ES2338943T3 - Maquina de dispensacion de alimentos. - Google Patents
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Abstract
Una máquina de dispensación de alimentos, que comprende: una cámara (18) de producto que tiene un sistema (20) de refrigeración asociado con esta; un dispositivo (30) de mezclado situado dentro de la cámara (18) de producto y destinado a girar alrededor de un eje dentro de la cámara (18) de producto. un motor (50) conectado operativamente al dispositivo (30) de mezclado; estando caracterizada la máquina de dispensación de alimento por un controlador (16) conectado al motor (50) y programado para accionar el motor (50) para mover el dispositivo (30) de mezclado con un movimiento alternativo axial a o largo del eje.
Description
Máquina de dispensación de alimentos.
La presente descripción se refiere generalmente
a máquinas para la dispensación de productos alimenticios tales
como las máquinas para bebidas y postres congelados.
Las máquinas de dispensación que proporcionan un
producto alimenticio tal como una bebida o postre de una cámara de
productos por medio de una válvula de dispensación son bien
conocidas. Por ejemplo, las máquinas de bebidas congeladas producen
una bebida congelada enfriando una mezcla de ingredientes tales como
un sirope o jarabe, agua y dióxido de carbono en una cámara de
mezclado o congelación. La cámara de congelación está típicamente
rodeada por una bobina que contiene refrigerante para originar la
congelación de la mezcla dentro de un nivel deseado de
consistencia. La mezcla es arrancada de la superficie interior y
mezclada mediante un árbol giratorio que acciona un miembro
raspador/mezclador fijado al árbol. La consistencia de la mezcla
congelada es controlada mediante uno cualquiera de un cierto número
de métodos que de nuevo congelan y desconectan la refrigeración
cuando la mezcla alcanza la consistencia deseada. El producto es
dispensado entonces a través de una válvula de dispen-
sación.
sación.
El típico raspador/mezclador usado en las
máquinas de bebidas congeladas conocidas se hace girar mediante un
motor. Tales raspadores/mecladores son sometidos a veces a un
"aumento de la congelación". Esta es una condición en la que
productos semicongelados se fijan ellos mismos al
raspador-mezclador y pueden continuar
desarrollándose hasta que se forma un cilindro sólido. Esto impide
el mezclado del producto en la cámara de congelación. Puesto que se
forma un cilindro sólido, esto puede reducir también la capacidad de
dispensación del dispensador de bebida. Otro problema creado por el
"aumento de la congelación" es el fallo del motor que acciona
el raspador mezclador giratorio. Con los raspadores/mezcladores que
giran, se observa también que el "agua helada" se congela
primero, fijando por tanto ésta al mezclador/raspador. La solución
remanente, puesto que no está diluida con agua, tiene una
composición incrementada de sólidos y por tanto no es un producto
aceptable para ser servido a los clientes.
Además, las máquinas de dispensación de
alimentos, tales como las máquinas de dispensación de bebidas
congeladas, deben ser típicamente limpiadas y desinfectadas
mediante el desmontaje y la limpieza manuales efectuadas con una
cierta frecuencia. Para esterilizar una máquina, la máquina de debe
limpiar primero de cualquier resto que pueda desarrollar bacterias
y pueda impedir que un agente esterilizador destruya las bacterias.
Los métodos de limpieza manual actuales usados sobre lo que es
conocido como una máquina de "tolva abierta", y algunas
máquinas obturadas requieren el desmontaje de todos los componentes
que contactan el producto dispensado para limpiar y desinfectar
completamente la cámara de congelación y los circuitos de suministro
de la máquina de tobera abierta. Las máquinas de tobera abierta
típicamente usan una solución premezclada o pueden usar una
solución concentrada que deba ser refrigerada o empaquetada de una
manera que mate todas las bacterias antes de ser abierta. Una vez
abiertas, algunas de estas soluciones previamente mezcladas o
soluciones concentradas son sometidas a crecimientos bacteriales en
cortos periodos de tiempo si no son refrigeradas inmediatamente.
Además, las áreas no refrigeradas de la máquina pueden ser
susceptibles de crecimientos bacteriales cuando se usan estos tipos
de soluciones.
El método manual de limpieza y desinfección está
basado en la capacidad de la persona que limpia y en el cumplimiento
riguroso de los procedimientos de limpieza y desinfección manuales.
Este es típicamente un problema y suele producir resultados
contradictorios. Una vez limpiado, se puede causar la retención de
las bacterias. En adición esta limpieza puede ser efectuada tan a
menudo como diaria. Algunas máquinas incluyen métodos de limpieza
parcialmente automatizados, aunque las posibilidades de una limpieza
automatizada pueden incluir limitaciones significativas. Por
ejemplo, conocidas máquinas que tienen capacidades de limpieza
automáticas no atienden a la limpieza de la totalidad del circuito
de suministro, la válvula de dispensación y la cámara de congelación
con un grado necesario para impedir la formación y desarrollo de
bacterias.
El documento EP 0596221 describe una máquina de
fabricación de helados.
La presente invención atiende a los
inconvenientes de la técnica anterior.
Aspectos a modo de ejemplos de la presente
invención incluyen una máquina de dispensación de alimentos que
tiene una cámara de producto con una válvula de dispensación
conectada a la cámara de producto y que tiene una salida a través
de la cual es dispensado un producto contenido en la cámara de
producto. La cámara de producto tiene una entrada de solución de
limpieza conectable a una fuente de suministro para recibir la
solución de limpieza dentro de la cámara de producto. La cámara de
producto incluye además una entrada de ingredientes conectable
alternativamente a cualquiera de la fuente de suministro de
ingredientes o la salida de la válvula de dispensación. Cuando la
entrada de ingredientes está conectada a la salida de válvula de
dispensación, se crea una trayectoria de recirculación, que permite
la limpieza y esterilización completas de la trayectoria de
circulación del producto. En soluciones a modo de ejemplo, la
máquina produce y dispensa un producto congelado. Por consiguiente,
la cámara de producto comprende una cámara de congelación que tiene
un sistema de refrigeración asociado operativamente con la misma
para refrigerar la cámara de congelación.
Para facilitar la conexión de la entrada de
ingredientes a la válvula, un adaptador tiene un primer extremo que
puede ser conectado a la salida de válvula y un segundo extremo que
puede ser conectado a la entrada de ingredientes. El adaptador
puede activar un dispositivo de conmutación cuando el adaptador está
conectado a la válvula de salida. Esto impide iniciar la limpieza
de la máquina a menos que el adaptador esté conectado a la válvula.
El adaptador a modo de ejemplo incluye además un dispositivo que
permite la circulación a través del adaptador en respuesta a estar
conectado a la entrada de ingredientes.
Un dispositivo de mezclado está situado
típicamente dentro de la cámara de producto. El dispositivo de
mezclado es accionado por un motor que tiene un controlador
conectado operativamente al motor. Si es necesario, el contenedor
incrementa la velocidad del motor cuando la máquina se limpia. En
algunas soluciones, el controlador invierte también el sentido de
giro del dispositivo de mezclado de una manera predeterminada. El
dispositivo de mezclado puede ser accionado con un movimiento
alternativo axial. El controlador controla también el funcionamiento
del sistema de refrigeración. En ciertas realizaciones, el sistema
de refrigeración es controlado en respuesta a la potencia del
motor, calculada por el controlador que usa indicaciones de la
tensión y corriente del motor.
La válvula de dispensación que puede ser
accionada automáticamente por el controlador en algunas
realizaciones o accionada manualmente en otras realizaciones,
incluye un cuerpo de válvula con un vástago de válvula fijado al
cuerpo de válvula de modo que el vástago de válvula está en una
posición fijada con relación al cuerpo de válvula. Un montaje de
tobera recibe el vástago de válvula y define la salida de válvula, y
el montaje de tobera es movible con respecto al vástago de válvula
para abrir y cerrar selectivamente la válvula. Una placa de
cubierta puede estar adherida al cuerpo de válvula para definir así
una separación de aire entre la placa de cubierta y el cuerpo de
válvula para impedir que se forma condensación sobre la válvula.
Los aspectos de la invención están definidos en
las reivindicaciones independientes que se acompañan.
Otros objetos y ventajas de la invención
resultarán evidentes tras la lectura de la descripción detallada
siguiente y tras la referencia a los dibujos en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra conceptualmente porciones de una máquina de dispensación de
acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;
la Figura 2 es una vista en perspectiva de una
válvula de dispensación de acuerdo con las enseñanzas de la
presente descripción;
la Figura 3 es una vista frontal de la válvula
mostrada en la Figura 2;
la Figura 4, es una vista en sección lateral de
la válvula tomada a lo largo de la línea IV mostrada en la Figura
3;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de un
montaje de empaquetado en frío de acuerdo con las enseñanzas de la
presente descripción;
la Figura 6 es una vista delantera del montaje
de empaquetado en frío mostrado en la Figura 5;
la Figura 7 es una vista en perspectiva de una
placa de motor para ser montada en el montaje de empaquetado en
frío;
la Figura 8 es un diagrame de de bloques que
ilustra conceptualmente porciones de la máquina de dispensación de
alimentos;
la Figura 9 es una vista en perspectiva de una
barra de batir de acuerdo con las enseñanzas de la presente
descripción;
la Figura 10 es una vista delantera de la
válvula de dispensación que incluye además una línea de
esterilización conectada a la válvula con un adaptador;
la Figura 11 es una vista en perspectiva de un
adaptador para la fijación de una línea de esterilización a una
salida de la válvula de dispensación;
la Figura 12 es una vista en sección del
adaptador mostrado en la Figura 11;
la Figura 13 es un diagrama de flujo que ilustra
aspectos de las capacidades de limpieza automatizadas de la máquina
de dispensación de alimentos descrita en esta memoria; y
las Figuras 14A y 14B ilustran una válvula que
tiene entradas para recibir múltiples sabores.
A continuación se describen realizaciones
ilustrativas de la invención. En interés de la claridad, no se
describen todas las características de una ejecución real en esta
especificación. Se apreciará por supuesto que en el desarrollo de
cualquiera de tales realizaciones actuales, han de adoptarse
numerosas decisiones para conseguir el desarrollo de objetivos
concretos, tales como el cumplimiento con el sistema relacionado de
determinados objetivos concretos, que variarán de una ejecución a
otra. Además, se apreciará que ese esfuerzo de desarrollo puede ser
complejo y laborioso, pero deberá ser no obstante una rutina
desarrollada por expertos de habilidad ordinaria en la técnica que
obtenga los beneficios de esta descripción.
La Figura 1 es un diagrama de bloques
simplificado que ilustra esquemáticamente componentes de una máquina
10 de dispensación de alimentos de acuerdo con ciertas enseñanzas
de la presente descripción. En la Figura 1, la máquina 10 de
dispensación de alimentos es una máquina de bebidas congeladas. La
máquina 10 de dispensación incluye una fuente 12 de suministro de
ingredientes, un bloque 14 de circulación de tratamiento, un
controlador 16, y una cámara 18 de congelación de productos. En la
máquina 10 de bebidas congeladas del ejemplo, la fuente 12 de
suministro de ingredientes puede incluir, por ejemplo, un suministro
de agua, un suministro de sirope o jarabe y un suministro 23 de
gas. En la realización ilustrada, la cámara 18 del producto
comprende una cámara de congelación que tiene un sistema 20 de
refrigeración asociado con la misma. El sistema 10 de dispensación
incluye típicamente dos cámaras 18 de congelación que son enfriadas
con un sistema 20 único de refrigeración, aunque el sistema 10
puede incluir una cámara 18 única o más de dos cámaras 18 que pueden
ser refrigeradas por uno o más sistemas 20 de refrigeración.
Los ingredientes para una mezcla de bebidas
congeladas se proporcionan desde el suministro 12 de ingredientes
al bloque 14 de circulación del procedimiento, que controla la
circulación de los ingredientes dentro de la cámara 18 de
congelación dirigida por el controlador 16. El controlador 16 puede
comprender un microprocesador programado apropiadamente y
dispositivos de memoria adecuados. La consistencia de la mezcla
congelada es controlada por cualquiera de un cierto número de
métodos que activan el sistema 20 de refrigeración para congelar y
desactivan el sistema 20 de refrigeración cuando la mezcla alcanza
la consistencia deseada. Un funcionamiento adecuado del controlador
16 y de otra instrumentación de control se describe, por ejemplo, en
la Patente de EE.UU. Nº 5.706.661. El producto se dispensa entonces
a través de una válvula 22 de dispensación.
La máquina 10 de dispensación incluye
capacidades de limpieza y sanitarias automatizadas que garantizan la
rigurosa limpieza y el control sanitario de los componentes
internos de la máquina 10. La máquina 12 del ejemplo incluye una
válvula 22 de dispensación, que está diseñada de tal modo que la
válvula y el circuito completo que contienen el producto
alimenticio pueden ser limpiados y desinfectadas con una mínima
implicación del operador. La válvula 22 es controlada por el
microprocesador (por ejemplo, usando el controlador 16) y por tanto
puede ser manipulada por medio de un programa de ordenador que
permite la apertura y cierre, así como el ciclado requerido para
garantizar la limpieza y desinfectación adecuadas. La válvula 22 de
dispensación se muestra en las Figuras 2 a 4. La válvula 22 incluye
un cuerpo 120 de válvula que define una salida 122 a través de la
cual la mezcla de bebidas sale de la máquina 10 de bebidas
congeladas.
La mayoría de componentes del montaje 22 de la
válvula son construidos de acero inoxidable o plástico moldeado.
Como se muestra en la vista lateral de la Figura 4, la válvula 22
presenta un perfil delgado que permite que una gran superficie de
la válvula esté en contacto directo con la cámara 18 de
refrigeración, que mantiene la válvula fría y retarda el
crecimiento de contaminantes. El montaje 22 de válvula incluye una
placa 130 de cubierta que define una curvatura diferente que la del
cuerpo 120 de válvula. Por tanto, cuando la placa 130 de cubierta
está situada sobre el cuerpo 120 de válvula y adherida a la misma,
está definida una separación 132 de aire entre la placa 130 de
cubierta y el cuerpo 120 de válvula. Esta construcción ayuda a
impedir la condensación resultante desde el perfil delgado del
montaje 22 de válvula.
Puesto que muchos productos alimenticios típicos
dispensados desde la máquina 10 están presurizados, el producto
dispensado desde la válvula 22 puede estar presurizado. El diseño de
la válvula por lo tanto ayuda por lo tanto a garantizar que a
medida que la válvula abre no pulverizará a causa de la turbulencia
en las presiones de reducción de aproximadamente
10-40 psig con respecto a la atmosférica. Una tobera
externa adicional ayudaría a efectuar esto, pero la tobera externa
podría retener líquido que estaría expuesto a las condiciones
atmosféricas y la posible contaminación. Por tanto, la válvula 22
ilustrada no incluye una tobera externa.
En un diseño de válvula típico, la válvula es
accionada manual o automáticamente para abrir mediante la elevación
de un vástago de válvula desde un asiento de válvula y para cerrar
dejando caer el vástago de nuevo dentro del asiento. La válvula 22
descrita mantiene un vástago 126 de válvula estacionario y permite
que una tobera 134 se mueva hacia arriba y hacia abajo para
proporcionar la dispensación o la obturación. Haciendo esto, a
medida que la válvula abre y la tobera 134 desciende para iniciar la
circulación, la tobera 134 proporciona una barrera parcial a la
pulverización que resulta del líquido despresurizado.
Para permitir que la tobera 134 descienda lo
suficiente para proporcionar una longitud de tobera eficaz, se
proporciona una obturación superior 136 que mantiene su asiento
hasta que una obturación 138 más baja no está asentada. Esto
permite un drenaje parcial y la reducción de cualquier presión
desarrollada en la cavidad de la válvula. Esto reduce también el
efecto hidráulico sobre la cavidad de la válvula que origina la
pulverización antes de la extensión de la tobera.
Puesto que el líquido retenido en la válvula
debería estar atrapado en un área que estuviese obturada en la
superior a la cavidad de válvula mediante una obturación en adición
a la obturación en la salida a la cavidad de válvula, el vástago y
las obturaciones están diseñadas de modo que a medida que la válvula
cierra las obturación superior 136 asienta primero permitiendo que
el líquido atrapado sea drenado parcialmente antes de que el
asiento inferior 138 asiente impidiendo por tanto que la presión sea
atrapada en la cavidad de válvula. Si la presión fuese atrapada, la
válvula podría "escupir" sobre la abertura. En adición, cuando
la válvula abre, la obturación más baja 138 no asienta primero
permitiendo que la tobera 134 caiga lo suficiente para impedir la
pulverización antes de que la obturación superior 136 deje su
asiento y libere también cualquier presión en la cavidad de la
válvula. En otras realizaciones, la obturación inferior 138 se
omite. Para impedir el drenaje, la separación entre el vástago 126
de válvula y la tobera 134 se mantiene pequeña.
La válvula 22 a modo de ejemplo es controlada
por el microprocesador y se acciona abriendo un solenoide de gas
que dirige gas presurizado a pesar de que una placa frontal sobre un
cilindro de congelación para una placa de presión está fijada a la
tobera 134 de la válvula. Resortes están situados con relación al
vástago 126 de válvula para cargar la válvula 22 en una posición
normalmente cerrada. Cuando la válvula 22 es accionada, la tobera
134 desciende aplicando una fuerza contra los resortes que mantienen
la válvula 22 en la posición normalmente cerrada. Los resortes
están diseñados de modo que ellos no permiten que la válvula 22
abertura bajo presiones de funcionamiento normales. En el caso de
una sobrepresión de la cámara 18, los resortes están dimensionados
para que actúen abriendo una salida de ventilación de seguridad para
impedir la rotura de cualquier componente.
La válvula está diseñada para ser accionada ya
sea manualmente presionando un botón de dispensación que
interacciona con el microprocesador o durante una limpieza
automatizada y el procedimiento de esterilización para que sea
controlada completamente por un programa de ordenador que instruye a
la válvula sobre cuando abrir y cuando cerrar para efectuar el
procedimiento limpieza y esterilización. La válvula podría ser
accionada también con un mango de válvula manual que acciona un
conmutador para que abra.
Para controlar la circulación desde la cámara de
congelación presurizada, el mecanismo interno está diseñado para
reducir la presión de una manera escalonada para proporcionar una
trayectoria de circulación suave desde la válvula. La válvula
ilustrada a modo de ejemplo incluye una circulación restringida a
través de un área anular que rodea el vástago. A medida que la
circulación atraviesa el área anular, esta incide sobre la placa
142 cargada por un resorte que reduce además la energía dejada en la
circulación y proporciona una circulación suave desde la salida 122
de la tobera 134 extendida.
Las Figuras 5 y 6 ilustran un ejemplo del
montaje de "empaquetado en frío" que contiene la cámara 18 de
congelación. La realización ilustrada incluye dos cámaras 18 de
congelación, aunque otros números de cámaras de congelación se
emplean en realizaciones alternativas. Una placa 40 de motor está
fijada a la cámara 18 de congelación en la parte posterior del
paquete frío. La Figura 7 es una vista en perspectiva de una
realización a modo de ejemplo de la placa 40 de motor. La placa 40
de motor define 2 entradas 42, 44. Por ejemplo, una entrada 42 es
para recibir un ingrediente tal como sirope o jarabe, y la otra
entrada 44 es para recibir agua. En la realización ilustrada, la
entrada 44 de agua está conectada además a una fuente de
esterilizador. Cada una de las entradas 42, 44 incluye una válvula
de comprobación de modo que se permite solamente la circulación
dentro de la cámara 18.
La placa 40 de motor incluye además una válvula
34 de ventilación, que es proporcionada para ventilar el exceso de
aire o gases de la cámara 18 antes del llenado. El exceso de aire en
el producto alimenticio mezclado en la cámara 18 puede originar un
contenido de aire superior al aceptable en algunos productos, lo
cual no es aceptable en algunas aplicaciones. Un transductor 46 de
presión está situado en la placa 40 de motor para información
referente a la presión dentro de la cámara 18 en el controlador 16
para controlar el funcionamiento de la máquina 10.
La Figura 8 ilustra conceptualmente aspectos
adicionales de la máquina 10 de dispensación. Un
mezclador/ras-
pador, o "barra batidora" 30 está situada dentro de la cámara 18 de congelación para mezclar y raspar el producto alimenticio contenido en la misma. La Figura 9 muestra una realización de una barra batidora 30 a modo de ejemplo. Un motor 50 es recibido por la placa 40 de motor que tiene la barra batidora 30 conectada a un eje 52 del motor 50 que se extiende dentro de la cámara 18. El controlador 16 controla el funcionamiento del motor 50 para mezclar el producto contenido en la cámara 18 como sea deseado. Con los dispositivos mezcladores/raspadores giratorios conocidos, "la congelación puede producirse", lo cual es un problema en el que el producto alimenticio se congela dentro de la cámara para la barra batidora giratoria. La barra batidora se hace girar típicamente a una velocidad constante en un sentido que crea un modelo de circulación que conduce a la congelación.
pador, o "barra batidora" 30 está situada dentro de la cámara 18 de congelación para mezclar y raspar el producto alimenticio contenido en la misma. La Figura 9 muestra una realización de una barra batidora 30 a modo de ejemplo. Un motor 50 es recibido por la placa 40 de motor que tiene la barra batidora 30 conectada a un eje 52 del motor 50 que se extiende dentro de la cámara 18. El controlador 16 controla el funcionamiento del motor 50 para mezclar el producto contenido en la cámara 18 como sea deseado. Con los dispositivos mezcladores/raspadores giratorios conocidos, "la congelación puede producirse", lo cual es un problema en el que el producto alimenticio se congela dentro de la cámara para la barra batidora giratoria. La barra batidora se hace girar típicamente a una velocidad constante en un sentido que crea un modelo de circulación que conduce a la congelación.
Para atender problemas tales como la congelación
asociada con los dispositivos giratorios raspadores/mezcladores, de
la máquina 10 de dispensación descrita en esta memoria
periódicamente se cambia el sentido de giro de la barra batidora
30. Generalmente, la barra batidora 30 raspará producto de la
superficie interior de la barra 18 cuando esta gire en un sentido,
y no raspará cuando sea girada en el sentido opuesto. El controlador
16 está programado para hacer girar la barra batidora 30 en un
sentido durante un intervalo de tiempo predeterminado, invirtiendo
luego el sentido de giro durante un periodo de tiempo
predeterminado. En una realización, la barra batidora se hace girar
en cada sentido durante un minuto cuando la máquina 10 no está en un
modo de congelación, con el sistema 20 de refrigeración enfriando
la cámara 18 de congelación. Cuando está en el modo de congelación
(sistema 20 de refrigeración funcionando), la barra batidora 30 se
hace girar solamente en la dirección de raspado. Si la construcción
de la barra batidora 30 proporciona raspado en cualquiera de los
sentidos de giro, entonces el sentido de giro puede ser o no ser
invertido periódicamente en el modo de congelación. Se contemplan
realizaciones adicionales en las que el sentido de giro es cambiado
basándose en variables distintas al tiempo.
Según un aspecto de la invención, la barra
batidora 30 efectúa un movimiento alternativo axial distinto al
movimiento giratorio. Este puede incrementar significativamente la
turbulencia del mezclado y puede eliminar la obturación giratoria
situada sobre el eje del motor de accionamiento que hace girar el
mezclador/raspador. La obturación giratoria puede ser sustituida
con un diseño de fuelle que permita el movimiento axial adecuado
para raspar las paredes del cilindro.
El mezclador/raspador alternativo puede ser
accionado axialmente mediante un cierto número de accionadores que
incluyan, pero no se limiten a, accionadores de gas, accionadores
eléctricos o motores eléctricos situados perpendicularmente al
motor axial del mezclador/raspador con un dispositivo de leva
montado sobre el eje para proporcionar el desplazamiento necesario.
Este movimiento alternativo se proporciona a través del mezclado
y/o raspado y puede eliminar las salidas de servicio de un obturador
giratorio con un eje de accionamiento giratorio.
En algunas realizaciones de la máquina 10 de
dispensación, el agua y el sirope o jarabe se mantienen separados
hasta que estos entran en la cámara 18 de congelación. Como se
muestra en la Figura 7 las tuberías de suministro de agua y sirope
o jarabe están conectadas a las entradas 42, 44 de la cámara 18
desde la fuente respectiva. En otras realizaciones, un bloque de
mezclado recibe ingredientes desde el suministro 12, tales como agua
y sirope o jarabe, para mezclar los ingredientes antes de la
entrada en la cámara 18 de congelación. El mezclado de los
ingredientes antes de la entrada en la cámara de de congelación
garantiza que los ingredientes no se congelan separadamente durante
el procedimiento de congelación. Uno de tales bloques de mezclado se
describe en las Patentes de EE.UU. Núms. 6.536.224 y 6.625.993. En
otras realizaciones, el bloque de mezclado está mecanizado dentro
de la entrada de suministro que conecta el suministro de
ingredientes con la parte posterior de la cámara 18 de congelación
para garantizar que la solución mezclada permanece suficientemente
fría para impedir un crecimiento de bacterias acelerado y
simplificar el circuito de entrada para permitir una limpieza y
esterilización completas.
Las funciones de limpieza y sanitarias de la
máquina 10 de dispensación permiten a un usuario desconectar la
entrada 42 de ingredientes de la cámara 18 de producto de una fuente
de ingredientes, tal como una bolsa en la caja ("BIB") de
sirope o jarabe y conectarla directamente a la válvula 22 de
dispensación por medio de un conector. Una vez conectada de esta
manera, el circuito de circulación forma un bucle de recirculación
completo que puede bombear ahora soluciones de limpieza, sanitarias
y de enjuagado de una manera continua a través de los sistemas de
suministro y congelación de sirope o jarabe.
Para iniciar el procedimiento de limpieza, una
manguera que previamente conectaba el suministro de sirope o jarabe
a la entrada de la cámara de congelación es desconectada del
suministro de sirope o jarabe y reconectada a un adaptador 60 que
rodea la válvula de dispensación. La Figura 10 muestra la tubería 32
de suministro de ingredientes fijada a la válvula 22 de esta
manera. Haciendo esto, se estabiliza un circuito de recirculación
completo originando que el líquido sea bombeado desde la cámara 18
de enfriamiento, a través de la válvula 22 y a través del circuito
de sirope o jarabe completo, congelando la cámara y también los
componentes asociados expuestos. Cuando el procedimiento de
limpieza se termina, la tubería 32 se desconecta de la válvula 22 y
es reconectada al suministro de sirope o jarabe. La cámara 18 de
congelación es rellenada automática o manualmente con sirope o
jarabe y agua y la máquina 10 es puesta de nuevo en
funcionamiento.
La Figura 11 es una vista en perspectiva del
adaptador 60, y la Figura 12 es una vista en sección. El adaptador
60 ilustrado es roscado sobre la válvula 22, aunque otros métodos de
fijación adecuados podrían ser usados. Si un operador de la máquina
10 trata de iniciar una operación de limpieza de la máquina sin
conectar la tubería 34 a la válvula 22, la solución de limpieza
podría circular desde la cámara 18 a través de la válvula abierta
22. Para asegurar que el adaptador está en su lugar, se proporciona
un mecanismo de conmutación que solamente permite el funcionamiento
del CIP para comunicar si el adaptador 60 está en el lugar. En la
realización ilustrada, el adaptador incluye un electroimán que
activa un conmutador en la máquina cuando el adaptador 60 está
asegurado a la válvula. Para garantizar que la línea 34 está
conectada al adaptador 60, el adaptador incluye además una válvula
64 de comprobación, que impide la circulación a través del adaptador
60 a menos que la línea 34 esté conectada al adaptador 60.
La Figura 13 es un diagrama de bloques que
muestra la trayectoria de circulación para una realización
particular de la máquina 10 de dispensación que tiene dos cámaras
18 de congelación. Por razones de simplicidad, la descripción de la
Figura 13 está básicamente dirigida a la cámara 18 de congelación
izquierda y componentes asociados, con la comprensión de que la
cámara 18 de congelación derecha y los componentes asociados son
generalmente idénticos.
Como se ha expuesto anteriormente, la cámara 18
incluye dos entradas 42, 44. Una entrada 42 es conectable a una
fuente de ingredientes, tales como un sirope o jarabe BIB 210. La
otra entrada 44 es conectable a una fuente 212 de la solución de
limpieza. La entrada 44 está también conectada a una fuente 214 de
agua para recibir agua que se mezcla con el sirope o jarabe 210b en
la cámara 18. En el sistema ilustrado, la solución 212 de limpieza
se mezcla también con agua por medio de la válvula 216 de tres vías
antes de ser recibida ésta dentro de la cámara 18.
La línea 32 de suministro conecta
alternativamente la entrada 42 con cualquiera, la del sirope o
jarabe BIB 210 o la de salida de la válvula 22 de dispensación que
usa el adaptador 60. La línea 32 de puntos en la Figura 13 muestra
el circuito de la corriente de recirculación cuando la entrada 42
está conectada a la válvula 22. Cuando está conectada de esta
manera, el suministro BIB de sirope o jarabe no es parte del
circuito de circulación. El circuito de recirculación incluye una
válvula 220 de tres vías que conecta directamente con una tubería
222 de drenaje de modo que el sirope o jarabe, el desinfectante, el
agente de limpieza y el agua de lavado pueden ser drenados en
momentos apropiados durante la limpieza/ciclo sanitario.
El ciclo de limpieza ilustrado está automatizado
y es controlado por el microprocesador por medio del software
(controlador 16) para efectuar todas las funciones de limpieza y
sanitarias por medio del hardware automatizado apropiado. En
adición, los sistemas de software aconsejan al operador los ciclos
de desinfección y limpieza necesarios e impiden que la máquina
funcione si la limpieza no ha terminado o si las temperaturas en el
ciclo se elevan por encima de los valores permitidos durante un
periodo de tiempo inaceptable que puede causar un crecimiento
bacterial acelerado.
Los agentes 212 de desinfección y limpieza se
inyectan dentro de la tubería de suministro de agua conectada a la
entrada 44 a través de la válvula 216 de tres vías a intervalos
apropiados. La solución de desinfección y limpieza es una solución
concentrada en un BIB que puede ser diluida con agua y puede residir
dentro o fuera de la máquina 22. En esta realización, reside fuera
de la unidad en un cuarto o carro de base. Una bomba 230 de
desinfección, bombas 232 de sirope o jarabe y una bomba 234 de agua
residen en un recinto 236 de bombeo de un lugar limpio ("CIP",
clean-in-place) que está situado en
un armario debajo de la máquina 22. La bomba 232 de sirope o jarabe
está situada de modo que es parte del bucle de la corriente de
recirculación. La tubería 32 conecta entre el sirope o jarabe BIB
210 y la entrada de la bomba 232 para bombear el sirope o jarabe a
la entrada 42 de la cámara desde el suministro 210, o la línea 32
conecta la entrada de la bomba 232 al adaptador 60. Cuando está
conectada de esta manera, la solución de limpieza se hace circular
desde la cámara 18, a través de la válvula 22, y a través de la
bomba 232 de nuevo a la entrada 42 de la cámara. El recinto 236 de
la bomba CIP puede ser usado también con "máquinas de tolva
abierta" para proporcionar limpieza dentro de las posibilidades
del lugar en tales máquinas. La bomba 236 del CIP (lugar limpio)
podría residir alternativamente en la máquina 22 o estar situada en
un lugar remoto. Una bomba de engranaje es adecuada para la bomba
CIF 236, pues bombea altas viscosidades y puede medir los
ingredientes dentro de la cámara congeladora 18. En otras
realizaciones, los dispositivos de control de la circulación se
usan en vez de, o en combinación con una bomba de engranajes.
Pueden ser usados otros tipos de bomba si ellas pueden ser limpiadas
en el procedimiento CIF.
Una vez que los agentes 212 de limpieza y
sanitarios se han inyectado dentro de agua, y la cámara 18 y el
circuito de circulación de sirope o jarabe han sido llenados con la
solución de limpieza, es activado el motor mezclador 50 que acciona
el sistema de raspado y mezclado. El motor 50 es capaz de múltiples
velocidades y en esta realización la velocidad de motor es
incrementada desde la velocidad de raspado a la velocidad de
limpieza. En la realización actual la velocidad se eleva de 170 RPM
a 340 RPM para la limpieza. Esta velocidad garantiza una
turbulencia extrema en la cámara 18 de congelación para limpiar y
desinfectar todos los componentes. La bomba 232 de circulación de
sirope o jarabe se activa luego y la solución es recirculada desde
la cámara 18, a través de la válvula 22 de dispensación y el
adaptador 60, la tubería 32, y de nuevo la cámara 18 de congelación
a través de la entrada 42 mientras se aplica agitación a la cámara
de congelación.
El sistema controlado de software salta a través
de un cierto número de ciclos de drenaje, limpia, desinfecta y
escurre el agua (el agua puede haber sido calentada a una
temperatura bastante alta para que elimine grasas u otros depósitos
difíciles de eliminar, típicamente de 120º a 130ºF) hasta que la
máquina esté limpia y desinfectada. Como se ha indicado
anteriormente, la máquina 10 incluye la válvula 34 de ventilación
para ventilar el exceso de aire o gases de la cámara 18. Para
limpiar y desinfectar la válvula de ventilación en el procedimiento
CIP, se puede permitir que la solución 212 de limpieza y
desinfección rebose en la cámara 18 de congelación de modo que
corra fuera a través de la válvula 18 de ventilación hasta la
tubería 222 de drenaje y sea entonces descargada en el drenaje. La
tubería 34 del circuito de sirope o jarabe es desmontada entonces
del adaptador 60, que es desmontado también de la válvula 22 de
dispensación, y la tubería 34 de sirope o jarabe es reconectada a
la BIB 232. El sistema controlado de microprocesador rellena la
cámara 18 con sirope o jarabe 210 y agua para producir el producto
alimenticio.
Los métodos de limpieza y desinfectación
descritos pueden ser usados con siropes o jarabes o concentrados
previamente mezclados. Cuando se usan siropes o jarabes
premezclados, el sirope o jarabe y el circuito de circulación de
suministro del sirope o jarabe deben estar refrigerados porque el
sirope o jarabe y el circuito de circulación están sometidos a un
crecimiento de las bacterias a temperaturas elevadas. Productos
tales como soluciones de jugos (en una forma concentrada o
premezclada) que forman el molde o levadura pueden ser usados
también y limpiados usando esta máquina de CIP.
Aunque la válvula 22 aquí descrita en esta
memoria es particularmente aplicable y puede ser utilizada como un
mecanismo de dispensación automática en una máquina que tenga
capacidad de limpieza automatizada, también puede ser aplicada a
máquinas de dispensación de alimentos sin tales capacidades de
limpieza. Las ventajas de una válvula automatizada tal como la
válvula 22 incluyen la posibilidad de no permitir una dispensación
en los momentos en que el producto no está preparado para ser
dispensado. Esto incluiría momentos en que la máquina está
desconectada, el producto no está preparado para ser servido, o
cuando la dispensación pueda originar salidas del servicio y
operativas. En el caso de una máquina que dispense un producto
alimenticio congelado, la válvula automatizada puede impedir la
venta cuando la máquina esté en un modo descongelado o cuando el
producto no esté congelado sufi-
cientemente.
cientemente.
Para controlar mejor la consistencia del
producto dispersado en ciertas realizaciones de la máquina 10 de
dispensación, la viscosidad del producto en la cámara 18 es vigilada
por el controlador 16 para determinar cuando conectar el sistema 20
de refrigeración para congelar y desconectarlo para detener la
congelación. El montaje electrónico que efectúa este control es un
tablero electrónico denominado algunas veces como un "tablero de
vatios" en esta memoria. El tablero de vatios controla el motor
50, que puede ser un motor de velocidad variable o de velocidad
única. Es especialmente útil en un equipo para bebidas y postres
congelados que utilice una mezcladora/raspadora en la cámara 18 de
congelación. Este tiene también aplicación cuando el momento torsor
o las mezcladoras/escariadoras deban ser vigiladas.
En la producción automatizada de bebidas
congeladas, es críticamente importante controlar la formación de
cristales de hielo correctamente dimensionados. Consecuentemente, se
proporciona un método para medir el grado en el que el líquido se
ha congelado o descongelado. El resultado de esta medición se usa
para controlar el sistema de refrigeración y mantener una bebida
uniforme.
Proporcionar una medición exacta de la formación
de hielo resulta difícil porque:
- \text{*}
- La química de la bebida varía con diferentes aromas, el contenido de azúcar, condiciones del agua, grado de carbo-natación, y presión.
- \text{*}
- Por razones sanitarias es conveniente no establecer un contacto físico con el producto consumible.
- \text{*}
- La calidad de la potencia eléctrica disponible en el punto de utilización varía grandemente.
- \text{*}
- Los motores de engranajes eléctricos presentan pérdidas debidas al rozamiento en los engranajes, cojinetes y obturaciones. Ellos tienen también pérdidas eléctricas que se manifiestan como calentamiento.
- \text{*}
- La forma de onda de la corriente en un motor de inducción no es necesariamente sinusoidal. La forma cambia con los cambios en la tensión de entrada, con los condensadores en el motor, y con los cambios en la congelación de la bebida.
- \text{*}
- El momento torsor requerido para agitar la bebida es una buena bebida del grado de congelación; No obstante es difícil medir directamente este momento.
\vskip1.000000\baselineskip
Los intentos anteriores de determinación del
grado de congelación del producto midiendo la forma de onda de la
corriente en el motor han sido solo parcialmente satisfactorios.
Esta solución mide la forma en que cambia la forma de onda de la
corriente en el motor. No obstante, es muy sensible a la tensión de
entrada y puede fallar completamente en algunas áreas geográficas
debido a los cambios de distorsión y amplitud en la potencia de
servicio.
El tablero de potencia descrito usa una
definición física básica: el momento torsor es igual a la potencia
mecánica dividida por la velocidad de giro. Puesto que la velocidad
de giro de un motor de inducción que funciona bien por debajo de la
capacidad de carga total es casi constante, el momento torsor es
casi proporcional a la potencia mecánica. La potencia mecánica es
también igual a la potencia eléctrica menos las pérdidas debidas al
rozamiento y en los devanados del motor. Estas pérdidas son pequeñas
comparadas con la potencia utilizable y son también casi
constantes. Por lo tanto el momento torsor es proporcional a la
potencia eléctrica menos una pequeña constante. La potencia
eléctrica puede ser medida exactamente y la constante sustraída.
En ejecuciones a modo de ejemplo, el controlador
16 incluye un circuito integrado de propósito especial que se usa
para medir la tensión y la corriente del motor y comparar la
potencia eléctrica. El circuito integrado efectúa esta medición
para los motores. Un microprocesador se usa para controlar el
circuito integrado, para escalar la lectura de la potencia, y para
eliminar la pequeña constante. Pueden ser usados métodos
alternativos para medir la potencia eléctrica que incluyen
circuitos integrados similares, multiplicadores especiales para la
tensión y la corriente, o convertidores analógico digitales para
digitalizar las formas de onda. Esto puede ser aplicado en
cualquier momento al momento torsor suministrado por un motor que
necesita ser medido exactamente. En adición a la producción de
bebidas heladas estas podrían incluir el desarenado en tambores,
mezclado, esmerilado, agitación, elevación y movimiento.
Otras realizaciones de la máquina 10 de
dispensación de alimentos incluyen una cámara única 18 o múltiples
cámaras que contengan una base neutral dentro de la cual aditivos,
tales como de diferentes sabores, serán añadidos cuando el producto
sea dispensado. Ese tipo de realización puede incluir o no
capacidades de limpieza automatizada descritas anteriormente. Los
sabores son inyectados dentro del vástago fijo de la válvula 22 e
insertados en la circulación de la base neutra a medida que esta
sale de la válvula. Las Figuras 14A y 14B ilustran una válvula a
modo de ejemplo que tiene cuatro conductos 70 conectados al vástago
126 para inyectar diferentes sabores en el producto dispensado como
se desee.
Las realizaciones particulares descritas
anteriormente son solamente ilustrativas, pues la invención puede
ser modificada y puesta en práctica en diferentes, pero
equivalentes, maneras aparentes en las que los expertos en la
técnica obtienen el beneficio de las enseñanzas en la misma. Es por
lo tanto evidente que las realizaciones particulares descritas
anteriormente pueden ser alteradas o modificadas.
Claims (4)
1. Una máquina de dispensación de alimentos, que
comprende:
- \quad
- una cámara (18) de producto que tiene un sistema (20) de refrigeración asociado con esta;
- \quad
- un dispositivo (30) de mezclado situado dentro de la cámara (18) de producto y destinado a girar alrededor de un eje dentro de la cámara (18) de producto.
- \quad
- un motor (50) conectado operativamente al dispositivo (30) de mezclado; estando caracterizada la máquina de dispensación de alimento por un controlador (16) conectado al motor (50) y programado para accionar el motor (50) para mover el dispositivo (30) de mezclado con un movimiento alternativo axial a o largo del eje.
\vskip1.000000\baselineskip
2. La máquina de dispensación de alimento de la
reivindicación 1, en la que el motor (50) hace girar el dispositivo
(30) de mezclado en las direcciones primera y segunda.
3. La máquina de dispensación de alimento de la
reivindicación 2, en la que el controlador (16) invierte el sentido
de giro a intervalos de tiempo predeterminados.
4. La máquina de dispensación de alimento de la
reivindicación 2, en la que la cámara (18) de producto comprende
una cámara de congelación que tiene un sistema (20) de refrigeración
asociado operativamente con la misma para refrigerar la cámara de
congelación, en el que el controlador (16) acciona el motor (50)
para que haga girar el dispositivo (30) de mezclado en la primera
dirección solamente si el sistema (20) de refrigeración está
funcionando, y acciona el motor (50) para que haga girar el
dispositivo (30) de mezclado en las direcciones primera y segunda
si el sistema (20) de refrigeración no está funcionando.
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