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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und
Ausgeben von Nahrungsmitteln, insbesondere große Feststoffteilchen enthaltenden
Nahrungsmitteln, die aus einer Mischung aus dehydratisiertem Material
und einem Streckmittel, wie Wasser und dgl., erhalten werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Dehydratisierte
Nahrungsmittel werden oft in Ausgabemaschinen zubereitet, indem
eine abgemessene Menge an dehydratisiertem Material mit einer abgemessenen
Menge Wasser oder eines anderen Streckmittels in einem geeigneten
Verhältnis
vermischt wird, um ein richtiges Wiederauflösen zu erhalten, das das Nahrungsmittelendprodukt
genusstauglich macht und so nah wie möglich an das Aussehen und die
Textur von selbstgemachten Nahrungsmitteln bringt, während sie
auch mit der gewünschten
Serviertemperatur ausgegeben werden. Die Zubereitung von Nahrungsmitteln
in einer Ausgabevorrichtung durch Mischen eines solchen pulverförmigen Nahrungsmittelbestandteils
mit einem Streckmittel ist praktisch, schneller und spart Arbeit
und Cateringplatz in Gastronomiebereichen, wie Restaurants, Schnellgaststätten, Büros, Einzelhandelsgeschäften, anderen öffentlichen
oder privaten Arbeitsplätzen
oder gewerblichen Plätzen,
Sportarenen oder anderen Plätzen.
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Nahrungsmittelprodukte,
insbesondere kulinarische Produkte, die von automatischen Ausgabesystemen
bereitgestellt werden, leiden unter mehreren Nachteilen. Sie werden
manch mal als relativ schlecht in der Qualität, im Aussehen und/oder im
Geschmack angesehen.
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Tatsächlich besteht
ein zunehmendes Verbraucherinteresse an Nahrungsmitteln-auf-Verlangen
mit verbesserter Textur, insbesondere an kulinarischen Produkten
wie Suppe, dicke Suppe oder festere Nahrungsmittel, wie pürierte Gemüsesorten
und dgl. Ein Weg zum Verbessern der Qualität besteht darin, einzelne nicht-zerteilbare
oder nicht-lösbare
Feststoffteilchen dem dehydratisierten Pulver hinzuzufügen, um
somit die Verbraucherakzeptanz für
diese Nahrungsmitteltypen zu erhöhen.
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Es
wurden Versuche gemacht, um übliche
Heißgetränkspender
zum Wiederauflösen
und Ausgeben von kulinarischen Nahrungsmitteln aus dehydratisiertem
Material wie Suppe, Kartoffelbrei und dgl. einzusetzen. Diese an
sich bekannten Maschinen sind jedoch nicht gut geeignet, um Produkte
mit der gewünschten Textur
und Qualität
aus dehydratisierten Materialien, die große Feststoffteilchen enthalten,
richtig auszugeben, ohne zu riskieren, dass die Ausrüstung nach
einer begrenzten Anzahl von Ausgabezyklen verstopft.
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Weiterhin
ist zum Beispiel das zum Herstellen von Getränken in Getränkspendern
verwendete Pulver gewöhnlich
agglomeriertes Pulver. Es ist bekannt, dass wenn agglomeriertes
Pulver einmal teilweise befeuchtet ist, es freier fließt als ein
nicht-agglomeriertes Pulver. Agglomeriertes Pulver ist jedoch teurer
als nicht-agglomeriertes Pulver, da ein zusätzlicher Schritt während der
Verarbeitung des Pulvers erforderlich ist. Daher ist es teurer,
agglomeriertes Material zum Wiederauflösen von Nahrungsmittelprodukten,
insbesondere für
kulinarische Produkte, zu verwenden. Obgleich die Agglomeration
von Pulver den Pulverfluss verbessert, hindert sie die Vorrichtung
nicht unbedingt am Verstopfen, wenn große Feststoffteilchen auszugeben
sind.
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Tatsächlich haben
sich übliche
Maschinen als vollständig
ungeeignet zum Ausgeben von Nahrungsmittelprodukten erwiesen, die
große
nicht-zerteilbare oder nicht-lösbare
Feststoffteilchen enthalten. Nachdem diese Feststoffteilchen hydratisiert
sind, können
sie am Schluss eine Größe von bis
zu 15 bis 20 mm haben, und die Maschinen können nach nur wenigen Zyklen
verstopfen. Verstopfungen sind im Wesentlichen eine Folge der Bildung
von Stücken,
die größer als
der Ausstoßauslass
der Mischkammer sind, oder eine Folge davon, dass zwei oder mehr
Teilchen mit der gleichen Größe wie oder
einer kleineren Größe als der
Ausstoßauslass der
Mischkammer versuchen, gleichzeitig aus der Kammer auszutreten.
Außerdem
neigen die an sich bekannten Mischvorrichtungen dazu, die Feststoffteilchen
zu beschädigen,
indem sie sie auf eine kleinere Größe zerbrechen oder zerschneiden,
die für
die Zubereitung der gewünschten
Nahrungsmittelprodukte inakzeptabel ist. Das resultierende Nahrungsmittelprodukt
hat eine schlechte Textur und Feststoffteilchen mit verringerter
Größe, und
es liefert nicht den Mehrwert, der vom Verbraucher erwartet wird.
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Das
US-Patent Nr. 4 185 927 offenbart
einen Apparat zum schnellen Mischen einer Flüssigkeit mit einem trockenen
teilchenförmigen
Nahrungsmittel- oder Getränkmaterial,
insbesondere einer Kartoffelbreimischung mit heißem Wasser, um eine genießbare Portion
Kartoffelbrei herzustellen. In dieser Mischmaschine dreht sich ein
Zentrifugalrührer
auf einer horizontalen Achse. Das Nahrungsmittelprodukt tritt in
die Mischkammer in einem im Wesentlichen horizontalen Strom durch
eine Einlassöffnung
einer Endwand ein, und die Mischung verlässt die Kammer in einem im
Wesentlichen horizontalen Strom durch eine Auslassöffnung,
die ganz in einem Abstand unter der Einlassöffnung ist und sich nach unten
auf das Niveau des Bodens der Kammer erstreckt. Die Zentrifugalwirkung
hält eine
Druckdifferenz zwischen den Öffnungen
auf recht, die eine schnelle Bewegung der Materialien durch die Mischkammer
sicherstellt, um ein Verstopfen der Maschine durch die Kartoffelbreimischung
zu verhindern. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht dafür ausgebildet,
dehydratisiertes Material, das große Feststoffteilchen enthält, auszugeben.
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Die
EP 0 009 270 A ,
die als der nächstliegende
Stand der Technik betrachtet wird, offenbart eine ähnliche
Vorrichtung.
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Es
besteht daher ein Bedarf für
eine Misch- und Ausgabevorrichtung, die in der Lage ist, die Zubereitung
von dehydratisiertem Nahrungsmittelmaterial, das Feststoffteilchen
mit der gewünschten
Größe und vorzugsweise
mit den größeren Größen enthält, durchzuführen, um
wiederholt Nahrungsmittelendprodukte mit einer kräftigeren,
besseren Qualität
und Textur zu machen, ohne die Vorrichtung zu verstopfen. Die vorliegende Erfindung
befriedigt nun diesen Bedarf.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung mit einer sehr vielseitigen
Verwendbarkeit, da sie in der Lage ist, verschiedene Nahrungsmitteltypen
aus dehydratisiertem Material sehr wirksam zu mischen und auszugeben,
um sie in einer Tasse oder einem anderen Behälter mit der gewünschten
Textur servieren zu können. Die
Erfindung ist besonders zum Mischen und Ausgeben von Nahrungsmittelprodukten
aus dehydratisiertem Material, das große Feststoffteilchen wie Gemüse-, Fleisch-,
Fisch-, Samen-, Fruchtstücke
und dgl. enthält, nützlich,
während
sie die Unversehrtheit der Feststoffteilchen bestens bewahrt und
ein teilchenförmiges
Produkt mit einem höheren
organoleptischen Wert und einem höheren Nährwert in den Servierbehälter ausgibt.
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Erfindungsgemäß ist eine
Mischkammer zum Aufnehmen von mindestens einem dehydratisierten
Bestandteil und mindestens einem hydratisierenden Bestandteil bereitgestellt.
Der dehydratisierte Bestandteil kann vorzugsweise große Feststoffteilchen
enthalten. Mindestens ein Einlass ist in der Kammer für den Eintritt des
dehydratisierten Bestandteils und des hydratisierenden Bestandteils
in die Kammer vorgesehen. Der Einlass kann ein gemeinsamer Einlass
für die
mindestens zwei Bestandteile sein, oder getrennte Einlässe können die
Bestandteile getrennt liefern. Ein Auslass ist in der Kammer vorgesehen,
der die Mischung aus den mindestens zwei Bestandteilen aus der Kammer
austreten lässt.
Eine Vortriebseinrichtung, die später hier als "Propeller" bezeichnet wird,
ist in der Mischkammer angeordnet, um Zentrifugalkräfte in einer
Hauptzentrifugalrichtung zu liefern. Der Propeller ist für eine Drehung
um eine Drehachse ausgelegt, um die Kombination aus den Bestandteilen
zu mischen und vorwärtszutreiben.
Der Propeller ist auch in der Mischkammer angeordnet, um eine Pumpwirkung
in der Mischkammer als Folge der Zentrifugalwirkung zu liefern.
Der Propeller hat eine Grenzdrehebene, die der hintersten Grenze
in der Mischkammer entspricht, wo das Material der Zentrifugalwirkung
unterworfen wird. Die Grenzdrehebene grenzt im Wesentlichen einen
Saugteil auf der einen Seite und einen Zentrifugalteil der Mischkammer
auf der anderen Seite der Grenzebene ab. Daher unterliegt das gesamte
vorwärts
durch die Grenze der Grenzebene gehende Material Zentrifugalkräften durch
den Propeller in dem Zentrifugalteil.
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung ist der Auslass in seinem Axialmaß im Vergleich
zu der bestehenden Mischvorrichtung auf mindestens 12,5 mm, vorzugsweise
mindestens 15 mm erweitert. Es ist wichtig, dass der Auslass in
der Mischkammer relativ zu dem Propeller angeordnet bleibt, so dass
mindestens 50% seines Oberflächenbereichs,
noch bes ser 65% und sogar noch besser 80%, in dem Zentrifugalteil vor
der hinteren Drehebene angeordnet ist.
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Infolgedessen
zeigt eine solche Erweiterung des Auslasses eine riesige Verbesserung
bei der Ausgabe des dehydratisierten Bestandteiles mit großen Feststoffteilchen
ohne Verstopfungsrisiko, wogegen die relative Auslassposition sicherstellt,
dass ein optimaler Mischvorgang noch beibehalten wird. Daher gibt
es nicht nur den Vorteil, dass der Strom von großen Feststoffteilchen durch
die längliche
Form des Auslasses gefördert wird,
sondern dass auch das Pumpen ausreichend wirksam ist, um ein zufriedenstellendes
Maß an
Vermischung und Hydratisierung zu liefern. Insbesondere gibt es
keine erhebliche Menge an Material, das den gesamten Weg durch die
Mischkammer geht, um durch den Auslass auszutreten, ohne der Zentrifugalkraft
des Propellers zuvor ausgesetzt worden zu sein.
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Es
wurde auch festgestellt, dass die obige Definition des Auslasses
die richtige Verweilzeit des Produktes in der Kammer liefert. Mit
anderen Worten, bleibt das Produkt in der Kammer lange genug, um
ein ordnungsgemäßes Auflösen und
Mischen zu gestatten, aber auch kurz genug, dass keine Luft in die
Mischung eingeschleppt wird und die Feststoffteilchen nicht zerstört werden.
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Der
Auslass hat einen Querschnitt, der länglich und so ausgerichtet
ist, dass sein längeres
Axialmaß im
Wesentlichen parallel zu der Drehgrenzebene des Propellers und vor
dieser Drehebene angeordnet ist. Die längliche Form des Auslasses
fördert
gleichzeitig einen ordnungsgemäßen Durchgang
für große Feststoffteilchen
und eine geeignete relative Anordnung des Auslasses, um ein wirksames
Pumpen sicherzustellen.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Auslass so angeordnet, so dass er insgesamt vor der Drehgrenzebene
des Propellers angeordnet ist. Infolgedessen wird sichergestellt,
dass das gesamte im Durchgang in der Mischkammer befindliche Material
von dem Propeller zentrifugiert wird, und dass es keinen Bereich
des Auslasses gibt, der Material empfangen kann, das direkt von
einem stromauf des Propellers liegenden Bereich der Kammer kommt.
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Erfindungsgemäß, wie in
Anspruch 9 angegeben, ist das Axialmaß des Auslasses oder die "Länge" des Auslasses mindestens 0,5-mal, vorzugsweise
0,75-mal, so groß wie
der Durchmesser der Kreisbahn des Propellers. Noch mehr bevorzugt
ist es, wenn das Axialmaß des
Auslasses mindestens die gleiche Größe wie der Durchmesser der
Kreisbahn des Propellers hat. Ebenso ist das Quermaß oder die "Breite" des Auslasses mindestens
0,5-mal, vorzugsweise 0,75-mal, so groß wie die projizierte Breite
des Propellers. Noch mehr bevorzugt ist es, wenn das Quermaß des Auslasses
mindestens die gleiche Größe wie die
der projizierten Breite des Propellers hat.
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Ein
Verfahren, das nicht Teil der Erfindung ist, umfasst das Bereitstellen
von einem dehydratisierten Nahrungsmittelmaterial und einem Streckmittel
in einer Mischzone, das Bereitstellen einer zentrifugalen Mischkraft,
um eine rehydratisierte Mischung in der Mischzone zu bilden, und
das Liefern der rehydratisierten Mischung durch einen Ausgabeauslass,
der einen Querschnitt hat, der ein Axialmaß von mindestens 12,5 mm hat,
durch eine Pumpwirkung, die als Folge der Zentrifugalkraft erzeugt
wird, die in der Mischzone ausgeübt wird,
so dass die rehydratisierte Mischung die Mischzone oder den Ausgabeauslass
nicht verstopft.
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Vorzugsweise
ist der Auslass in der Mischzone relativ zu dem Propeller so angeordnet,
dass mindestens 50% des Auslassoberflächenbereichs, besser noch 65%,
und sogar noch besser 80%, in dem Zentrifugalteil vor (d.h. vorderhalb)
der Drehgrenzebene des Propellers angeordnet ist.
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Das
Verfahren liefert eine Ausgabe von Feststoffteilchen mit einer Größe, die
größer als
5 mm, vorzugsweise sogar größer als
10 mm, ist, ohne Verstopfung und ohne eine bedeutende Verringerung
der Feststoffteilchengröße. Insbesondere
ermöglicht
das Verfahren die Ausgabe einer rehydratisierten Mischung aus dehydratisiertem
Material, das mindestens 5 Gew.% große Feststoffteilchen, und noch
besser 8 Gew.-% enthält.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Ausgabevorrichtung, die eine Einrichtung
zum Speichern eines Vorrats von einem dehydratisierten Bestandteil,
eine Einrichtung zum Abmessen des dehydratisierten Bestandteils von
dem Vorrat, eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Streckmittels
von einer Streckmittelquelle, einen Servierbereich und eine der
Mischvorrichtungen, die hier offenbart sind, umfasst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine allgemeine schematische Ansicht einer Ausgabevorrichtung, die
eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung
aufweist;
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung;
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3 zeigt
eine Vorderansicht der 2;
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4 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie A-A der 3;
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5 zeigt
einen Querschnitt entlang B-B der 4,
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6 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht der 2;
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7 zeigt
eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie A-A;
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8 zeigt
eine schematische Teilansicht entlang der Linie C-C der 7;
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9 zeigt
eine schematische Teilansicht entlang der Linie D-D der 7;
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10 zeigt
einen der 4 ähnlichen Schnitt einer anderen
Ausführungsform
der Erfindung; und
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11 zeigt
eine der 5 ähnliche Vorderansicht der Ausführungsform
der 10.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 ist
ein Beispiel einer Ausgabevorrichtung 1 nach der Erfindung
gezeigt. Die Ausgabevorrichtung kann ein Gehäuse enthalten, das Bauteile
zum Zubereiten eines heißen,
warmen oder kalten Nahrungsmittelproduktes aus dehydratisierten
Materialien umschließt.
Es ist erkennbar, dass die Vorrichtung eine generelle Ähnlichkeit
zu im Handel erhältlichen
Maschinen zum Ausgeben von Getränken
oder kulinarischen Nahrungsmittelprodukten hat. Die Vorrichtung
der 1 ist aber ziemlich verschieden von bekannten
Vorrichtungen durch die Misch- und Ausgabebaugruppe 2,
die in der Vorrichtung angeordnet ist. Die Ausgabevorrichtung 1 kann
ferner eine Streckmittelquelle wie Wasser, das von der Leitungswasserzufuhr 11 kommt,
die mit einem Ventil 12 gesteuert werden kann, umfassen.
Ein Boiler 13 ist weiter stromab der Wasserzufuhrleitung
innerhalb des Gehäuses
angeordnet, um heißes
Wasser an die Mischbaugruppe 2 zu liefern. Es sind geeignete Steuermittel
und Thermostate bereitgestellt, um Wasser in den gewünschten
Mengen und mit einer gewünschten Temperatur
in der Mischvorrichtung zu liefern und zu zirkulieren.
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Die
Vorrichtung enthält
ferner einen Dosierspeicher 3, der den Nahrungsmittelbestandteil
enthält.
Der mit dem Streckmittel mischende Nahrungsmittelbestandteil ist
vorzugsweise ein dehydratisierter Nahrungsmittelbestandteil. Der
Nahrungsmittelbestandteil ist in einem Trichter gespeichert, der
einen Speicher 30 mit einem ausreichenden Fassungsvermögen ist,
um wiederholt Portionen des dehydratisierten Nahrungsmittelbestandteiles
auszugeben. Ein Dosiermechanismus 31 ist unterhalb des
Speichers 30 angeordnet, der im Allgemeinen eine volumetrische
Dosierschraube oder -schnecke in einer Trommel ist.
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Dem
Trichter kann dehydratisiertes Material wie Pulver, Körner, Flocken,
usw. für
die Zubereitung von Nahrungsmitteln mit unterschiedlicher Viskosität und Textur
wie püriertes
Gemüse,
Suppe, dicke Suppe, Soße, Haferbrei,
Polenta und Getränken,
zugeführt
werden. Das dehydratisierte Material kann auch vorteilhafterweise
große
getrocknete Feststoffteilchen enthalten, um eine grobe Endmasse
nach der richtigen Wiederauflösung
mit dem Streckmittel zu bilden. Die Feststoffteilchen können irgendwelche
geeignete Formen irgendeines gewünschten
Nahrungsmittelmaterials haben. Sie können getrocknete Stücke, Scheiben
oder Fasern von Fleisch, Fisch, Gemüse, Obst, Getreide, Samen usw.
sein.
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Die
getrockneten Feststoffteilchen können
eine Einzelgröße zwischen
2 und 30 mm, vorzugsweise 5 und 25 mm, haben. Die relative Konzentration
der Feststoffteilchen in der feineren dehydratisierten Masse ist nicht
begrenzt und kann zum Beispiel im Bereich zwischen 0,1% und 99,9%,
vorzugsweise 2% und 30% gewichtsbezogen, liegen. Ein typisches Beispiel
einer Zubereitung, die eine höherwertige
Mahlzeit liefert, kann aus Kartoffelbrei und Fleischklößchen bestehen.
Der Kartoffelbrei kann aus dehydratisierten Körnchen mit einer durchschnittlichen
Größe von 0,25
bis 2 mm erhalten werden, denen dehydratisierte Fleischklößchen mit einer
Größe zwischen
5 und 10 mm hinzugefügt
werden. Ein anderes Beispiel einer kräftigeren Nahrungsmittelzubereitung,
die ohne weitere Probleme ausgegeben werden kann, ist eine grobe
teilchenförmige
Suppe, die mindestens 8 Gew.-% Feststoffe und mehr als 3 Gew.-%
getrocknete Feststoffteilchen mit einer durchschnittlichen Größe von mehr
als 5 mm enthält.
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Nach
dem elektrischen Einschalten des Dosierteiles fallen abgemessene
Portionen des dehydratisierten Nahrungsmittelbestandteiles durch
Schwerkraft in ein trichterförmiges
Teil 21 der Mischvorrichtung, in dem sie mit einer dosierten
Menge eines Streckmittels zusammen aufgenommen werden, das vorzugsweise
auch von einer Seite des Teiles 21 kommt. Ein gewünschtes
Verdünnungsverhältnis wird
durch Wählen
des richtigen Verhältnisses
des dehydratisierten Bestandteiles und des Streckmittels und durch
Zusammenmischen der beiden in der Mischvorrichtung erhalten.
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Natürlich kann
die Ausgabevorrichtung so viele Nahrungsmitteldosierspeicher 3 und
Mischvorrichtungen 2 wie nötig umfassen. Diese Elemente
können
unabhängig
voneinander platziert werden, um getrennte Nahrungsmittelzubereitungen
zu liefern, oder alternativ können
sie gruppiert werden, wenn mehrere Nahrungsmittelbestandteile vereinigt
und von getrennten Trichtern in einer einzelnen Mischvorrichtung
zusammengemischt werden.
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Unter
der Mischvorrichtung 2 ist ein Servierbereich 33 angeordnet,
der ausgebildet ist, um eine Tasse oder irgendeinen ähnlichen
Servierbehälter
aufzunehmen. Wenn die Bestandteile einmal richtig in der Mischvorrichtung 2 vermischt
sind, werden sie aus der Mischkammer durch die kombinierte Wirkung
der Schwerkraft und der in der Mischkammer ausgeübten Zentrifugalkraft ausgestoßen, um
die Zubereitung zu liefern, wie später erläutert wird.
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Eine
erste bevorzugte Ausführungsform
der Mischvorrichtung der Erfindung ist näher in den 2 bis 5 gezeigt.
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Die
bevorzugte Mischvorrichtung 2 der Erfindung hat einen Eingangsbehälter wie
zum Beispiel ein trichterförmiges
Teil 21 mit einem oberen erweiterten Teil 22,
der dafür
ausgebildet ist, den dehydratisierten Bestandteil und den flüssigen Streckmittelbestandteil
aufzunehmen, und einem Verengungsteil 23, um die Kombination
der Bestandteile zu einer Mischkammer 40, die unter dem
Teil 21 angeordnet ist, zu leiten. In dem erweiterten Schalenteil
ist ein tangentialer Einlass 28 für die Zufuhr des flüssigen Streckmittels
unter Druck vorgesehen. Ein automatisch gesteuertes Ventil ist vorzugsweise
vorgesehen, um den Streckmittelstrom in den Eingangsbehälter zu
kontrollieren. Das Streckmittel wird vorzugsweise durch den Einlass
mit einer Geschwindigkeit eingeführt,
die gewählt
ist, um eine wirbelnde Strudelbeckenwirkung zu erzeugen.
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Ein
mit dem Streckmittel zu vermischender dehydratisierter Bestandteil
wird in den Pulvereinlass 25 eingeführt. Eine Lippe 24 erstreckt
sich um den Innenraum des trichterförmigen Teiles an dem Pulvereinlass 25 herum.
Die Lippe ragt in den vergrößerten Teil 22 vor,
um wirbelnde Flüssigkeit
daran zu hindern, aus dem Eingangsbehälter durch dessen Oberseite
auszutreten. Ein Sog wird an der mit der Unterseite der Lippe 24 verbundenen Öffnung 26 angelegt,
um jeglichen feuchten Dampf abzuziehen. Der Pulvereinlass ist groß genug,
um den darin eingeschütteten
dehydratisierten Bestandteil aufzunehmen.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Verengungsteil 23 mit einem inneren Engstellenteil 27 des
Eingangsbehälters
nach unten, der unter dem Verengungsteil 23 angeordnet
ist. Der Engstellenteil 27 hat einen kleineren Durchmesser
als der Schalenteil 22 und ist koaxial bezüglich des
Schalen- und Verengungsteils 22 bzw. 23 angeordnet.
Das trichterförmige
Teil 21 kann aus zwei oder mehr Kunststoffgussstücke hergestellt
sein, die zusammengebaut sind, wie in den Figuren gezeigt, oder
es kann alternativ aus einem einzelnen Stück hergestellt sein, das durch
Einspritzung erhalten wird.
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Das
trichterförmige
Teil 21 ist mit einer Mischkammer 40 durch seinen
inneren Engstellenteil 27 verbunden, der auf einen Halsteil 41 der
Mischkammer passt, der nach oben ragt. Im Verbindungsbereich ist
somit der Mischeinlass 42 der Mischkammer 40 gebildet.
Der Mischeinlass 42 steht mit der Mischkammer in Verbindung,
die einen zylindrischen Gehäuseteil 43 hat.
Eine Propellerbaugruppe 50 ist in der Mischkammer vorgesehen
und hat eine Rotorwelle 51 und ein Propellerteil 52,
das mehrere Blätter
hat, die mit einem ersten Ende 53 der Rotorwelle 51 verbunden
sind. Wie in 6 gezeigt, ist das zweite Ende 54 des
Rotorteiles mit einer Motorwelle 70 verbunden. Die Motorwelle 70 treibt
die Rotorwelle 51 um die Drehachse I an. Die Propellerbaugruppe
ist so angeordnet, dass sie im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse
des zylindrischen Gehäuseteiles 43 der
Kammer ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist eine Motorsteuerung vorgesehen,
um den Betrieb und die Geschwindigkeit des Motors zu steuern. Das
zylindrische Gehäuse
der Mischkammer ist hinten durch ein scheibenförmiges Stützteil 71 geschlossen,
das genau an die innere Oberfläche
der Mischkammer passt. Ein Schnelllöse-/Befestigungsmechanismus
ist vorzugsweise vorgesehen und enthält bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
Rückhalteteile 430 des
Gehäuses,
die mit nockenartigen Aufnahmeteilen 72 am Rand des scheibenförmigen Stützteiles 71 in
gleitender Bewegung zusammenwirken, um zusammen einen Bajonettverschlussmechanismus
zu bilden. Andere Schnelllösemechanismen
sind auch für
die Ausführungsbeispiele
der Erfindung geeignet, wie zum Beispiel andere Sperrmechanismen,
bei denen sich Sperrklinken entlang einer verschieden geformten
Bahn bewegen, und bei denen die Sperrklinken in Aufnahmen aufgenommen
werden.
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Der
Propeller 52 der Propellerbaugruppe hat vorzugsweise Schaufeln
oder Blätter,
die sich um die Längsachse
I drehen. Wie am besten in 7 zu sehen
ist, begrenzt der Propeller 52 beim Drehen eine hintere
Ebene oder Drehgrenzebene Po, die im Wesentlichen
orthogonal zu der Drehachse I ist. Die hintere Ebene Po wird
als eine Ebene betrachtet, die orthogonal zu der Achse I ist und
durch den hintersten Punkt oder die hintersten Punkte der Blätter hindurchgeht.
Die Ebene Po bezieht sich nicht unbedingt
auf eine körperliche
hintere ebene Fläche
des Propellers, da der Propeller keine zylindrische homogene hintere
Oberfläche
von seinem Mittelpunkt zu den äußeren Enden
der Blätter
hat, aber sehr wahrscheinlich zu einigen Punkten, die sich in einer
Drehung bewegen, die eine Ebene definieren. Wenn der Propeller 52 mit
einer Mischgeschwindigkeit gedreht wird, wird eine auf das die Blätter oder
Flügel
berührende
Nahrungsmittelmaterial wirkende Zentrifugalkraft erzeugt, die im
Wesentlichen entlang der Drehebene Po gerichtet
ist. Tatsächlich
stellt diese Ebene die Grenze des Blattes am hinteren Ende der Mischkammer
dar, das das Nahrungsmittelmaterial in der Mischkammer berührt. Daher
werden im vorderen Zentrifugalteil 47 der Mischkammer Zentrifugalkräfte erzeugt,
die dem Material Bewegung und eine gründliche Durchmischung geben,
während
im hinteren Teil der Mischkammer der Saugteil 48 ist, wo
ein Unterdruck erzeugt wird, um Material aus dem Einlass aufgrund
des im vorderen Teil 47 erzeugten Überdruckes anzusaugen.
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Gemäß einem
wichtigen Aspekt der Erfindung ist die Mischkammer mit einem Auslass 44 versehen, der
vorzugsweise einen Querschnitt hat, der eine längliche Form hat. Wie in
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8 deutlicher
gezeigt ist, ist der Auslass 44 für das aus der Mischkammer austretende
Material so angeordnet, dass mindestens 50% des Oberflächenbereichs
des Auslasses vor der hinteren Drehachse des Propellers 52 angeordnet
ist. Vorzugsweise ist mindestens 65% des Oberflächenbereichs vor dieser Ebene und
vorzugsweise sogar mindestens 90% angeordnet. Der Querschnitt des
Auslasses weist ein Axialmaß L, das
der "größeren Länge" entspricht, und
ein Quermaß "W" auf, das der "Breite" des Auslasses, wie in 8 dargestellt,
entspricht. Der Querschnitt des Auslasses ist bezüglich der
hinteren Drehebene des Propellers so ausgerichtet, dass seine größere Abmessung
L im Wesentlichen parallel zu der hinteren Ebene Po verläuft. Als eine
Hauptfolge der Form und Anordnung des Auslasses der Mischkammer
ist es möglich,
große
Feststoffteilchen auszugeben, während
man Nutzen aus einem wirksamen Pumpvorgang durch die gesamte Mischkammer
hindurch zieht, wodurch eine gute gründliche Durchmischung aufrechterhalten
werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wäre es auch
möglich,
dass die Axiallinie des Auslasses leicht geneigt zu der Ebene Po verläuft,
obgleich dies die Anordnung des vorderen Teiles der Mischkammer
umständlicher
und schwieriger machen würde,
wenn ein kompaktes Ausgabegehäuse
gefordert wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einlass
im Wesentlichen rückseitig
oder hinter der hinteren Drehebene oder Grenzebene des Propellers
angeordnet.
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Genauer
ausgedrückt,
ist der Einlass der Kammer in dem Saugteil 48 der Mischkammer
angeordnet, wo ein Unterdruck durch die Propellerwirkung erzeugt
wird. Daher sind die Mischkammer und der Propeller angeordnet, um
als Pumpe zu arbeiten. Als Folge davon, dass der Einlass in dieser
Zone ist, wird das Material aus diesem Teil des Zentrifugalteiles 47 auf
eine direktere Art und Weise verdrängt und wird die Verweilzeit genauer
gesteuert, wobei weniger Material in der Mischkammer während einer übermäßigen Zeitdauer
festgehalten oder rezirkuliert wird.
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Bei
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Auslass
ganz vorderhalb oder vor der hinteren Ebene Po angeordnet
sein. Anders ausgedrückt,
kann der Auslass vollständig
innerhalb des vorderen Teiles 47 der Mischkammer umschrieben
sein, der dem Teil entspricht, wo die Zentrifugalkraft von dem Propeller
aufgebracht wird.
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Die
größere Abmessung
L des Auslasses sollte ausreichend sein, um große Feststoffteilchen ohne zu Verstopfen,
hindurchtreten zu lassen. Die größere Abmessung
L kann in Abhängigkeit
von den ausgegebenen Feststoffteilchen verschieden sein. Die größere Abmessung
des Auslasses sollte jedoch vorzugsweise mindestens 50%, vorzugsweise
mindestens 75% und sogar noch besser mindestens 85%, der maximalen
Länge der
auszugebenden Feststoffteilchen sein.
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Die
größere Abmessung
L des Auslasses ist mindestens die Hälfte der Größe des Durchmessers der Kreisbahn
des Propellers. Mit "Durchmesser
der Kreisbahn" ist
der Durchmesser Do gemeint, der an der äußeren Linie 53 gemessen
wird, die von den äußeren Enden
der Blätter
des Propellerteiles beschrieben wird, wie in 9 gezeigt
ist. Auf ähnliche
Weise sollte die Breite des Auslassabschnittes auch derart sein,
dass sie mindestens die Hälfte
der Größe der Breite
Wo ist, die im Bereich der maximalen Bandbreite
gemessen wird, die von den Blättern
des Propellers beschrieben wird, wie in 7 dargestellt
ist.
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Die
axiale Abmessung des Schnittes des Auslasses 44 beträgt mindestens
18 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm. Das Quermaß des Schnittes des Auslasses
beträgt
mindestens 13 mm, vorzugsweise 15 mm. Das Verhältnis des Axialmaßes zu dem
Quermaß des
Auslasses liegt zwischen 1,5:1 und 2,5:1.
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Der
Querschnitt des Auslasses kann irgendeine geeignete längliche
Form im Umfang der Ansprüche haben.
Bei dem in den Zeichnungsfiguren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Querschnitt des Auslasses eine ovale Form mit zwei zentralen
geraden Kanten und zwei abgerundeten Endkanten. Bei einer Alternative
hat der Querschnitt des Auslasses eine rechtwinklige, eine Sichel-
oder Halbmondform. Die längliche
Form ist die bevorzugte Form, aber symmetrische Formen wie quadratisch,
rund oder vieleckig, können
in Betracht gezogen werden, vorausgesetzt solche Formen haben ein
richtiges Übermaß und sind
korrekt in der Mischkammer mit den angestrebten Vorteilen angeordnet.
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Der
Propeller kann auch verschiedene Konfigurationen und Formen haben.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Propeller flache längliche
Flügel
oder Blätter,
die am Umfang der Drehachse des Propellers verteilt sind. Die Anzahl
der Flügel
oder Blätter
kann zwischen 2 und 10, vorzugsweise 2 und 5, schwanken, noch besser
ist es, wenn er drei oder vier Blätter hat, die gleichmäßig um die
Drehachse herum verteilt sind.
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Wie
weiter bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der 2 bis 6 gezeigt ist, ist der Querschnitt
des Auslasses bezüglich
der Drehachse I der Propellerbaugruppe so ausgerichtet, dass ein
Winkel gebildet wird, der ungefähr
Null Grad beträgt.
Somit kann sich der Auslass durch einen Teil des Kanals 45 erstrecken,
der nach unten gerichtet und gerade auf die Fläche der Tasse gerichtet ist.
Da die maximale Zentrifugalkraft hauptsächlich im Wesentlichen in dem
von dem Propeller beschriebenen Drehband erzeugt wird, ist der Auslass fluchtend
zu der Richtung dieser Zentrifugalkraft angeordnet, so dass die
Verweilzeit der Feststoffteilchen in der Mischkammer minimal ist
und die auf die großen
Feststoffteilchen wirkende Bremskraft verringert ist, die zwischen
dem Propeller und den Wänden
der Mischkammer auftreten kann. Dies ist auch die Konfiguration, bei
der Verstopfungen in der Mischkammer minimal sind, da dies die direktere
Linie ist, auf der das zentrifugierte Material die Mischkammer verlässt. Der
Kanalteil wird dazu verwendet, die gemischte Zubereitung zu der
Tasse zu leiten und kann daher eine unterschiedliche Länge in Abhängigkeit
von dem Abstand haben, der den Boden der Mischkammer von dem Servierbereich
trennt.
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Bei
dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Kanalteil 45 mit einer im Wesentlichen zylindrischen
Wand der Mischkammer verbunden, wobei im Wesentlichen keine Verengungszone
zwischen der zylindrischen Wand der Mischkammer und der am Rand
verlaufenden Wand des Kanalteiles ist. Vorzugsweise hat der Kanalteil
eine vordere am Rand verlaufende Wand 450, die bündig mit
der vorderen Wand 400 der Mischkammer ist. Wie in 3 gezeigt,
sind die Seitenwände 451, 452 des
Kanalteiles hinter dem Auslass ebenso im Wesentlichen bündig zu
der am Rand verlaufenden Wand 401 der Mischkammer. Natürlich kann die
Mischkammer andere Formen als zylindrisch haben, während sie
immer noch im Wesentlichen mit dem Kanalteil verbunden ist, ohne
dass wesentliche Verengungszonen vorhanden sind, die das Material
am Absetzen hindern könnten,
so dass Ansammlungsbrücken
oder -zonen gebildet werden, die die Maschine blockieren und/oder
die Genauigkeit der Feststoffkonzentration der ausgegebenen Zubereitung
beeinträchtigen
würden. Der
Ausdruck "Verengungszone", wie er hier verwendet
wird, hat die Bedeutung eines Teils, der den Querschnitt im Übergangsteil
zwischen der Mischkammer und dem Kanalteil schlagartig verengen
würde.
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Bei
einem in den 10 und 11 dargestellten
möglichen
Ausführungsbeispiel
ist der Querschnitt des Auslasses bezüglich der Drehachse I unter
einem Winkel θ von
ungefähr
90 Grad ausgerichtet und erstreckt sich von der Mischkammer mit
einem Kanalteil 45 und ist nach unten gekrümmt und
ist mit dem Boden der vorderen Wand 46 der Mischkammer
verbunden. Theoretisch fördert
diese längliche
Form des Auslasses auch den Austritt der Feststoffteilchen durch
den Auslass, ist aber ein weniger bevorzugtes Ausführungsbeispiel,
da der Auslass nicht in der Zentrifugalrichtung direkt ausgerichtet
ist.
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Jede
Gestalt des Querschnitts des Auslasses, der zwischen Null und 90
Grad bezüglich
der Drehachse des Propellers angeordnet ist, kann als mögliches
Ausführungsbeispiel
in Betracht gezogen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Um
eine feste oder flüssige
Nahrungsmittelzubereitung zu machen, trifft ein Benutzer üblicherweise eine
Wahl an einer Schalttafel der Ausgabevorrichtung. Gemäß dieser
Wahl kontrolliert ein Steuersystem die dosierte Abgabe des dehydratisierten
Bestandteiles und des Streckmittelbestandteiles unter Berücksichtigung eines
programmierten Verdünnungsverhältnisses.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst das Streckmittel Wasser, und die Strömungsrate liegt ungefähr zwischen
3 und 12 ml/s, besser noch zwischen 5 und 10 ml/s. Gleichzeitig
wenn oder vorzugsweise nachdem das Wasser beginnt in den Eingangsbehälter zu strömen, wird
ein (oder mindestens ein) dehydratisierter Bestandteil dosiert in
das Wasser durch das trichterähnliche
Teil 21 gegeben. Vorzugsweise beginnt die Dosierung des
dehydratisierten Bestandteils mindestens ungefähr 0,1 s nach dem Beginn der
Wasserdosierung. Vorzugsweise wird das Wasser weiter in das trichterähnliche
Teil geleitet, bis die Pulverdosierung gestoppt ist, um die Innenfläche des
trichterähnlichen
Teiles zu spülen.
Der Propeller wird kurz vor der oder gleichzeitig mit der Ausgabe
der Bestandteile eingeschaltet. Die bevorzugte Rotorgeschwindigkeit
zum Herstellen einer teilchenförmigen
Nahrungsmittelzubereitung gemäß der Erfindung
kann zwischen 1.000 und 15.000 U/min, vorzugsweise zwischen 6.000
und 13.000 U/min, variieren. Die Geschwindigkeit kann jedoch in
Abhängigkeit
von vielen verschiedenen Faktoren einge stellt werden, einschließlich der
Art des dehydratisierten Materials, der Größe der Feststoffteilchen, der
Geometrie der Mischkammer, des Verdünnungsverhältnisses, der Forderung nach
Schaum oder keinem Schaum in der Tasse, usw. Der Propellerbetrieb
wird aufrechterhalten, solange wie Material in der Mischkammer ist.
Die Kombination aus der Zentrifugalwirkung und der Schwerkraft zwingt
die Mischung durch die Mischkammer und zur Ausgabe wird in einen
Servierbehälter.
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Es
versteht sich, dass der Ausdruck "dehydratisiertes Material", wie er hier verwendet
wird, jede Art von Nahrungsmittelmaterial bedeutet, bei dem ein
Teil der Feuchtigkeit entfernt wurde und das ein Vermischen mit
einem Streckmittel erfordert, um eine Nahrungsmittelzubereitung
durch Wiederauflösen
herzustellen. Daher beinhaltet der Ausdruck trockenes Nahrungsmittelmaterial,
wie Pulver, Körner,
Flocken usw. aber auch teilweise dehydratisiertes Nahrungsmittelmaterial
wie Konzentrate oder Pasten.
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Es
versteht sich, dass der Ausdruck "Feststoffteilchen", wie er hier verwendet wird, Materialien
bedeutet, die groß genug
sind, dass sie für
den typischen Verbraucher wahrnehmbar, erkennbar und/oder wieder
erkennbar sind.
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Es
versteht sich, dass der Ausdruck "Nahrungsmittel", wie er hier verwendet wird, jede Art
von essbaren Zubereitungen einschließlich fester Nahrung, halbfeste
Nahrung, flüssige
Nahrung, Soße,
Würzen
und Getränke
bedeutet.
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Es
versteht sich auch, dass der Ausdruck "Streckmittel" jede Art von Flüssigmaterial bedeutet, das
die Fähigkeit
zum Verdünnen,
Auflösen,
Zerteilen oder Benetzen von Nahrungsmittelfeststoffen bei jeder
geeigneten Temperatur hat, wie Wasser, Milch, Zwischengetränk oder
eine kulinarische Lösung
oder irgendeine andere mindestens teilweise wässrige Lösung.
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Mit
dem Ausdruck "Propellerbaugruppe" oder "Propeller", wie er hier verwendet
wird, ist jeder geeignete Mechanismus gemeint, der ausgebildet ist,
um eine Zentrifugalkraft beim Drehen zu erzeugen, wie eine Schlagbaugruppe
oder ein Schläger
oder irgendeine andere gleichwertige Vorrichtung.
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Die
Ausdrücke "vorne" und "hinten", "vorwärts" und "rückwärts" werden hier verwendet, um die relative räumliche
Anordnung der Mittel und/oder der geometrischen Bezüge in der
Mischkammer zu definieren, sie sollten aber nicht restriktiv auf
eine starre räumliche
Konfiguration bezüglich
ihrer Umgebung ausgelegt werden, sondern im Gegenteil, andere relative
Anordnungen umfassen, wie "erste" und "zweite" oder "oben" und "unten", immer wenn die
Mischvorrichtung als Ganzes in anderen räumlichen Konfigurationen verwendet
wird.
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Wenn
der Ausdruck "wesentlich" verwendet wird,
bedeutet dieser Ausdruck im Allgemeinen mindestens ungefähr 95% des
bezogenen Wertes bis vorzugsweise mindestens ungefähr 100%
des bezogenen Wertes.
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Beispiele
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Die
folgenden nicht-beschränkenden
Beispielen werden gegeben, um die bevorzugten Merkmale der Erfindung
dazustellen.
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Beispiel 1
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Eine
dehydratisierte Gemüsecreme-Suppenmischung,
die aus Mehl, getrockneten Gemüsesorten (Karotte,
Pilze, Zwiebel, getrocknete Kartoffel, roter Paprika, Mais, grüne Bohnen,
Erbsen, Lauch, Kohl und Sellerie), Salz, teilgehärtetem Pflanzenöl, modifizierter
Maisstärke,
Natriumglutamat, Zucker, Natriumcaseinat, Würzessenzen, Laktose, getrockneter
Petersilie, Kaliumphosphat, Gewürzen,
Trockenstärkesirup,
Natriuminosinat/Guanylat, Halbrohreissirup, Maisstärke, Sonnenblumenöl, Gelbwurz
und Natriumsulfat besteht, wurde durch Vermischen mit Wasser unter
Verwendung eines Mischsystems wieder aufgelöst, wie es in einem Spender
für diesen
Zweck typischerweise vorgefunden wird. Die Teilchengrößenverteilung
der Suppenmischung bestand aus 84,7% einer Teilchengröße mit weniger
als 4,75 mm und 15,3% mit einer Teilchengröße von mehr als 4,75 mm (hauptsächlich die
getrockneten Gemüsesorten).
Die Suppenmischung wurde auf einen Feststoffpegel von 10% unter
Verwendung von Wasser, das 85 °C
heiß war,
wieder aufgelöst.
Schmale Schläger
(Blattbreite 8 mm) und breite Schläger (Blattbreite 15,9 mm) wurden
bei einer Schlaggeschwindigkeit von 7.800 U/min verwendet. Die Suppe
wurde unter Verwendung einer üblichen
Schlagkammer mit einem im Durchmesser 11,2 mm großen runden
Austrittsloch oder einer Schlagkammer der Erfindung mit einem ovalen
Austrittsloch mit einer Breite von 15,9 mm und einer Länge von
26,7 mm gemischt. Die Suppe wurde wieder aufgelöst bis das Austrittsloch der
Mischkammer verstopft und übergelaufen
war.
| Schlägertyp | Kammertyp | Anzahl
der Portionen bis zur Verstopfung |
| Schmale
Breite | Kreisförmiges Loch
mit 11,2 mm Durchmesser (Standard) | 2 |
| | Ovales
Loch mit 26,7 mal 15,9 mm (Erfindung) | Keine
Verstopfungen nach 40 Portionen |
| Große Breite | Standard | 1 |
| | Erfindung | Keine
Verstopfungen nach 40 Portionen |
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Beispiel 2
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Die
gleiche Gemüsecreme-Suppenmischung
wie in Beispiel 1 wurde verwendet, außer dass die Menge an getrockneten
Gemüsesorten
derart erhöht
wurde, dass die Teilchengrößenverteilung
aus 79,9% mit einer Teilchengröße von weniger
als 4,75 mm und 20,1% mit einer Teilchengröße von mehr als 4,75 mm (hauptsächlich die
getrockneten Gemüsesorten)
bestanden. Die Suppenmischung wurde auf einen Feststoffpegel von
11% unter Verwendung von Wasser, das 85 °C heiß war, wieder aufgelöst. Die
Suppe wurde unter Verwendung eines Mischsystems wieder aufgelöst, das
typischerweise in einem Spender für diesen Zweck vorgefunden
wird, wobei ein normaler Schläger
(Blattbreite 10 mm) mit einer Schlaggeschwindigkeit von 7.800 U/min
verwendet wurde. Die Suppe wurde unter Verwendung einer normalen
Schlagkammer mit einem im Durchmesser 11,2 mm großen runden
Austrittsloch oder einer Schlagkammer der Erfindung mit einem ovalen Austrittsloch
mit einer Breite von 15,9 mm und einer Länge von 26,7 m gemischt. Die
Suppe wurde wieder aufgelöst,
bis das Austrittsloch der Mischkammer verstopft und übergelaufen
war.
| Schlägertyp | Kammertyp | Anzahl
der Portionen bis zur Verstopfung |
| Normale
Breite | Standard | 12 |
| | Ovaler
Typ | Keine
Verstopfungen nach 50 Portionen |
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Obgleich
erläuternde
Ausführungsbeispiele
der Erfindung hier offenbart wurden, versteht sich, dass zahlreiche
Modifikationen und andere Ausführungsbeispiele
von den Fach leuten erdacht werden können. Beispielsweise kann die
Anzahl der Einlässe,
die mit der Mischkammer in Verbindung stehen, größer als Eins sein, aber sie
umfasst jede Folge von Einlässen,
die geeignet sind, einen oder mehrere dehydratisierte Bestandteile
mit einer oder mehreren Streckmittelquellen zuzuführen.