CN1202233A - 制造冷冻碳酸饮料的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于对在冷冻碳酸饮料机混合室(18)中的不同配料(12)混合后制取的冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置和方法。所述装置包括一个用于控制由配料供应源(24,28)供应给混合室(18)的配料(12)的流量的生产流程单元(16)。设置一对传感器(144,156)来测量混合室中的二氧化碳的压力和产品的压力。设置两个电磁阀(157,96),根据中央处理单元(14)的控制信号,电磁阀控制向混合室中供应配料。当混合室中的压力低时,该中央处理单元(14)向电磁阀(157,96)发出开启指令,以便向混合室(18)供应配料,而当混合室(18)中的压力高时,该中央处理单元向电磁阀发出关闭指令,停止向混合室(18)供应配料。

Description

制造冷冻碳酸饮料的装置
本发明涉及的是冷冻碳酸饮料机，具体地说，涉及的是控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的装置和方法。
多年来，现有技术中已经很熟悉，而且已经应用了多年这类冷冻碳酸饮料机。这些设备生产冷冻碳酸饮料的方法是将包括糖汁、水和二氧化碳的配料混合物在混合室中冷冻。这种混合物冻结在周围是螺旋盘管的混合室的内表面上，制冷剂从上述螺旋盘管圈中流过。在混合室内有一个转轴，转轴上有若干外伸的叶片，这些叶片将混合室内壁上的混合物刮下来。一旦碳酸饮料为所需的冷冻状态，就将产品经产品阀门排放出来。
用一个控制制冷系统的控制系统保持混合室中配料的温度和粘度。控制系统也控制喷入混合室中的配料量，从而将混合室中的配料量保持在规定的范围内。这种控制系统通常包括一个压力反应设备，该设备根据混合室中的压力控制送入室内的配料量。
将混合室中的二氧化碳压力保持在大气压力以上，并将该室中的液体温度保持在大气压下水的沸点温度以下，但要求将此温度保持在液体在混合室内的压力下的冻结温度以上。液体浓度也要保持在规定的范围内。在这些温度和压力条件下以及保持适当的粘度时，处于半冻结态的类似于冷冻泡沫的饮料就通过产品阀门从混合室中排放到大气压力下的室外。
将从混合室中排出的产品的体积定义为″溢流″。当液体从混合室中以半冻结态排出时，体积增加一倍的液体定义为有100％的溢流。通常，加到混合室中的二氧化碳越多，溢流也就越多。从生产率的角度来看，最好能有大量的溢流。但从质量的角度来看，最好能控制溢流，以便保持产品的浓度。
由糖汁、水和二氧化碳混合物的含量比例也决定了产品质量。控制和调节混合物的能力是精确检测和控制糖汁、水和二氧化碳含量能力的一个函数。而其他因素，例如糖汁含量也影响产品质量，但碳酸含量是最主要的因素。上述现有的冷冻碳酸饮料机的主要缺陷在于它们不能对压力、温度和进入混合室的二氧化碳含量进行有效的控制，不能生产出浓度一致的高质量产品。这主要出现在有大量产品排出机器的情况下。
也可以通过以设定的时间间隔快速冷冻产品和定期对混合室除霜来保持产品的质量。冷冻和除霜循环越快，机器的输出能力越高。除霜以后，现有冷冻碳酸饮料机约花8分钟进行冷冻。所以要求减少这种时间。
在米歇尔公司生产的一种现有冷冻碳酸饮料机中，将糖汁和水与二氧化碳同时喷入到混合室中。在这种设备中，刮片将混合室壁上的冷冻产品除去，并搅动混合物，使二氧化碳“搅拌”到溶液中。这种设备的缺陷在于，当连续从混合室中排出产品时，很难精确地控制喷入到混合室中的二氧化碳量。用一个压力开关控制水、糖汁和二氧化碳混合物的喷入，该开关在低压下开启，而在设定的截止压力下关闭。在这种系统中，压力可以从设定的约30磅/平方英寸(psi)低压循环到约70磅/平方英寸的高压。这种压力变化造成产品不稳定。所以尽管这种机器能够生产高于100％的溢流，它在大量生产和少量生产过程中保持稳定产品的能力是有限的。
在另一种现有冷冻碳酸饮料机中，将碳酸水(外部碳酸化器生产的)与糖汁一起引入混合室中。这同样也是用一个简单的压力开关控制该机器中的运行过程，该压力开关用于检测压力，打开糖汁和水的电磁阀，给混合室装糖汁和水，直至达到设定压力。当混合室内得到冷却时，混合物的压力就会升高。在这种机器中，利用一个与减压阀相连的膨胀室控制过压，减压阀使混合物流回混合室。将膨胀室内的压力保持在大气压力或混合室压力。通过限制最大压力和防止压力升到高压，就可对过压进行比较精确的控制。但这种机器的缺陷在于不能形成较高的溢流量。在这种机器中的溢流一般只有20％到80％之间。
本发明旨在克服或至少部分消除上述缺陷的改进型冷冻碳酸饮料机。
根据本发明的一个方面，所提供的装置用于对在冷冻碳酸饮料机混合室中的不同配料混合后制取的冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制，所述配料包括糖汁，水和二氧化碳。该装置包括一个控制配料供应源供给混合室的配料流量的生产流程单元。还提供一对传感器来测量供给混合室的二氧化碳的压力和混合室中产品的压力。一个中央处理单元(CPU)将这些测量压力传递给一个可擦程序只读存储器(EPROM)，该EPROM根据供给混合室的二氧化碳的压力利用一个算法来确定低的设定点压力值和高的设定点压力值。低的设定点压力值和高的设定点压力值基于对手动CO2调节器的设置，该调节器控制供给混合室中的CO2的压力。传感器测量CO2调节器的出口压力，并将该压力读数传递给CPU。
所述的算法根据储存在EPROM中并可被机器操作人员改变的低设定点工作压力和高设定点工作压力，选择低的设定点压力值和高的设定点压力值。该算法从供应给混合室中的二氧化碳的压力中减去低设定点工作压力后就得到低的设定点压力值。该算法从供应给混合室的二氧化碳的压力中减去高设定点工作压力后就得到高的设定点压力值。EPROM中储存有低设定点的缺席工作压力和高设定点的缺席工作压力，低设定点的缺席工作压力和高设定点的缺席工作压力最好分别为5psi和3psi。但是，操作人员可以根据生产最佳浓度和质量的产品的经验实验数据改变这些数值。
系统的运行情况如下。首先，用压力传感器测量喷入到混合室中的二氧化碳的压力，压力传感器将该读数传递给CPU。例如一般读数为35psi。然后CPU用储存在EPROM中的算法计算低的设定点压力值和高的设定点压力值。所以从35psi的CO2压力读数中减去5psi的低设定点工作压力得到30psi的低的设定点压力值。同样，从35psi的CO2压力读数中减去3psi的高设定点工作压力得到32psi的高的设定点压力值。当由压力传感器测量的混合室中的压力低于30psi时，CPU指示所设置的一个或多个控制喷入到混合室中的配料的电磁阀呈开启状态，而当混合室中的压力高于32psi时，则指示电磁阀呈关闭状态，停止向混合室中喷入配料。
这就使CPU连续地保持二氧化碳喷射压力和填充压力之间有非常精确的规定压差，并消除填充压力。这又可精确地确定混合室的工作压力范围。在其它现有系统中，用精度不高的限位开关设定填充压力，同样也用精度不高的压力调节器控制二氧化碳的喷射。该结果是引起混合室的压力变化并改变了二氧化碳喷射量。当产品以变速排放时，就会出现很大的质量变化，从而不能很好地控制产品的质量。
本发明的其它特征在于，当混合室中为低压时，生产出的是低溢流产品，而当混合室中为高压时，生产出的是高溢流产品，而且产品的浓度也高。为了升高或减少混合室中的压力，只需手动地升高或降低CO2调节器的压力。CPU根据相应的CO2调节器的高压或低压，将混合室的压力调节到EPROM所求得的设定值上。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法。该方法包括如下步骤：(1)测量供应到混合室中的二氧化碳的压力；(2)根据供应到混合室中的二氧化碳的压力，选择低设定值和高设定值；(3)测量混合室中的冷冻碳酸饮料的压力；和(4)当混合室中的压力低于低设定值时向混合室中喷射一种或多种配料，当混合室中的压力高于高设定值时停止向混合室中喷射一种或多种配料。该方法还包括控制从配料供应源向混合室中输送配料的流量的步骤。
通过阅读下面结合附图的详细描述将更会清楚地理解本发明的其它方面和优点。
图1是本发明的冷冻碳酸饮料机的主要构件的示意图；
图2A是本发明生产流程单元的一个实施例的详图；
图2B是本发明生产流程单元的另一个实施例的详图；
图3是其中一种配料根据图2A所示的生产流程单元进行流动的示意性流路；
图4是包括糖汁和水混合物的溶液根据本发明其中一个第二种生产流程单元进行流动的示意性流路；
图5A是图2A所示的本发明实施例中的用于控制流入混合室内的配料流量的控制电路示意图；
图5B是图2B所示的本发明实施例中的用于控制流入混合室内的配料流量的控制电路示意图。
现在回到附图，并首先参考图1，本发明的冷冻碳酸饮料机的系统图总体用标号10表示。系统10包括一个配料供应源12、一个控制电路14、一个生产流程单元16、两个混合室18和20以及一个制冷系统22。配料供应源12包括一个供水箱24、两个糖汁供应箱26和27(两种不同味道)以及一个二氧化碳箱28。
通过一个供应软管30从供水箱24中将水供给生产流程单元16，如图2A所示，利用一个″T″形接头31将供应软管分成两个分开的供应软管32和34。如图2A所示，将供应软管32接到生产流程单元16的左侧，而将供应软管34接到生产流程单元16的右侧。正如下面进一步描述的那样，生产流程单元16的左侧控制进入混合室18的配料流量，而生产流程单元16的右侧控制进入混合室20的配料流量。
如图2A所示，通过一个管接头36将供应软管32装到生产流程单元16上，该管接头压装到生产流程单元的进口中。同样，通过一个管接头38将供应软管34装到生产流程单元16上，该管接头也压装到生产流程单元的进口中。水通过成90度设置在生产流程单元16相邻表面上的出口，流出生产流程单元16。将一个传感器40装在生产流程单元16的右侧，用以控制流过生产流程单元16的水压。因为水是从同一水源供给生产流程单元16的，所以只需要一个传感器。本领域的普通技术人员很清楚，也可将传感器40设置在生产流程单元16的左侧。
可以从图3中清楚地看到水流过生产流程单元16的情况。水在生产流程单元16的右侧流动，因为正如看到的那样，这种流动也适用于其它配料流过生产流程单元16的情况。水通过进口42进入生产流程单元16。然后水流过分成两个流路46和47的流路44。水通过设置在流路46端部的出口48流出生产流程单元16。流路47通向出口50。将传感器40装在生产流程单元16的靠近出口50处。这样布置传感器40就可以使传感器读出流过生产流程单元16的水的压力。
现在回到图2A，水流出生产流程单元16后进入管道52和54。将管道52设置在生产流程单元16的左侧，而将管道54设置在生产流程单元16的右侧。一对管接头56和58分别将管道52和54连接到生产流程单元16。最好将管接头56和58压装到生产流程单元16中。
通过供应软管60将1号糖汁从糖汁供应箱26供给生产流程单元16，该软管接到生产流程单元16的左侧。通过供应软管62将2号糖汁从糖汁供应箱27供给生产流程单元16，该软管接到生产流程单元16的右侧。通过一个管接头64将供应软管60装到生产流程单元16上，该管接头压装到生产流程单元的进口中。同样，通过一个管接头66将供应软管62装到生产流程单元16上，该管接头也压装到生产流程单元的进口中。糖汁通过成90度地设置在生产流程单元16相邻表面上的出口，流出生产流程单元16。将一个传感器68装在生产流程单元16的左侧，用以控制流过生产流程单元16的1号糖汁的压力，而将一个传感器70装在生产流程单元16的右侧，用以控制流过生产流程单元16的2号糖汁的压力。
1号糖汁通过出口流出生产流程单元16后进入管道72。通过管接头74将管道72装到生产流程单元16上，最好将管接头74压装到生产流程单元中。同样，2号糖汁通过出口流出生产流程单元16后进入管道76。通过管接头78将管道76装到生产流程单元上，最好将管接头78压装到生产流程单元中。
将一对糖度调节阀80和82分别固定到管道72和76上。这两个糖度调节阀80和82控制与水混合的糖汁用量。这些设备为手动调节。由于它们是本领域的公知技术，所以此处不再描述。
1号糖汁通过糖度调节阀80后，又经过管道84到达防止糖汁流回糖度调节阀80的截止阀86，即截止阀为单向阀。1号糖汁通过截止阀86后，通过用管接头89与管道52相连的管道88。在管道52和管道88相连的地方，1号糖汁与供应到生产流程单元16左侧的水混合。同样，2号糖汁通过糖度调节阀82后，又经过管道90到达防止糖汁流回糖度调节阀82的截止阀92。2号糖汁通过截止阀92后，通过用管接头95与管道54相连的管道94。在管道54和管道94相连的地方，2号糖汁与供应到生产流程单元16右侧的水混合。
由控制电路14激励的一对电磁阀96和98，下面将作进一步说明，控制进入混合室18和20的糖汁/水混合物的流量。电磁阀96控制混合室18中的1号糖汁/水混合物的流量，而电磁阀98控制混合室20中的2号糖汁/水混合物的流量。
当电磁阀96和98受控开启时，糖汁/水混合物分别通过管道104和106流入第二生产流程单元100和102，管道104和106分别经压装管接头105和107装到生产流程单元100和102上。应理解的是，各个电磁阀96和98是分开控制的。分别在第二生产流程单元100和102上设置采样阀108和110，用于采取糖汁/水混合物的样品。通过调节糖度调节阀80和82可以改变混合物的味道。
图4详细描述了1号糖汁/水混合物流过第二生产流程单元100的流路。由于这两个第二生产流程单元100和102结构相同，所以只描述其中一个生产流程单元的细节。1号糖汁/水混合物经管道104进入第二生产流程单元100。只要1号糖汁/水混合物在第二生产流程单元100中，该混合物就流过分成两个单独流路116和118的流路114。流路116将第二生产流程单元100中出来的1号糖汁/水混合物引入管道120中，该管道又将混合物排到生产流程单元16中。管道120通过压装到生产流程单元100中的管接头122与第二生产流程单元100相连。流路118将第二生产流程单元100中的混合物引出后排到大气环境中。生产流程单元100中的混合物经出口124排出。采样阀108设置在流路118中，该采样阀调节从第二生产流程单元100排到大气环境中的混合物的流量。但需要取出混合物样品时，最好在出口124的下方设置一个杯子，以便收集排出的混合物样品。
同样，如图2A所示，通过压装管接头127与第二生产流程单元102连接的管道126，将2号糖汁/水混合物从第二生产流程单元102传送到生产流程单元16中。分别用管接头128和130将管道120和126安装到生产流程单元16上，管接头128和130压装到生产流程单元中的进口内。
1号糖汁/水混合物经以90度角设置在生产流程单元的与进口相邻的表面上的出口，从生产流程单元16中排出。通过压装管接头133与生产流程单元16相连的软管132，将1号糖汁/水混合物从生产流程单元中排放到混合室18中，下面将对此作进一步描述。
2号糖汁/水混合物也经以90度角设置在生产流程单元的与进口相邻的表面上的出口，从生产流程单元16中排出。同样，通过压装管接头135与生产流程单元16相连的软管134，将2号糖汁/水混合物从生产流程单元中排放到混合室20中。
将一对传感器136和138装到生产流程单元16上，以便分别控制流过生产流程单元的1号糖汁/水混合物和2号糖汁/水混合物的压力。
通过供应软管140将二氧化碳从二氧化碳供应箱28供应给生产流程单元16。将二氧化碳供应软管140装到生产流程单元16的中部。通过一个压装到生产流程单元中的进口内的管接头142，将供应软管140装到生产流程单元16上。二氧化碳经成90度地设置在生产流程单元相邻表面上的出口，从生产流程单元16中排出。以上述方法将传感器144装到生产流程单元16上，以便控制从供应箱28流入生产流程单元16中的二氧化碳的压力。
二氧化碳从生产流程单元16中出来后，便通过管道148流入CO2调节阀146，管道148经压装管接头143安装到生产流程单元16上，并通过管接头145与CO2调节阀相连。CO2调节阀146可以手动调节，该阀还用于调节供应到混合室18和20中的二氧化碳的压力。从二氧化碳供应箱流入生产流程单元16中的二氧化碳的压力大约为60至70psi。对于正常溢流和浓度的产品来讲，供应到混合室18和20中的二氧化碳的压力大约为30至40psi。CO2调节阀146用于设定该压力。CO2调节阀的球柄147用于调节压力。CO2调节阀上的压力计149用于显示从CO2调节阀146出来的二氧化碳的压力。
减压后的二氧化碳通过两个分开的流路从CO2调节阀146流出，这两个流路均将二氧化碳排回到生产流程单元16中。利用分别通过管接头151和152与生产流程单元及CO2调节阀146相连的铜管150，1号流路将二氧化碳排放到生产流程单元16的左侧。利用分别通过压装管接头154和155与生产流程单元及CO2调节阀146相连的铜管150，2号流路将二氧化碳排放到生产流程单元16的右侧。减压后的二氧化碳通过一对成90度角设置在生产流程单元相邻表面上的出口，从生产流程单元16流出。
将传感器156设置在生产流程单元16右侧的流路中，沿1号流路流动的二氧化碳流过该流路。用上述方法设置的传感器156控制流入混合室18和20中的二氧化碳的压力。由于减压后的二氧化碳在1号和2号流路中的压力相同，所以只需一个传感器。本领域普通技术人员知道，也可将传感器156设置在生产流程单元16左侧的2号流路中。
将一对电磁阀157和158装在生产流程单元16的低压二氧化碳从该生产流程单元出来的出口处。电磁阀157和158分别控制向混合室18和20供应的低压二氧化碳。如下面将进一步描述的，控制电路14控制电磁阀157和158的激励。通过管道159将截止阀155与电磁阀157相连。再将软管160与截止阀155相连，该软管将减压后的二氧化碳从生产流程单元16的左侧排到混合室18中。同样，通过管道162将截止阀161与电磁阀158相连。再将软管163与截止阀161相连，该软管将减压后的二氧化碳从生产流程单元16的右侧排到混合室20中。
更确切地说，软管160与软管132相连，软管132在″T″形连接器164处将混合好的1号糖汁/水混合物排到混合室18中。如图2A所示，1号糖汁/水混合物在″T″形连接器164处与低压二氧化碳混合，这样，混合好的1号糖汁/水/低压二氧化碳混合物经软管166排放到混合室18中。所以″T″形连接器164将软管132、160和166连在一起。软管166与一个膨胀室168相连(如图1所示)，当混合室中的压力超过预定值时，该膨胀室收集过量产品。膨胀室168的作用在于减少混合室18中的压力，从而使混合室中的压力不会太高。软管170将膨胀室168中的混合物排到混合室18中。本领域的普通技术人员很清楚软管166和170与膨胀室168和混合室18的连接方法。
同样，如图2A所示，软管163与软管134相连，软管134在″T″形连接器172处将混合好的2号糖汁/水混合物排到混合室20中。2号糖汁/水混合物在″T″形连接器172处与低压二氧化碳混合，这样，混合好的2号糖汁/水/低压二氧化碳混合物经软管174排放到混合室20中。所以″T″形连接器将软管134、162和174连在一起。软管174与一个膨胀室176相连(如图1所示)，该膨胀室与膨胀室168相同。软管178将膨胀室176中的混合物排到混合室20中。本领域的普通技术人员很清楚软管174和178与膨胀室176和混合室20的连接方法。
优选材料和构件如下：除了管道148、150和153用铜制成外，所有管道均由不锈钢制成。生产流程单元16和第二生产流程单元100及102由塑性材料制成，最好用Delrin制成。压力传感器最好是摩托罗拉(Motorola)的MPX2700D部件；电磁阀最好选自：ALCO的204CD1/4S5/32-AMS24/50-60部件，或者Sirai Electromeccnica的L171-B13-Z723A-24 VAC/60和PL171-B13-Z723A-24 VAC/60 S.R.L部件。CO2调节阀146最好是Wilkerson的R04-01N00部件。所有的压装管接头最好是Chudnow Manufacturing生产的1/4″不锈钢配件。所有软管最好是Chudnow Manufacturing生产的1/4″乙烯塑料管，这种管具有不锈钢编织套(AV4部件)。糖度阀最好是Cornelius公司生产的310-198-133部件。截止阀最好是Chudnow Manufacturing生产的1/4″不锈钢球形截止阀(S470-44部件)。
控制电路14是过程控制的要点。图5A为控制电路14的详细示意图。控制电路14包括一个CPU(中央处理单元)200、一个EPROM(可擦程序只读存储器)202及若干输出和输入。CPU200和EPROM202彼此通过连接线204和206相连。CPU200最好是摩托罗拉(Motorola)的68HC811部件，EPROM最好为SGS Thompson的M27/C512部件。CPU200的输入包括传感器40、68、70、136、138、144和156输出的压力读数，其输出包括控制电磁阀96、98、157和158的控制信号。压力传感器40、68、70、136、138、144和156分别通过连接线208、210、212、214、216、218和220与CPU200相连。电磁阀96、98、157和158分别通过连接线222、224、226和228与CPU200相连。CPU200接收其它若干输入，这些输入包括电机负载和温度读数，CPU200还传送其它若干输出信号，这些输出信号包括压缩机通/断指令、冷凝器通/断指令、混合电机通/断指令，而这些指令与本发明无直接联系，所以下面不作讨论。
传感器40、68、70、和144分别测量供应到系统中的水、1号糖汁、2号糖汁和二氧化碳的压力。CPU200监测这些读数，以便确定是否需对相应的某一个供应箱24，26，27或28进行补充。具体地说，如果流到生产流程单元16中的任一配料的压力降到某一低设定值，例如45psi以下，CPU200就使机器停止运行，所述低设定值由操作人员选择。操作人员可以用键钮(未示出)输入该设定值。当切断机器的运行时，操作人员通过可见显示板(未示出)得到补充所耗配料的指令。在补充了所消耗的配料以后，并且一旦供应压力到达某一由操作人员再次选择的高设定值，例如50psi时，CPU200使机器接通运行。
下面描述工作流程。为简单起见，只对配料流入混合室18的流程进行描述。首先，必须对系统中的所有设置进行调节。通过将CO2调节阀146调节到所需的压力，通常为35psi，并通过对糖度调节阀80的调节，使糖汁量达到所需的甜度，这样就完成了上述系统的调节。调节CO2调节阀146就可控制最终产品质量，从而：设定值越大，溢流就越多；设定值越小，溢流就越少；产品越重，液态产品的质量就越好。将CO2调节阀146设定到35psi左右的压力，可生产约100％的溢流。
调节完成以后，系统就可以运行。首先CPU200通过连接线222和226(如图5A所示)向电磁阀96和157发出开启的指令，从而就可将1号糖汁/水混合物和二氧化碳供应到混合室18中。电磁阀96和157在CPU200发出关闭指令之前一直保持开启。当混合室18中的压力到达高设定压力值时，CPU200向电磁阀96和157发出关闭指令。CPU200在读出由传感器136测量的压力后确定混合室18中的压力，由于传感器136处在直接与混合室18相连通的管路中，所以它能给出混合室的压力读数。通过连接线214将传感器136的读数传递给CPU。
本发明与现有技术的主要差别在于：本发明根据离开CO2调节阀146的二氧化碳的压力，为混合室的压力设定高的和低的设定点压力值。例如，如果二氧化碳的压力为35psi，则如上所述使用一个算法来确定高的和低的设定点压力值的EPROM202就将高的设定点压力值调到32psi，并将低的设定点压力值调到30psi。根据这些通过连接线206从EPROM202传递给CPU200的设定值，CPU200根据混合室18中的压力是低于30psi还是高于32psi，分别向电磁阀96和157发出开启或关闭的指令。使高的和低的设定压力值与离开CO2调节阀146的二氧化碳的压力保持一致，就可一直保持产品的浓度。如果二氧化碳压力变动，例如由于CO2调节阀146的精度不高或供应管路的压力精度不高造成二氧化碳压力变动时，就可精确地改变糖汁/水混合物量，并保持适当的平衡。本领域的普通技术人员很清楚，也可选择其它设定点压力值，这里进行讨论的只是作为例子而已。
现有技术的机器用一个设置在混合室中的压力开关来控制喷射到混合室内的糖汁/水混合物量和二氧化碳的数量。该方法的缺陷在于该压力开关设定在一个固定值上，所以没有考虑离开CO2调节器的二氧化碳的压力波动。这些压力波动可以大到40psi。用现有技术的机器所产生的结果是：如果经CO2调节器调节后的压力与设定值相差太大，则产品就会太稀或结冰太多。
本发明的另一优点在于：不用改变产品浓度就可很容易改变产品的质量。只要将CO2调节器的设定值增加到较高的压力，就可以增加溢流，从而产品为多泡轻的产品。同样，将CO2调节器的设定值增加到较低的压力，就可以减少溢流，从而产品为液体重的产品。因为EPROM202使混合室的设定值成比例地增加(或视情况可以减少)，并可将这些改变传送给CPU200，所以可保持产品的浓度，CPU200控制电磁阀96增加(或减少)糖汁/水混合物，使该混合物随供给混合室的二氧化碳的增加(或减少)达到平衡。对于现有机器来讲，如果CO2调节器所设定的二氧化碳增加或减少，则糖汁/水混合物成比例地增加或减少，从而将混合室中的压力保持在设定的范围内。但这使产品结冰太多或液体太多。
本领域的普通技术人员很清楚，可用与控制混合室18相同的方法控制喷入混合室20中的配料。
在另一个实施例中，可以单独调节喷入各个混合室18和20中的二氧化碳的压力，即可以将喷入混合室18中的二氧化碳的压力设定为某一值，而将喷入混合室20中的二氧化碳的压力设定为不同的值。如图2B所示，用两个分开的CO2调节器阀246A和246B完成这一任务。
在该实施例中，通过供应软管140将二氧化碳供应到生产流程单元16中。二氧化碳从生产流程单元16中出来后再从″T″形管248中排出，该″T″形管由铜制成，并通过压装管接头243将其装到生产流程单元16上，再用管接头245将该″T″形管与CO2调节阀246A和246B相连。″T″形管248将高压二氧化碳分成两个分开的流路。1号流路与设置在生产流程单元16左侧的CO2调节阀246A相通，2号流路与设置在生产流程单元16右侧的CO2调节阀246A相通。
CO2调节阀246A上装有一个用于调节喷入混合室18中的二氧化碳的压力控制钮247A。该CO2调节阀246A上还装有一个用于显示离开CO2调节阀246A的二氧化碳的压力的压力计249A。同样，CO2调节阀246B上装有一个用于调节喷入混合室20中的二氧化碳的压力控制钮247B。该CO2调节阀246B上还装有一个用于显示离开CO2调节阀246B的二氧化碳的压力的压力计249B。
低压二氧化碳通过铜管250从CO2调节器246A返回到生产流程单元16中，该铜管由管接头252与CO2调节器246A相连，并通过压装管接头251将其装到生产流程单元上。同样，低压二氧化碳通过铜管253从CO2调节器246B返回到生产流程单元16中，该铜管由管接头254与CO2调节器246B相连，并通过压装管接头255将其装到生产流程单元上。一旦低压二氧化碳离开生产流程单元16，则该二氧化碳就以与图2A实施例所讨论的相同方法排到混合室18和20中。
设置的压力传感器244、256和258分别用来测量供应给生产流程单元16的高压二氧化碳的压力和离开生产流程单元的两种不同低压二氧化碳的压力。如图5B所示，压力传感器244、256和258分别通过连接线260、262和264与CPU200相连。CPU200用压力传感器244的读数来确定供应到生产流程单元16中的二氧化碳的压力太低的时间，例如低于45psi的时间，从而如上所述地显示出需要为供应箱28进行补充或重新加料。同样如上所述，压力传感器256和258分别用来确定混合室18和20中的低的设定点压力值和高的设定点压力值。
根据图2B所示的实施例，可以从同一机器里排出两种不同的产品，即可以从同一机器里排出质量不同的两种产品。例如，排出的一种产品可以有大的溢流，例如高于100％的溢流，而排出的另一种产品可以有小的溢流，例如20％或更低的溢流。后一种产品通常认为是冰冻的非碳酸饮料。所以刚才所述的机器可以向一个混合室喷射比另一个混合室更多的二氧化碳。这是靠两个分开的CO2调节阀246A和246B用于各个混合室18和20实现的。具体地说，将控制钮247A调节到高设定值，例如35psi或更高，就可以在混合室18中生产出高溢流，控制钮247B调节到低设定值，例如20psi以下，就可以在混合室20中生产出低溢流。
因此，本领域的普通技术人员可以清楚地看到，装有图2B所示的生产流程系统的冷冻饮料机可以生产两种不同的冷冻碳酸饮料产品，一种为冷冻碳酸饮料产品，另一种为冷冻的非碳酸饮料产品，或者是两种不同的冷冻非碳酸饮料产品，所以这种机器非常通用。
本领域的普通技术人员可以清楚地看到，任一实施例中的CO2调节器都可进行调节，以便通过转动控制钮来增加或减少喷射的到混合室中的二氧化碳量。因此，只要通过增加或减少对CO2调节器的调节量，就可改变溢流。与EPROM202相连的CPU200自动调节混合室中的高的设定点压力值和低的设定点压力值，以便保持系统平衡，并生产出相应的高溢流或低溢流。
现在，理解了本说明书的普通技术人员将清楚地看到，本发明可以为任何形式，可以具有任何实施方案。例如，本发明的冷冻碳酸饮料机可以使用多个或少量混合室。因此系统的构件需要改变，但本领域的普通技术人员很清楚，所用的基本原理相同。此外，可以改变电磁阀和传感器的数量，也就是说可以用多个或少量构件。例如可以用分开的电磁阀来控制喷射到各个混合室中的各种配料，即可以用三个电磁阀(三种配料中各种配料用一个)，而不是用所述的两个电磁阀(二氧化碳用一个，水/糖汁混合物用一个)。或者，也可只用一个电磁阀来控制喷射到各个混合室中的所有三种配料。上述实施例只是作为说明而已，这并不局限于本发明。本发明覆盖了所有的变换、等同物和各种替换，但均落在权利要求限定的本发明精神的范围内。

Claims (28)

1.一种用于对在冷冻碳酸饮料机混合室中的不同配料混合后制取的冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，所述配料包括糖汁，水和二氧化碳，所述装置包括：
用于测量喷射到混合室中的二氧化碳的压力的设备；
根据喷射到混合室中的二氧化碳的压力，用于选择混合室中的低设定点压力值和混合室中的高设定点压力值的设备；
用于测量混合室中的冷冻碳酸饮料的压力的设备；和
控制向混合室中喷射配料的控制设备，当混合室中的压力低于低设定点值时，所述控制设备工作，以便向混合室中喷射一种或多种配料，当混合室中的压力高于高设定点压力值时，该控制设备停止向混合室中供应一种或多种配料。
2.根据权利要求1所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，进一步包括一个用于控制由配料供应源供应给混合室的配料流量的生产流程单元。
3.根据权利要求2所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，进一步包括用于测量供应到生产流程单元中的各种配料的压力的设备和在各种配料的任一压力到达低设定压力值时用于切断机器运行的设备。
4.根据权利要求3所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所有测量设备均包括安装在生产流程单元上的转换器。
5.根据权利要求1所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，进一步包括用于调节喷射到混合室中的二氧化碳压力的设备。
6.根据权利要求4所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所述的调节设备包括一个CO2调节阀。
7.根据权利要求1所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所述的控制设备包括一个处理器，该处理器接收来自所述测量设备和至少一个与处理器相连的控制阀的输入，当混合室中的压力比低设定点压力值低时，该处理器向至少一个控制阀发出开启的指令，而当混合室中的压力比高设定点压力值高时，该处理器向至少一个控制阀发出关闭的指令。
8.根据权利要求6所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所述的处理器包括一个中央处理单元，至少一个控制阀包括一对电磁阀，这一对电磁阀中的一个用于控制供应给混合室的二氧化碳的流量，而另一个用于控制包括糖汁和水的混合物在内的溶液的流量。
9.根据权利要求1所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所述的选择设备包括一个处理器和一个编程的存储设备，该处理器接收来自所述测量设备的输入，该存储设备与所述处理器相连，处理器使用一个算法来确定低设定点压力值和高设定点压力值。
10.根据权利要求9所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所述的处理器包括一个中央处理单元，所述编程的存储设备包括一个可擦程序只读存储器。
11.根据权利要求1所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，还包括用于增加或减少喷射到混合室中的二氧化碳的压力并相应地控制喷射到混合室中的其它配料数量的设备，由此增加或减少混合室中的压力及溢流量。
12.一种用于对在冷冻碳酸饮料机混合室中的不同配料混合后制取的冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，所述配料包括糖汁，水和二氧化碳，所述装置包括：
用于测量喷射到混合室中的二氧化碳的压力的第一转换器；
用于测量混合室中的冷冻碳酸饮料的压力的第二转换器；
根据喷射到混合室中的二氧化碳的压力，用一个算法来确定混合室中的低设定点压力值和混合室中的高设定点压力值的编程储存器；
至少一个用于控制向混合室中喷射一种或多种配料的控制设备；和
一个接受来自所述第一转换器和第二转换器的输入并与所述编程储存器及至少一个控制阀相连的处理器。
13.根据权利要求12所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于所述的处理器在混合室中的压力比低设定点压力值低时向至少一个控制阀发出开启的指令，以便向混合室中喷射一种或多种配料，而当混合室中的压力比高设定点压力值高时，该处理器向至少一个控制阀发出停止向混合室中喷射一种或多种配料的关闭指令。
14.根据权利要求12所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，进一步包括一个用于控制由配料供应源供应给混合室的配料流量的生产流程单元。
15.根据权利要求14所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于将第一和第二转换器设置在生产流程单元上。
16.根据权利要求12所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，还包括一个用于调节喷射到混合室中的二氧化碳的压力的CO2调节阀。
17.根据权利要求12所述的对冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于至少一个控制阀包括一对电磁阀，这一对电磁阀中的一个用于控制供应给混合室的二氧化碳的流量，而另一个用于控制向混合室中供应的包括糖汁和水的混合物在内的溶液的流量。
18.一种控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法，所述产品是通过在冷冻碳酸饮料机混合室中将不同配料混合后制取的，所述配料包括糖汁，水和二氧化碳，所述方法包括如下步骤：
测量喷射到混合室中的二氧化碳的压力；
根据喷射到混合室中的二氧化碳的压力选择混合室中的低设定点压力值和混合室中的高设定点压力值；
测量混合室中的冷冻碳酸饮料产品的压力；和
当混合室中的压力低于低设定点压力值时向混合室中喷射一种或多种配料，当混合室中的压力高于高设定点压力值时停止向混合室中供应一种或多种配料。
19.根据权利要求18所述的控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法，还包括控制由配料供应源供应给混合室的配料流量的步骤。
20.根据权利要求18所述的控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法，还包括调节喷射到混合室中的二氧化碳的压力的步骤。
21.根据权利要求18所述的控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法，还包括测量从配料供应源供应给混合室中的各种配料的压力的步骤。
22.根据权利要求21所述的控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法，还包括当从配料供应源供应给混合室中的任一配料的压力低于低设定点压力值时切断机器运行的步骤。
23.根据权利要求22所述的控制冷冻碳酸饮料产品的浓度和质量的方法，还包括当从配料供应源供应给混合室中的所有配料的压力到达高设定点压力值时，对压力下降到低于低设定点压力值的配料进行补充，并使机器运转的步骤。
24.一种用于控制从相应的供应源将配料供应到处理部位的流量控制装置，所述装置包括一个配料流过的生产流程单元，所述生产流程单元有若干设置在该生产流程单元上的进口；设置在所述生产流程单元上的若干相应的出口；将所述若干进口和所述若干出口相连的若干相应的流路；以及设置在相应流路中的用于测量流过流路的配料压力的若干相应转换器，其中各种配料经流路流入生产流程单元，配料流过相应的流路，与相应的转换器接触，并从相应的出口流出。
25.根据权利要求24所述的配料流量控制装置，其特征在于生产流程单元由Delrin构成。
26.一种用于对在冷冻碳酸饮料机混合室中的不同配料混合后制取的冷冻碳酸饮料的浓度和质量进行控制的装置，所述配料包括糖汁，水和二氧化碳，所述冷冻碳酸饮料机有多个混合室，所述装置包括：
用于测量喷射到各混合室中的二氧化碳的压力的设备；
根据喷射到混合室中的二氧化碳的压力，用于确定各个混合室中的低设定点压力值和各个混合室中的高设定点压力值的设备；
用于测量各个混合室中的冷冻碳酸饮料的压力的设备；和
控制向各个混合室中喷射配料的控制设备，当一个或多个混合室中的压力低于低设定点压力值时，所述控制设备运行，以便向一个或多个混合室中喷射一种或多种配料，当混合室中的压力高于高设定点压力值时，该控制设备停止向一个或多个混合室中供应一种或多种配料。
27.根据权利要求26所述的对冷冻饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于冷冻饮料机有两个混合室，向各个混合室中喷射不同压力的二氧化碳。
28.根据权利要求27所述的对冷冻饮料的浓度和质量进行控制的装置，其特征在于喷射到一个混合室中的二氧化碳的压力为30psi或更高，喷射到另一个混合室中的二氧化碳的压力为20psi或更低。
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