CN106231916A - 螺旋状移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷冻甜食分配器，包括：用于接收和保持待分配产品的贮存器；带有圆筒形冷却元件的蒸发器；具有螺旋状元件的移动装置，所述螺旋状元件被布置用于在冷却元件的外部同心旋转，以此沿所述冷却元件的纵轴推动所述产品；与所述移动装置接合的驱动装置，用于旋转所述移动装置；以及用于分配所述产品的分配器装置，其中所述螺旋状元件相对于所述圆筒纵轴的攻角α小于60°。本发明还涉及所述螺旋状元件本身，并且涉及利用根据本发明的分配器来分配冷冻甜食的方法。

Description

螺旋状移动装置

技术领域

本发明涉及冷冻甜食分配器，具体地讲，涉及带有圆筒形冷却元件和移动装置的分配器，所述圆筒形冷却元件带有蒸发器表面，所述移动装置具有被布置成沿冷却元件纵轴推进产品的螺旋状元件。本发明还涉及用于冷冻甜食分配器的螺旋状元件。

背景技术

市面上有多种类型的制粒机分配器或用于颗粒材料的分配器。这些制粒机分配器包括竖直或水平位置的主轴，并且包括环绕蒸发器的螺旋形刮板，这样分配器就可同时执行刮削和搅拌功能。制粒机分配器的构造对粒状冷却、冰冻、部分冷冻或冷冻产品朝向分配阀的移动情况起决定作用。

Sorbettiera式机器领域中的当前分配系统主要目标是对水基产品(例如，刨冰(granite))有效。这些类型的产品的膨胀度在0％至40％范围内或更低，并且这些类型的产品是不含脂肪(或脂肪含量非常低)的产品。从这种机器分配的典型产品是糊状产品或液体产品，诸如可饮用水冰、刨冰(granite)、冰沙(slush)等。

在这种类型的机器中，产品料团通常在环境温度下以液体或液体和粉末的形式分批添加到料斗中，并且储存几个小时至最多10天。通过蒸发器将产品冷却，随后从蒸发器的冷却表面刮下已冷却的产品。然后通过分配阀按份分配产品。

人们发现，Sorbettiera分配机器不太适于膨胀度为20％至85％的乳基产品。现有机器存在的问题是，分配器的膨胀度稳定性差并且分配器中的产品行为不受控，在产品被储存在分配器中几天的情况下尤其如此。

机器的性能取决于其生产量和机器中的产品行为。要根据可提供的份数实现合理的生产量，理解产品和机器之间的相互作用尤为重要。

因此，本领域需要一种分配器，其可对于每批产品分配大量的产品份数(尤其是对于膨胀度较高的产品，诸如，膨胀度为20％至85％)，而膨胀度在储存或分配期间基本上不损失。

发明内容

因此，本发明涉及冷冻甜食分配器，该分配器包括

用于接收和保持待分配产品的贮存器，

带有圆筒形冷却元件的蒸发器，

具有螺旋状元件的移动装置，该螺旋状元件被布置用于在冷却元件的外部同心旋转，以此沿冷却元件的纵轴推动产品，

与移动装置接合的驱动装置，用于旋转移动装置，以及用于分配产品的分配器装置，

其中螺旋状元件相对于圆筒纵轴的攻角α小于60°。

人们惊讶地发现，根据本发明的分配器可使产品朝向剂量阀传送的同时，还可温和搅拌产品并且沿整个蒸发器表面分配产品。本发明通过专门设计的元件提供了降低的剪切速率/应力，从而允许在分配期间保持膨胀度。

人们还发现，移动装置的专门设计降低了料斗中的产品压力。压力降低使得可控制料斗中的膨胀度，在分配过程中产品被储存较长时间的情况下尤其如此。这使得分配器尤其适于分配膨胀度为20％至100％(更具体为70％至85％)的含脂肪产品。

在另一方面，本发明涉及具有第一端和第二端的螺旋状元件，该第一端适于与驱动装置接合，该第二端适于布置在贮存器内，其中该螺旋状元件的纵轴为120mm至520mm，内径为80mm至160mm，并且其中该螺旋状元件相对于纵轴的攻角α小于60°。

利用本发明的螺旋状元件设计，人们发现在不需要过度掺入空气或减少产品中的空气的情况下就可移动产品。产品的移动使得能够实现水平和竖直地在紧公差内的温度分布，这对产品质量很重要，并且这是为了避免产品塌缩。此外，如果未将产品移离蒸发器表面，那么该产品将在冷却元件上冻结成冰层，从而可能造成堵塞。

而且，根据本发明的移动装置提供温和搅拌并且降低压力的同时，还避免在刮板的上游部分形成斜坡或堆积产品。这种产品堆积是不希望的，原因如下：

a.由于产品停留在刮板的前向部而远离冷却元件，所以温度分布不均匀，因此该区域中的产品温度将上升。

b.料团分布也不均匀，因此产品质量不一致，因而产品质量不可控。

c.由于产品表面将具有较高温度，最终会呈现出较大尺寸的气泡并且出现气泡尺寸分布不均，并伴随塌缩及由此产生的流动性风险，因此刮板前向部上的产品容易塌缩或损失膨胀度。

同时，需要持续保持冷却元件表面不堆积冰或冷冻产品。这是为了避免产品料团中含有冰块并且确保温度在整个产品上均匀分布，这不仅可影响产品结构，还可避免造成刮削损伤。

因此，本发明阻止了以上情况的发生。

本发明还在产品份数方面提供了对最初储存在分配器中的那批产品料团的改进利用。

在另外一方面，本发明涉及用于分配冷冻甜食的方法，该方法包括：提供如上所述的分配器，

提供一批膨胀度为20％至100％、最优选为20％至85％的冷冻甜食，并且将该冷冻甜食引入分配器的贮存器中，

其中，驱动装置为螺旋状元件提供16rpm至50rpm的旋转速度，并且冷却元件的表面冷却温度介于-1℃和-20℃之间。

附图说明

图1A和图1B示出了根据本发明的螺旋状元件的一个实施方案的侧视图。

图1C示出了图1A和图1B的螺旋状元件的实施方案的剖视图并且限定了攻角α。

图2示出了图1的螺旋状元件的透视图。

图3示出了传统螺旋状元件以及使用该元件产生的产品表面分布的图片。

图4示出了单次旋转螺旋状元件以及使用该元件产生的产品表面分布的图片。

图5示出了带有转移器元件的单次旋转螺旋状元件的一个实施方案。

图6示出了根据本发明的一种分配器的原理透视示意图。

图7示出了根据本发明的一种分配器的剖视示意性侧视图。

图8示出了根据本发明的分配器和传统分配器随时间推移的膨胀度变化。

图9示出了根据本发明的分配器和传统分配器随时间推移的温度分布。

具体实施方式

根据本发明，将部分冷冻形式的产品加入机器中，其中该产品具有给定的预定起始膨胀度。在本发明的一个优选实施方案中，不希望在储存和从机器分配的过程中膨胀度增加或降低20％至85％。

本发明在以下方面不同于已知的分配机：部分现有机器被设计成通常产生水基产品(冰沙、刨冰类型)；其他现有机器被设计成由干基材料产生混合物，随后掺入空气。刮板在这些机器中用于当在蒸发器表面上形成冰层时从蒸发器表面去除冷冻混合物。本发明不仅从圆筒去除冷冻混合物，而且还提供了温和搅拌和降低的剪切应力。

本发明通过螺旋状元件设计解决了不同问题。具体地讲，已发现本发明对含有脂肪(大约8％)的乳基配方食品有效。脂肪对剪切非常敏感，一旦剪切速率过高，膨胀率不稳定的风险就极高，这会导致产品体积塌缩。

所谓α攻角是指螺旋状元件相对于圆筒纵轴的倾斜角度，如图1C所示。

另外，在本发明上下文中，除非另外指明，否则所指出的成分百分数是指基于产品重量的重量百分数，即重量/重量％。

膨胀度与搅打进制备充气产品所用配料混合物中的空气量有关。膨胀度是冰淇淋生产领域内技术人员公认的术语，在本发明中，膨胀度被定义为相比于用于产生冰淇淋的混合物体积，该冰淇淋体积的增大量，以百分比计。换句话讲，如果将1L混合物充气产生2.0L冰淇淋，那么其体积增加了100％(即，膨胀度为100％)。

根据本发明的分配器包括具有螺旋状元件的移动装置，该螺旋状元件被布置用于在冷却元件的外部同心旋转，以此沿冷却元件的纵轴推动产品。移动装置可包括用于接合和固定螺旋状元件的接合装置。驱动装置被设置以与移动装置接合，用于旋转移动装置。驱动装置优选地为电机形式，可经由驱动轴连接到移动装置。在本发明的一个优选实施方案中，移动装置就是螺旋状元件，其被设计成可直接与驱动装置相连。有利的是，在本发明的此实施方案中，螺旋状元件设置有与驱动装置接合的端部件。借助于螺旋状元件中的板条开口和驱动轴上的相应形状，驱动轴和螺旋状元件连接起来。

图6和图7示出了根据本发明的分配器(1)的视图，该分配器包括：用于接收和保持待分配产品的贮存器(5)；带有圆筒形冷却元件(4)的蒸发器；具有螺旋状元件(3)的移动装置(2)，该螺旋状元件被布置用于在冷却元件(4)的外部同心旋转，以此沿冷却元件(4)的纵轴推动产品；具有驱动轴(1)的驱动装置(7)，该驱动轴与移动装置(2)接合，用于旋转移动装置；以及用于分配产品的分配装置(8)。分配装置(8)优选地为阀。支撑杆被设置以用于加固螺旋状元件(3)。延伸元件(6)被设置以用于确保冷却元件和螺旋状元件的长度相同。冷却元件用于从产品中抽取热量。单次旋转螺旋状元件提供了温和搅拌，因此可提供随时间推移均匀的温度分布以及受控的膨胀度。

在分配器(1)运行过程中，产品储存在贮存器中例如1小时至最多10天。部分冷冻的产品被储存，然后通过阀进行分配。螺旋状元件不断旋转，以从圆筒形冷却元件(4)的表面移开冷冻产品层。除此之外，移动装置的螺旋状元件有助于在分份过程中将产品推向料斗前方，进而推至分配阀。一旦阀处于打开位置，就可分配产品。

在本发明的一个优选实施方案中，螺旋状元件在圆筒形冷却元件的长度上的圈数介于0.25和1.5之间。图1C中所述的所得攻角α是所述圈数和螺旋状元件长度的变量。在本发明的一个具体优选实施方案中，螺旋状元件沿冷却元件的长度的圈数为1。此类螺旋状元件如图2所示。在此实施方案中，冷却元件的长度基本上等于螺旋状元件的节距长度。已发现，螺旋状元件的这种设计温和移动贮存器中的产品，既不会破坏产品膨胀度也不会增加产品膨胀度。

螺旋状元件的行程高度优选地为4mm至50mm，更优选地为6mm至12mm。优选的厚度为0.3mm至15mm，更优选地介于3mm和8mm之间。

根据螺旋状元件的厚度，可设置有一个或多个结构来加强螺旋状元件的稳定性。例如，这种结构可以杆(9)的形式设置在螺旋状元件的前端和后端之间，如图1A至图1B以及图2所示。

为了确保较好冷却产品的同时进行温和处理，螺旋状元件被布置成与圆筒形冷却元件之间的净距离介于0.1mm和3mm之间，从而允许产品混合物穿过圆筒和螺旋状元件之间。在一个优选实施方案中，除了通过螺旋状元件围绕冷却圆筒转动进行的刮削操作之外，螺旋状元件不包括刮板。这避免了降低产品膨胀度。

根据本发明的一种分配器优选地具有冷却元件，该冷却元件的长度为100mm至500mm，优选地介于200mm和400mm之间。据本发明的一种分配器具有带有圆筒形冷却元件的蒸发器。蒸发器可以是常规在用于Sorbettiera式机器的分配装置中使用的蒸发器。圆筒形冷却元件的冷却能力优选地介于0.05kW和1.0kW之间，更优选地为约0.5kW。

有利的是，根据本发明的分配器具有螺旋状元件，其中螺旋状元件的长度基本上等于冷却元件的长度。这提供了从冷却元件表面对产品的完全去除。然而，存在这样的分配器，其中螺旋状元件延伸到冷却元件之外，留出搅拌不到产品的产品死区。在本发明的此类实施方案(其中螺旋状元件比圆筒形冷却元件长)中，延伸元件优选地被设置在冷却元件的端部和螺旋状元件的端部之间，用于转移未冷却的产品。

分配器的贮存器可具有适于使用分配器的容积。用于冷冻甜食的贮存器的一种合适尺寸适于容纳1L至10L产品。

分配器设置有用于分配产品的分配装置。优选地，分配装置用于将产品分配为单份。有利的是，具有可移除活塞的阀可用于该分配装置，以允许方便清理该分配装置。

冷冻甜食分配器是用于水基或乳基部分冷冻产品的分配器。例如，冰沙、刨冰、冰淇淋、奶昔或碎冰饮料。在本发明的一个具体优选实施方案中，冷冻甜食包括优选配方的冷冻甜食，其含有12重量％至20重量％的糖、6重量％至12重量％的脂肪和1重量％至4重量％的蛋白质。此配方的含水量优选地在55％至70％的范围内，膨胀度为20％至85％。

本发明还涉及一种具有第一端和第二端的螺旋状元件，该第一端适于与驱动装置接合，该第二端适于布置在贮存器内，其中该螺旋状元件的纵轴为120mm至520mm，内径为80mm至160mm，并且该螺旋状元件相对于圆筒纵轴的攻角α小于60°，优选地介于45°和50°之间。这种螺旋状元件的优点如上文所述。

实施例

以下实施例以举例而非限制的方式说明了本公开的各个实施方案。

用于实验的两个产品分配器为：1)常规产品分配器(Bras Sorbettiera 4R1155-OD1-999)，其螺旋状元件沿冷却元件的长度的卷绕数为2并且攻角为90°；根据本发明的一个分配器，其螺旋状元件围绕冷却元件的卷绕数为1。

将一袋4.7L的产品引入分配器的容器中。该产品为半融化冰淇淋或乳基产品，该产品被从袋中挤出并引入容器内，同时轻轻搅拌几个小时至最多10天。其质地是冷奶油饮用咖啡冰淇淋/或乳基咖啡。该产品含有12重量％至20重量％的糖、6重量％至12重量％的脂肪和1重量％至4重量％的蛋白质。

实验在为期2天的分份期间进行。先将100mL的小份分配到纸杯中。分配该起始剂量之后，分份每20分钟分配一次，并测量杯内产品的膨胀度和温度。第一天分配16份，然后将剩余产品严格静置16小时(如过夜静置)。静置16小时后，第二天从第一份(或分配器中的产品)的第一测量(膨胀度和温度)开始。分份剂量的频率为20分钟。持续进行分配，直到机器清空，或直到由于产品冻结在圆筒上而造成机器堵塞，或直到膨胀度下降至20％。对于每个杯中的产品，校正膨胀度和产品温度。所有这些测量值与分份产品的杯内质量和数量相关。

膨胀度被定义为在生产过程中由于掺入产品中的空气量而获得的冰淇淋膨胀百分比。膨胀度为50％是指膨胀了50％。换句话讲，是指掺入冰淇淋混合物中的空气体积的量度。

图8和图9示出了在标准机器(黑色线)和根据本发明的分配器(灰色线)上进行2天测试的一个实施例。x轴表示剂量数，y轴表示膨胀度百分比。在此实施例中，可观察到根据本发明的分配器的膨胀度更稳定，从而可分配更多的份数。在这种情况下，膨胀度在更长一段时间内也更稳定。

结果表明，标准机器提供了32至34份100mL，而根据本发明的分配器提供了39至41份100mL。

以下实施例示出了2天时间内单次旋转螺旋状元件的性能。该性能表示为膨胀度相对于时间和剂量数的函数。x轴表示分份数量，y轴表示膨胀度百分比。

黑色(加粗)曲线表示现有机器的性能，灰色线表示根据本发明的解决方案的性能。黑色(加粗)线表明膨胀度随时间推移变得越来越不稳定。该膨胀度在第一天过度增加，在第二天很早出现塌缩，并且其提供的份数较少。灰色线表明膨胀度在较长一段时间内都更稳定得多。因此，利用本发明的解决方案获得的分份数量较高，并且膨胀度恒定，这可使产品具有更佳的质量。

还测量了容器中随时间推移的温度稳定性以及杯内温度。以下图表示出了在2天试验测试期间内的杯内温度。x轴表示分份数量，y轴表示温度(单位为℃)。

黑色线表示标准的现有分配机器，灰色线表示根据本发明的分配器。在标准机器中，发现热交换效率低，并且热交换表面的利用率低，从而导致杯内温度不一致且较高。灰色线表示根据本发明的温度变化。发现由于更好地利用了冷却元件表面，排热效率更高，可将料团冷却至膨胀度更加稳定的温度，并且在整个分配时间段内，杯内温度也更加稳定。这可使得分配质量更好和更一致的更多份。根据本发明的分配器可分配44份，而标准机器仅能分配38份。

应当理解，对本文所述的目前优选实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。可在不脱离本发明主题的精神和范围且不削弱其预期优点的前提下作出这些变化和修改。因此，这些变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。

Claims (15)

1.一种冷冻甜食分配器，包括

用于接收和保持待分配产品的贮存器，

带有圆筒形冷却元件的蒸发器，

具有螺旋状元件的移动装置，所述螺旋状元件被布置用于在冷却元件的外部同心旋转，以此沿所述冷却元件的纵轴推动所述产品，

与所述移动装置接合的驱动装置，用于旋转所述移动装置，以及用于分配所述产品的分配器装置，

其中所述螺旋状元件相对于所述圆筒的纵轴的攻角α小于60°。

2.根据权利要求1所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件在所述圆筒形冷却元件的长度上的圈数介于0.25和1.5之间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件相对于所述圆筒的纵轴的攻角α介于45°和50°之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件的行程高度为6mm至12mm，并且厚度为0.3mm至15mm。

5.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件被布置成与所述圆筒形冷却元件之间的净距离介于0.1mm和3mm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述冷却元件的长度为100mm至500mm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件不具有沿所述圆筒形冷却元件的表面拖拽的刮板元件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述圆筒形冷却元件的冷却能力介于0.05kW和1.0kW之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件的长度基本上等于所述冷却元件的长度，或比所述冷却元件长，或延伸穿过所述贮存器的整个长度。

10.根据权利要求9所述的冷冻甜食分配器，其中所述螺旋状元件比所述圆筒形冷却元件长，并且延伸元件被设置在所述冷却元件的端部和所述螺旋状元件的端部之间，用于转移未冷却的产品。

11.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述贮存器适于容纳1L至10L产品。

12.根据前述权利要求中任一项所述的冷冻甜食分配器，其中所述分配装置包括具有可移除活塞的阀。

13.一种冷冻甜食分配器，所述冷冻甜食分配器是用于水基或乳基的部分冷冻产品的分配器。

14.一种具有第一端和第二端的螺旋状元件，所述第一端适于与驱动装置接合，所述第二端适于布置在贮存器内，其中所述螺旋状元件的纵轴为120mm至520mm，内径为80mm至160mm，并且其中所述螺旋状元件相对于所述纵轴的攻角α小于60°。

15.一种用于分配冷冻甜食的方法，包括：

提供根据权利要求1至13所述的冷冻甜食分配器，

提供一批膨胀度为20％至100％、最优选为20％至85％的冷冻甜食，并且将所述冷冻甜食引入所述分配器的所述贮存器中，

其中，所述驱动装置为所述螺旋状元件提供16rpm至50rpm的旋转速度，并且所述冷却元件的表面冷却温度介于-1℃和-20℃之间。