。

另一方面，带有热动力循环的加热设备I包括结合图2实施例所描述的加热设备I2，对此读者可参考进一步的细节。

图6图示了根据本发明的机器的再一个变型实施例。

更具体地，在图6的实施例中，第一加热装置3和第二加热装置4的布置与图3中图示的实施例中的基本相同。

另一方面，该实施例的带有热动力循环的加热设备I包括结合图5实施例所述的加热设备I3，对此读者可参考进一步的细节。

需要注意的是，根据本发明的机器1、特别是根据上述任一变型实施例所述的机器1有利地允许贮槽中的产品以尤其高效、均匀和渐进的方式进行加热，而不存在产品的热点和局部烧焦的风险。

机器1由此能够获得特别高质量的最佳成品。

需要注意的是，本发明还限定了一种用于流质和半流质食品(例如冰淇淋、发泡奶油、奶油、巧克力、酸奶以及类似物)的均化和热处理的方法，该方法包括以下步骤的组合：

-将食品放入容纳贮槽2中；

-借助第一电加热装置3产生的热量对放入贮槽中的食品进行加热；

-借助与具有热动力循环的加热设备(I1、I2、I3)的操作流体进行热交换而对放入贮槽2中的食品进行加热；

优选地，通过用第一电加热装置3产生的热量对贮槽2内部的食品进行加热的步骤和通过与具有热动力循环的加热设备(I1、I2、I3)的操作流体进行热交换而对放入贮槽2内部的食品进行加热的步骤基本上同时执行。

根据该方面，第一和第二加热装置联合运行以便逐步地加热贮槽内部的产品。

有利的是，这种类型的加热与水浴加热相比，在有益效果方面是等同的，而且没有与水浴加热相关联的热惰性缺点。

Claims (15)

1.一种用于流质和半流质食品的均化和热处理的机器(1)，其特征在于，它包括以下组合：

-用于容纳食品的贮槽(2)；

-第一电加热装置(3)，对食品进行操作以对其加热并因此对其进行热处理；

-带有热动力循环的加热设备(I)，包括至少第一换热器(5)；

-包括所述第一换热器(5)的第二加热装置(4)，对食品进行操作以对其加热并因此对其进行热处理。

2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述第一电加热装置(3)以这样的方式定位，即，它们通过所述贮槽(2)的底壁传热给所述食品。

3.根据权利要求1或2所述的机器，其特征在于，所述第二加热装置(4)以这样的方式定位，即，它们通过所述贮槽(2)的侧壁传热给所述食品。

4.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，它包括：在所述贮槽(2)底部的井部(6)，所述井部配置成接纳一部分流质和半流质产品；以及定位在所述井部(6)内的混合器(15)，所述井部(6)和所述混合器(15)形成用于使流质食品在所述井部(6)和所述贮槽(2)之间循环的泵送装置(70)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述第一电加热装置(3)和所述第二加热装置(4)以这样的方式定位，即，它们在贮槽(2)处传热给所述食品。

6.根据前述权利要求所述的机器，其特征在于，所述第一电加热装置(3)和所述第二加热装置(4)以这样的方式定位，即，通过所述贮槽(2)的各壁传热给所述食品。

7.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，所述第一电加热装置(3)和所述第二加热装置(4)以这样的方式定位，即，它们在所述井部(6)处传热给所述食品。

8.根据前述权利要求所述的机器，其特征在于，所述第一电加热装置(3)和所述第二加热装置(4)以这样的方式定位，即，通过所述井部(6)的各壁传热。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述带有热动力循环的加热设备(I)包括带有热泵的加热设备(I1)，其中热动力循环的操作流体在所述第一换热器(5)中冷却。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述带有热动力循环的加热设备(I)包括带有可逆循环的加热设备(I3)。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的机器，其特征在于，所述加热设备(I2)设有操作流体在其中循环的回路，包括所述第一换热器(5)、第二换热器(7)、用于操作流体的节流装置(8)以及用于操作流体的压缩装置(9)，并且还包括可以连接到所述压缩装置(9)的旁通支路(10)，用以使操作流体在所述压缩装置(9)和所述第一换热器(5)中循环，并且相比之下排除流体在所述第二换热器(7)和所述节流装置(8)中循环。

12.根据前述权利要求所述的机器，其特征在于，包括可致动用以连接所述旁通支路(10)到所述压缩装置(9)并因此排除操作流体在所述第二换热器(7)和所述节流装置(8)中循环的开关装置(12)。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述加热设备(I)使用二氧化碳作为制冷剂。

14.一种用于流质和半流质食品的均化和热处理的方法，所述食品例如为冰淇淋、发泡奶油、奶油、巧克力、酸奶以及类似物，其特征在于，包括以下步骤的组合：

-将食品放入容纳贮槽(2)中；

-通过用第一电加热装置(3)产生的热量对放入贮槽中的食品进行加热；

-借助与具有热动力循环的加热设备(I1、I2、I3)的操作流体进行热交换而对放入贮槽(2)中的食品进行加热。

15.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，通过用所述第一电加热装置(3)对放入所述贮槽(2)中的食品进行加热的步骤和通过与具有热动力循环的加热设备(I1、I2、I3)的操作流体进行热交换而对放入所述贮槽(2)中的食品进行加热的步骤基本上同时执行。