CN107529778A

CN107529778A - 具有精确温度控制的用于制备冷却或加热的产品的机器

Info

Publication number: CN107529778A
Application number: CN201680024336.9A
Authority: CN
Inventors: A·诺斯
Original assignee: Societe dAssistance Technique pour Produits Nestle SA
Current assignee: Nestec SA
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2018-01-02
Also published as: US20180084800A1; EP3288390A1; JP2018515174A; WO2016173915A1

Abstract

本发明提供了一种用于制备冷却或加热的产品的机器(20)，包括：‑接收座(1)，所述接收座用于容纳容器(8)，所述容器(8)包含用于产品制备的至少部分配料；‑热交换元件(1a)，当所述容器(8)被放置在所述接收座(1)中时，所述热交换元件被布置成与所述容器(8)的外壁接触，以及‑温度感测装置(100)，当所述容器(8)被放置在所述接收座(1)中时，所述温度感测装置被布置成测量所述容器(8)的外壁处的温度，所述温度感测装置(100)包括至少两个温度传感器：被布置成测量所述容器(8)的外壁附近的温度(T_S1)的初级温度传感器(101)以及被布置成测量位于热通路中的位置处的温度(T_S2)的次级初级传感器(102)，其中热量通过所述热通路在所述容器(8)的内部和外部环境之间行进。

Description

具有精确温度控制的用于制备冷却或加热的产品的机器

技术领域

本发明涉及一种用于制备冷却或加热的产品(优选地是充气和冷却的糖食，诸如冰淇淋或搅打酸奶)的系统，该系统包括制备机和专用容器。具体地，本发明涉及一种在冷却或加热的产品的制备过程期间提供对产品的精确温度控制的制备机。

背景技术

当前，大多数家用冰淇淋消费关注的是在销售点处购买冷冻的产品。对于乳制品而言，这存在若干缺点，诸如需要迅速将产品运到家以使其保持在冷藏(冷冻)状态，需要将产品存储在冰箱中，以及鉴于标准冰箱容积，可提供的风味数量有限。另外，此类产品的质地相当硬，与现做的冰淇淋相差很远。

现今可采用的一个替代解决方法是使用冰淇淋机来制备新鲜冰淇淋。由此，虽然所得产品的质地更令人满意，但利用已知冰淇淋机的制备程序具有若干缺点。

具体地，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，并且所需的时间为约半小时。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)接触，所有这些部件都必须清洁。其他替代方案暗示在标准冰箱中进行冷冻的阶段之前，先在环境温度下进行制备。因此，这些方案同样耗时而且需要清洁任务。

因此，需要增加制备冷藏糖食或甜品的便利性，具体地，需要缩短制备时间、避免清洁与食物接触的表面的麻烦以及根据需要提供有吸引力的质地和多样化的产品。

例如，US 2006/0263490涉及一种冷冻糖食制备机，该制备机包括用于可移除地接收杯子的杯保持器，所述杯子具有以其壁和底部形成的用于接收可冷冻溶液的腔室。该糖食制备机的杯子设计用于杯装产品的制备和盛装。例如，WO 2010/149509涉及一种用于制备冷冻糖食的系统，该系统包括用于插入到专用制备设备中的圆柱形容器，所述容器包含预定量的配料。该系统的设备包括容器保持器，该容器保持器具有内部热交换表面和输出口，该内部热交换表面被设计成当容器被放置在该容器保持器中时与该容器紧密接触，该输出口用于将在该容器内制备的单份制品提供到专用接收盛器。

此外，要考虑的是，在食品和饮料分配机的领域中，逐渐成为标准的一个需求是在制备之后无需清洁：确保完全清洁制备所递送产品的一种方法是，通过在初始容器中加工和递送产品来避免任何的产品转移。就这一点而言，可应用于初始配料以获得最终产品的方法中的一种是热传递(加热和/或冷却)。在这种不允许产品转移的情况下，实现这种热传递的最明显的方法是通过使用通过包装的传导进行。例如，这可通过用于冷却的蒸气压缩制冷电路的蒸发器来完成。因此，常见的是在已知设备中的制备过程期间，通常借助于通过容器外部主体的传导，在盛装配料的容器主体和设备的内部热交换表面之间获得热传递。

一个问题是要在制备期间(具体地，在搅拌期间)获得产品温度的精确信息，使得可相应地调整制备参数(冷却功率、旋转速度、旋转方向、定时等)来获得冷却产品最佳的最终质地。

然而，精确的温度信息需要在制备过程中将温度探针放置到容器中，这继而会导致机器的复杂构造和麻烦的清洁该温度探针的操作。

因此，在更加详细的分析中，产品温度的信息是无法获得或难以获得的，如下文进一步说明：

-就密闭产品容器而言，使用直接测量是不可能的，因为无法接近产品(参见图3中的参考字母A)；

-就开放产品容器而言，直接测量将需要清洁传感探针(参见图3中的参考字母B)；

-测量机器(例如，蒸发器)的加热/冷却表面上的温度是可能的(参见图3中的参考字母C)，但是不能反映产品的温度；

-非接触式传感器价格高昂并且对可导致阻塞的溅出物很敏感(参见图3中的参考字母D)。

在属于同一申请人的文献EP 13190810.5中展示了一种系统，其中温度传感器被放置在与容器接触的位置处，使得其反映了产品温度具有高可信度，而无需使温度传感器与产品直接接触，因此避免了任何清洁需求(参见图4中的参考字母E)。然而，在所提出的这种系统中，由于不可能确保以下情况这一事实，在感测温度和实际产品温度之间存在偏移：

-传感器和杯子或容器中的产品之间进行完美传导；

-传感器和环境之间实现完美绝缘。

因此，在如EP 13190810.5中所提出的系统中，感测温度是介于产品温度和环境温度之间的中间值，这两个值不能仅基于一个感测值来估计。

因此，本发明的目的在于提供专用装置，当容器被容纳在优选地用于制备充气和冷却糖食产品的机器中时，该专用装置用于获得关于盛装在所述容器内的产品的温度的可靠信息，使得即使在环境温度发生变化的情况下，也能够可靠且精确地估计产品温度。此外，本发明的系统无需清洁、简单且不昂贵。

发明内容

本发明试图解决上述问题。本发明还有其他目的，并且具体地，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。

根据第一方面，本发明涉及一种用于制备冷却或加热的产品的机器，该机器包括：

-接收座，该接收座用于容纳容器，所述容器包含用于产品制备的至少部分配料；

-热交换元件，当容器被放置在接收座中时，该热交换元件被布置成与容器的外壁接触，以及

-温度感测装置，当容器被放置在接收座中时，该温度感测装置被布置成测量容器的外壁处的温度。

温度感测装置包括至少两个温度传感器：被布置成测量容器的外壁附近的温度T_S1的初级温度传感器以及被布置成测量位于热通路中的位置处的温度T_S2的次级初级传感器，热量通过该热通路在容器内部和外部环境之间行进。

根据本发明，产品中的温度T_p从由初级温度传感器测量的温度T_S1和由次级温度传感器测量的温度T_S2外推得出。

通常，该机器还包括控制单元，该控制单元被布置成在两个感测温度T_S1、T_S2之间进行外推并计算产品温度T_p。

使用表示以下方面的预定值进行外推：容器中的产品和初级温度传感器之间以及初级温度传感器和次级温度传感器之间的材料层的传导性、表面尺寸和厚度。

通常，该机器还包括推压装置，该推压装置被构造成与温度感测装置配合以便确保感测装置与容器的外壁接触。

优选地，该机器还包括柔性膜，该柔性膜被构造成与适于具有不同大小的容器的推压装置配合。

根据本发明，优选地，该机器还包括机械止挡件，该机械止挡件被布置成与柔性膜配合并且至少在其变形方向之一上限制其变形。

优选地，两个传感器中的至少一个被布置在绝缘可移动支撑件中，该绝缘可移动支撑件为可移动的以确保感测装置与容器的外壁接触。

通常，两个传感器中的至少一个被布置在高传导性支撑件中，从而确保在该至少一个传感器和容器的外壁之间的高传导性通路。

优选地，温度感测装置被布置在绝缘支撑件内，从而将所述温度感测装置与外部环境隔离。绝缘支撑件通常由橡胶、硅、泡沫或类似材料制成。

根据第二方面，本发明涉及一种包括容器和如上所述的机器的系统，所述容器与这种机器配合以在所述容器内制备冷却或加热的产品。

通常，该容器包括额外的导热部分，当该容器被放置在机器的接收座中时，该额外的导热部分被布置在温度感测装置接触容器的外壁的位置处。

优选地，该容器被构造成刚性的，优选地被构造为胶囊，或者被构造成柔性的，优选地被构造为囊或袋。

根据本发明，容器中的产品的制备适于容器的类型、大小和/或材料类型。

附图说明

结合附图，在阅读本发明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。

图1示出了根据本发明的用于制备冷却或加热的产品的系统和机器的示意图。

图2a和图2b示出了根据本发明的容器主体的可能不同形状。

图3示出了根据已知现有技术的用于制备冷却糖食的机器中产品温度测量以及相关联的传感器位置的潜在解决方案。

图4示出了根据已知现有技术的用于制备冷却糖食的机器中温度传感器直接接触的可能建议位置。

图5示出了根据已知现有技术的用于制备冷却糖食的机器中确保杯子或容器上的温度传感器的恒定接触压力的弹簧系统。

图6a至图6b至图6c示出了根据本发明的用于在制备冷却或加热的产品的机器中测量温度的两个传感器系统的不同视图。

图7示出了根据本发明的用于在制备冷却或加热的产品的机器中测量温度的两个传感器系统(当被推向杯子或容器时)的详细剖视图。

图8示出了根据本发明的在环境和用于制备冷却或加热的产品的机器中的产品之间的热通路的示意图。

图9a至图9b示出了根据本发明的用于在制备冷却或加热的产品的机器中测量温度的两个传感器系统(当使用柔性杠杆时)的详细剖视图。

图10示出了根据本发明的布置在用于在制备冷却或加热的产品的机器中测量温度的两个传感器系统中的机械止挡件的详细视图。

具体实施方式

图1涉及根据本发明的系统的一个优选实施方案，该系统包括容器8和被设计用于在容器8中制备冷冻糖食的食品制备机20。根据本发明，在容器8中不仅能够制备冷却的产品而且能够制备加热的产品，但是优选的情况是制备冷却的产品。然而，本发明不仅限于冷却的产品，并且还应扩展到加热的产品的制备。

优选地，容器8将被构造成一次性容器，并且在其内部通常将包含用于制备最终产品的至少部分配料；根据一个不同实施方案，并且也应包括在本发明的范围之内，来自分配容器的配料可分配到容器8中。以这种或其他方式，配料最终将在容器8中被加工。

机器20优选地包括用于将容器8接收在其中的接收座1。当在如图1所示的侧面剖视图中观察时，接收座1优选地成形为V形或截顶圆锥形式。因此，接收座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各种大小的容器。此外，接收座1优选地形成为环形圈部分。接收座1优选地由专用支撑装置23c连接到机器的外壳。根据这一实施方案，不同大小或容积的容器8各自可由接收座1支撑，如图2a至图2b所示。

制备机20还包括连接到热交换元件或冷却元件1a的冷却单元4，该热交换元件或冷却元件优选地连接到机器20的接收座1或者与其一体地形成。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1a因此充当热交换器，从容器8及其封闭的糖食产品汲取热能以使包含在该容器中的产品的温度迅速降低。

当容器8被放置在该机器的接收座1中时，热交换元件1a优选地成形为与该容器的外壁表面8d和热交换壁部分12重叠，并且布置成与该容器的外壁表面和热交换壁部分相邻(参见图2a、图2b)。

热交换元件1a包括热交换接触表面21，当容器8放置在该机器中时，该表面被布置成与容器的外壁表面8d接触。这样，热交换接触表面21被布置在接收座1的内表面处。热交换元件1a的热交换接触表面21和容器8的热交换壁部分12优选地具有互补的形状。

热交换元件1a优选地为提供极佳热传递特性的材料，优选地金属，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，容器接收座1优选地仅部分由热交换元件1a组成。接收座1优选地还包括由具有较低热容量的材料(诸如聚合物或塑料材料)制成的绝热部分1b。根据这一实施方案，热惰性因此能量损失减小，从而允许容器8更快冷却。绝热部分1b还用于以严密抵靠该容器壁的方式使感测装置与外部环境绝缘，以便获得更精确的产品温度。

机器20优选地包括用于控制该机器的组件的操作的控制单元6。如将更加详细地进一步说明，控制单元6优选地至少连接到冷却单元4和温度感测装置100。

在一个优选实施方案中，温度感测装置100连接到控制单元6，以便根据容器8内产品8b的实际温度来控制机器20的冷却单元4。

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具有极佳的热导率，因此容器8以及具体地容器8的热交换壁部分12在与热交换元件1a接触时得以有效冷却。冷却单元4可包括任何制冷和/或循环热传递系统以尽快冷却热交换元件1a、热交换壁部分12以及因此冷却容器8。

任选地，机器20还可包括用于盛装液体(诸如水)的液体储罐2以及专用泵。液体储罐2可连接到液体分配装置2a，当容器8放置在机器20的接收座1内时，该液体分配装置用于将液体提供到该容器。当初始产品为粉末、凝胶或液体浓缩物时，液体储罐2可为必需的，因此需要根据预定的稀释率加以稀释用于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和相关联的阀或泵(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。

顶料储存器3和搅拌单元5优选地安装在该机器的移动结构7上，以便允许将容器8插入到容器接收座1中以及从容器接收座1取出容器8。移动结构7因此适于相对于机器20的外壳的其余部分从关闭位置(如图1所示)移动到打开位置(未示出)。因此，移动结构7相对于机器20其余部分的移动可为旋转或平移。

在下文中，将说明用于制备冷冻或冷却糖食的机器的基本工作原理。如前所述，即使制备冷却糖食是本发明的优选实施方案，但是不应限于此而是制备冷却或加热的产品。

首先，使机器20的移动结构7进入其打开位置，在该位置，已经移除了盖构件的容器8插入接收座1中，所述盖构件被提供用以闭合容器8的中心开口8c。处于打开位置时，搅拌构件9可手动连接到该机器的搅拌单元5。

然后，使移动结构7进入其关闭位置，在该位置，搅拌单元5和顶料储存器3朝容器8下降。处于该位置时，搅拌构件9被带进相邻于容器8的内表面12a的位置。

然后将利用与容器8的外壁表面8d并且优选地与其热交换壁部分12相互作用的热交换元件1a，来使该容器内的产品冷却。同时，搅拌单元5可提供搅拌构件9在容器8内的运动。

优选地，响应于由温度感测装置100检测到的温度来设置热交换元件1a的操作。因此，可响应于由所述温度感测装置100测量的温度来设置一般操作(诸如热交换元件1a的开/关状态)以及具体的冷却温度。

在制备过程期间，液体或固体顶料可从顶料储存器3添加到容器8内的主产品。这项操作优选地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。

当达到预定的冷却温度并且温度感测装置100感测到该温度时，冷却操作优选地停止或减少，以便在最佳饮用温度下盛装产品。

然后使机器20的移动结构7进入其打开位置，使得可从接收座1取出容器8。搅拌单元5可适于在使移动结构7处于打开状态时从搅拌构件9断开。搅拌构件9因此留在最终产品中并因此留在容器8内。然后可使用优选地成形为勺子状的搅拌构件9来食用所制备的糖食8b。该容器因此在制备冷冻甜点期间同时充当初始容器、过程容器和最终容器。因此，该机器的这些组件不需要清洁操作。

凭借所述构造，能够有效测量盛装在容器8内的产品的温度。由此，提供了一种卫生的解决方案，该方案并不需要将温度探针提供到容器内的产品中。此外，由于是测量该容器的外壁表面8d处的温度，因此可有效防止在制备过程期间产生的溅出物接触温度传感器16。

如图2a和图2b所示，可提供不同的容器8’,8”，这些容器中的每一个封闭不同的容积，诸如300mL、200mL或150mL。根据要由相应容器8制备的产品，容器8的大小和容积适于包含用于制备特定产品所需的预定量的配料(在容器被构造为在其内部包含至少部分配料的一次性容器的实施方案中)。该容器优选地包含架藏稳定的可食用配料。另外，该容器还可包含气相，诸如空气，利用盖构件(未示出)将气相封闭在隔室11中。在一个优选实施方案中，糖食配料的量优选地在该容器所提供容积的20％至60％的范围内。该容器的其余部分可用气体填充。作为另一种选择或除此之外，可在该容器内提供氮气以实现无菌填充和延长的储存寿命。

如上所述，在一次性容器的优选实施方案中，优选地为这些容器中的每一者提供盖构件(未示出)，以便封闭该容器的孔口8c并且因此将配料封闭在其中。

如图2a和图2b所示，不同容器8’,8”优选地都包括公用技术部件，诸如具有垂直投影高度h0的热交换部分12。优选地，这些容器还可包括额外的导热部分17。因此，对于所有不同容器8’,8”，热交换壁部分12和/或额外的导热部分17优选地具有基本相同的外径。更优选地，对于所有不同容器8’,8”，热交换壁部分12和/或额外的导热部分17具有相同的尺寸和形状。

优选地，额外的导热部分17是预定垂直投影高度h的环形部分，该高度优选地介于5mm和15mm之间。额外的导热部分17优选地被布置成与容器8的热交换壁部分12轴向间隔距离d。距离d优选地介于2mm和35mm之间，更优选地介于5mm和25mm之间。

根据本发明，当容器8被放置在接收座1中时，热交换壁部分12与热交换接触表面21重叠，并且额外的导热部分17优选地定位在温度感测装置100与该容器的外壁表面8d接触的位置处。

在替代模式中，热交换壁部分12和额外的导热部分17被形成为单个环形部分，因此当该容器在该机器的座中处于适当位置时，该环形部分与热交换元件1a和温度传感器16重叠。此重叠部分因此可以是具有垂直投影高度h0+h(无距离d)的单个带。

额外的导热部分17可包括厚度t，该厚度t不同于其余容器壁厚度。具体地，额外的导热部分17可具有比该容器的外壁表面8d的其余部分小10％至30％、优选地小15％至25％的厚度。

额外的导热部分17可由与该容器的外壁表面8d的其余部分和/或热交换壁部分12相比不同的材料制成。额外的导热部分17也可由与该容器的热交换壁部分12相同的材料制成。

由此，额外的导热部分17可至少部分地由金属(诸如铜、铝和/或钢)制成。

额外的导热部分17也可包括具有增加的热导率的整体形成的材料层或外部施加材料层(诸如金属材料)，以便增加通过容器8的外壁表面8d的热导性。

优选地，容器8’,8”还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8a的直径增大的部分，如图2a和图2b所示。作为另一种选择或除此之外，上边缘部分13也可包括法兰状边缘部分或卷曲外边缘部分(未示出)。

不同容器8’,8”的容器主体8a的厚度，尤其是热交换壁部分12的厚度优选地是相同的，但也可以是不同的，以便获得要制备的相应产品所需的不同热特性和冷却特性。

容器8’,8”中的每一个优选地具有基本上呈圆锥形的形状。作为另外一种选择，该容器也可具有基本上弯曲的形状。根据容器8的这种形状，由于温度的变化引起的容器主体8a的延伸和/或回缩不会对容器8在机器20的接收座1内的适当支撑产生不利影响。具体地，确保了容器8和接收座1之间的紧密支撑，并因此确保了热交换壁部分12和热交换元件1a之间的紧密接触。

机器20还可包括连接到控制单元6的扭矩感测装置(未示出)。因此，适于控制搅拌单元5(具体地其专用电机的旋转速度和电流)的控制单元6可感测与该电流成比例的扭矩。因此，可由控制单元6检测要在容器8内制备的产品的粘度，以便监控制备过程并检测该容器内的产品是否即可食用。

控制单元6可进一步被设计成响应于温度传感器6测得的温度来控制搅拌单元5。对搅拌单元的控制可以是控制其速度和/或其旋转方向。

在下文中，将对温度感测装置100进行进一步地详细说明，还将其与已知现有技术解决方案进行比较。

如图3所示，类似于本发明的用于制备冷却或加热的产品的系统中的不同可能性在现有技术中是已知的：然而，所有这些现有的可能性都存在相关联的缺点，诸如：

-就使用密闭容器8而言，只有当使用已经集成在容器8内部的传感器时才可能进行直接温度测量：这种解决方案将需要清洁传感探针并且也不卫生。

-另一种可能性是测量机器(例如，金属蒸发器1a)的加热/冷却表面上的温度：然而，在这种解决方案中，读出的温度将不会反映可能具有高惰性的产品温度，这在读数方面将代表两个值之间的延迟。

-另一种替代解决方案是例如使用非接触式传感器，例如基于红外线的传感器：然而，这种解决方案价格高昂，并且对溅出物或污垢很敏感，因而会导致错误测量。

例如，在属于同一申请人的文献EP 13190810.5中提出的系统在于将温度传感器10放置在位置E(例如，如图4或图5所示)，该位置位于外侧并与容器8直接紧密接触且在所述容器8的理想传导部分上，并且与可引起热传递的任何其他部分隔开，这些部分可以是冷却/加热表面或寄生热源，诸如热压缩机、加热电子器件或甚至环境空气。

在这些条件下，温度传感器10允许温度值的读数非常接近食物产品8b的温度值，特别是在其间的唯一元件(即，容器主体8a)是导热的并且具有低热惰性的情况下，也就是在厚度较低的情况下。

如图5更加详细地所示，为了确保温度传感器10与容器主体8a恒定接触，理想情况下它们之间需要一定的压力。这可通过将温度传感器10以刚性方式放置在容器的绝热部分1b上并利用容器主体8a的柔韧性来实现，或者通过使用确保压力恒定的系统(例如，如图5所示的弹簧11')将温度传感器10以弹性方式放置在绝热部分1b上来实现。

然而，即使当温度感测非常精确时，在感测温度和实际产品温度之间仍然存在偏移。这是因为不可能确保在温度传感器10和容器8内部的产品8b之间进行完美传导，并且不可能确保在温度传感器10和环境之间实现完美绝缘。因此，在如图4和图5所示的系统中，感测温度是介于产品温度和环境温度之间的中间值(如前所述，不可能仅基于一个感测值来估计两个值)。这种系统的精确度还高度依赖于环境温度的变化(另一个要考虑的因素)。

因此，本发明提出了温度感测装置100，该温度感测装置包括至少两个不同的温度传感器，通常是相对于容器主体8a被放置在两个不同位置处的初级温度传感器101和次级温度传感器102，从而允许即使在环境温度发生变化时也能估计容器中的产品温度。

例如，图6a至图6b至图6c示出了根据本发明的机器20中的温度感测装置100的优选构造。现有技术中容器的绝热部分1b现在被构造成集成在机器20中的接收座1的绝缘部分或绝缘支撑件200。通常，初级温度传感器101和次级温度传感器102被如下布置：

-初级温度传感器101被放置在高传导性传感器支撑件130中，理想情况下使用导热油脂或导热胶水来增强热传导。这种高传导性传感器支撑件130被构造成尽可能小以减少热惰性，并且被放置在绝缘可移动支撑件120中，如图6b所示。绝缘可移动支撑件120可移动，因为其借助于例如由橡胶或硅胶制成的柔性膜110连接到绝缘支撑件200(其被固定)。与例如使用弹簧系统相比，使用柔性膜的优点在于确保了表面的连续性(弹簧更多地集中于区域/点)并且由于易于清洁而改善了系统的全局卫生。

-次级温度传感器102被放置在绝缘可移动支撑件120上，如图6b或图6c所示。

初级温度传感器和/或次级温度传感器101,102可以是例如热电偶、热敏电阻或电阻温度检测器。

在本发明的系统中，当容器8被放置在接收座1中并且机器的移动结构7关闭时，推压装置16(通常为杠杆，以下称为杠杆16，同样是机器20的一部分)旋转并将绝缘可移动支撑件120推向容器8，使得高传导性传感器支撑件130与容器8接触。在这种情况下，初级温度传感器101借助于高传导性元件(传感器支撑件130)仅与容器8中的产品8b隔开。次级温度传感器102被布置在这样的位置，其感测热通路上限定点处的温度，其中热量通过该热通路在容器8内部的产品8b和环境之间行进。这种热通路的示意图如图8所示。

如图8所示，在容器8中的产品8b和环境之间，可使用若干个框来对若干组件(诸如，包装、气隙、温度传感器的支撑件等)进行建模，这些组件根据它们的材料特性进行不同的热传导。在两个限定位置处，放置了两个温度传感器，即初级温度传感器和次级温度传感器101,102。

当考虑通过图8所示的热通路的恒定功率损耗P(意味着该通路被适当地绝热)时，可利用由初级温度传感器101感测到的温度T_S1和由次级温度传感器102感测到的温度T_S2，根据如下公式简单外推计算出产品温度T_p：

在上述公式中，α₁和α₂是代表产品8b和初级温度传感器101之间以及初级温度传感器101和次级温度传感器102之间的材料层的传导性、表面尺寸和厚度的无量纲参数。实际上，只有比值(α₁/α₂)是相关的，单独的值α₁或值α₂是无意义的。

该比值(α₁/α₂)的计算可根据每个单独框的知识及其热特性进行定义，或者通过系统的识别，在不同的熟知产品温度T_P下测量T_S1和T_S2，然后得出所述的比例(α₁/α₂)。优选地，本发明的系统(机器和容器)将被设计成使得产品和测量T_S1位置之间的传导性最高，这样所转化的比值(α₁/α₂)最小，理想情况下等于零。事实上，利用本发明的系统，所计算的是比值(α₁/α₂)，而不是α₁或α₂每个单独的值。

优选地，杠杆16被制成具有一定的灵活性，使得其适应于不同大小的插入容器8，如图9a和图9b所示。例如，当使用较小容器8时(参见图9a)，杠杆16将推动并引起绝缘可移动支撑件120移动。然而，当使用较大容器8时，如图9b所示，杠杆16将推动但不迫使绝缘可移动支撑件120移动，该绝缘可移动支撑件将被较大容器8阻挡而保持在其停顿或静止位置。

根据本发明的杠杆16的灵活性或顺应性允许确保感测装置100与容器8接触，而无需使用纯刚性部件。作为一个优选实施方案，允许杠杆16有一定的角度灵活性，从而改变角度α_a和角度α_b，如图9a和图9b分别所示。这种构造允许容纳具有不同形状的杯子，不同形状的杯子要求感测装置100处于不同位置和/或方位。此外，这种构造避免了对容器8的任何损坏，甚至进一步允许容许容器8和/或机器部件两者上的不规则性、公差和/或偏差。

优选地，根据本发明，容器8将包括识别装置(未示出)，该识别装置包括关于包含在容器8内的产品的类型的信息。此外，本发明的系统将能够借助于杠杆16的位置和调整情况知晓容器8是大容器(例如，图9b所示)还是小容器(图9a)。随后，识别装置将检查包含在容器8中的产品是否与大容器或小容器相关联，例如通过杠杆16的定位将知晓：大容器8将使杠杆16定位为距离d_b(如图9b所示)，这一距离小于对应于小容器8的距离d_a(图9a)。根据本发明，也可利用容器8所用的材料的类型进行关联：例如，大容器8通常可由塑料制成并且其中可包含特定类型的产品，而小容器8可由例如铝制成并且可包含在本发明的系统中制备的不同种类的产品。因此，控制单元6将读取容器8中的识别装置，并且将调整配方或食谱以适于容器8的类型(大或小)，这也是根据距离d_a或d_b通过杠杆的定位将进一步检查的。也就是说，杠杆16将具有适应性(灵活性)即改变角度α_a、α_b，以确保感测装置100与容器100接触，从而为控制单元6提供指示要处理的大容器或小容器的距离d_a或d_b。控制单元将利用在容器8中的识别装置上读取的信息进一步检查该信息，并且随后应用相应的食谱。

如前所述，使用柔性膜110是非常有用的，因为与弹簧相比，其在清洁过程中提供了平坦表面。在本发明的系统中同样重要的是，防止所述柔性膜110沿着与容器8相反的自由方向被推动太多，这可能会导致柔性膜破裂：为此，机械止挡件170优选地布置在膜110后面以防止这种情况，如图10所示。

在本发明的系统的优选实施方案中，呈现了胶囊类型的刚性容器8：然而，本发明不限于胶囊也不限于刚性容器，而是也适于其他类型的包装，诸如柔性包装(囊、袋等)，其中可精确地使用包装的柔韧性和所包含产品的压力以确保与传感器的紧密接触。

本发明简单经济，因此在冷却不均匀或单纯地提高信息可靠性的情况下，在不同位置使用多个传感器(至少两个，但可设想多于两个的温度传感器)是可行的。

本发明的系统有利地允许测量在封闭或半封闭容器内部被冷却和/或加热的产品的温度，而不会与所述产品直接接触并且不会被接触表面干扰或偏压，从而确保冷却和/或加热功能。此外，该系统使用两个温度传感器和外推法提高了测量精度。

本发明的系统的一些最重要的特征是：

-与容器直接接触，优选地使用压力确保密封度；

-与任何外部干扰绝缘；

-两个温度传感器和外推法。

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。

Claims

1.一种用于制备冷却或加热的产品的机器(20)，包括：

-接收座(1)，所述接收座(1)用于容纳容器(8)，所述容器(8)包含用于产品制备的至少部分配料；

-热交换元件(1a)，当所述容器(8)被放置在所述接收座(1)中时，所述热交换元件(1a)被布置成与所述容器(8)的外壁接触，以及

-温度感测装置(100)，当所述容器(8)被放置在所述接收座(1)中时，所述温度感测装置(100)被布置成测量所述容器(8)的外壁处的温度，

其中所述温度感测装置(100)包括至少两个温度传感器：被布置成测量所述容器(8)的外壁附近的温度(T_S1)的初级温度传感器(101)以及被布置成测量位于热通路中的位置处的温度(T_S2)的次级初级传感器(102)，热量通过所述热通路在所述容器(8)的内部和外部环境之间行进。

2.根据权利要求1所述的机器(20)，其中所述产品中的温度(T_p)从由所述初级温度传感器(101)测量的所述温度(T_S1)和由所述次级温度传感器(102)测量的所述温度(T_S2)外推得出。

3.根据权利要求2所述的机器(20)，还包括控制单元(6)，所述控制单元(6)被布置成在所述两个感测温度(T_S1,T_S2)之间进行外推并计算所述产品温度(T_p)。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的机器(20)，其中使用表示以下方面的预定值进行所述外推：所述容器(8)中的所述产品和所述初级温度传感器(101)之间以及所述初级温度传感器(101)和所述次级温度传感器(102)之间的材料层的传导性、表面尺寸和厚度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的机器(20)，还包括推压装置(16)，所述推压装置(16)被构造成与所述温度感测装置(100)配合以便确保所述感测装置(100)与所述容器(8)的外壁接触。

6.根据权利要求5所述的机器(20)，还包括柔性膜(110)，所述柔性膜(110)被构造成与适于具有不同大小的容器(8)的所述推压装置(16)配合。

7.根据权利要求6所述的机器(20)，还包括机械止挡件(170)，所述机械止挡件(170)被布置成与所述柔性膜(110)配合并且至少在其变形方向之一上限制其变形。

8.根据前述权利要求中任一项所述的机器(20)，其中所述两个传感器(101,102)中的至少一个被布置在绝缘可移动支撑件(120)中，所述绝缘可移动支撑件(120)为可移动的以确保所述感测装置(100)与所述容器(8)的外壁接触。

9.根据前述权利要求中任一项所述的机器(20)，其中所述两个传感器(101,102)中的至少一个被布置在高传导性支撑件(130)中，从而确保在所述至少一个传感器和所述容器(8)的外壁之间的高传导性通路。

10.根据前述权利要求中任一项所述的机器(20)，其中所述温度感测装置(100)被布置在绝缘支撑件(200)内，从而将所述温度感测装置与所述外部环境隔离。

11.根据权利要求10所述的机器(20)，其中所述绝缘支撑件(200)由橡胶、硅、泡沫或类似材料制成。

12.一种系统，包括容器(8)和根据权利要求1至11中任一项所述的机器(20)，所述容器(8)与所述机器(20)配合以在所述容器(8)内制备冷却或加热的产品。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述容器(8)包括额外的导热部分(17)，当所述容器(8)被放置在所述机器(20)的所述接收座(1)中时，所述额外的导热部分(17)被布置在所述温度感测装置(100)接触所述容器的外壁的位置。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的系统，其中所述容器(8)被构造成刚性的，优选地被构造为胶囊，或者被构造成柔性的，优选地被构造为囊或袋。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中所述容器(8)中的所述产品的制备适于所述容器(8)的类型、大小和/或材料类型。