CN107000916A - 用于由包袋制备冷食物或饮料的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备冷却食物或饮料产品的包袋(10)，所述包袋包括具有内容积的至少一个容器(30)以及固定到所述至少一个容器并与其内容积连通的装配组件(20)，在所述内容积中储存能够被冷冻或部分冷冻的配料，所述装配组件(20)被构造成在所述包袋的所述内容积中提供流体射流循环，当所述配料已被冷冻或部分冷冻时，以比所述配料的温度更高的温度提供所述流体，使得所述配料的大部分融化成分配的所述冷却食物或饮料产品。

Description

用于由包袋制备冷食物或饮料的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于由包含食物或饮料基础配料的包袋、尤其是柔性包袋制备冷或冷藏食物或饮料的系统和相应方法。

背景技术

由包含食物或饮料配料的柔性包袋或容器制备食物或饮料可在现有技术中例如根据文档WO 99/05044或WO 2011/024103获知。相较于通常具有胶囊形状的半刚性和刚性容器，这些柔性容器或包袋一般具有以下优势：使用更少量的材料包装产品，这导致总体更低的生产成本，数个生命周期评估表明受到更低的生命周期影响，并且使用者方面的优势在于其将需要更少可用空间就能储存这些包袋，因为这些包袋更紧凑。

为了实现由柔性包袋或容器制备冷或冷藏的食物或饮料产品，现有技术中的一些现有解决方案增加了例如冰块或冰浆以降低从包袋所分配产品的温度，例如从专利文献WO2006/123131或EP 1964785 A2中已知的。这种解决方案的问题是其使得最终食物或饮料产品被稀释并且其最终味道强烈改变。

在现有技术已知的其它布置中，由包袋制备食物或饮料产品的机器需要包括集成冷却模块，以提供冷或冷藏的最终产品。然而，这种解决方案存在成本高的问题，并且机器需要大体积和重量。

另外的其他解决方案使用通常通过加入冰块直接向水箱提供冷水的机器，因此不需要集成冷却模块：然而，在这种解决方案中，水被泵送后升温，更有甚者，因为该冷水与环境温度下的产品混合，并且通常在同样处于环境温度下的杯子或接收器中混合，所以杯中获得的最终食物或饮料产品具有温度(通常约介于12℃和15℃之间)，从消费者的感知角度来看，该温度高于最佳温度(通常要求低于10℃)。

本发明提供了针对上述需求的解决方案，如将进一步解释的那样。本发明还意图实现其他目的，特别是对在本说明书的剩余部分中将出现的其他问题的解决办法。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种用于制备冷却食物或饮料产品的包袋，该包袋包括至少一个具有内容积的容器以及固定到所述至少一个容器并与其内容积连通的装配组件，在该容器的内容积中储存有能够被冷冻或部分冷冻的配料，该装配组件被构造成在包袋的内容积中提供流体射流循环，当配料已被冷冻或部分冷冻时，以比配料温度更高的温度提供该流体，使得大部分配料融化成分配的冷却食物或饮料产品。

本发明的包袋优选地至少包括布置在至少一个容器中的内部密封件，使得在至少一个容器的内容积中构造配料室，其中冷冻或部分冷冻的配料远离装配组件储存。通常，内部密封件能被流体射流破坏。

优选地，至少一个容器的内容物是冷冻或部分冷冻的产品和流体混合物。

通常，该包袋包括至少两个容器，该容器中至少一者的内容物是温度低于0℃的产品。

根据本发明，包袋的装配组件被构造成使得流体可根据待分配的产品供应到单个容器中或依次供应到多个容器中。通常，装配组件被构造成以特定的流体流量将一定总体积的流体提供到包袋的该容器或多个容器中。

通常，装配组件被构造成单个插入件，其进一步允许分配所制备的食物或饮料产品。

本发明的包袋包括至少一片柔性不透水材料，其被接合以构造包袋的内容积，该材料选自塑料层压件、金属化箔或铝箔、或者纤维基材料。

优选地，本发明的包袋的装配组件包括定中心和固定孔，其被构造成与制备食物或饮料产品的食物或饮料制备设备中的专用部件配合。另外优选地，装配组件被构造成被食物或饮料制备设备可换向地刺穿，使得流体可以可换向地注入到包袋中。

在冷却食物或饮料产品的制备期间，本发明的包袋通常被构造成基本上竖直取向的基本平面形状。

根据第二方面，本发明涉及一种用于在制备设备中由所描述的包袋制备冷却食物或饮料的系统，该设备包括用于通过装配组件以一定速度将流体提供到容器内容积中的注入装置。

根据第三方面，本发明还涉及在如前所述的系统中制备冷却食物或饮料产品的方法，该方法包括以下步骤：

-将包袋基本竖直取向放置在设备中，装配组件布置在包袋的下部；

-通过装配组件以一定速度和允许包袋中冷冻或部分冷冻的内容物融化的温度将流体提供到包袋的内容积中。

在本发明的方法中，包袋通常包括构造容器内容积中配料室的内部密封件，其中能够被冷冻或部分冷冻的配料远离装配组件储存；该方法包括以下步骤：通过装配组件以一定压力将流体提供到所述包袋的内容积中，该压力经过计算以使其允许破坏内部密封件。

附图说明

结合附图，在阅读本发明的非限制性实施方案的以下详细描述时，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，其中：

图1示出了根据本发明的包括容器和装配组件的包袋的前视图，其内包含食物或饮料基础配料，以制备冷或冷藏食物或饮料。

图2示出了根据本发明的如图1所示包袋的装配组件的详细视图。

图3示出了根据本发明的包括容器和装配组件的包袋的另一个实施方案的前视图，其内包含食物或饮料基础配料，以制备冷或冷藏食物或饮料，该包袋下部包括两个对称布置的斜面。

图4示出了用于处理根据图1或图3中任一项的包袋的设备的示意图，使得包袋和设备构造根据本发明制备冷或冷藏食物或饮料的系统。

图5示出了根据已知现有技术的用于制备冷或冷藏食物或饮料的标准方法中所发生热能过程的概述。

图6示出了使用根据本发明的系统制备冷或冷藏食物或饮料时所发生热能过程的概述。

图7示出了表示不同饮料体积的饮料出口温度的图，比较了根据如图5所示的已知现有技术制备冷或冷藏食物或饮料的标准方法以及使用如图6所示根据本发明的系统制备冷或冷藏食物或饮料的方法。

图8示出了表示不同饮料体积的杯中饮料温度的图，比较了根据如图5所示的已知现有技术制备冷或冷藏食物或饮料的标准方法以及使用如图6所示根据本发明的系统制备冷或冷藏食物或饮料的方法。

图9示出了根据本发明的包袋的另一个实施方案的示意图，该包袋包括由装配组件汇集在一起的两个容器。

具体实施方式

根据第一方面，本发明涉及一种用于由包袋10制备冷或冷藏食物或饮料的系统100：优选地，包袋10为柔性包袋，并包含将在其内容积中加工的食物或饮料基础配料，以获得最终冷冻或冷藏产品。

本发明的系统100还包括用于由包袋10制备冷或冷藏食物或饮料产品的设备40。

根据本发明，包袋10中包含的食物或饮料基础配料以初始冷冻或半冷冻状态提供，来自标准家用冷冻器，其温度在标准家用冷冻器中已经通常降至约-18℃。

当本说明书中谈到配料时，应当理解，配料当被引入标准家用冷冻器中持续一定量的时间时，能够完全或部分冷冻，其中温度通常降低至约-18℃。

包袋10中的配料通常被构造成包含一定量的食物或饮料产品(优选为粉末状)以及一定量的流体(通常为水)的混合物。然后将填充包袋10的所得食物或饮料混合物引入冷冻器中，将其冷冻至通常约-18℃的温度。

由于混合物包含一定量的粉末和一定量的流体，所以与在其组成中只包含流体的冷冻产品相比，可更容易地实现冷冻混合物的融化。这种仅由流体制成的冷冻产品将具有硬得多的最终结构，因此将更难融化。

包袋的粉末配料可包含在以下列表中：汤、果汁、蔬菜汁、肉汤、咖啡、巧克力、茶、乳或奶精、冰沙、果泥、果蓉(coulis)、冰淇淋或其组合。食物或饮料基础配料可以是可溶食物或饮料配料。食物或饮料配料优选地为选自以下列表中的可溶食物或饮料配料：

-速溶咖啡粉、乳粉、奶精粉、速溶茶粉、可可粉、糖粉、果粉或所述粉的混合物，

-咖啡浓缩物、乳浓缩物、糖浆、水果或蔬菜浓缩物、茶提取物、水果或蔬菜泥。

粉末可以是凝聚的或烧制的。粉末或液体浓缩物可与固体块混合，例如用于制备具有固体块的汤。食物或饮料配料也可以是可泡制食物或饮料配料，如烘焙并且研磨的咖啡或茶叶。在该实施方案中，对可泡制配料进行水提取。

在本发明中，流体涵盖可与可溶饮料配料混合以制备饮料或与食物配料混合以制备食物产品的任何水性稀释剂，如水、碳酸水、乳等。然而，根据本发明，水是将使用的优选流体，并且实际上已经用于本文提供的示例性计算。

本发明的系统100中使用的包袋10包括至少一个容器30和喷口或装配组件20：容器30优选地包括两个彼此连接的柔性不透水片材，以限定储存食物或饮料混合物的内容积，并且装配组件20是包袋的部件，用于融化混合物(冷冻或部分冷冻，因为其来自冷冻器，低至约-18℃的温度)的来自设备40的流体通过包袋的这个部件被提供到容器30内部，并且装配组件20也是分配最终食物或饮料产品的部件。

根据本发明，包袋10还可能包括多个容器30，通常为两个容器。根据本发明，当提供多个容器时，这些容器内容物的任何变化都是可能的(粉末和流体、仅流体、仅粉末)。通常，一个容器可包括粉末产品和流体的混合物，而另一个容器可仅包含粉末产品。在一个此类实施例中，当包含这两个容器的包袋被引入冷冻器时，流体和粉末的混合物将至少部分地冷冻和固化，而另一个容器中的粉末仍在-18℃保持其构成(粉末)。因此，当以此方式构造的包袋10将在设备40中进行处理时，在包含冷冻混合物(粉末和流体)的容器中引入的环境温度下的流体将融化混合物，而环境温度下的流体将主要重构(再水合)能例如添加额外或特定调味剂或向所生产的最终食物或饮料增加额外的营养益处的粉末物质。将向包含粉末的这个第二容器中加入非常少量的流体，以避免加热通过包袋分配的最终产品。

图9示出了根据本发明的具有两个容器30和30'的包袋10的构造：用于该构造的装配组件20将优选地包括初级流体入口21和次级流体入口22，初级流体入口21通过初级注入孔26与一个容器30连通，并且次级流体入口22通过次级注入孔26'与另一个容器30'连通。初级流体入口21和次级流体入口22也可通过仅一个注入孔与容器30和30'的内容积连通。处理设备40将被构造成根据目标产品或配方依次将流体通过流体入口供应到容器30和30'中。每个容器中引入流体的总体积以及流体流动通常也通过适当的识别装置来控制并依次被分配，该识别装置优选地布置在包袋10中并将被处理设备40读取。

优选地，包袋10呈现大致平面的形状，包袋自身为基本上柔性的，并且看起来像小袋或小囊。所谓柔性，是指片可轻松弯折。所得的包袋10也可弯折，因为其是柔软的，并且其与刚性容器相反可变形。柔性片材可以是塑料层压件、金属化箔或铝箔，或者纤维基材。根据本发明，该两个柔性不透水片可由对折且在其自由边缘处接合的单个柔性不透水片形成。

包袋10还可包括使得使用者或消费者能够抓握的突出部(图中未示出)。

如前所述，包袋10的装配组件20同时作为流体入口和产品出口，被构造为单个插入件或部件，其包括至少一个初级流体入口21，流体通过该初级流体入口注入到容器30中，如图1或图2所示。优选地，装配组件20还包括通常与初级流体入口21相对布置的次级流体入口22，使得流体可通过初级流体入口21或通过次级流体入口22被引入，而与包袋10如何被引入到设备40中无关(即，流体可被正面或可换向地引入)。该构造清楚地呈现了一项对于消费者而言非常重要的优势。

优选地，包袋10呈现基本上平面的形状，其中装配组件20被布置在包袋10的两侧之一上。

装配组件20还包括至少一个分配流体出口23，产品通过该分配流体出口被分配：分配流体出口23优选地被构造成使得其以自由流形式输送产品，这意味着产品可仅在重力作用下从分配出口23流出。根据本发明的一个优选实施方案，分配流体出口23在一横截面下的底部开口，所述横截面的表面积与直径为至少1mm、优选地至多4mm、甚至更优选地介于1.5mm和3mm之间的圆形表面的表面相当。分配流体出口23通常被构造为在装配组件20中大致竖直地取向的直管。管的长度优选地为至少5mm。这种长度通常使得能够在将产品(通常为饮料)输送到饮用杯之前完成产品起泡。使用这种分配流体出口23的一个优势是，当制备食物或饮料产品时，无需在出口与机器或设备之间实施特定连接，以便引导所输送的产品的流动：食物或饮料产品可从分配流体出口23直接流入饮用杯或适当接收器中。

根据本发明，在食物或饮料制备步骤之前，分配流体出口23在其端部处闭合。通常，分配出口被制造成闭合的，并被构造为在食物或饮料生产步骤中打开：因此，当将包袋10引入冷冻器以将其内容物冷冻至适当温度时，分配流体出口23保持关闭。所谓“被制造成闭合的”是指包括容器和装配组件20的完整包袋被制造成具有闭合的分配流体出口23。这种闭合确保了卫生和货架期保护。分配出口23可通过机器打开或手动打开。

优选地，分配流体出口23由塞子27闭合，所述塞子包括用于在打开分配出口23之后保持塞子附接到装配组件20的装置。因此，塞子27在饮料或食物的生产期间不会落入饮料或食物中。用于保持塞子27附接到装配组件20的装置可以是例如附接到装配组件20的塑料纽带或提供类似效果的任何其他合适的装置。此外，分配流体出口23还可包括塞子27附近的弱化区域：该弱化区域可被制成例如分配出口管的缩窄部，从而更容易通过机器或设备切割或撕开塞子27。

优选地，塞子27是包括分配出口和流体入口的一个单一装配组件20的部件。特别地，当装配组件20通过注塑成型制成时，模具的设计也包括塞子27。按照相同方式，塑料纽带在通过注塑成型制成时也可以是装配组件20的设计的一部分，从制造角度看，这同样提供了优势，因为同一部件包括流体入口、塞子27和纽带。

装配组件20优选地还包括基本垂直于包袋10的内容积的大致平面形状并穿过装配组件20延伸的定中心孔53。该定中心孔定位的方式使得其保持自由来与饮料制备设备的相应定中心和固定设备配合。

装配组件20优选地为刚性的，并且优选地通过注塑成型由刚性塑料材料制成。通常，这种塑料材料可选自以下材料：聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乳酸。同样根据一个次优选实施方案，装配组件20可由金属如铝或锡板制成。

优选地，流体入口21、22能被注入装置(通常为刺穿与注入装置，优选地为流体针，下文称为针)刺穿，因此这些注入装置通常包括内部导管或管道，流体(通常是水)以一定压力穿过该内部导管或管道注入流体入口21、22，该压力可高于大气压，通常高于1巴或高于2巴。流体入口21、22被构造为以射流形式将流体引入所述一个或多个容器的内容积：实际上，流体入口被构造为将被设备40的刺穿与注入装置引入到包袋中的流体(通常是加压的)转化为在包袋容积内循环的流体射流。此类构型在本发明中优选地通过在流体入口中的流体路径中设置缩窄物(注入孔的缩窄物)以减小流体入口的截面尺寸来获得。由于流体进入包袋内容积所穿过的注入孔的小表面，加压流体在所述一个或多个容器的内容积中形成射流。

根据本发明，流体射流应被理解为通常从喷嘴、孔口或缩窄物喷射到包袋的内容积中的流体流。流体射流穿过缩窄物(注入孔的缩窄物)被输送到包袋的内容积中，并且流体的循环在该容积内建立且通常围绕在布置在内部的冷冻配料周围。与包袋内的周围介质相比，流体射流具有更高的动量，动量由流体质量与其速度的乘积表示。重要特征是，注入到包袋内容积中的流体在该容积内循环，使保存在内的冷冻或部分冷冻配料的大部分融化。然而，还可能的是，注入装置能直接进入这些流体入口21、22，所述注入装置将直接注入流体而无需刺穿这些流体入口中的任何外部封盖或膜。

流体入口21、22优选地在其上包括可被注入与刺穿装置刺穿的可缩性盖。注入装置还包括优选地由橡胶制成的环形环，从而确保在注入装置将流体注入流体入口时，流体入口之外没有流体泄漏。每个流体入口通过注入孔26与容器30的内部容积连通，注入孔对于每个流体入口可以是不同的，或者注入孔可以是两个流体入口共用的。

根据本发明，流体入口还可被构造为将可定向的射流提供到容器中，优选地相对于通过注入装置提供到流体入口中的流体供应成约90°，但是任何其他角度都是可能的并且包含在本申请的范围内。

所述一个或多个流体入口被构造为在一定压力下将流体射流引入包袋内容积，其速度(因此具有一定动量)使流体在所述一个或多个容器的容积内循环，更具体地讲，在保存在内的冷冻或部分冷冻配料周围形成循环：通过这种方式，使所述配料的大部分实现更好的融化。此类构型优选地通过在流体入口中的流体路径中设置缩窄物(注入孔的缩窄物)以减小流体入口的截面尺寸来获得。由于流体进入容器内容积所穿过的注入孔具有小表面，因此流体在包袋内容积中形成循环流。

如前所述，将包括食物或饮料配料的包袋10引入冷冻器：一旦从冷冻器中取出，所得包袋在其内容积中包括冷冻或半冷冻状态的配料，从而被制成固体或部分固体。一旦射流在容器30内形成，它就环绕冷冻配料(因此发展成一种围绕冷冻配料成分的圆周运动)流过唯一可用的自由路径，这也表示流体最容易流过的路径(液压阻力较少)。当射流围绕配料循环时，其逐渐融化，从而冷产品或冷藏产品通过分配流体出口23分配。

优选地，容器30包括如图3中示意性地表示的内部密封件31。内部密封件31的目的是使配料室32中的所述一种或多种配料保持与容器内容积的其余部分分离：如此，当包袋10被引入冷冻器中时，配料仅在室32内冷冻，避免可能在包袋储存期间已进入装配组件20的任何产品在包袋被引入冷冻器后即冷冻，因为这可能会阻塞装配组件的部件，从而阻碍射流适当引入到容器内。内部密封件31通常被构造为薄弱的内部密封件，其能在穿过注入孔26引入到容器内的射流的压力下破裂，通常是能在高于大气压力的压力下破裂的弱密封。

如果包袋10没有内部密封件31，则优选的是将其以竖直定位引入冷冻器中，其中装配组件20布置在包袋的上部，使得内部的配料不会在装配组件20附近冷冻(这可能会阻塞装配组件)。当包袋设置有内部密封件31时，其可以任何可能的取向定位在冷冻器内，这对消费者来说肯定是很大的优势。

此外，注入孔的小表面具有避免流体从容器内容积倒流回流体入口中的优势。对于要通过流体入口提供的相同流体，注入孔的表面可根据包袋内配料的性质而变化。

优选地，根据本发明，包袋10具有沿着在饮料生产期间基本上竖直取向的平面取向的平面形状：流体入口使流体射流以包含在所述平面中的方向取向。根据本发明，在产品的生产和分配期间，食物或饮料容器基本上竖直地布置，并且装配组件20被布置为使得穿过流体入口进入的流体以向上方向供应到容器中。

通常，彼此接合以界定容器内容积的两个柔性不透水片材是由对折且在其自由边缘处接合的一个单一柔性不透水片材形成的。根据所述模式，容器是由柔性材料片材制成的平面袋，所述片材在容器顶部折叠并在其边缘粘结以限定内容积，底部粘结边缘通常包括装配组件20。该实施方案构成了一种特别简便的方式来制造包括容器和装配组件的包袋10，因为其要求只切割一块片(更优选地按照矩形形状切割)并将其折叠便可形成用于食物或饮料配料的内部容积。通常，也为了制造方便，在密封容器边缘期间将装配组件20引入容器的底部边缘；此前，配料产品已被引入到容器中，并且之后已构造了内部密封件。

流体入口通常被界定容器内容积的所述一个或多个片材封闭在完整包袋10中：流体入口上方的能由注入装置刺穿的可缩性盖因此由覆盖这些流体入口的片材制成，从而不需要在其上方制备任何补充盖或膜，故制造容易且方便。因此，可使用同一件材料同时形成容器内容积并闭合流体入口。因此，本发明提供了易于制造并且确保食物和饮料配料以及所生产的食物或饮料产品的卫生和货架期保护的包袋10。

优选地，在密封容器边缘期间将装配组件20引入容器的底部边缘中以构造完整包袋10，使得柔性片可以覆盖包括流体入口的装配组件20的部分。因此，在粘结片的边缘的单个步骤期间，可以同时形成用于储存食物或饮料配料的内容积、防止装配组件20并闭合流体入口。优选地，分配出口未被片覆盖。但分配出口可在视觉上被片的一部分(例如，通过片的裙边)遮住。

另外如图3所示，食物或饮料容器优选地包括至少一个、更优选地两个倾斜区域11，所述倾斜区域在装配组件20附近呈朝装配组件20会聚的倾斜形状对称地布置，这增强并方便了容器30内容积内的射流要依循的路径，使得其可尽可能贴近冷冻配料的外部形状，以便使冷冻配料逐渐融化并提供最终产品。此外，这些倾斜区域11避免出现最少量食物或饮料产品可能被留在容器内而不通过分配出口分配的情况。倾斜区域11可通过侧向密封容器的角落来获得。食物或饮料容器可呈现各种外部形状，如矩形、正方形或圆形。

图5和图6分别示出了根据已知现有技术制备冷或冷藏的食物或饮料的标准方法中发生的热能过程以及使用根据本发明的系统制备冷或冷藏的食物或饮料的过程中发生的热能过程的概览。

在两个图中，已通过能量平衡(即热能)计算平衡温度，诸如：

Σ(C_p m dT)+Σ(L_fm)＝0

其中

Σ(C_p m dT)

是与温差相关的热能

C_p是取决于材料的比热容

m是产品或配料的质量

以及

dT是温差(dT＝T_最终–T_初始)

并且其中：

Σ(L_fm)

是与相变有关的热能

Lf是取决于材料的潜热

以及

m是产品或配料的质量

如图5所示，在具有一定质量m和比热容值C_p的产品的标准冷却过程中，将冷流体(通常为冷水，优选地在5℃)加入到产品(通常为约23℃的环境温度下的粉末产品)中：因此，与粉末产品从环境温度到饮料出口处较低温度T₁的温度变化相关的热能传递将由下式表示：

Σ(C_p m dT)

由于在温度T1下的冷却产品将被分配到杯中，杯子在大约23℃的环境温度下提供，因此将会发生进一步的能量传递：如此，杯子材料将其温度降低到T₂，并且同时分配的产品将其温度从T₁增加到T₂，从而达到平衡。所分配的产品的这个热能传递将同样由下式规定：

Σ(C_p m dT)

如图6所示，在根据本发明的冷却过程中，某(进入包袋的)产品以约-18℃的冷冻或半冷冻状态(通常来自冷冻器)提供：这种冷冻配料通常由粉末部分和水部分组成。然后，将内部包括冷冻混合物的这种包袋引入本发明的对应设备，在该设备中将约23℃的环境温度下的流体(通常是水)提供到包袋内。第一能量传递发生，并且包袋中-18℃的产品粉末部分通过流过其的水的作用将其温度变为T₁，而配料产品的水部分(冰)从-18℃变为0℃。(混合物的粉末部分和水部分的)两种热传递由下式表示：

Σ(C_p m dT)

然后，将混合物的水部分融化，使其从固相(冰)变为液相，从而由潜热表示在0℃的恒定温度下由该质量释放的能量：

Σ(L_fm)

此外，融化的冰产品(混合物的水部分)从0℃开始达到温度T₁，该热能由下式表示：

Σ(C_p m dT)

因此，如图6所示，在饮料出口处以T₁提供整个产品(粉末和水)。类似于针对图5中的标准过程所解释的那样，由于在温度T₁下的冷却产品将被分配到杯中，杯子在大约23℃的环境温度下提供，因此将会发生进一步的能量传递：如此，杯子材料将其温度降低到T₂，并且同时分配的产品将其温度从T₁增加到T₂，从而达到平衡。所分配的产品的热能传递将同样由下式规定：

Σ(C_p m dT)

从说明图可以看出，本发明的主要优点是，对于从注入环境温度的水的机器或设备分配的产品实现了相同的低温(T₂)，并且不需要提供那种冷却水(通常在约5℃)。因此，本发明的系统不需要具有压缩机或任何冷却模块，这些是系统中较昂贵和复杂的部分。通过利用产品中的储存能量(潜热)，可轻松实现最终饮料的低温(通常低于10℃)。

在图7和图8所示的曲线图中，已经从以下情况出发完成示例性计算：

-对于标准冷却过程，将10g 23℃环境温度以粉末提供的产品分配到同样处于23℃环境温度下的320g玻璃杯中，在以5℃提供水的机器或设备中进行处理；

-对于根据本发明的冷却过程，将包括-18℃的冷冻混合物(包括10g粉末产品和30mL水产品)的包袋分配到也在23℃环境温度下的320g玻璃杯中，在以23℃的环境温度提供水的机器或设备中进行处理。

图8示出了标准饮用饮料的杯内产品温度(最终目标值低于10℃)和目标体积的变化：根据本发明的目标值是用于体积介于100mL和200mL之间、优选地介于150mL和200mL之间的饮料。图8是示出饮料出口处温度的类似曲线图。

本发明旨在以低于10℃的温度提供体积介于150mL和200mL之间的目标饮料。为了达到此目的，根据本发明的设备通过包袋10的装配组件20注入流体，从而提供在所述包袋内循环的流体射流。这种方法已经证明，通过优化包袋内混合物的配方，并且通过针对待融化的内部产品的大部分，当将170mL 23℃的水加入到包袋中时，具有30mL水和10g粉末的混合物将提供200mL 10℃的饮料。相反在标准已知过程中是加入200mL 5℃的水。

事实上，包袋的混合物的水部分(从下面表2的分析中将进一步看到)旨在提供该过程中冷却饮料所需的能量，而混合物的粉末部分提供目标饮料的风味(味道)。通常，混合物中水(流体)的量将高于粉末的量。

用于上述计算的值如下面表1所示：

	水	粉末	玻璃	冰	冰到水
						热容Cp[J/kg/K]	4’186	1’000	840	2’000
潜热Lf[j/kg]					330’000

表1：本发明中所用材料/产品的典型值C_p和L_f

考虑到在标准过程(如图5所示)和根据本发明的过程(如图6所示)中的平衡温度和传递的能量，从表1、表2中所示的C_p和L_f的数据出发，下面示出了每个处理步骤A_i(对于图5中的标准过程)和B_i(对于图6所示的本发明的过程)中涉及的估计能量百分比。

表2：涉及标准过程和根据本发明的过程的能量传递

如上面表2以及图5和图6清楚所示，可以理解，在标准过程中，在冷却200mL 10℃饮料时所涉及的冷却能量完全由机器以低温提供的水(5℃)提供。然而，在根据本发明的过程中，冷却200mL 10℃饮料所涉及的冷却能量主要(80％)通过当混合物的水部分从固体(冰)融化成液体时在混合物的水部分的相变中涉及的潜热能来提供；所涉及的其余冷却能量的影响要小得多：8％来自混合物的水部分将温度从-18℃变为0℃，10％来自混合物的水部分将温度从0℃变为T₁，2％来自混合物的粉末部分将温度从-18℃变为T₁。因此，能量的最高部分涉及相变。

本发明还涉及用于由此前所述的包袋10制备冷或冷藏食物或饮料的设备40。如图4中示意性地表示，设备40包括接收装置42和注入装置(优选地也为刺穿装置，通常为流体针)，该接收装置适于优选地以使得包袋被竖直地定位并且装配组件20被定位在包袋10的底部的方式容纳包袋10，并且该注入装置被设计成与装配组件20接合并将高压流体注入装配组件20的流体入口。通常，由于包袋10在设备40中以基本上竖直位置进行处理以获得饮料或食物产品，所以包袋10将被正面地引入设备(如图4中示意性地表示)，但其也可侧向地引入设备，例如以使得包袋可滑动地插入到设备40的专用插入件中(未示出)。在这两种情况中的任何一种情况下，由于包袋10优选地将被构造成能以可换向的方式刺穿，而与其如何被引入到设备40中无关，所以包袋将始终以优化的方式被处理。

优选地，设备还包括用于在制备食物产品或饮料时使饮用杯位于包袋10的分配出口下方的定位区域49。

此外，本发明涉及一种用于由如前所述的包含食物或饮料基础配料的包袋10制备冷或冷藏食物或饮料的方法。本发明的方法优选地包括以下步骤：

-将其内容积中包括食物或饮料配料的包袋10引入冷冻器，以便将配料完全或部分地固化成冷冻混合物，通常为-18℃(优选地，冷冻混合物将被限制在包袋10的配料室32内)；

-将具有冷冻混合物的包袋10垂直地引入设备40，其中包袋10的装配组件20布置在包袋的下部；

-以环境温度(约23℃)通过装配组件20中的对应流体入口将流体(通常为水)注入到包袋10的内容积中，以便在包袋内形成从下部到上部的射流循环，优选地在包袋内的冷冻混合物周围循环(射流将首先破坏包袋中的内部密封件31)，使得该混合物融化，从而冷或冷藏食物或饮料通过装配组件20中的对应流体出口分配。

虽然已参考本发明的优选实施方案描述了本发明，但本领域的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。

标记列表

100 系统

10 包袋

30,30’ 容器

31 内部密封件

32 配料室

11 倾斜区域

20 装配组件

26 注入孔

21 主流体入口

22 副流体入口

23 分配流体出口

53 定中心孔

27 塞子

40 处理设备

49 定位区域

42 接收装置

Claims (15)

1.用于制备冷却食物或饮料产品的包袋(10)，所述包袋包括具有内容积的至少一个容器(30)以及固定到所述至少一个容器并与其内容积连通的装配组件(20)，在所述内容积中储存能够被冷冻或部分冷冻的配料，所述装配组件(20)被构造成在所述包袋的所述内容积中提供流体射流循环，当所述配料已被冷冻或部分冷冻时，以比所述配料的温度更高的温度提供所述流体，使得所述配料的大部分融化成分配的所述冷却食物或饮料产品。

2.根据权利要求1所述的包袋(10)，还至少包括以一定方式布置在所述容器的至少一个中的内部密封件(31)，使得配料室(32)被构造成在至少一个容器的所述内容积中，其中所述冷冻或部分冷冻的配料远离所述装配组件(20)储存。

3.根据权利要求2所述的包袋(10)，其中所述内部密封件(31)能被所述流体射流破坏。

4.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，其中所述容器的至少一个中的内容物是冷冻或部分冷冻的产品和流体混合物。

5.根据权利要求4所述的包袋(10)，包括至少两个容器，其中所述容器的至少一个中的所述内容物是温度低于0℃的产品。

6.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，其中所述装配组件(20)以一定方式被构造为使得流体能根据待分配的产品而被供应到单个容器中或被依次供应到多个容器中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，其中所述装配组件(20)被构造成以特定的流体流量将一定总体积的流体提供到所述包袋的所述容器或所述多个容器中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，其中所述装配组件(20)被构造成单个插入件，所述单个插入件进一步允许分配所制备的所述食物或饮料产品。

9.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，包括至少一片柔性不透水材料，所述柔性不透水材料被接合以构造所述包袋的所述内容积，所述材料选自塑料层压件、金属化箔或铝箔或者纤维基材料。

10.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，其中所述装配组件(20)包括定中心和固定孔(53)，所述定中心和固定孔被构造为与制备所述食物或饮料产品的食物或饮料制备设备中的专用部件配合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，其中所述装配组件(20)被构造成被食物或饮料制备设备可换向地刺穿，使得流体能可换向地注入到所述包袋中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的包袋(10)，所述包袋被构造成在所述冷却食物或饮料产品的制备期间基本上竖直取向的基本平面形状。

13.用于在制备设备(40)中从根据权利要求1至12中任一项所述的包袋(10)制备冷却食物或饮料的系统(100)，所述设备(40)包括用于通过所述装配组件(20)以一定速度将流体提供到所述容器(30)的所述内容积中的注入装置。

14.在根据权利要求13所述的系统(100)中制备冷却食物或饮料产品的方法，所述方法包括以下步骤：

-将包袋(10)基本竖直取向放置在所述设备(40)中，所述装配组件(20)布置在所述包袋的下部；

-通过所述装配组件(20)以一定速度和允许所述包袋中的冷冻或部分冷冻的内容物融化的温度将流体提供到所述包袋的所述内容积中。

15.在根据权利要求13所述的系统(100)中制备冷却食物或饮料产品的方法，所述包袋(10)包括构造所述容器(30)的所述内容积中的配料室(32)的内部密封件(31)，其中能够被冷冻或部分冷冻的所述配料远离所述装配组件(20)储存，所述方法包括以下步骤：通过所述装配组件(20)以一定压力将流体提供到所述包袋的所述内容积中，所述压力经过计算以使其允许破坏所述内部密封件(31)。