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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen Getränkemaschinen, und insbesondere
Vorrichtungen zum Herstellen und Abgeben von Produkten, die für das Wachstum
von mikrobiologischen Organismen empfänglich sind.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Systeme
für das
Herstellen von Getränken, wie
Maschinen für
gefrorene, kohlensäurehaltige
Getränke
sind im Stand der Technik bekannt. Diese Vorrichtungen erzeugen
ein gefrorenes Getränk
durch Gefrieren einer Mischung von Zutaten, wie Sirup, Wasser und
Kohlendioxid in einer Misch- oder Gefrierkammer. Die Mischung gefriert
an der Innenoberfläche
der gekühlten
Mischkammer. Typischerweise ist die Mischkammer von einer helikalen
Spirale umgeben, durch welche ein Kühlmittel fließt. Ein
Quirl ist innerhalb der Kammer angeordnet, welcher einen Rotationsschaft
mit einer Vielzahl von nach außen vorstehenden
Flügeln
aufweist, welche die Mischung von der Innenwand der Gefrierkammer
abschaben. Sobald das Getränk
in dem gewünschten
gefrorenen Zustand ist, wird das Produkt von der Kammer durch ein
Produktabgabeventil abgegeben.
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Maschinen
zum Herstellen von gefrorenen Getränken, die als „offener
Trichter" oder „offene Schale"-Designmaschinen
bezeichnet werden, werden typischerweise verwendet, um gefrorene
Getränke
mit wenig Säure
abzugeben – mit
einem pH-Niveau, das das Wachstum von Mikroorganismen unterstützt. Das
Produkt wird von einer zuvor versiegelten oder gekühlten Verpackung
direkt in die „Trichter" geschüttet, die
ebenfalls gekühlt
sind. Dadurch wird das Wachstum von jeglichen Kontaminanten, die
eingeführt
werden, durch die niederen Temperaturen verzögert. Dies ist ähnlich dem
Platzieren von Milch in einem Kühlschrank.
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Während diese
existierenden Maschinen das Wachstum von Kontaminanten verzögern können, setzen
die Kontaminanten ihr Wachstum fort und die Trichter sind den in
der Luft befindlichen Kontaminanten ausgesetzt, daher müssen die
Maschinen auf einer periodischen Basis hygienisiert werden. Dies
erfordert üblicherweise,
dass die Maschinen täglich
oder häufig
demontiert und mit einer Hygienisierungslösung gereinigt werden müssen. Eine extensivere
Reinigung kann auf einer wöchentlichen oder
weniger häufigen
Basis notwendig sein. Einige Maschinen, die von einer offenen Trichter-Konstruktion
sind, weisen einen Erwärmungsvorgang
auf, der das Produkt, das in dem Trichter enthalten ist, auf eine
erhöhte
Temperatur erwärmt,
um das Produkt zu pasteurisieren und die Konzentration der Kontaminanten
zu reduzieren. Dies ist einigermaßen wirksam, hat jedoch eine
negative Wirkung auf die Qualität
des abzugebenden Produktes. Außerdem
muss die Einheit relativ häufig
von dem Betrieb entfernt und demontiert und hygienisiert werden.
Außerdem
ist die Reliabilität
der Demontage und des Reinigungsvorganges häufig gering, da ungelernte
und schlecht ausgebildete Individuen notwenig sind, um diesen Vorgang
zu vollenden.
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US 5706661 betrifft eine
Vorrichtung und ein Verfahren für
das Steuern der Konsistenz und Qualität eines gefrorenen kohlensäurehaltigen
Getränkeproduktes.
Die vorliegende Erfindung adressiert die Nachteile des Standes der
Technik.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
einem Aspekt werden einige der Probleme, die mit dem Stand der Technik
assoziiert sind, adressiert und es gibt eine signifikante Verringerung der
Kontaminationsbelastung und des nachfolgenden Wachstums von Kontaminanten
durch die Bereitstellung einer versiegelten Maschine mit einem versiegelten
Abgabesystem. Sie wird jegliche Exposition zu Kontaminanten minimieren,
während
die Mischung gekühlt
gehalten wird, um das Wachstum von jeglichen kleinen Mengen an Kontaminanten,
die in das versiegelte System eindringen können, zu hemmen. Das System
und die Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung sind insbesondere beim Herstellen von Getränken nützlich,
die einer mikrobiologischen Kontamination und einem mikrobiologischen Wachstum
unterliegen, wie Milchprodukte oder andere proteinhaltige Getränke oder
einfache zuckerhaltige Getränke.
Während
die vorliegende Erfindung hauptsächlich
in Bezug auf gefrorene Getränke
offenbart ist, ist sie ferner auf jegliches containerisierte oder
Flusssystem anwendbar.
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Die
vorliegende Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt.
Einige fakultative Merkmale sind in den dazu abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung stützt
sich eine vollständig
versiegelte Einheit (obwohl die Erfindung auch auf nicht-versiegelte
Einheiten anwendbar ist) auf das Abhalten des Eindringens von Kontaminanten
in das System und das Kühlhalten
aller Sirupmischungen, die gegenüber
einem schnellen bakteriellen Wachstum empfänglich sind, so dass das Wachstum
signifikanterweise gehemmt ist. Dies reduziert die Häufigkeit
der notwendigen Hygienisierungsvorgänge. Da das System versiegelt
ist, kann das Hygienisieren ohne die zeitaufwendige und inkonsistente
Demontage stattfinden, die bei „offenen Trichter" Maschinen erfolgen
muss. Ein automatisiertes, bordeigenes Hygienisierungssystem, das Computer
gesteuert ist, ist vorgesehen, das zum Beispiel als Reaktion auf
eine Bedienertätigkeit,
wie das Aktivieren einer Taste oder aufgrund von vorbestimmten Kriterien,
wie der Ablauf einer bestimmten Zeitperiode, aktiviert wird.
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In
einigen Ausführungsformen
erfolgt die Hygienisierung durch einen ähnlichen Vorgang, der zum Herstellen
von gefrorenen Getränken
verwendet wird. Ein Beutel oder Container von Hygienisierungslösung wir
an der Maschine befestigt, und zwar auf ziemlich dem gleichen Weg
wie die Sirupmischung befestigt wird und die Hygienisierungslösung wird durch
die Abgabe- und Gefrierbereiche gepumpt, wobei alle Oberflächen, die
in Kontakt mit der potentiell kontaminierten Siruplösung waren,
hygienisiert werden.
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In Übereinstimmung
mit Aspekten der vorliegenden Erfindung umfasst eine Maschine zum
Herstellen von gefrorenen Getränken
einen Prozesssteuerungsblock 14 mit einer Vielzahl von
Eingängen für das Empfangen
von Bestandteilen und einer Vielzahl von Ausgängen. Ein Mischblock weist
eine Vielzahl von Eingängen
auf, die mit den Prozesssteuerblockausgängen verbunden sind, so dass
die Bestandteile, die durch den Mischblock fließen, darin zusammengemischt
werden. Zumindest eine Gefrierkammer ist mit dem Mischblockausgang
verbunden, um die gemischten Bestandteile davon aufzunehmen, und
ein Kühlsystem
ist angeordnet, um die Gefrierkammer zu kühlen. Der Mischblock ist in
direktem Kontakt mit der Gefrierkammer und wird durch einen solchen
Kontakt gekühlt.
Eine Steuereinheit, die typischerweise einen Mikroprozessor und
zugehörigen Speicher
enthält,
ist mit dem Prozesssteuerblock verbunden, und ist wirksam, um die
Funktion der Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken zu steuern.
Ein Abgabeventil ist mit der Gefrierkammer verbunden, um Produkt
aus der Gefrierkammer abzugeben.
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Zusätzlich zum
Steuern der Funktion der Maschine zum Herstellen von gefrorenen
Getränken, um
Getränkeprodukte
herzustellen, ist die Steuereinheit programmiert, um die Maschine
zum Herstellen von gefrorenen Getränken in einer automatisierten Art
und Weise zu hygienisieren. Zumindest einer der Mischblockeingänge ist
mit einer Quelle von Reinigungsflüssigkeit verbunden, welche
in der Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken enthalten oder
extern zu dieser sein kann. Die Produktmischung wird aus der Gefrierkammer über ein
Ablassventil abgelassen und die Reinigungslösung wird in den Reinigungslösungseingang
des Mischblockes und in die Gefrierkammer gepumpt. Nachdem die Maschine
hygienisiert ist, wird die Reinigungslösung aus der Gefrierkammer über das
Ablassventil abgelassen. Das Ablassen der Produktmischung oder Reinigungslösung kann
zum Beispiel durch unter Druck setzen der Gefrierkammer und Öffnen des
Ablassventils und/oder durch Pumpen des Materials aus der Gefrierkammer
durch das Ablassventil erreicht werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Andere
Ziele und Vorteile der Erfindungen werden beim Lesen der folgenden
detaillierten Beschreibung und durch Bezugnahme auf die Zeichnungen
offensichtlich, wobei:
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1 ein
Blockdiagramm ist, welches eine Maschine zum Herstellen von gefrorenen
Getränken in Übereinstimmung
mit Aspekten der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 eine
perspektivische Teilansicht einer Maschine zum Herstellen von gefrorenen
Getränken in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ist, die die Platzierung eines Mischblocks in Bezug
auf eine Gefriereinrichtung zeigt;
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3A eine
Schnittansicht eines Mischblocks in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3B eine
Schnittansicht eines Mischblocks in Übereinstimmung mit einer anderen
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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4 eine
schematische Darstellung eines Kontrollventils in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
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5A–5C einen
statischen Mischer in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung darstellen;
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6A–6C perspektivische
Rück-,
Seiten und Vorderansichten sind, die Abschnitte einer Maschine zum
Herstellen von gefrorenen Getränken in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellen;
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7 eine
schematische Ansicht von Teilen einer Maschine zum Herstellen von
gefrorenen Getränken
in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist;
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8 eine
Perspektivansicht eines Prozesssteuerblocks in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist;
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9A und 9B Seiten-
und Vorderansichten sind, die einen Ablassblock für eine Gefrierkammer
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung darstellen;
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10 eine
schematische Ansicht eines Belüftungssystems
für eine
Gefrierkammer ist, die gegebenenfalls in einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
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11 ein
Prozessflussdiagramm ist, das einen Hygienisierungsvorgang in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung illustriert;
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12A–12L Flussdiagramme sind, die den Vorgang der 11 detaillierter
darstellen;
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13 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Maschine zum Herstellen von
gefrorenen Getränken
in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert; und
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14 eine
Seitenansicht ist, die ein Abgabeventil schematisch darstellt, welches
in Ausführungsformen
der Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken der vorliegenden Erfindung
verwendet wird.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Illustrative
Ausführungsformen
der Erfindung werden später
beschrieben.
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm, das schematisch die Komponenten
einer typischen Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken 10 darstellt.
Die Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken 10 umfasst eine
Bestandteilbezugsquelle 12, einen Prozesssteuerungsblock 14, eine
Steuereinheit 16, zumindest eine Gefrierkammer 18 und
ein Kühlsystem 20.
Die Bestandteilbezugsquelle 12 kann beispielsweise eine
Wasserversorgung 21, Sirupversorgung 22 und eine
Gasversorgung 23 aufweisen. Die Maschine zum Herstellen von
gefrorenen Getränken 10 umfasst
ferner einen Mischblock 30, der mit der Gefrierkammer 18 verbunden
ist.
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Bestandteile
für eine
Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken werden von der Bezugsquelle
12 dem
Prozessflussblock
14 bereitgestellt, welcher den Fluss
der Bestandteile in den Mischblock
30 und die Gefrierkammer
18 steuert,
wie durch die Steuereinheit
16 angewiesen wurde. Die Steuereinheit
16 kann
einen geeignet programmierten Mikroprozessor und geeignete Speichervorrichtungen
aufweisen. Der Betrieb der Steuereinheit
16 und anderer
Steuerinstrumente ist zum Beispiel im
US
Patent Nr. 5.706.661 beschrieben.
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Der
Mischblock 30, wie in einer beispielhaften Ausführungsform
ausgebildet, ist direkt an der Gefrierkammer 18 befestigt
und wird durch leitende und/oder konvektive Wärmeübertragung gekühlt. 2 illustriert
eine beispielhafte Gefrierkammer/Mischblock-Anordnung, die zwei Mischblöcke 30 zeigt,
die direkt an den entsprechenden Gefrierkammern 18 befestigt
sind, um die Wärmeübertragung
zu bewerkstelligen. In alternativen Anordnungen werden der Mischblock 30 und
Prozessleitungen durch andere Mittel gekühlt und können folglich von der Gefrierkammer 18 entfernt
montiert werden. Der Mischblock 30 ist der Punkt, an welchem
eine Mischung aus Sirup, Wasser und Gas gemischt werden kann und
vor dem Eintritt in die Gefrierkammer 18 kühl gehalten
wird. Das Gas oder die Luft kann in den Mischblock 30 injiziert
werden, um einen „Überlauf" zu bewirken, oder
um ein Getränk
mit einem definierten Gehalt an Luft oder Gas zu erzeugen, um Geschmack
und Textur zu verbessern und um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern
und die Kosten des fertigen Getränkes
zu reduzieren.
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Der
Mischblock 30 der vorliegenden Erfindung führt mehrere
Funktionen aus, die von dem Prozessflussblock von Maschinen zum
Herstellen von gefrorenen Getränken
des Standes der Technik bewerkstelligt wurden. Zum Beispiel vermengen
sich die Bestandteile wie Wasser und Sirup in dem Mischblock, um
mit der Umsetzung in eine Wasser/Sirup-Mischung zu beginnen.
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3A zeigt
eine andere Ausführungsform eines
Mischblockes 30a. Der Mischblock 30a umfasst eine
Vielzahl von Eingängen 51 für das Empfangen
der Bestandteile und einen Ausgang 53. Der spezielle Mischblock 30b,
der in 3A gezeigt ist, umfasst fünf Eingange 51 für das Empfangen
der Getränkebestandteile
wie Sirup, eines Gases wie Luft oder Kohlendioxid, und Wasser. Zusätzlich sind
die verbleibenden Eingänge 51 für den Anschluss
an eine oder mehrere Reinigungslösungen
wie Detergenz und/oder ein Hygienisierungsmittel. 4 zeigt schematisch
eine Kontrollventilanordnung 52, die mit den Eingängen 51 verbunden
werden kann, andere Kontrollventile können hinzugefügt werden,
um stehende Zonen zu eliminieren.
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3B ist
eine Teilansicht, die eine alternative Ausführungsform eines Mischblockes 30b in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt. Der beispielhafte Mischblock 30b umfasst
zwei Eingänge 52 in
Flüssigkeitskommunikation
mit einem Ausgang 53. Jeder Eingang 52 weist ein
daran gekoppeltes Kontrollventil zur Aufnahme der Produktbestandteile
wie Sirup und Wasser, auf. Wie oben erwähnt, vermischen sich die Bestandteile
in dem Mischblock 30b vor dem Eintritt in die Gefrierkammer 18.
In der speziellen, in 3B gezeigten Ausführungsform
ist ein statischer Mischer 54 an den Ausgang 53 gekoppelt,
um die Bestandteile, die durch die Eingänge 52 empfangen wurden,
weiter zu mischen. Der statische Mischer 54 ist an einer
Gefrierkammer befestigt, um die gekühlte Bestandteilmischung bereitzustellen.
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5A–5C zeigen
eine statische Mischeranordnung 63 in Übereinstimmung mit Aspekten
der vorliegenden Erfindung. Wie in der auseinandergezogenen Ansicht
der 5A gezeigt, umfasst die Mischeranordnung 63 einen
statischen Mischer 70, eine Röhre 72 und einen Diffusor 74,
der in die Röhre 72 passt. 5B und 5C illustrieren entgegengesetzte
Ansichten des Diffusors 63, die den Diffusor 74 zeigen,
der von einem Ende der Mischeranordnung 63 (5B)
und des statischen Mischers 70 am anderen Ende der Mischeranordnung 63 (5C)
vorsteht.
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Aspekte
der vorliegenden Erfindung bieten einen verbesserten Hygienisierungsprozess.
Wenn die Hygienisierung durchgeführt
wird, kann sie in einem versiegelten System auf eine vollständig automatische
Art und Weise, ohne Zerlegung, erledigt werden, und zwar werden
alle Elemente des gekühlten,
versiegelten Mischblocks 30 und der Gefrierkammer 18 gereinigt.
Dementsprechend wurden Flüssigkeitsquellen
zusätzlich
zu jenen, die für
das Herstellen der Getränkeprodukte
notwendig sind, vorgesehen. Unter Bezugnahme auf 1 kann
die Bestandteilbezugsquelle 12 auch eine oder mehrere Reinigungslösungen 80 wie
ein Hygienisierungsmittel und/oder ein Detergenz umfassen. In einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Phosphorsäure-basierende Reinigungslösung verwendet.
Der Sirup 22 und die Reinigungslösung 80 können in
entsprechenden Beuteln, die in einer Box angeordnet sind, enthalten
sein. Die gewünschten
Bestandteile werden dann unter Verwendung einer Produktpumpe von
den Beuteln zu der Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken 10 gepumpt.
Wenn der Beutel geleert ist, wird er von der Pumpe abgeklemmt und entsorgt.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann der wegwerfbare Sirupkonzentratcontainer eine wegwerfbare Produktpumpe
enthalten, die den Sirup zu der Gefrierkammer fördert. Die Pumpe bei diesem Ansatz
ist als eine „Wegwerf"-Pumpe ausgebildet, die
entsorgt wird, wenn der Sirupcontainer entsorgt wird, was weitere
Kontaminationsquellen eliminiert und den Hygienisierungsvorgang
vereinfacht.
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Die 6A–6C sind
perspektivische Rück-,
Seiten und Rückansichten,
die Abschnitte einer speziellen Ausführungsform einer Maschine zum Herstellen
von gefrorenen Getränken 200 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Maschine zum Herstellen
von gefrorenen Getränken 200 ist
in den 6A–6C gezeigt,
wobei das Außengehäuse entfernt
ist. Weiters werden einige der Leitungen, die verschiedene Komponentenausgänge und
-eingänge
verbinden, in den 6A–6C der Einfachheit
halber nicht gezeigt. 7 ist ein Blockdiagramm, das
schematisch eine der Gefrierkammern 18 der Maschine zum
Herstellen von gefrorenen Getränken 200 und
einige der dazugehörigen Komponenten
zeigt.
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Die
Maschine 200 umfasst eine Gefriereinrichtungsanordnung 202,
die eine erste und zweite Gefrierkammern 18 enthält, an welche
die entsprechenden ersten und zweiten Mischblöcke 30 gekoppelt sind.
Die Mischblöcke 30 umfassen
eine Vielzahl von Eingängen 51,
welche beispielsweise Sirup, Wasser, Gas wie Luft oder Kohlendioxid
und eine oder mehrere Reinigungslösungen einspeisen können. Ein
Schaltschrank 203 ist unterhalb der Gefriereinrichtung 202 für das Aufnehmen
der verschiedenen elektrischen Komponenten der Getränkemaschine 200 angeordnet.
Die Eingänge 51 weisen
daran befestigte Kontrollventile 52 für das Verhindern eines Rückflusses
der Bestandteile auf. Weiters halten die Kontrollventile 52 die
Gefrierkammertrennung von den eingehenden Strömen aufrecht. Die Kontrollventile 52 sind
so angeordnet, dass die exponierten Flächen während der Hygienisierung des
Systems ebenfalls gereinigt werden (später beschrieben). Ein Abgabeventil 80 ist
mit der Gefrierkammer 18 zum Abgeben des Getränkes aus
der Maschine verbunden.
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Ein
Druckmessfühler 54 kann
auf dem Mischblock 30 vorgesehen sein, um den Druck in
der Gefrierkammer 18 zu fühlen. In bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung wird der überwachte Druck
verwendet, um den Flüssigkeitsfluss
und die Gasinjektionsraten in die Gefrierkammer 18 zu steuern.
Der Mischblock 30 ist aus einem geeigneten Material wie
rostfreier Stahl hergestellt, obwohl die Verwendung von anderen
Materialien wie Plastik in Erwägung
gezogen wird. Der Mischblock 30 ist direkt mit der Gefrierkammer 18 verschraubt.
Aufgrund dieser direkten Verbindung kommuniziert die Gefrierkammer 18 thermisch
mit dem Mischblock 30 und der sich darin befindenden Mischung.
Somit erreichen der Mischblock 30 und die damit verbundene
Mischung eine Temperatur, die gleich oder etwas höher ist
als die Temperatur der Gefrierkammer 18. Dies verhindert
das Verderben und das Wachstum von Mikroorganismen in der Mischung
bevor sie in die Gefrierkammer 18 eintritt, welches insbesondere
dann wichtig ist, wenn die Bestandteilmischung Molkereiprodukte
einschließt.
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Ein
Kopfblock
210, welcher ein Teil des Prozessflussblockes
14 ist,
ist oberhalb der Gefriereinrichtung
202 angeordnet.
8 illustriert
eine Ausführungsform
des Prozessflussblockes in einer perspektivischen Ansicht. Der Flussblock
14 ist ähnlich zu jenem,
der im
US Patent Nr. 5.806.550 offenbart
und beschrieben ist, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist,
und dieses somit hierin nicht im Detail besprochen wird. Der in
8 gezeigte
Flussblock
14 enthält
jedoch keinen sekundären
Flussblock oder Kontrollventile in den Bestandteileingängen, wie
im
US Patent Nr. 5.806.550 beschrieben
ist, da diese Elemente in dem Mischblock
30 eingebaut sind.
Der Kopfblock
210 des Prozessflussblockes
14 umfasst eine
Vielzahl von Eingängen
212 für das Aufnehmen der
Bestandteile. Eine Drossel
204 ist mit dem Kopfblock verbunden
und Flusssteuervorrichtungen
205 sind vorgesehen, um die
Mischung und den Fluss der Getränkebestandteile
durch die Getränkemaschine
200 zu
steuern.
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In
der illustrierten Ausführungsform
weist jede der Flusssteuervorrichtungen
205 ein Sirupmodul
und ein Wassermodul auf, die Sirup und Wasser aufnehmen und den
Fluss von Sirup und Wasser steuern, um die gewünschten Verhältnisse
davon zu erreichen. In einer beispielhaften Ausführungsform werden volumetrische
Flusssteuervorrichtungen wie jene, die im
US Patent Nr. 5.121.855 beschrieben sind,
verwendet, obwohl jegliche geeignete manuelle Flusssteuervorrichtungen
oder elektronische Flusssteuervorrichtungen, die einen geeigneten
Ausgang bereitstellen, verwendet werden können. Die Verwendung von volumetrischen
Flusssteuervorrichtungen, wie dargestellt, ermöglicht dem Bediener, das Sirup
zu Wasser Verhältnis über das
elektronische Bedienfeld einzustellen, da die Flusssteuervorrichtungen
mit der Steuereinheit
16 verbunden sind. Mit anderen Arten
von Flusssteuervorrichtungen kann das Verhältnis manuell gesteuert werden.
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Quirlmotoranordnungen 220 sind
mit der Gefriereinrichtung 202 verbunden, um die Quirle,
die innerhalb der Gefrierkammer 18 angeordnet sind, anzutreiben.
Ein Luftkompressor 222 ist unterhalb der Quirlmotoranordnungen 220 angeordnet.
Ein Kompressoreingangssackfilter 224 weist einen Ausgang 225 auf,
der mit dem Eingang 226 des Luftkompressors 222 verbunden
ist. Ein Ausgang 230 des Luftkompressors 222 ist
mit dem Eingang eines Luftvorratstankes 232 verbunden,
welcher einen Ausgang 234 aufweist, der mit dem Eingang 235 eines
in-line Luftfilters 236 verbunden ist. Der in-line Luftfilter 236 enthält weiters
einen Ausgang 237, der mit dem Lufteingang 240 des
Kopfblockes 210 verbunden ist. Der Prozessflussblock 14 umfasst
einen Luftregulator 204, der Luft von dem in-line Filter 236 empfängt. Der Ausgang
des Regulators 204 ist mit dem entsprechenden Eingang 51 des
Mischblockes 30 über
ein Ventil 242 verbunden. Druckmessfühler 54 sind auf beiden
Seiten des Druckregulators 204 angeordnet.
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Eine
Reinigungseinheit 250 ist unterhalb der Gefriereinrichtung 202 angeordnet,
die einen Beutel aufweisen kann, welcher die gewünschte Reinigungs- und Hygienisierungslösung enthält, die
in einer Box angeordnet ist. Die Reinigungseinheit 250 bietet
eine Quelle von Reinigungslösung
zum Hygienisieren der Getränkemaschine 200.
Zusätzliche
Reinigungseinheiten 250 können vorgesehen sein. Zum Beispiel
könnte
eine getrennte Reinigungseinheit 250 für jede Gefrierkammer 18 vorgesehen
sein, oder eine erste Reinigungseinheit könnte ein Detergenz für das Reinigen
der Getränkemaschinenleitungen
und Komponenten enthalten und eine zweite Reinigungseinheit könnte eine
Bleichlösung
für das Hygienisieren
der Maschine 200 enthalten. Wenn die Reinigungseinheit 250 leer
ist, wird sie einfach durch eine andere Einheit ersetzt. Die Reinigungseinheit 250 umfasst
einen Ausgang 251, der mit dem Eingang 252 einer
Hygienisierungspumpe 253 verbunden ist. Jede Gefrierkammer 18 kann
eine damit assoziierte Hygienisierungspumpe 253 aufweisen
oder eine einzelne Hygienisierungspumpe 253 kann verwendet
werden, um die Lösung
zu der gewünschten Gefrierkammer 18 zu
pumpen, das beispielsweise durch eine geeignete Ventilanordnung
gesteuert wird. Die Hygienisierungspumpe 253 enthält weiters einen
Ausgang 254, der mit dem Eingang 256 eines T-Verbinders 257 verbunden
ist. Der T-Verbinder 257 weist
Ausgänge 258 auf,
die mit den Hygienisierungseingängen 259 des
Kopfblockes 210 verbunden sind. Die Reinigungslösung fließt von den
Hygienisierungseingängen 259 zu
den entsprechenden Ausgängen 260 über einen
Druckmessfühler 54 und Hygienisierungsventile 262.
Die Ausgänge 260 werden
mit den geeigneten Eingängen 52 des
Mischblockes 30 verbunden. Ein Verbinder 263 ist
zwischen der Hygienisierungspumpe 253 und der Reinigungseinheit 250 für das Verbinden
und Trennen der „Wegwerf-„ Reinigungseinheit 250 vorgesehen.
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Jede
der Gefrierkammern 18 weist eine entsprechende daran befestigte
Ablassventilanordnung 270 für das Ablassen des Inhaltes
aus den Gefrierkammern 18 auf. Das Ablassventil 270 ist
detaillierter in den 9A und 9B dargestellt.
Das Ablassventil 270 ist an der Gefrierkammer 18 festgeschraubt,
obwohl jede geeignete Verbindung verwendet werden kann, wie das
Anschweißen
des Ablasses 270 an die Kammer 18. Das Ablassventil 270 enthält einen
Ablassausgang 272, der mit einer Ablassverbindung 275 der
Maschine 200 verbunden ist. Die Ablassverbindung 275 kann
beispielsweise mit dem Abwasserkanal oder mit einem Entsorgungstank
verbunden sein. Der Ablassblock 270 umfasst weiters einen
aktivierten Eingang 274, der Steuerluft von einem Dreiwegluftbetriebenen
Magnetventil 276 auf dem Kopfblock 210 empfängt. Das
Dreiwegeventil 276, das Luft von dem Regulator 204 empfängt, weist einen
Ausgang 278 auf, der mit dem aktivierten Eingang 274 des
Ablassblockes 270 verbunden ist. In anderen Ausführungsformen
wird das Ablassventil 270 mittels Mitteln betrieben, die
von einem Luftsteuerventil verschieden sind, zum Beispiel einer
Magnetspule, die das Ventil direkt aktiviert.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Belüftungsventilanordnung 280 für das Belüften der Gefrierkammern 18 vorgesehen
sein, wenn beispielsweise die darin enthaltenen Inhalte abgelassen werden.
Eine geeignete Belüftungsanordnung 280 ist in 10 gezeigt und
umfasst ein luftbetriebenes Belüftungsventil,
welches mit der Oberseite der Gefrierkammer 18 verbunden
ist. Andere Befestigungspositionen können verwendet werden; zum
Beispiel könnte
die Belüftungsanordnung
an die Frontplatte der Gefrierkammer 18 befestigt werden.
In Maschinen, die Belüftungsanordnung 280 enthalten,
wird ein Luftsteuereingang 282 der Belüftungsanordnung mit dem Ausgang
des Regulators 204 über
ein geeignetes Ventil verbunden, wie zum Beispiel einem luftbetätigten Dreiwegmagnetventil.
Die Belüftungsanordnung
umfasst weiters einen Belüftungsausgang 285.
Allerdings kann das Belüftungsventil
durch Mittel aktiviert werden, die sich von einem luftbetätigten Ventil
unterscheiden. Zum Beispiel kann das Belüftungsventil direkt durch eine
Magnetspule aktiviert werden.
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Eine
Wasserpumpe 290 ist mit dem Wasservorrat 21 über einen
Wasserregulator 292 verbunden. Wasser wird an das entsprechende
Kontrollventil 52 und den Eingang 51 des Mischblockes 30 geliefert,
und wird durch das Wassermodul der Flusssteuervorrichtung 205 gesteuert.
Ein Druckmessfühler 54 wird
zwischen die Flusssteuervorrichtung 205 und das Kontrollventil 52 geschaltet.
Eine Kohlendioxidquelle 25 kann ebenfalls vorgesehen sein,
wenn kohlensäurehältiges Wasser
benötigt
wird. Der Sirupvorrat 22 wird mit dem Sirupmodul der Flusssteuervorrichtung 205 über eine
Pumpe 296 mit einem Druckmessfühler 54 an dem Ausgang
der Flusssteuervorrichtung 205 verbunden. Der Sirupvorrat 22 kann
einen „Beutel
in einer Box"-Container
aufweisen, wie häufig
bei Getränkemaschinen
verwendet wird.
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Der
Beutel und die Verbindungen werden hygienisiert und die Inhalte
werden behandelt, um Kontaminanten zu entfernen, so dass eine Kühlung der konzentrierten
Siruplösung
nicht notwendig ist. Alternativ kann ein gekühltes Abteil vorgesehen sein,
um die Notwendigkeit für
speziell behandelte Getränkebestandteile
zu eliminieren. Das gekühlte
Abteil kann in die Getränkemaschinenstruktur
eingebaut sein, was die Verwendung des Kühlsystems 20 für das Kühlen des
Sirups zusätzlich
zum Kühlen
der Gefrierkammern 18 ermöglicht. In anderen Anordnungen wird
eine von der Getränkemaschine
getrennte Kühlmaschine
verwendet, um den Sirupvorrat aufzubewahren.
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Wie
hierin erwähnt,
fungieren Aspekte der vorliegenden Erfindung, um Kontaminationen
innerhalb der Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken zu
reduzieren. Der Sirup ist eine konzentrierte Lösung mit einem sehr geringen
Wassergehalt, d. h. er ist für
das Wachstum von Kontaminanten weniger anfällig. Wenn Wasser zu dem Sirup
hinzugefügt
wird, wird er „aktiviert" und ermöglicht eine
viel höhere
Bakterien-Wachstumsrate. Es ist deshalb an diesem Punkt kritisch,
dass die Mischung gekühlt wird.
Dies ist die Funktion des Mischblocks 30, wie oben beschrieben
ist.
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Um
jegliche potentiellen Bereiche, in welchen die Sirupmischung in
der Einspeiseleitung, ohne die Fähigkeit
zu fließen,
akkumulieren kann, zu eliminieren, wurden Elemente in der Maschine
zum Herstellen von gefrorenen Getränken, die Flüssigkeiten
einschließen
können,
eliminiert. Dies erforderte die Eliminierung des Expansionstanks,
welcher typischerweise in Systemen des Standes der Technik vorhanden
sind, aus dem Produkteinspeiseweg. Der Expansionstank ist ausgebildet,
um die Zunahme des Druckes zu absorbieren, der durch das Wachstum
von großvolumigen
Eiskristallen und dem Gas erzeugt wird, das freigesetzt wird, wenn
die Flüssigkeit
gefroren wird.
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Da
es keinen Expansionstank gibt, um die Druckzunahme zu absorbieren,
könnten
die kontinuierlichen Abtau-Gefrier-Zyklen den Druck auf inakzeptable
Niveaus ansteigen lassen. Um diesen Druckanstieg zu verhindern und
um eine optimale Produktqualität
beizubehalten, steuert eine Softwareroutine, die von der Steuereinheit 16 ausgeführt wird, die
Produktkonsistenz und beschränkt
den Druckanstieg. In einer typischen Maschine zum Herstellen von
gefrorenen Getränken
des Standes der Technik wird die Produktkonsistenz durch Messen
des Drehmomentes auf eine Mischeinrichtung gesteuert, welche sich
dreht, um die Getränkemischung
innerhalb der Gefrierkammer zu mischen. Das notwendige Drehmoment,
um die Mischeinrichtung zu drehen, erhöht oder verringert sich, wie
die Mischung einen mehr gefrorenen bzw. mehr aufgetauten Zustand
erreicht. Die Kühlung
wird dementsprechend ein- oder ausgeschaltet, um den Gefrierzustand
zu steuern.
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Zusätzlich zu
dem, oder anstelle des, Steuern(s) der Kühlung als eine Funktion des
Mischdrehmoments wird der Druck innerhalb der Mischkammer mittels
eines Druckmessfühlers überwacht.
Wie der Druckanstieg auf ein vorbestimmtes maximales Druckniveau
ansteigt, wird der Kühlzyklus
ausgeschaltet und es wird nicht gestattet, diesen wieder einzuschalten,
bis der Druck auf einen vorbestimmten Mimimaldruck verringert ist.
Auf diese Weise schmilzt das Eis auf ein akzeptables Niveau, um
die Produktqualität
beizubehalten und vermeidet Überdruckbedingungen
in der Gefrierkammer. Zusätzlich kann
dieses Verfahren, bei welchem das Kühlsystem am Starten gehindert
wird, bis der Druck reduziert ist, ebenfalls durch das Öffnen des
Ablassventiles 270 gesteuert werden, das die Gefrierkammer 18 mit
dem Abfluss verbindet und/oder Öffnen
des Belüftungsventiles 280,
wodurch der Druck, wie er sich akkumuliert, entweichen kann.
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11 illustriert
einen automatischen Reinigungs- und Hygienisierungsvorgang in Übereinstimung
mit Aspekten der vorliegenden Erfindung. Der automatische Reinigungsvorgang
wird hierin manchmal als „Reinigen
an Ort und Stelle" oder „CIP" bezeichnet. Der
CIP Vorgang wird durch die boardeigene Steuereinheit 16 mittels
Softwarecode, der die verschiendenen hierin beschriebenen Vorgänge implementiert,
gesteuert. Alternativ könnte
der CIP Vorgang durch einen Prozessor gesteuert werden, der entfernt
von der Maschine angeordnet ist. Der CIP Vorgang wird durch einen
Bediener ausgelöst,
der eine Taste auf dem Bedienfeld der Getränkemaschine drückt. Alternativ
könnte
der CIP Vorgang als Reaktion auf einen vorbestimmten Vorgang gestartet werden,
wie z.B. der Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls seit der vorigen
Reinigung, der Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls seit ein Gefrierzyklus
stattgefunden hat, ein Stromausfall, etc. In einigen Ausführungsformen
der Maschine 200 bietet ein integriertes Zustandsfeld Hinweise
für einen
Bediener, um den CIP Vorgang auszulösen. Nach Ablauf einer vorbestimmten
Zeitperiode seit der letzten Hygienisierung kann zum Beispiel ein „Beginne
Hygienisierung"-Taste illuminiert
sein.
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Wenn
die Steuereinheit eine Meldung empfangt, dass ein Bediener die entsprechende
Taste aktiviert hat, um den CIP Vorgang im Feld 300 auszulösen, wird
die Maschine im Feld 301 aufgetaut. Der Abtauvorgang umfasst
das Ablassen des Inhaltes der Gefrierkammer 18, die gereinigt
werden soll. Nachdem die Gefrierkammer 18 aufgetaut ist,
beginnt ein automatischer Reinigungszyklus im Feld 302.
Der Reinigungszyklus umfasst das Abgeben der Reinigungslösung wie
Detergenz oder Bleichlösung aus
dem Reinigungsmittelvorrat 250 zusammen mit Wasser in die
Gefrierkammer 18. In beispielhaften Ausführungsformen
wird eine konzentrierte Hygienisierungslösung verwendet; die Steuereinheit 16 ist folglich
programmiert, um die konzentrierte Reinigungslösung mit Wasser automatisch
zu mischen und dann die resultierende Lösung zu verwenden, um die Maschine
zu hygienisieren.
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Der
Quirlmotor wird betätigt,
um die Reinigungslösung
innerhalb der Gefrierkammer 18 zu rühren, dann wird die Lösung aus
der Gefrierkammer 18 abgelassen. Im Feld 303 wird
ein automatischer Spülzyklus
durchgeführt,
wobei Wasser in die Gefrierkammer 18 abgegeben wird und
darin durch Betätigen
des Quirlmotors umgerührt
wird. Das Wasser wird dann abgelassen. In Abhängigkeit von der Art des Reinigungsmittels,
der Konzentration desselbigen, etc, kann der Spülzyklus notwendig sein oder auch
nicht. Im Anschluss an den Spülzyklus
wird ein Hygienisierungszyklus im Feld 304 durchgeführt. Eine
Hygienisierungslösung
wie eine Bleichlösung, wird
in die Gefrierkammer 18 abgegeben. Wiederum können in
Abhängigkeit
der Situation, mehrere Reinigungszyklen notwendig sein oder auch
nicht. Um gesonderte Reinigungs- und Hygienisierungszyklen zu erreichen,
können
sowohl eine Reinigungslösung
wie ein Detergenz als auch ein Hygienisierungsmittel wie ein Bleichmittel
vorgesehen sein. Alternativ kann der Reinigungszyklus 302 im
Wesentlichen im Feld 304 wiederholt werden. Im Feld 304 hält die Steuereinheit den
Vorgang an, nachdem die Hygienisierungslösung in die Gefrierkammer 18 abgegeben
und gerührt
wurde, und wartet bis der Bediener eine „Fortsetzung" Taste drückt.
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Der
Vorgang wird angehalten, um einem Bediener zu ermöglichen,
manuell Hygienisierungslösung
aus der Gefrierkammer 18 durch das Abgabeventil 18 abzuziehen,
um sicherzustellen, dass das Ventil 18 ebenfalls hygienisiert
ist. Nach dem Abziehen der Lösung
aktiviert der Bediener die Fortsetzungstaste, um zu bestätigen, dass
die Ventilhygienisierung stattgefunden hat. In anderen Ausführungsformen
unter Verwendung eines automatisierten Abgabeventils 18 kann
die Hygienisierung des Ventils in einer automatisierten Art und
Weise durchgeführt werden.
Nach dem Empfangen der Fortsetzungsmeldung über die Drucktaste wird die
Hygienisierungslösung
aus der Gefrierkammer 18 abgelassen.
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Im
Feld 306 wird die Getränkemischung
in die Gefrierkammer 18 abgegeben und umgerührt, anschließend gefroren.
Schlussendlich untersucht im Feld 307 der Bediener den
Geschmack des Produkts und aktiviert die entsprechende Bedienfeldtaste,
um den Abschluss des Hygienisierungsvorganges zu bestätigen. Zusätzlich zu
der automatisierten Reinigungsprozedur, die hierin beschrieben ist,
kann das Hygienisieren ferner im Wesentlichen durch das gleiche
Verfahren stattfinden, durch welches die gefrorenen kohlensäurehaltigen
Getränke
hergestellt werden. Ein Beutel oder Container an Hygienisierungslösung wird
an der Maschine auf die gleiche Art angeschlossen, wie die Sirupmischung
angeschlossen wird, und die Hygienisierungslösung wird durch die gesamten
Einspeise- und Gefrierbereiche gepumpt. Dies wird üblicherweise
periodisch gemacht, um den Sirupflussweg vor dem Mischblock zusätzlich zu
den anderen Komponenten der Maschine zu hygienisieren.
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12A–12L illustrieren die verschiedenen CIP Vorgänge im Detail
in Übereinstimmung mit
einer spezifischen Ausführungsform
der Erfindung. Nach dem Empfangen der Meldung, den CIP Vorgang im
Feld 300 der 11 zu beginnen, wird das CIP
Abtauen, wie in 12A illustriert, gestartet. Die
Steuereinheit bestimmt zuerst ob der Quirlmotor 220 im
Feld 310 eingeschaltet ist, und falls notwendig, schaltet
den Quirlmotor 220 ein. Der Motor wird für eine vorbestimmte
Zeit (in dem dargestellten Vorgang 2 Minuten) betrieben,
dann beginnt im Feld 312 ein Abtauzyklus. Abtauzeitgeber
werden im Feld 314 gestartet, und der Abtauzyklus dauert
für eine
vorbestimmte Zeitperiode (Felder 322a, b) oder bis die Temperatur
ein gewünschtes
Niveau erreicht (Feld 324).
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Wenn
das CIP Abtauen abgeschlossen ist, beginnt das CIP Ablassen, wie
in 12B dargestellt ist. Der Quirlmotor 220 wird
im Feld 330 ausgeschaltet und das Gas (in der dargestellten
Ausführungsform
Luft) Ventil 242 wird im Feld 332 aktiviert, um
die Gefrierkammer mit Druck zu beaufschlagen. Der Gefrierkammerdruck
wird mittels eines geeigneten Druckmessfühlers 54 überwacht
und wenn sie einen vorbestimmten Druck erreicht (14 PSIG (96,5 kPa)
in der illustrierten Ausführungsform,
Feld 334), wird die Ablass-Magnetspule 276 aktiviert,
um das Ablassventil 270 zu öffnen.
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Wenn
der Druck in der Gefrierkammer 18 unter ein vorbestimmtes
Niveau fällt
(etwa 1,5 PSIG (10,3 kPa) in der illustrierten Ausführungsform,
Feld 342), wird die Gefrierkammer erneut mit Druck beaufschlagt.
Im Feld 350 wird der Ablass 270 geschlossen und
das Gasventil 242 im Feld 352 geöffnet. Nachdem
eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, wird das Gasventil 242 geschlossen
und der Abfluss 270 wird geöffnet (Felder 354, 356)
bis der Druck in der Gefrierkammer 18 erneut unter ein
vorbestimmtes Niveau fällt,
wie im Feld 358 bestimmt ist. Sobald der Druck unter ein
vorbestimmtes Niveau gefallen ist, bleibt der Ablass 270 für eine weitere Zeitperiode
offen und wird dann im Feld 362 geschlossen.
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Im
Anschluss an den Abtauzyklus wird der automatische Reinigungszyklus
durchgeführt.
Eine Reinigungslösung
wird in die Gefrierkammer 18 abgegeben, wie in 12C und 12D dargestellt
ist. Unter Bezugnahme zuerst auf die 12C wird
die Hygienisierungspumpe 253 im Feld 370 aktiviert
und das Hygienisierungsventil 262 wird im Feld 372 geöffnet. Die
Reinigungslösung
fließt
von dem Vorrat 250 für
eine vorbestimmte Zeitdauer, wie im Feld 374 überwacht
wird, dann wird die Hygienisierungspumpe 253 deaktiviert
und das Hygienisierungsventil 262 wird im Feld 375 geschlossen.
In der illustrierten Ausführungsform
wird eine konzentrierte Reinigungslösung verwendet. Folglich ist
sie mit Wasser verdünnt. In
anderen Ausführungsformen
muss diese Verdünnung
nicht notwendig sein.
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Unter
Bezugnahme auf die 12D, nachdem die Zeitperiode
abgelaufen ist, wird die Flusssteuervorrichtung 205 im
Feld 346 aktiviert, um zu ermöglichen, dass Wasser in die
Gefrierkammer 18 fließt,
bis diese einen vorbestimmten Druck (55 PSIG (379 kPa) in der illustrierten
Ausführungsform,
Feld 378) erreicht, um die konzentrierte Reinigungslösung zu
verdünnen.
Wenn der gewünschte
Druck erreicht ist, wird die Steuervorrichtung 205 im Feld 386 deaktiviert.
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Die
Reinigungslösung
und Wassermischung wird dann in der Gefrierkammer 18 gerührt. 12E illustriert den CIP Rührvorgang. Im Feld 390 wird
der Quirlmotor 220 eingeschaltet und für eine vorbestimmte Zeitperiode
betrieben, wie im Feld 392 festgelegt ist. Im Anschluss
an die vorbestimmte Zeitperiode (120 Sekunden in dieser Ausführungsform) wird
der Quirlmotor 220 ausgeschaltet und der CIP Ablass 2 wird
im Feld 394 initiiert, um die Reinigungslösung aus
der Gefrierkammer 18 abzulassen. Der CIP Ablass 2 Vorgang,
der in 12F dargestellt ist, ist im
Wesentlichen eine Wiederholung des CIP Ablassvorganges, der in 12B dargestellt ist.
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Nachdem
Ablassen der Reinigungslösung wird
die Gefrierkammer gespült.
In Abhängigkeit
von der Art der verwendeten Reinigungslösung kann der Spülzyklus
notwendig sein oder auch nicht. Der CIP Füll 2 Vorgang wird,
wie in 12G dargestellt, ausgeführt. Der
in 12G gezeigte Vorgang ist im Wesentlichen eine
Wiederholung des in 12D dargestellten Wasserfüllvorganges
und dient dazu, die Gefrierkammer 18 zu spülen. Nachdem
das Wasser in die Gefrierkammer in Übereinstimmung mit dem in 12G gezeigten CIP Füll 2 Vorgang abgegeben wurde,
wird der CIP Rühr 2 Vorgang,
wie in 12H gezeigt, initiiert. Der
in 12H gezeigte Rührvorgang
ist dergleiche wie jener, der in 12E gezeigt ist,
mit Ausnahme, dass der Quirlmotor 220 für eine kürzere Zeit, 60 Sekunden, wie
im Feld 396 gezeigt ist, betrieben wird. Der Spülzyklus
wird dann durch Ablassen des Wassers aus der Gefrierkammer 18 abgeschlossen.
Der Ablassvorgang ist derselbe wie jener, der in 12F dargestellt
ist.
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Als
nächstes
wird ein Hygienisierungszyklus durchgeführt. Das Abgeben der Hygienisierungslösung und
des Wassers in die Gefrierkammer 18 ist im Wesentlichen
eine Wiederholung der Füll-
und Rührvorgänge, die
in den 12C–12E illustriert sind,
obwohl eine Hygienisierungslösung
wie ein Bleichmittel verwendet werden kann, wenn ein Detergenz üblicherweise
im Reinigungszyklus verwendet wird. Zusätzliche Reinigungs/Hygienisierungszyklen können, falls
erwünscht,
durchgeführt
werden. Nachdem die Hygienisierungslösung gerührt ist, wird ein CIP Abgabevorgang,
wie in 12I illustriert, initiiert. Im
Feld 400 wird eine „Reinigung
fortsetzen" Taste
illuminiert, und die Steuereinheit hält den Vorgang an, bis eine
Meldung empfangen wird, dass die Fortsetzungstaste aktiviert wurde
(Feld 402). Wie hierin oben erwähnt, wird zu diesem Zeitpunkt
im Vorgang ein Volumen an Reinigungslösung durch das Abgabeventil 80 abgegeben,
um das Ventil zu hygienisieren. Sobald die Fortsetzungstaste aktiviert
wurde, wird die Hygienisierungslösung
aus der Gefrierkammer abgelassen, wie in den 12B und 12F dargestellt ist.
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Nachdem
die Reinigungslösung
abgelassen wurde, wird die Gefrierkammer 18 mit Getränkelösung befüllt, wie
in 12J gezeigt ist. Im Feld 410 wird die
Flusssteuervorrichtung 205 aktiviert, um mit dem Fluss
der Getränkelösung an
die Gefrierkammer zu beginnen. Die Getränkelösung wird solange in die Gefrierkammer 18 eingespeist,
bis sie einen vorbestimmten Druck (45 PSIG (310 kPa) in der dargestellten Ausführungsform,
Feld 412) erreicht. Wenn der vorbestimmte Druck nicht innerhalb
einer vorbestimmten Zeit, nachdem der Füllvorgang begonnen wurde, erreicht
ist, werden die Ventile geschlossen und eine Fehlermeldung wird
angezeigt (Felder 414, 416, 418). Der
CIP Grundprozess ist in 12K gezeigt,
bei welchem der Quirlmotor für
eine voreingestellte Zeit betrieben wird (Felder 420, 422),
dann werden verschiedene Steuervariablen eingestellt. Die Gefrierkammer
wird dann gekühlt,
um die Getränkemischung
zu gefrieren, wie in 12L illustriert ist. Sobald
die Getränkemischung
gefroren ist (Feld 424) kann ein Bestätigungsvorgang im Feld 426 ausgelöst werden.
Die Bestätigung
kann beispielsweise erfordern, dass ein Bediener einen Teil des
gefrorenen Getränkes
entnimmt und dieses auf dessen Geschmack überprüft, gefolgt von der Aktivierung
einer Taste, der anzeigt, dass der Reinigungsvorgang abgeschlossen
ist. In einigen Ausführungsformen
ist der Bestätigungsvorgang
nicht notwendig.
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13 illustriert
eine alternative Ausführungsform
des Systems zur Herstellung von gefrorenen Getränken. Wie in den 6 und 7 dargestellten
Ausführungsformen
illustriert das schematische Diagramm der 13 ein
System mit zwei Gefrierkammern, wobei jede eine Sirupquelle aufweist, die
mit diesen über
den Mischblock verbunden ist. Dies ermöglicht das Abgeben von zwei
verschiedenen Getränken,
oder zwei Geschmacksrichtungen eines einzigen Getränkes aus
einer einzigen Maschine. Der offenbarte Reinigungsvorgang sowie
andere Aspekte der Erfindung sind jedoch auch auf Maschinen mit
einer beliebigen Anzahl von Gefrierkammern anwendbar. Um der Einfachheit
willen wird der Arbeitsablauf der Maschine in Bezug auf eine der
Gefrierkammern und deren assoziierten Komponenten beschrieben, wie
in 13 illustriert ist.
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Unter
Bezugnahme auf 13 transferiert eine Produktpumpe 501 den
Sirup von einer Sirupquelle 500 durch eine Brix-Einstellvorrichtung 502 und
durch ein Zweiweg-Magnetventil 504,
welches auf Position 1 eingestellt ist, welches die Sirupquelle 500 mit
dem System verbindet, und entkoppelt die Reinigungsflüssigkeitsquelle 506.
Der Sirup verlauft weiters durch ein offenes Absperrmagnetventil 508 und
ein Kontrollventil 510 zu einem Mischblock 30.
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Gleichzeitig
transferiert eine Wasserpumpe 512 Wasser von einer Wasserquelle
durch einen Wasserfilter 514, ein offenes Absperrmagnetventil 516,
eine Brix-Einstellvorrichtung 518 und ein Kontrollventil 520 zu
einem Mischblock 30. Ebenfalls gleichzeitig wird Gas (Kohlendioxid
in dem dargestellten beispielhaften System) von einer Gasquelle durch
Kontrollventile 522, 523 in den Mischblock 30 injiziert.
Der Sirup, das Wasser und Gas beginnen in dem Mischblock 30 zu
mischen, um eine Mischung zu bilden. Die Mischung wird über einen
Adapter an eine Gefrierkammer 18 abgegeben. Der Mischblock 30 kann
einen statischen Mischer (wie jener, der in den 5A–5C gezeigt
ist) enthalten, um das Mischen der Bestandteile zu fördern, um
eine Getränkemischung
zu bilden. Die Gefrierkammer 18 friert die Mischung und
bewahrt das gefrorene Produkt auf, bis es abgegeben wird.
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Wie
mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
bietet die in 13 gezeigte Ausführungsform
der Erfindung einen vollständig
automatisierten Prozess, um das Produktabgabesystem automatisch
zu hygienisieren, der durch einen boardeigenen Mikroprozessor in
der Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken gesteuert wird. Die Steuereinheit 16 ist
programmiert, um den Reinigungsvorgang durch die Aktivierung einer
Taste auf einem Bedienfeld der Maschine zum Herstellen von gefrorenen
Getränken
auszulösen.
Die Steuereinheit 16 kann auch programmiert sein, um den
Reinigungsvorgang als Reaktion auf andere vorbestimmte Variablen,
zum Beispiel zu voreingestellten Zeitintervallen, auszulösen. Der
Reinigungsvorgang umfasst einen Ablasszyklus, einen Reinigungszyklus
und einen Spülzyklus,
welcher wiederum später
beschrieben wird. Der Reinigungszyklus kann sowohl Reinigungs- als
auch Hygienisierungszyklen einschließen.
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Der
erste Schritt in dem Reinigungsvorgang ist das Ablassen der gesamten
gefrorenen Produktmischung aus der Gefrierkammer 30. Absperrmagnetventil 530 wird
geöffnet,
um der gefrorenen Mischung zu ermöglichen, von dem Boden der
Gefrierkammer 18 abgelassen zu werden. Eine Ablasspumpe 532 pumpt
die Mischung aus der Gefrierkammer 18 in den Abwasserkanal.
Alternativ kann unter Druck stehendes Gas in die Gefrierkammer 18 eingeführt werden,
um die Mischung aus der Gefrierkammer zu drücken, wodurch die Notwendigkeit
für die Ablasspumpe 532 eliminiert
wird, wie beispielsweise in dem Prozess, der in den 11 und 12 dargestellt ist. Wenn der Druck in der
Gefrierkammer 18 unter den Atmosphärendruck fällt, wird das Magnetventil 534 geöffnet, um
den Druck auszugleichen. Wenn ein Flüssigkeitsniveausensor 536 erkennt,
dass die Gefrierkammer 18 leer ist, stoppt die Ablasspumpe 532 und
alle Magnetventile werden geschlossen.
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Der
nächste
Schritt in dem Prozess ist das Füllen
der Gefrierkammer 18 mit einer Reinigungslösung. Eine
konzentrierte Hygienisierungslösung kann
verwendet werden, wobei die Steuereinrichtung 16 programmiert
ist, um die konzentrierte Reinigungslösung automatisch mit Wasser
zu mischen und dann die resultierende Lösung zu verwenden, um die Maschine
zu hygienisieren. Das Zweiweg-Magnetventil 504 bewegt sich
zur Position 2, wodurch die Reinigungsfluidquelle 506 mit
dem System verbunden wird. Absperrmagnetventile 538, 508, 540 und 516 werden
geöffnet.
Absperrmagnetventil 542 wird ebenfalls geöffnet, um
das Kontrollventil 523 zu reinigen und Absperrmagnetventil 534 wird
geöffnet, um
einen Atmosphärendruck
in der Gefrierkammer 18 aufrechtzuerhalten. Eine Pumpe 507 transferiert das
Reinigungsfluid wie Chlor durch die Leitungen und den Mischblock 30 in
die Gefrierkammer 18. Wenn der Flüssigkeitsniveausensor 536 erkennt, dass
die Gefrierkammer 18 zur Hälfte gefüllt ist, schaltet sich die
Pumpe 507 aus und das Absperrmagnetventil 534 schließt. Schlagbalken,
die innerhalb der Gefrierkammer 18 angeordnet sind, werden
eingeschaltet, um alle Oberflächen
der Gefrierkammer 18 zu reinigen. Der oben beschriebene
Ablasszyklus wird dann wiederholt, um das Reinigungsfluid aus der Gefrierkammer 18 abzulassen.
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Der
letzte Schritt in dem Vorgang ist das Herausspülen des Reinigungsfluids aus
der Gefrierkammer 18 und aus allen Leitungen. In Abhängigkeit
von der Art der verwendeten Reinigungslösung muss die Spülung nicht
notwendig sein oder zusätzliche
Spülzyklen
können
notwendig sein. Das Zweiweg-Magnetventil 504 bewegt sich
in Position 2. Absperrmagnetventile 538, 508, 540 und 516 sowie
das Absperrmagnetventil 542 werden geöffnet, um das Kontrollventil 523 zu
spülen.
Absperrmagnetventil 534 wird geöffnet, um einen Atmosphärendruck
in der Gefrierkammer 18 aufrechtzuerhalten. Die Wasserpumpe 512 transferiert
Wasser durch die Leitungen und den Mischblock 30 zu der
Gefrierkammer 18 und wenn die Gefrierkammer 18 zur
Hälfte
gefüllt
ist, wie durch einen Flüssigkeitsniveausensor 536 bestimmt
wird, wird die Wasserpumpe 512 ausgeschaltet und das Absperrmagnetventil 534 wird
geschlossen. Die Schlagbalken innerhalb der Gefrierkammer 18 werden
aktiviert, um die Gefrierkammer zu spülen und der oben beschriebene
Ablasszyklus wird wiederholt, um das Spülwasser aus der Gefrierkammer
abzulassen. Der normale Betrieb kann dann wieder aufgenommen werden.
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14 illustriert
eine Ausführungsform
des Abgabeventils
80, das für die Verwendung mit der Maschine
zum Herstellen von gefrorenen Getränken
200, die in den
6 und
7 gezeigt
ist, geeignet ist. Die beispielsweise in
7 gezeigte
Gefrierkammer
18 weist zum Abgeben des gefrorenen Getränkes aus
der Maschine ein daran befestigtes Abgabeventil
80 auf,
wie von einem Benutzer gewünscht wird.
Aspekte des Abgabeventils
80 sind ähnlich zu jenen Ventilen, die
im
US Patent Nr. 6.189.745 an
J. I Frank offenbart sind. Das in der in
17 illustrierten
Ausführungsform
verwendete Ventil
80 benutzt eine Seite-zu-Seite-Betätigung.
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Unter
Bezugnahme auf die 14 umfasst das Ventil 80 eine
Düse 82,
die einen Ausgang 84 definiert, durch welchen die Getränkemischung
die Maschine zum Herstellen von gefrorenen Getränken 200 verlässt. Die
Düse 82 ist
innerhalb eines Ventilkörpers 86 enthalten.
Die Düse 82 definiert
winkelförmige
Aussparungen 88, die entsprechende Bolzen 90 aufnehmen,
die sich durch die Öffnungen 92 in dem
Ventilkörper 96 erstrecken.
Ein Griff 94 ist mit einer dekorativen Abdeckung 96 verbunden,
welche wiederum mit der Düse 82 verbunden
ist. Das Bewegen des Griffes 94 von Seite zu Seite (in
das oder aus dem Papier, wie in 14 dargestellt
ist) führt
folglich dazu, dass die Aussparungen 88 auf den Bolzen 90 aufsitzen,
wodurch die Düse 82 nach
oben oder weiters in den Ventilkörper 86 hinein
bewegt wird.
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Die
Aufwärtsbewegung
der Düse 82 verschiebt
einen Ventilschaft 98 von einem Ventilsitz 100,
wodurch ermöglicht
wird, dass die Getränkemischung
aus der Gefrierkammer in einen Eingang 102 und durch Bohrungen
fließt,
die durch den Ventilkörper 86 und
die Düse 82 definiert
sind. Die durch das Ventil fließende
Getränkemischung
verschiebt einen Diffusor 104, der gegen die Düse 82 durch
eine Feder 106 vorgespannt ist. Die Getränkemischung
fließt dann
um den Diffusor 104 durch die Feder 106 und aus
dem Ventil 80 durch den Ausgang 84.
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Die
winkelförmigen
Aussparungen 88 ermöglichen
das Öffnen
des Ventils 80 durch Bewegen des Griffes 94 von
Seite-zu-Seite in einer der beiden Richtungen. In einer alternativen
Ausführungsform wirken
der Ventilkörper 86 und
Düse 82 über ein
Gewinde zusammen, so dass das Bewegen des Griffes 94 in
eine erste Richtung das Ventil öffnet
und Bewegen des Griffes in eine zweite Richtung das Ventil schließt.
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Die
meisten Komponenten der Ventilanordnung sind üblicherweise aus rostfreiem
Stahl hergestellt. Da die rostfreien Stahlteile in direktem Kontakt mit
der gekühlten
Gefrierkammer sind, bleibt das Ventil kalt, wodurch das Wachstum
von Kontaminanten verzögert
wird. Ferner kann eine drehend-betätigte Vorrichtung, wie ein
Drehmagnet eingesetzt werden, um das Ventil 80 zu einem
automatisierten Ventil zu machen.
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Die
Düse 82 und
Düsenbereiche
benötigen eine
häufige
Hygienisierung. Um dies zu erleichtern, sind die Öffnungen 92,
durch welche sich die Bolzen 90 erstrecken, mit einem Gewinde
versehen, um entsprechende mit Gewinde versehen Abschnitte 110 der
Mutter 112 aufzunehmen. Weiters ist das Ventil so konstruiert,
das mit Gewinde versehende Kupplungen 112, die auf beiden
Seite des Ventils angeordnet sind, gedreht werden können, um
die Bolzen 90 von den Aussparungen 88 zu entfernen,
wodurch die Düse 88 aus
dem Ventilkörper 86 für die häufige und leichte
Reinigung leicht und schnell freigesetzt werden kann.
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Die
oben offenbarten jeweiligen Ausführungsformen
sind nur illustrativ.