CN105682469A - 用于制备具有充气质构的冷却糖食产品的机器、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备冷却食品的机器，所述机器包括：接纳底座(1)，所述接纳底座用于容纳基本上杯形的容器并且包括具有热交换接触表面(21)的热交换元件(1a)，当所述容器被放置在所述机器中时，所述热交换接触表面被布置为与所述容器的侧壁(8d)的外表面接触；以及搅拌单元(5)，所述搅拌单元能连接到搅拌构件(9)并且被布置用于根据运动组合来驱动所述搅拌构件(9)，其中当所述容器被放置在所述接纳底座(1)中时，所述运动组合中的至少一者具有朝所述容器内部导向的分量。所述方法还涉及包括所述机器和容器的系统，以及制备方法。

Description

用于制备具有充气质构的冷却糖食产品的机器、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于加工食品以便制备充气的冷却糖食(诸如冷冻冰淇凌或冷藏搅打乳制品)的系统，该系统包括产品制备机和专用包装容器。

背景技术

在食品与饮料加工机的领域中，已知这样的设备，即利用所述设备，通过在专用容器中混合配料并将混合物冷却预定时间量，可制备冷冻的糖食产品，诸如冰淇淋产品。然而，该制备程序具有若干缺点。具体地讲，所有配料必须预先混合，此类机器的容积常常对应于相同口味的五份或更多份的份量，并且所需的时间约为半小时。此外，该制备所需的配料与制备机的许多部件(例如搅拌器，储罐或分配器)相接触，所有这些部件都必须清洁。

需要增加冷藏糖食或甜品制备工艺的便利性，具体地讲，缩短制备时间，避免麻烦的清洁与食物接触的表面的操作，以及根据需要提供有吸引力的质构和多样化的产品。

机器诸如冰糕制备机已被开发为具有搅拌器，该搅拌器的主要功能是在冷却产品的同时对产品进行充气，以此确保顺滑的质构和增加的产品体积。对于冷冻糖食，液体的结晶在大晶体被搅拌器不断搅碎时逐渐地发生。通常，该机器及其搅拌器必须清洁，并且通常需要半个小时来制备冷冻产品。

WO2010/149509涉及用于制备现制单份冷冻糖食产品的系统，该系统包括圆柱形容器，该圆柱形容器被设计用于插入到具有热交换部分的专用制备设备中，所述容器包括至少一个刮刀和配料，该刮刀构成能在该容器内移动的搅拌装置，该配料用于在冷却和移动时产生冷冻糖食。该容器的搅拌装置被布置为提供在容器内的旋转和轴向振荡运动。由此，刮刀被布置为与容器主体同轴。

US7,878,021涉及一种冰淇淋制备机，该制备机包括刀片构件和外壳，该刀片构件构成布置在双壁容器中的搅拌装置，该外壳容纳驱动机构，所述驱动机构可产生相对于双壁容器的刀片旋转运动。内壁形成桶，具有勺子形状的刀片用于刮削内壁。通过使刀片构件保持静止并与其平行于容器内表面的刮削表面偏移，以及通过驱动容器围绕其中心轴线旋转，获得刀片构件的移动。

US20060263490涉及一种冷冻糖食制备机，该制备机包括杯子、杯保持器和可拆除的搅拌器，该杯保持器具有用于可旋转地接合该杯子的旋转连接件，该搅拌器与外壳一起固定地定位在杯保持器上方，以便在杯子由可旋转连接件旋转时搅拌杯子中的糖食混合物。

因此，本发明总体上旨在改进设备和系统，使得所述设备和系统能够方便地产生冷却糖食产品，同时缩短制备时间，并且改善产品的充气。

发明目的和发明内容

本发明试图解决上述问题。本发明还有其他目的，具体地讲，这些其他目的是如将在本说明书的其余部分中出现的其他问题的解决方案。

在第一方面，本发明提出一种用于制备冷却糖食产品的机器，所述机器包括接纳底座、冷却单元和搅拌单元，所述接纳底座用于容纳基本上杯形的容器并且包括具有热交换接触表面的热交换元件，当容器被放置在所述机器中时，所述热交换接触表面被布置为与容器侧壁的外表面接触，所述冷却单元被布置用于冷却所述热交换元件，所述搅拌单元能连接到搅拌构件并且被布置用于根据运动组合来驱动搅拌构件，其中当容器被放置在接纳底座中时，所述运动组合中的至少一者具有朝容器内部导向的分量。

根据本发明，这种运动组合提供以下循环，即容器中的液体或液体-泡沫混合物或者部分结晶的液体或液体-泡沫混合物产品从容器的周边朝内部以及从容器的内部朝周边的循环。所谓“内部”在本文中是指朝向容器的中心或靠近其中心的参考，它与“周边”相对，“周边”是指处于或靠近容器侧壁的参考。因此在制备期间，容器中基本上没有任何液体产品未被搅拌。因此，容器中提供了热交换元件与产品之间因强制对流引起的增强热交换。具体地讲，防止了在容器的内表面处形成例如冷冻产品的硬结晶壳或皮。从而，防止了与容器内部的产品之间的热传递发生隔绝和有效性下降。产品的充气也得以改善，从而补偿了某些诸如经热处理的架藏稳定的起始产品的发泡性下降的可能性。

根据本发明的机器优选地包括搅拌构件，该搅拌构件设计用于能选择性地或可拆卸地连接至该机器的搅拌单元。搅拌构件可作为该机器的一部分提供，或者作为另外一种选择，可在容器本身内提供。由此，搅拌构件优选地被成型为与容器的内表面(诸如内部冷冻表面)相互作用。搅拌构件可被设计为用作过程搅拌装置(即用于制备产品的搅拌构件)，以及用于食用所得的糖食产品的勺子。

在一个优选的模式下，朝容器内部导向的分量为搅拌构件围绕其纵向轴线的第一旋转运动。

搅拌构件在连接至该机器的搅拌单元时优选地相对于机器的容器和/或接纳底座布置为使得该搅拌构件的纵向轴线相对于接纳底座的纵向中心轴线和/或相对于容器的纵向中心轴线而偏移。搅拌构件可相对于接纳底座的纵向中心轴线和/或容器的纵向中心轴线平行或稍微倾斜。

搅拌构件优选地被布置为使得其纵向轴线从包括热交换元件的接纳底座的中心轴线和/或容器的中心轴线偏移恒定的水平距离。搅拌单元也可以被设计为改变搅拌构件的纵向轴线和接纳底座的纵向中心轴线和/或容器的纵向中心轴线之间的水平距离。

在另一个可能的模式下，通过搅拌构件相对于容器或底座的径向往复平移运动来实现朝容器内部导向的分量。

更一般地讲，搅拌构件的运动组合还包括搅拌构件围绕容器或底座的纵向中心轴线的闭环运动。闭环运动可由此与搅拌构件的第一旋转运动或搅拌构件的径向往复平移运动相组合。

在一个优选模式下，闭环(第二)运动为搅拌构件围绕容器的纵向中心轴线的轨道式旋转运动。

搅拌构件围绕容器纵向中心轴线的轨道式旋转运动(以下称为“第二旋转运动”)可相对于搅拌构件围绕其自身轴线的第一旋转运动指向相同的方向或相反的方向。

换句话说，搅拌构件被布置为相对于容器(或接纳底座)的中心轴线周转地旋转，同时搅拌构件或容器被布置为围绕容器的中心以轨道构型旋转。

根据要制备的冷却糖食的类型(例如，它是冷冻甜点还是搅打冷藏乳制品)来设定搅拌构件的第一旋转运动和第二旋转运动的速度，并且所述速度优选地彼此不同。考虑到起始糖食产品的不同粘度，这些速度变化是必需的。具体地讲，对于低粘度液体，可要求更慢的速度以防止飞溅。另外，最终冷却糖食的膨胀必须达到某个水平，该水平视所希望的糖食的类型而有所不同。

第二旋转运动的角速度ω2可小于搅拌器的第一旋转运动的角速度ω1。例如冰淇淋产品可能就是这种情况。由此，角速度ω2优选地小于角速度ω1的35％，更优选地小于角速度ω1的25％，甚至更优选地小于角速度ω1的15％。

在一个优选的例子中，角速度ω1优选地介于100rpm和2000rpm之间，更优选地介于300rpm和1600rpm之间。而且，角速度ω2优选地介于10rpm和300rpm之间，更优选地介于20rpm和90rpm之间。

在其他可能的模式下，第二旋转运动的角速度ω2等于或高于搅拌器的第一旋转运动的角速度ω1。

搅拌构件的所述多种运动还可包括搅拌构件的平移运动。搅拌构件的平移运动优选地沿着位于与搅拌构件的第一旋转运动或第二旋转运动不同的平面中的方向。

搅拌构件的平移运动优选地是沿着平行于内表面(优选地，侧壁表面)诸如容器的内部冷冻表面的方向的线性移动。由此，平移运动优选地沿着布置成相对于容器的旋转轴线和/或底座的中心轴线成角度的方向的轴线。

搅拌构件的平移运动的方向路径和容器或底座的相应旋转轴线优选地形成5°和60°之间、更优选地10°和50°之间、甚至更优选地15°和45°之间的锐角。

搅拌单元也可以被设计为提供搅拌构件沿着基本上平行于容器旋转轴线的方向的线性运动。

在一个优选的实施例中，该机器的搅拌单元被设计用于使能连接至搅拌单元的搅拌构件围绕容器内互不相同的至少两个旋转轴线旋转。此外，搅拌单元被设计用于使搅拌构件沿着平行于容器内表面诸如容器的内部冷冻表面的方向移动。

在一个优选的实施例中，该机器包括控制单元，该控制单元连接到至少该机器的搅拌单元。控制单元优选地被设计成控制至少连接到搅拌单元的搅拌构件的所述多种运动的方向和相应速度的值。可由此根据要制备的产品的类型精确调节速度，具体地以获得所希望的充气和晶体的或奶油般的质构。

该机器的控制单元还可被设计为提供搅拌构件分别沿着希望的方向围绕相应轴线的连续和/或不连续运动。

该机器的控制单元优选地被设计为控制和调整该机器的热交换元件的操作。具体地讲，开/关状态以及制冷能力可以是能控制的。

该机器还可包括连接至搅拌单元和/或控制单元的扭矩感测装置。该扭矩感测装置可感测与电流成比例的扭矩。因此，控制单元优选地被设计为响应于扭矩感测装置所提供的信息来控制至少搅拌构件的旋转速度。扭矩感测装置所感测的产品的粘度可触发配制的结束，表明产品已经达到目标粘度。为此，响应于粘度阈值，控制单元停止搅拌器的旋转运动，并且还可选地停止或减小送往冷却单元的电功率。

因此，根据扭矩感测装置所感测的产品粘度，控制单元可调整连接至搅拌单元的搅拌构件的所述多种运动的方向和/或速度。

该机器还可配备有温度感测装置，以便提供与容器内食品的温度有关的信息。温度感测装置连接至该机器的控制单元，这样控制单元可响应于容器内食品的温度来调整连接至搅拌单元的搅拌构件的所述多种运动的方向和/或速度。温度感测装置所感测的产品的温度也可触发配制的结束，表明产品已经达到目标温度。为此，响应于温度阈值，控制单元停止搅拌器的旋转运动，并且还可选地停止或减小送往冷却单元的电功率。

对配制结束的控制也可为感测的粘度和产品温度的组合。

该机器的热交换元件优选地与用于将容器容纳在该机器中的接纳底座一体地形成。该热交换元件优选为连接到该机器的冷却电路的蒸发器。由此，热交换元件优选地为基本上环形的元件，它形成接纳底座的一部分并被设计为与专用容器的外周壁接触。

该机器还可包括用于便于从该机器取出容器的除霜系统。

在另一个方面，本发明涉及一种系统，该系统包括如上所述的机器，还包括用于盛装预定量的配料的容器。

该容器优选地为一次性使用容器，它为预定量的配料提供初始包装容器。包装容器优选地包含糖食配料，这些糖食配料在环境条件下存储并在较长的时间段(例如，若干周)里架藏稳定。糖食配料优选地处于液体形式。此外，该容器还被设计成用作过程容器(即，作为在其中制备冷冻糖食的容器)以及盛装容器(即，作为消费者可从其直接食用所得的冷冻糖食的容器)。

术语“一次性使用容器”当在本发明中使用时，涵盖适于在用于制备单份冷却产品之后弃置的任何容器。因此，这些容器优选地至少部分可回收利用。

本申请中的术语“冷却食品”意图指代不同类型的冷却、冷藏或至少部分冷冻的糖食产品。非限制性例子是搅打酸奶、牛奶冰沙、冰淇淋、果汁冰糕、冷冻果子露、冰糕、冷冻酸奶、冷冻乳制品、软冰、格兰尼它冰糕、不加黄油的冰淇淋、软质奶油冰淇淋、非乳制冷冻甜点、牛奶冰、冰棍、意大利冰淇淋或冷冻果冻，或者需冷藏的甜点，诸如慕斯、咖啡拿铁、或奶昔。

所述容器包括主体，主体优选地为包括用于配料的腔室的单壁构件。容器的主体优选地至少部分由金属(诸如铝或钢)和/或塑料材料制成。该主体也可至少部分地由可生物降解的材料(诸如纸板或淀粉聚乳酸)制成。

优选地，所述主体的厚度足够小，以确保有效的热传递，以及因此在短时间内(优选地在小于5分钟内)冷却产品。具体地讲，所述主体的厚度介于0.03mm和5mm之间，优选地介于0.05mm和2mm之间。

在一个优选的实施例中，容器的主体具有倒置圆锥或弯曲形状。该容器优选地围绕容器的纵向中心轴线旋转对称。

该容器可包括热交换部分，该热交换部分优选地与容器的主体一体地形成。热交换部分优选地由具有增强的导热性的材料诸如金属(例如铝或钢)制成。当容器容纳在机器的底座中时，热交换部分优选地被布置成与机器的热交换接触表面重叠。热交换部分优选地为具有预定高度h1的环形部分。

容器优选地包括内部冷冻表面，该内部冷冻表面优选地成型为与系统的搅拌构件相互作用。内部冷冻表面优选地在侧面剖视图中为线性。内部冷冻表面优选地为容器主体的具有优选恒定高度的环形内表面。

内部冷冻表面可由容器的热交换部分的内表面构成。因此，能够实现利用专用机器将内表面有效冷冻。

在一个优选的实施例中，搅拌构件在连接至该机器时，被布置为邻近容器的内部冷冻表面，使得限定了内部冷冻表面与搅拌构件的外环形刮削表面之间的刮削区域。

优选地，容器内的刮削区域的垂直延伸长度h2等于或大于机器的热交换接触表面的垂直延伸长度h3。

根据要在具体容器内制备的所得食品，所述容器可包括专用容积，例如对于轻充气甜品为150mL、对于冰淇淋产品为200mL，或对于奶昔为300mL。

产品可在该机器中膨胀至其初始体积的5％和300％之间的比率。因此，容器的尺寸应确定为具有足够的净容积(即，未被初始产品所占据的体积)，以预留出制备过程结束时充气产品的体积增加。对于某些配方，产品不膨胀。

在另一方面，本发明涉及一种在上述机器中制备冷却食品的方法，该方法包括以下步骤：

-将包含预定量的配料的基本上杯形的容器放置到机器的接纳底座中，

-利用与容器的侧壁外表面接触的机器的热交换元件来冷却容器，

-利用搅拌单元所驱动的搅拌构件，使搅拌构件在容器内根据所述运动组合来运动。

优选地，利用控制单元，根据要制备的产品的类型(例如，冷冻或冷藏糖食)来以不同方式调节搅拌构件的运动(方向、速度)。具体地讲，搅拌构件的运动(方向、速度)在制备期间根据要制备的产品的类型(例如，冷冻或冷藏糖食)而变化。优选地，冷却单元的制冷能力在制备期间根据要制备的产品的类型而变化，例如降低。因此，可以根据需要制备具有适当质构(例如，搅打或充气)和适当食用温度的冷冻或冷藏糖食产品。

附图说明

结合附图，在阅读本发明实施例的以下详细描述时，本发明的其他特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见。

图1示出根据本发明的用于制备冷却食品的系统的示意图。

图2a和图2b示出根据本发明的容器主体的不同形状。

图3示出与在该系统的一个优选实施例中的搅拌构件的所述多种运动有关的示意图。

图4示出该系统的连接至容器内的搅拌构件的搅拌单元的放大图。

图5a至图5d示出该系统的一个优选实施例的示意图，其中标明了该系统的刮削区域和冷却区域。

图6以沿着图3的线A截取的横截面示出根据本发明一个优选模式的容器中的搅拌构件的周转运动组合；

图7以沿着图3的线A截取的横截面示出根据可能的替代模式的搅拌构件的位移，所述位移将搅拌构件的径向往复运动和搅拌构件围绕容器中心轴线的轨道式旋转相组合。

具体实施方式

图1涉及根据本发明的系统的优选实施例，它包括一次性使用容器8和制备机20，该制备机被设计用于利用容器8来制备冷却食品(诸如冷冻或冷藏糖食)。

机器20优选地包括用于将容器8接纳在其中的接纳底座。当在如图1所示的侧面剖视图中观察时，接纳装置1优选地成型为V形或截顶圆锥形状。因此，接纳底座1优选地包括插入开口23a以及下部开口23b，容器8可放置在该插入开口中，该下部开口使得能够容纳不同尺寸的容器。

此外，接纳底座1优选地形成为环形圈部分。接纳底座1优选地由专用支撑装置24连接到机器20的外壳。

根据这一实施例，具有不同尺寸即容积的容器8(诸如图2a、2b绘出的容器)可被接纳在接纳底座1中。

该机器还包括连接到热交换元件1a的冷却单元4，热交换元件1a优选地连接到机器20的接纳底座1或与机器20的接纳底座1一体地形成。热交换元件1a优选地为流体连接到该机器的冷却单元4的蒸发器。热交换元件1优选地充当热交换器，从容器8及其封闭的食品汲取热能以使包含在该容器中的产品的温度迅速降低。一般来讲，冷却单元包括冷却回路，该冷却回路使用制冷气体(例如，R404A)以及压缩机、蒸发器和定位在压缩机与蒸发器之间的膨胀阀。因此，可以通过调节输送气体的压缩机的泵速以及膨胀阀的开口，来控制冷却单元的制冷能力。

热交换元件1a优选地包括与容器8的侧壁8d互补的内部几何形状。由此，当容器放置在接纳底座1中时，热交换元件1a的内部热交换接触表面21优选地被成型为邻近容器8的侧壁8d的外表面。

热交换元件1a还由提供极佳热传递特性的材料制成，优选地为金属，诸如不锈钢、铜或铝。因此，容器8和热交换元件1a之间的热传递显著增强。

如图1所示，容器接纳底座1优选地仅部分由热交换元件1a组成。接纳底座1的其余部分(诸如绝热部分1b)优选地由具有较低热容量的材料(例如绝热聚合物)形成。例如，热交换元件可为部分地嵌入外部绝缘塑料框架中的环。

机器20的冷却单元4适于冷却热交换元件1a。由于热交换元件1a具有极佳的导热性，因此容器8的外壁8d快速地冷却下来。冷却单元4可包括任何制冷和/或循环热传递系统以冷却热交换元件1a、容器8的外壁8d，并因此尽快冷却容器8内的糖食产品8b。

任选地，机器20还包括用于盛装液体(诸如水)的储液罐2和专用泵。储液罐2可连接到液体分配装置2a，当容器8放置在机器20的接纳装置1内时，该液体分配装置用于将液体提供到该容器。在初始产品为粉末、凝胶或液体浓缩物时，储液罐可为必需的，并且因此需要根据预定的稀释率加以稀释以获得具有恰当质构的最终产品。

此外，机器20可包括一个或多个顶料储存器3和相关阀或泵(未示出)，用于将固体或液体形式的顶料提供到产品8b。顶料可以是液体果蓉、液体巧克力、蜂蜜、焦糖或固体产品如松脆片、薄片、巧克力碎片。此外，可利用另外提供的热源使顶料液化，诸如融化的巧克力。

机器20还包括搅拌单元5，该搅拌单元适于连接到搅拌构件9并以组合移动(如稍后将详细描述)来驱动该搅拌构件。为此，搅拌单元5优选地装配有被设计用于选择性地连接到搅拌构件9的连接装置5a。搅拌构件9可以是机器20的一部分，或者作为容器8的一部分(一体化地或作为其部件)提供。该搅拌构件优选地为勺子。

机器20还包括用于控制该机器的组件的操作的控制单元6。控制单元6优选地被设计成控制搅拌单元5的运动，具体地讲，控制其旋转速度和时序。该控制单元还优选地控制热交换元件1a在制备食品期间的热量输出。

如图2a和图2b所示，可提供不同的容器8’、8”、8”’，它们各自封闭不同的容积，诸如300mL、200mL或150mL。根据要由相应容器8制备的产品，容器8的尺寸和容积适于包含用于制备特定产品所需的预定量的初始产品配料。

如上所述，优选地为这些容器中的每一者提供盖构件(未示出)，以封闭该容器的孔口8c并因此将配料8b封闭在其中。

该容器优选地包含架藏稳定的可食用配料。另外，该容器优选地包括自由顶部空间，该自由顶部空间由封盖封闭并且可包含保护性气体诸如氮气等。

如图2a、图2b所示，容器8’、8”、8”’均可具有基本上截锥形状。作为另外一种选择，该容器也可具有基本上横向弯曲的形状。

在一个优选的实施例中，容器8包括热传递部分12，该热传递部分优选地与容器的主体8a一体地形成。热传递部分12优选地为具有恒定高度h1的环形部分。该容器的热传递部分可与容器的侧壁一体地形成。

如图2a、图2b所示，容器8’、8”、8”’均包括基本上共同的热传递部分12。当相应容器8’、8”、8”’被布置在机器20的底座1中时，热交换部分12优选地被布置成与该机器的热交换接触表面21重叠。

容器8’、8”、8”’还可包括具有基本上相同几何形状的上边缘部分13。上边缘部分13可以是容器主体8的具有增大的直径的部分，如图2a和图2b中所示。作为另外一种选择或除此之外，上边缘部分13也可包括凸缘状边缘部分(未示出)和/或从凸缘状边缘部分伸出的卷曲外边缘部分，可将容器的闭合封盖密封到该卷曲外边缘部分上。

图3示出了为其提供了搅拌构件9的容器8。搅拌构件9能可拆卸地连接到机器20的搅拌单元5。由此，可拆卸的连接装置5a(诸如磁体和/或夹片)可用于将搅拌构件9连接到机器20的搅拌单元5。

搅拌构件9优选地为勺子形构件，该勺子形构件包括与容器8的内部冷冻表面12a互补地形成的至少一个外部优选圆周表面9a。

制备机20的搅拌单元5被设计用于提供搅拌构件9的运动组合以确保产品的有效混合和冷却。

在图3和图6所示的第一模式下，搅拌单元5被设计用于使搅拌装置9围绕搅拌装置9的纵向轴线Z旋转。纵向轴线Z优选地被布置为相对于容器的纵向中心轴线X偏移。优选地，纵向轴线Z被平行地布置在离容器的中心轴线X的恒定距离d处。如果需要，距离d可以是能在搅拌构件9的外表面9a与容器8的内部冷冻表面12a之间调节。

搅拌单元5还被设计成实现围绕中心轴线X的闭环运动。该闭环运动可为搅拌构件9围绕容器8的中心轴线X的轨道式旋转。然而，应当记住，也可设想非旋转而是椭圆形、三角形或正方形或多边形路径的运动。当容器被容纳在机器20的接纳底座1中时，容器的中心轴线X优选地与该接纳底座的中心轴线重合。

搅拌单元5优选地适于另外提供搅拌构件9的与容器8的内部冷冻表面12a平行的平移运动，如箭头A所示。由此，搅拌构件9的外表面9a优选地与容器8的内部冷冻表面12a平行地运动。这样可成功获得较大表面的刮削，具体地讲，允许在充气期间产品尺寸增大时刮削产品。

搅拌单元5优选地还适于控制搅拌构件9围绕相应轴线Z、X的旋转速度ω1、ω2。可控制这些速度以使其在整个产品制备周期期间保持恒定，或者阶梯式或逐渐地变化。另外，搅拌单元5可被设计成控制和调整搅拌构件9在方向A上的速度ω3。

由于搅拌构件9进行不同运动，可由搅拌单元5根据要制备的糖食的类型来选择性地调整这些运动的方向和/或速度，因此可获得容器8内的产品8b的有效热传递和混合。

围绕轴线X、Z以及在平移方向A上的不同运动可单独地提供，诸如在给定序列内提供，或作为搅拌构件9在容器内的组合运动提供。

搅拌构件9优选地定位在容器8的热交换部分12的内部冷冻表面12a处，或在容器8被放置在机器20中时定位在与热交换元件1a相对的位置(参见图1)。因此，可在搅拌构件9的表面9a和被机器的冷却装置1a冷却的内部冷却表面12a之间刮削待冷却的产品。

图4示出该系统的连接至容器8内的搅拌构件9的搅拌单元5的放大图。

用于将搅拌构件9连接到搅拌单元5的连接装置5a优选地包括第一驱动构件25，该第一驱动构件使得能够实现搅拌构件9围绕其纵向轴线Z的旋转。驱动构件25优选地被设计用于选择性地连接到搅拌构件9的支撑轴27的远侧部分。

连接装置5a优选地还包括第二驱动构件26。第二驱动构件26接合搅拌构件9的支撑轴27以驱动轴27围绕中心轴线X进行轨道式旋转。

第一驱动构件25和第二驱动构件26优选地连接到设备的控制单元6，该控制单元单独地控制第一驱动构件25和第二驱动构件26的方向和旋转速度。

第一驱动构件25和第二驱动构件26优选地各自包括连接到机器的控制单元6的扭矩传感器27a、27b。因此，控制单元6可响应于相应传感器27a、27b所检测到的扭矩来控制和调节驱动构件25、26的旋转速度，从而控制和调节搅拌构件9的旋转速度。因此，可在制备期间改变(例如，降低、升高或停止)速度以适应产品构型(例如，冰淇淋、搅打的奶油甜品等)。

图5a至图5d涉及该系统的一个优选实施例的示意图，其中标明了该系统的刮削区域S和冷却区域C。

图5a示出了环形热交换元件1a的详细实施例，该环形热交换元件1a具有高度h3，并且限定了环形元件轮廓内的热交换或冷却区域C。在容器8被容纳在机器20的接纳底座1中的情况下(如图5b所示)，容器外壁8d的冷却主要发生在与环形热交换元件1a的轮廓重叠的那部分容器壁处。由此，容器壁8d的一部分可包括热交换部分12，如图2a和图2b所示。

图5c和图5d示出了容器8的垂直延伸的刮削区域S，该刮削区域是指布置在容器8的内部冷冻表面12a与搅拌构件9的外部环形刮削表面9a之间的区域。刮削区域优选地沿着容器的内部冷冻表面12a垂直地延伸到高度h2。

如图5c所示，搅拌构件9优选地被布置在容器8内，使得限定在搅拌器的刮削表面9a与容器的内部冷冻表面12a之间的刮削区域S至少与机器20的热交换元件1a的冷却区域C重合。

具体地讲，刮削区域S的高度h2优选地等于或大于相应冷却区域C或热交换元件1a的高度h3。由此，当在侧视图中观察时，垂直延伸的刮削区域S优选地与垂直延伸的冷却区域C完全重叠。

根据这种布置方式，可在制备食品期间利用搅拌构件9将冷冻、粘性或烧焦产品的任何外皮从内部冷冻表面12a移除。

图7示出了一种变型，其中搅拌构件以组合方式往复且径向地运动，同时围绕容器或底座的中心轴线X旋转。在第一运动中，搅拌构件(诸如勺子9)被布置成受到驱动单元在往复径向方向R1、R2、R3…上的驱动。在以规则的时间间隔保持这种运动的同时，将搅拌构件的具有受控速度(ω2)的第二轨道运动提供给搅拌构件。因此，容器的内表面12a被搅拌构件间歇地刮削，具体地讲，在搅拌构件的边缘邻近该表面时进行刮削。当搅拌构件远离表面12a时，搅拌构件将位于容器中心的产品打旋。该组合运动迫使产品从中心循环到周边以及从周边循环到中心，从而确保没有任何产品未被搅拌。该循环与容器表面的冷却相结合，确保了产品被更快冷却以及获得了所希望的质构。

实例1

在下文中，将结合香草冰淇淋的配方来阐述用于制备食品的机器的基本工作原理。

首先，使机器20的活动结构7(参见图1)进入其打开位置，在该位置，已经移除了盖构件的容器8插入接纳底座1中，所述盖构件被提供用以封闭容器8的中心开口8c。处于打开位置时，搅拌装置9可手动连接到该机器的搅拌单元5。然后，使活动结构7进入其关闭位置，在该位置，搅拌单元5和顶料储罐3朝容器8下降。处于该位置时，搅拌装置9被带进相邻于容器8的内部冷冻表面12a并与之接触的位置。

在第一快速发泡阶段，通过控制单元6将热交换元件的制冷能力设定为100％，获得容器内食品的冷却。利用驱动装置25使搅拌构件9在容器内以ω1＝800rpm围绕轴线Z旋转。另外，控制第二驱动装置26，使搅拌构件9在同时但以较低速度即ω2＝-60rpm围绕轴线X旋转。

因此，产品在容器8内同时被冷却、搅拌和刮削。该运动最长持续120秒或直到第一驱动装置25处的扭矩传感器27b检测到在搅拌构件9处的扭矩的预定阈值。

在第二制备阶段，降低旋转速度以避免容器8内的产品8b发生溢流。由此，将ω1设定为400rpm，并且将ω2保持在-60rpm。将冷却装置1a的制冷能力保持在其最大制冷能力的100％。

“制冷能力”通常通过调节压缩机的速度和通过改变定位在冷却回路中的压缩机和蒸发器之间的膨胀阀的开口来获得。

将该设置施加最长120秒，或直到扭矩传感器27b检测到预定扭矩值，与此同时机器的专用温度传感器检测到最终温度为约–10℃。

然后使机器20的活动结构7进入其打开位置，使得可从接纳装置1取出容器8。由此，搅拌单元5可与搅拌装置9断开连接。用户随后可从机器的接纳装置1中取出容器8。

实例2

该实例涉及搅打酸奶的制备，其中在第一制备阶段，提供搅拌构件9的相对较高速度。

具体地讲，将旋转速度ω1设定为1200rpm，同时将旋转速度ω2设定为-30rpm。将热交换元件1a的制冷能力设定为100％。将该设置施加最长120秒或直到检测到产品的温度为约+4℃。

在第二制备阶段，使旋转速度ω1,ω2保持不变(与第一阶段相比)，并且将制冷能力降低至30％。将该设置施加最长120秒或直到扭矩传感器27b检测到预定扭矩值。

实例3

该实例3涉及牛奶冰沙的制备，其中在第一制备阶段，施加搅拌装置9的相对较慢搅拌，以便避免初始液体产品飞溅。由此，将ω1设定为400rpm，同时将旋转速度ω2设定为-30rpm。将热交换元件的制冷能力设定为100％。将该设置施加最长120秒或直到产品的温度低于6℃。

在第二制备阶段，将ω1设定为800rpm，同时将旋转速度ω2设定为-60rpm。将制冷能力保持在100％。因此，施加了相对较快的产品发泡和冷却。将该设置施加最长120秒或直到温度为约+2℃。

在第三制备阶段，使ω1和ω2保持不变(与第二阶段相比)，同时将冷却单元的制冷能力降低至30％。将该设置施加最长120秒或直到扭矩传感器27b检测到预定扭矩值。

在上述实例的制备过程期间，可将液体或固体顶料从顶料储罐3添加到容器8内的主产品上。这项操作可在接近制备过程结束时发生，这样液体顶料将形成吸引消费者的视觉漩涡而且固体顶料将保持酥脆。

本发明实现了冷食品(诸如充气的冷冻或冷藏糖食)的有效制备，所述冷食品可在同时充当过程容器和享用容器的初始容器内以单份形式新鲜制备。

根据本发明，还可以在短时间内制备若干不同类型的此类产品。由于容器是一次性的并且不需要清洁，因此简化了处理并且减少了清洁需求。

虽然已结合本发明的优选实施例描述了本发明，但本领域的普通技术人员可在不脱离所附权利要求所限定的本发明范围的情况下作出许多修改和更改。

Claims (16)

1.一种用于制备冷却食品的机器，所述机器包括：

-接纳底座(1)，所述接纳底座用于容纳容器(8)，并且包括具有热交换接触表面(21)的热交换元件(1a)，当所述容器被放置在所述机器中时，所述热交换接触表面被布置为与所述容器的侧壁(8d)的外表面接触，

-冷却单元(4)，所述冷却单元被布置用于冷却所述热交换元件(1a)，以及

-搅拌单元(5)，所述搅拌单元能连接到搅拌构件(9)并且被布置用于根据运动组合来驱动所述搅拌构件(9)，该运动组合包括所述搅拌构件(9)围绕其纵向轴线(Z)的第一旋转运动，以及所述搅拌构件(9)围绕所述容器(8)或所述底座(1)的纵向中心轴线(X)的闭环运动，其中所述纵向轴线被布置为相对于所述接纳底座(1)和/或所述容器(8)的纵向中心轴线(X)偏移；

其中，根据要制备的所述冷却食品来设定所述搅拌构件(9)的所述第一旋转运动和所述闭环运动的方向和速度值。

2.根据权利要求1所述的机器，其中所述搅拌构件(9)的所述闭环运动为围绕所述容器(8)或所述底座(1)的所述纵向中心轴线(X)的轨道式旋转运动。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的机器，其中所述搅拌构件(9)围绕轴线(X)的所述闭环运动的角速度(ω2)与所述搅拌构件(9)围绕轴线(Z)的角速度(ω1)不同。

4.根据权利要求3所述的机器，其中所述搅拌构件(9)围绕轴线(X)的所述闭环运动的所述角速度(ω2)低于所述搅拌构件(9)围绕轴线(Z)的所述角速度(ω1)。

5.根据权利要求4所述的机器，其中所述角速度(ω2)优选地小于所述角速度(ω1)的35％，更优选地小于所述角速度(ω1)的25％，甚至更优选地小于所述角速度(ω1)的15％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的机器，其中所述运动组合还包括所述搅拌构件(9)优选地在与所述容器(8)的所述侧壁的所述内部冷冻表面(12a)平行的方向(A)上的线性运动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的机器，其中所述运动组合还包括所述搅拌构件(9)相对于所述容器(8)或所述底座(1)的径向往复平移运动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的机器，所述机器还包括控制单元(6)，所述控制单元被配置成根据要制备的冷却食品的类型来控制至少所述搅拌构件(9)的所述方向和所述速度(ω1,ω2)的值。

9.根据权利要求8所述的机器，其中所述搅拌构件(9)的所述速度(ω1,ω2)被单独地提供，诸如在给定序列内提供，或作为所述搅拌构件(9)在所述容器(8)或所述底座(1)内的组合运动提供。

10.根据前述权利要求中任一项所述的机器，其中所述搅拌构件(9)被设计用于能可拆卸地连接到所述机器的所述搅拌单元(5)，并且优选地被成型为用于食用所得糖食产品的勺子。

11.一种系统，所述系统包括根据权利要求1至10中任一项所述的用于制备冷却食品的机器(20)，并且还包括容器(8)，所述容器包括具有内部冷冻表面(12a)的热传递部分(12)，所述热传递部分被布置为使得当所述容器(8)被布置在所述机器(20)的所述接纳底座(1)中时，所述热传递部分(12)与所述机器的所述热交换接触表面(21)重叠。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述搅拌构件(9)在连接到所述机器(20)时，被布置成邻近所述容器(8)的所述内部冷冻表面(12a)，由此限定所述内部冷冻表面(12a)与所述搅拌构件(9)的外部环形刮削表面(9a)之间基本上垂直延伸的刮削区域(S)。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述容器(8)内的所述刮削区域(S)的垂直延伸长度(h2)等于或大于所述机器(20)的所述热交换接触表面(21)的垂直延伸长度(h3)。

14.一种用于在根据权利要求1至10中任一项所述的机器中制备冷却食品的方法，其中所述方法包括如下步骤：

-将包含预定量的配料的容器(8)放置到所述机器(20)的所述接纳底座(1)中，

-利用与所述容器(8)的侧壁(8d)的外表面接触的所述机器(20)的所述热交换元件(1a)来冷却所述容器，

-利用所述搅拌单元(5)，使所述搅拌构件(9)在所述容器(8)内以根据要制备的冷却食品的类型而调节的特定运动组合来运动。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在制备期间根据要制备的冷却食品的类型来调节所述搅拌构件的所述运动(方向、速度)。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述冷却单元的制冷能力在制备期间根据要制备的冷却食品的类型而变化，例如降低。