KR102385966B1

KR102385966B1 - 펌핑 및 발포 장치

Info

Publication number: KR102385966B1
Application number: KR1020167034490A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 사비오즈; 부지아드 유세프 아이트; 알렉사 페랭
Original assignee: 소시에떼 데 프로듀이 네슬레 소시에떼아노님
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2022-04-12
Also published as: RU2017102127A; US10448781B2; MX2017000161A; JP6618934B2; RU2689867C2; CN106455859B; ES2813682T3; RU2017102127A3; CA2948736A1; AU2015279403A1; WO2015197509A1; AU2015279403B2; EP3160311A1; EP3160311B1; KR20170026357A; CN106455859A; CA2948736C; JP2017522938A; US20170127875A1

Abstract

펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 유체가 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고; 상기 부품들은 이들의 상대 이동이 컨테이너 격실(20)로부터 각각 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 유체를 펌핑하고 또한 공기와 유체의 혼합물이 발포되게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 얇은 갭(gap)을 통하여 이러한 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되는, 펌핑 및 발포 장치(100).

Description

펌핑 및 발포 장치{PUMPING AND FOAMING DEVICE}

본 발명은 유체를 펌핑 및 발포하기 위한, 바람직하게는 우유 거품을 생성하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 요구가 있으면 빠르고 간단하고 반복가능하고 청결한 방식으로 상당한 고품질의 유체 거품을 생성하는 펌핑 및 발포 장치에 관한 것이다.

거품은 2가지 상, 즉 액상 및 기상(공기상)으로 이루어진다. 그러므로, 유체 거품은 유체 구조 내에 많은 기포들을 포획함으로써 형성되는 물질인데, 유체 거품을 생성하는 것은 이들 기포의 생성뿐만 아니라, 안정적인 거품을 제공하기 위하여 전체 유체 구조 내로의 이들 기포의 패킹 및 보유도 수반한다.

가벼운 질감 및 상이한 입맛을 제공하도록 작고 안정적인 기포를 갖는 식품 유체 제품으로부터 획득되는 식품 거품을 생성하는 것이 바람직하다. 대부분의 식품 거품에서, 단백질은 분산된 기상의 형성 및 안정화를 돕는 주 표면 활성제여서, 단백질 안정화 거품을 생성한다. 단백질은 항상, 예컨대, 기계 및 중력의, 극복할 일정한 응력을 가질 것인데, 이러한 응력에 대항하여 형성되는 발포 구조를 안정화시키는 단백질의 능력은 유체의 50%가 거품으로부터 빠지는 데 필요한 시간, 즉, 거품 부피의 50% 감소에 도달하는 데 필요한 시간으로서 통상 표현되는 거품 안정성을 결정할 것이다.

유체를 발포하는 경우, 요구가 있으면, 우수한 품질을 갖는 거품을 생성하는 것이 바람직할 것이다. 더욱이, 이러한 최상 품질의 거품을 가능한 빠르게 그리고 반복가능한 방식으로 제공하는 것이 바람직할 것인데, 이는 거품 품질이 제어되고 하나의 유체로부터 다른 유체로 반복될 수 있다는 것을 의미한다.

가장 통상적으로 사용되는 식품 유체 거품들 중 하나는 우유 거품이다. 우유 거품을 생성하는 장치는 본 기술 분야에서 공지되어 있는데, 전형적으로, 이러한 장치는 우유가 내부로 충전되는 저장조를 포함하고, 저장조에는 또한 회전 부품, 전형적으로는, 그의 하부 표면에 배열된 거품기가 구비되어, 우유를 교반함으로써 - 이어서 우유는 액체 막 내측에 공기를 포획함 - 우유의 발포를 야기한다. 그러나, 이러한 공지된 장치에서의 우유 거품의 생성은 시간, 상당한 횟수의 조작을 필요로 하고, 또한 거품이 생성될 때마다 세척을 필요로 한다. 또한, 획득되는 거품의 특성을 조절하기 위하여, 거품기의 기하학적 형상은 제어될 필요가 있는데, 이는 정밀한 방식으로 제어하고 이해하기 어려운 것으로, 이는 공정의 어떠한 반복성도 너무 복잡하게 만들고 성취가능하게 만들지 않는다.

예를 들어, 본 기술 분야의 문헌 EP 2478804 A1호는 기체에 의해 가압된 우유 저장조를 개시하고 있는데, 가압된 우유는 다른 기체와 추가로 혼합되기 위한 혼합 영역으로 지향된다. 이후 거품 형성 및 기포 크기의 감소는 전형적으로 정적 혼합기 또는 회전 거품기를 포함하는 거품 형성 장치에서 일어난다. 그러나, 그러한 시스템에서의 발포의 조절 및 제어는 복잡하고, 그리고 정밀하지 않아서, 복잡한 구성을 또한 필요로 한다. 더욱이, 이러한 시스템은 발포가 수행된 후에 세척을 필요로 하는데, 이는 다루기 힘들고 시간 소모적이다.

US 2013/0043274 A1호와 같은 본 기술 분야에서 공지된 다른 문헌에서는 식품 유체 제품, 전형적으로는 음료에 특히 적합한 저장, 도싱(dosing) 및 분배 기능을 제공하고, 컨테이너, 도싱 수단 및 밸브를 포함하는 패키징(packaging) 해법을 설명한다. 도싱 수단은 액체를 도싱 입구로부터 취하고 이를 도싱 출구로 추진시키는 도싱 장치로서 작동하고 회전 구동되는 적어도 절두형 부품을 갖는 회전자(rotor)를 포함하여서, 컨테이너로부터의 액체가 희석제와 혼합되는 혼합 챔버 내로 이송되게 하는데, 이러한 희석제가 기체(N₂ 또는 CO₂)인 경우, 거품은 음료의 상부 층 상에 제공된다. 그러나, 이러한 시스템 내에서의 발포 공정은 제어되고 정밀한 방식으로 수행되지 않아서, 그를 모니터링하고 조절하기가 매우 어렵고, 결과적으로, 발포된 하나의 유체로부터 다른 유체로 반복가능한 결과를 얻기가 매우 어렵다.

따라서, 제어되고 조절된 방식으로 발포 유체의 제조를 허용하는 다른 해법이 제공되었다. 일례가 우유 거품을 생성하기 위한 장치가 개시되는 동일 출원인에게 속하는 EP 12199185.5호에 제공되어 있는데, 높은 전단 응력이 서로에 대해 회전하고 있는 2개의 실린더 사이의 갭(gap) 내의 우유-공기 혼합물에 적용되고, 그 전단 응력은 우유와 공기의 에멀션으로 이어지고, 일단 팽창이 일어나면 이후에 발포 효과를 갖게 된다. 이러한 해법에 의해, 우유 거품은 제어된 방식으로 생성될 수 있다. 그러나, 장치가 비교적 복잡하고 우유 거품이 생성된 후에 잦은 세척이 필요하여, 이는 시간 소모적이고 사용자에게 매력적이지 않다.

예를 들어, EP 2695556 A1호 또는 EP 2636343 A1호에 도시된 장치와 같은, 벤투리(Venturi) 효과를 이용하여 발포하도록 스팀을 이용하는 발포 장치가 또한 본 기술 분야에서 공지되어 있다. 문헌 EP 2695556 A1호에는 증기와 우유를 갖는 혼합 챔버를 포함하는 흡입 장치를 가져서 이러한 혼합물이 벤투리 효과를 이용하여 흡입되어 우유 거품이 제공되게 하는 가열된 우유 거품을 제조하기 위한 장치가 개시되어 있다. 가열된 우유 거품을 생성하기 위한 장치가 설명되는 문헌 EP 2636343 A1호에 다른 예가 제공되어 있는데, 이러한 장치는 우유 거품을 생성하기 위하여 우유와 증기의 흡입 효과를 획득하기 위한 좁아지는 노즐, 특히 벤투리 노즐을 이용한다. 그러나, 벤투리 효과를 이용하는 이러한 공지된 시스템은 청결한 방식으로 작동되지 않고, 우유는 잦은 세척을 부과할 뿐만 아니라 제품의 오염원일 수도 있는 장치와 반복적으로 접촉한다. 더욱이, 이러한 장치는 뜨거운 우유 거품의 생성만을 가능하게 하고, 차가운 우유 거품은 그러한 시스템의 사용 시 선택사항이 아니다. 그와 별개로, 이러한 시스템을 이용하여 획득된 거품의 품질은 만족스럽지 못하다.

그러므로, 요구가 있으면, 단시간에, 신뢰성 있고 반복가능한 방식으로 고품질의 거품을 생성할 수 있고 청결한 단순한 장치를 제공할 필요성이 여전히 존재한다. 본 발명은 이러한 필요성을 다루는 발포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 태양에 따르면, 본 발명은 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 공기와 유체가 펌핑 및 발포되는 처리 격실(10)을 포함하는 펌핑 및 발포 장치(100)에 관한 것이다. 처리 격실(10)은 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하고, 이들은 이들의 상대 이동이 공기 유입구(13) 및 컨테이너 격실(20)로부터 각각 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 공기와 유체를 펌핑하고 또한 펌핑된 공기와 유체의 혼합물이 발포되게 하는 일정 레벨의 전단 응력 하에서 이러한 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열된다.

제1 실시예에 따르면, 가동 부품은 펌핑 기어(11) 및 디스크(121)를 포함하고, 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 디스크(121)는 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 펌핑 기어(11)는 회전가능한 구동기 기어(111) 및 회전가능한 피동 기어(112)를 포함하고, 이들의 상대 회전은 공기와 유체가 흡입에 의해 펌핑되고 예비 혼합되는 흡입 영역(113), 및 펌핑된 공기와 유체의 예비 혼합물이 발포되게 하는 일정 레벨의 전단 응력 하에서 예비 혼합물이 디스크(121)와 외측 챔버(122) 사이 내에 추진되는 푸싱(pushing) 영역(114)을 생성한다.

제2 실시예에 따르면, 가동 부품은 디스크(121)를 포함하고, 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 디스크(121)는 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 컨테이너 격실(20)은 캡슐로서 구성되어, 외측 챔버(122)에 대한 디스크(121)의 상대 회전이 원심력을 이용한 흡입에 의해 공기와 유체를 펌핑하고 또한 펌핑된 공기와 유체를 전단 응력에 의해 발포하게 한다.

제3 실시예에 따르면, 가동 부품은 펌핑 및 발포 기어(110)를 포함하고, 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 디스크(121)는 상부 디스크 부품(122') 및 하부 디스크 부품(122")을 포함하는 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 펌핑 및 발포 기어(110)는 상부 디스크 부품(122')과 하부 디스크 부품(122") 사이에 배열된다. 펌핑 및 발포 기어(110)는 회전가능한 구동기 기어(111) 및 회전가능한 피동 기어(112)를 포함하고, 이들의 상대 회전은 공기와 유체가 흡입에 의해 펌핑되고 예비 혼합되는 흡입 영역(113), 및 공기와 유체의 발포된 혼합물이 장치(100) 외부로 추진되는 푸싱 영역(114)을 생성한다.

제2 태양에 따르면, 본 발명은 전술된 펌핑 및 발포 장치(100) 및 기계(30)를 포함하는 펌핑 및 발포 시스템에 관한 것으로서, 발포 장치(100)는 기계(30)에 연결가능하고, 기계(30)는 가동 부품을 이동시키는 구동 수단(31)을 포함한다.

더 상세하게 추가로 설명되는 바와 같이, 본 발명의 장치(100)는 요구가 있으면 조절가능한 거품 질감 및 농밀함을 갖고 매우 높은 안정성을 갖는 우수한 품질의 거품을 제공할 수 있는데, 거품 방출은 빠르고 안정적인 거품 정착을 갖는다. 더욱이, 본 발명의 장치는 콤팩트하고, 기계 측 상에 매우 제한된 설비를 필요로 하고, 사용자 입장에서 사용하고 세척하기 용이하다. 한층 더, 본 장치는, 본 장치에서 수행된 공정이 제한되고 안정적인 매개변수에 따라 작동함으로써 제어된다는 사실로 인해, 동일한 거품이 본질적으로 하나의 음료로부터 다른 음료로 획득될 수 있도록, 획득된 거품의 반복성을 제공하고, 그에 따라서 결과의 높은 신뢰성을 제공한다.

본 설명에서, 용어 "유체"는 액체, 또는 액체와 기체의 혼합물을 의미한다.

첨부 도면과 함께 취했을 때, 본 발명의 비제한적인 실시예들의 하기의 상세한 설명을 읽을 시, 본 발명의 추가의 특징, 이점 및 목적이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 바람직한 제1 실시예에 따른, 본 발명의 펌핑 및 발포 장치의 주요 구성요소들의 개략도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 바람직한 제1 실시예에 따른, 본 발명의 펌핑 및 발포 장치 내의 처리 격실의 배열을 도시한다.
도 3은 바람직한 제2 실시예에 따른, 본 발명의 펌핑 및 발포 장치의 주요 구성요소들의 개략도를 도시한다.
도 4는 바람직한 제3 실시예에 따른, 본 발명의 펌핑 및 발포 장치의 주요 구성요소들의 개략 단면도를 도시한다.
도 5는 바람직한 제3 실시예에 따른, 본 발명의 펌핑 및 발포 장치 내의 처리 격실의 개략 평면도를 도시한다.

본 발명에 따른 펌핑 및 발포 장치(100)는 처리 격실(10) 및 컨테이너 격실(20)을 포함한다. 컨테이너 격실(20)은 발포되는 것을 목표로 하는 유체(1)를 포함하고, 처리 격실(10)은 컨테이너 격실(20)로부터 유체(1)를 펌핑하고 이를 발포하도록 설계된다. 전형적으로, 본 발명의 발포 장치(100)에서 처리되는 유체(1)는 바람직하게는 우유와 같은 식품 또는 음료 액체이지만, 예컨대, 크림, 요구르트, 아이스-크림 액체 믹스, 비유제품 또는 믹스 등과 같은 임의의 종류의 발포성 유체가 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 처리 격실(10)은 뚜껑 또는 캡(cap)으로서 구성되고, 컨테이너 격실(20)은 병 또는 파우치와 같은 다수 복용 컨테이너로서, 또는 캡슐, 또는 소형 봉지(sachet) 또는 패드와 같은 단일 복용 컨테이너로서 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 임의의 다른 가능한 실시예가 또한 본 특허 출원의 범주 내에 그리고 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함될 것임이 명백하다.

바람직하게는, 본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)는 완전히 일회용이어서, 세척 작업이 필요하지 않다. 선택적으로, 펌핑 및 발포 장치(100)는 세척가능할 수 있고 그에 따라서 재사용가능할 수 있다.

전형적으로, 펌핑 및 발포 장치(100)는 컨테이너 격실(20)에서 유체(1)를 비울 때까지 복수의 펌핑 및 발포 작동을 하게 한다. 유체(1)를 적절한 상태로 유지하기 위하여, 수행되는 상이한 발포 적용들 사이에, 펌핑 및 발포 장치(100)는 적절한 보존 영역 내에서, 전형적으로는 냉장고 내에서, 보존된다.

바람직한 실시예의 하기 설명에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 장치는 요구가 있으면 우수한 품질의 거품이 제공될 수 있는데, 현재 시중에 나와 있는 거품에 대해 더 높은 품질을 갖고 조절가능한 거품 질감 및 농밀함을 갖는 미세한 거품이 방출될 수 있어서, 거품 방출은 빠르고 안정적인 거품 정착을 가질 것이다 더욱이, 본 발명의 장치는 콤팩트하여, 기계 측 상에 매우 제한된 설비를 필요로 하며, 사용자 입장에서 사용하고 세척하기 용이한데, 이는 유체가 기계와 접촉하지 않기 때문이다. 또한, 상세히 설명되는 바와 같이, 본 장치에 의해 제공되는 거품은 뜨겁거나 차가울 수 있고, 매우 높은 안정성을 가질 것이다. 한층 더, 본 장치는, 본 장치에서 수행된 공정이 제한되고 안정적인 매개변수에 따라 작동함으로써 제어된다는 사실로 인해, 동일한 거품이 본질적으로 하나의 음료로부터 다른 음료로 획득될 수 있도록, 획득된 거품의 반복성을 제공하고, 그에 따라서 결과의 높은 신뢰성을 제공한다.

본 발명의 제1 실시예 에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 펌핑 및 발포 장치(100)는, 바람직하게는 캡 또는 뚜껑과 같은 형상의, 처리 격실(10), 및 발포될 유체(1)를 포함하는, 바람직하게는 병과 같은 형상의, 컨테이너 격실(20)을 포함한다. 처리 격실(10)은 펌핑 기어(11) 및 발포 요소(12)를 포함한다. 발포 요소(12)는 외부를 둘러싸는 정지 부품(122) 내에서 회전하는 가동 부품(121)을 포함하여, 이들 두 부품 사이에 갭(123)이 형성되게 한다. 바람직하게는, 가동 부품(121)은 디스크로서 구성되고, 정지 부품(122)은 내부 회전 디스크를 둘러싸는 외측 챔버로서 구성되고, 두 부품은 공통 회전 축(15)에 대해 동심으로 배열되는데, 이는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같다.

펌핑 기어(11)는 바람직하게는 2개의 기어, 즉 구동기 기어(111) 및 피동 기어(112)를 포함한다. 처리 격실(10)은 또한 공기 유입구(13)를 포함하며, 공기 유입구는 컨테이너 격실(20) 아래에 배열된 펌핑 기어(11)의 회전이 공기 유입구(13)로부터 오는 공기와 함께 컨테이너 격실(20) 내에 포함된 유체(1) 둘 모두의 흡입 효과를 생성하는 방식으로 배열된다. 공기와 유체는, 발포 요소(12) 내에 들어가기 전에, 펌핑 기어(11)를 통하여 함께 유입되고 추진됨으로써 예비 혼합된다. 더 상세하게는, 절단된 단면 내측이 명료함을 위해 도시된 도 2b에 도시된 바와 같이, 구동기 기어(111)가 회전되는 경우, 이는 피동 기어(112)와 반대 방향으로 회전 구동되어, 펌핑 기어(11) 내에 2개의 영역, 즉 공기 유입구(13)로부터의 유체(1)와 공기가 흡입되는 흡입 영역(113), 및 흡입된 유체(1)와 공기가 예비 혼합되고 발포 요소(12)를 향하여 추진되는 푸싱 영역(114)이 생성되게 한다. 이러한 과정에서, 공기와 유체는 발포 요소(12) 내에 들어가기 전에 실제로 예비 혼합된다.

펌핑 기어(11) 내의 구동기 기어(111) 및 피동 기어(112)는 동일한 직경을 가질 수 있거나, 또는 상이한 직경들을 가질 수 있고, 이어서 상이한 회전 속도를 가질 수 있다.

일단은 발포 요소(12)에서, 특히 일단은 갭(123)에서, 유체와 공기의 혼합물은 쿠에트 흐름( Couette flow)에 의해 지나가게 된다: 쿠에트 흐름은 하나의 플레이트가 다른 플레이트에 대해 이동하고 있도록 하는 2개의 평행한 플레이트들 사이의 공간 내에서의 점성 유체의 층류를 지칭하는데, 흐름은 2개의 플레이트들 사이에 포함된 유체에 대해 작용하는 전단력에 의해 추진되어, 발포 에너지가 높은 전단 에너지를 통하여 이러한 유체에 제공되게 하는데, 이는 유화(emulsify)된다. 본 발명에 따르면, 유체와 공기의 예비 혼합물은, 디스크(121)가 정지 외부 챔버(122)에 대해 회전함에 따라, 갭(123) 내에서 전단 응력에 의해 추진된다. 갭(123) 내의 유체와 공기의 혼합물에 제공된 전단 응력은 유체의 구조 내에 포함된 기포의 크기를 감소시키게 하여, 이러한 기포가 유체 매트릭스 내에 더 효율적으로 포획될 수 있게 하고, 이는 획득된 거품의 안정성을 고도로 증가시킨다. 거품이 거품 출구(14)를 통하여 제공된다.

펌핑 기어(11)에 의해 흡입되는 공기의 양은 공기 유입구(13)의 크기에 의해 그리고 펌핑 기어(11)의 회전 속도에 의해 조절될 수 있다. 바람직하게는, 공기 유입구(13)의 크기의 조절은, 공기 유입구(13)의 더 큰 단면 또는 더 작은 단면으로부터 공기 유입구(13)의 단면을 조절하게 하는, 동력공급되거나 또는 그렇지 않은, 전형적으로 조절가능한 스크류를 포함하는 유형의, 공기 조절기를 통하여 수행된다. 바람직하게는, 처리 격실(10)과 기계(30) 사이의 연결부에는, 이러한 연결부에서의 어떠한 누출도 방지하기 위하여, 탄성중합체 밀봉 조인트가 제공된다. 공기 유입구(13)의 단면의 조절은 거품 출구(14)를 통하여 제공될 거품의 농밀함을 조절하게 한다.

본 기술 분야의 공지된 장치에 대해, 본 발명의 구성에 의해 시동 시간이 감소되는데, 이는, 종래 기술의 발포 장치에서 그러했던 것과 같이, 공기가 직접 흡입되고 유체와 혼합되어 공기와 유체의 어떠한 압력 안정을 위해서도 기다릴 필요가 없기 때문이다. 또한, 하나의 발포 작동으로부터 다른 발포 작동으로의 반복성이 증가되는데, 이는 장치가 많은 변수 또는 매개변수에 의해 작동하지 않기 때문이다. 더욱이, 펌핑 기어(11)에 의해 수행된 예비 혼합은 발포를 발포 요소(12) 내에 가두어서, 발포 요소(12)를 구성하는 요소들의 크기의 더 낮은 치수를 허용하는데, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 회전가능한 2개의 실린더를 포함하는, 쿠에트 흐름 효과를 수행하는, 발포 요소의 공지된 구성은 이제 본 발명에서 높이가 낮고 (즉, 실질적으로 평탄하고), 또한 높이가 낮은 외부 챔버(122)에 의해 둘러싸인, 디스크(121)로 교체된다.

처리 격실(10)은, 전형적으로는 샤프트를 포함하는 연결 수단(19)을 통하여 구동 수단(31)(바람직하게는 모터)에 연결가능한데, 구동 수단(31)은 외부 챔버(122)에 대해 내부 디스크(121)를 주어진 회전 속도(ω₁)로 회전시킨다. 디스크(121)와 펌핑 기어(11)가 기계적으로 연결되어 있기 때문에, 구동 수단(31)은 또한 펌핑 기어(11)를 동시에 회전하게 하는데, 펌핑 기어는 동일한 회전 속도(ω₁)로 회전하고 따라서 피동 기어(112)를 회전 속도(-ω₁)로 회전시킨다(도 2a 및 도 2b 참조). 그러므로, 본 발명에 따르면, 구동 수단(31)에 의해 제공되는 동일한 회전(ω₁)에 의해, 2개의 효과, 즉 펌핑 기어(11)의 회전에 의한 펌핑 또는 흡입 효과, 및 외부 챔버(122)에 대한 내부 디스크(121)의 회전에 의한 발포 효과가 얻어진다. 따라서, 본 발명은, 종래 기술에서 공지된 임의의 다른 해법과 비교하여, 펌핑 및 발포를 더 효율적인 방식으로 수행한다.

본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)는 기계(30)에 연결가능하고, 이러한 기계(30)는 발포 요소(12)의 내부 디스크(121) 및 펌핑 기어(11)를 회전 구동하는 구동 수단(31)을 포함한다.

선택적으로, 기계(30)는 처리 격실(10)에 연결가능한 공기 펌프를 포함할 수 있는데, 공기 펌프는, 전형적으로 이러한 공기 펌프에 인가된 전압의 함수로서, 공기 유입구(13)를 통하여 공기를 제공한다. 공기 펌프의 처리 격실(10)과의 연결부에 조절기가 또한 구비될 수 있다.

또한 선택적으로, 기계(30)는 일단 형성된 거품을, 거품 출구(14)에서 나온 후에, 거품과 기계(30) 사이에 접촉이 없는 방식으로, 가열하기 위한 가열 요소를 포함할 수 있다.

선택적으로, 기계(30)는 또한 펌핑 및 발포 장치(100) 내에서 발포 공정 매개변수들을 관리 및 제어할 제어 수단(36)을 포함할 수 있는데, 이는 상세히 추가로 설명되는 바와 같다. 대안으로서, 기계(30)는 제어 수단(36)을 포함하지 않는 것이 또한 가능한데, 이는 이후에 사용자가 펌핑 및 발포 장치(100) 내에서 발포 공정의 매개변수들의 일부 또는 모두를 수동으로 조절할 것이라는 것을 의미한다.

유체로부터 획득되는 거품의 유형은 주로 발포되는 유체의 유형에 따라 좌우된다. 우유를 발포하는 경우, 예를 들어, 획득되는 거품의 유형은 생우유(raw whole milk), 저온살균 균질화 전지(full-cream) 우유, 저온살균 스킴(skim) 우유, UHT 균질화 전지 우유, UHT 스킴 우유, 등과 같은, 사용된 우유의 유형에 따라 가변한다. 주어진 유형의 우유의 경우, 그의 제조 동안 사용되는 처리 조건은 남겨두고, 우유가 발포되는 온도에 의해 그리고 그의 지방 함량에 의해 발포 특성이 주로 결정된다. 대체적으로, 저지방 우유는 저온에서 더 잘 발포되고: 이는 또한, 더 낮은 정도까지이지만, 전유 및 크림 둘 모두에 적용된다.

다른 한편으로, 유체 거품의 품질은 다음과 같은 거품 특성에 의해 결정된다: 일단 발포된 유체 구조 내에 형성된 기포의 양 및 크기; 유체의 50%가 거품으로부터 빠지는 데 필요한 시간(거품 부피의 50% 감소에 도달하는 데 필요한 시간)으로서 통상 표현되는, 안정적인 거품의 양, 즉, 그의 부피를 실질적으로 유지하는 거품의 양으로 정의되는 거품 안정성; 및 거품 출구(14)에 의해 제공되는 거품의 부피에 대한 처리 격실(10) 내에 들어가는 유체의 부피의 비로서 정의되는 발포 레벨(이는 발포 효과에 의해 유체의 일정 초기 부피에서 부피의 증가로서 정의되는 거품 오버런(foam overrun)으로도 또한 알려짐).

그러므로, 주어진 유형의 유체(1)(즉, 유체 제조 동안 지방 함량 및 처리 조건은 고정된 값임)의 경우, 이러한 유체(1)에 대해 획득된 거품의 특성(기포의 양/크기, 안정성 및 오버런)은 본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)에서 수행되는 발포 공정에 의해, 구체적으로는 하기와 같이 상세한 공정 매개변수들에 의해 결정될 것이다.

- 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁)에, 컨테이너 격실(20)로부터의 유체(1)를 제공하는 유체 입구(21)의 직경에, 그리고 펌핑 기어(11)의 치(teeth)의 크기에 따라 좌우되는, 컨테이너 격실(20)로부터 처리 격실(10) 내로 지나가는 유체 유량.

- 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁)에, 그리고 조절기를 통하여 조절가능한 공기 유입구(13)의 크기에 따라 좌우되는, 공기 유입구(13)로부터 오는 공기의 양.

본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)에서 수행되는 쿠에트 흐름 효과에서, 발포 요소(12) 내의 유체와 공기의 혼합물이 겪는 전단 응력은 내부 디스크(121)의 외벽과 외부 챔버(122)의 내벽 사이에 형성된 갭(123)의 폭에 주로 좌우된다. 본 발명에 따르면, 펌핑 및 발포 장치(100)는 주어진 폭의 갭(123)을 갖고, 이는 발포되는 컨테이너 격실(20) 내의 유체(1)의 유형에 따라서 선택되고, 전단에 의한 최적의 발포 효과(쿠에트 흐름)가 얻어지는 방식으로 선택된다. 전형적으로, 갭(123)의 폭은 발포될 유체(1)가 더 점성일수록 더 큰데, 예를 들어, 우유는 액체 요구르트보다 훨씬 더 작은 갭(123)을 필요로 할 것이다. 전형적으로, 우유를 위한 갭(123)의 폭은 약 0.3 mm이고 액체 요구르트를 위한 폭은 약 0.4 mm이다.

본 발명에 따르면, 디스크(121) 및 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁)의 바람직한 값은 2000 내지 10000 rpm, 바람직하게는 4000 내지 8000 rpm으로 이루어진다.

바람직하게는, 본 발명에 따르면, 펌핑 및 발포 장치(100)는 또한, 컨테이너 격실(20) 상에 또는 처리 격실(10) 상에 배열될 수 있는 코드, 전형적으로는 바코드를 포함한다. 코드는 발포 공정을 최적의 방식으로 수행하기 위하여 기계(30) 내의 제어 수단(36)에 제공되는, 아래에서 상술되는, 하기 공정 매개변수들 중 적어도 하나의 공정 매개변수의 정보를 포함한다.

- 디스크(121)의 그리고 그에 따른 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁).

- 공기 유입구(13)의 크기 또는 선택적으로 공기 펌프에 의해 펌핑된 공기의 양.

펌핑 및 발포 장치(100)에 인접하게 부가 격실(미도시)을, 바람직하게는 해제가능한 방식으로, 부가하는 것이 본 발명에 따라 또한 가능한데, 부가 격실은 그 안에 포함된 부가물을 거품 출구(14)에 있는 거품과 동시에 제공한다. 바람직하게는, 기계(30) 내의 제어 수단(36)은 코드 내에 포함된 정보에 의해 거품 출구(14)에서 방출되는 거품에 대한 부가물 방출의 비를 제어한다.

본 발명의 제2 실시예 에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 펌핑 및 발포 장치(100)는 처리 격실(10) 및 컨테이너 격실(20)을 포함하고, 컨테이너 격실(20)은 처리 격실(10)에 부착되어, 바람직하게는 캡슐을 구성하는데, 이는 도 3에 도시된 바와 같다. 발포 요소는 바람직하게는 공통 회전 축(15)을 갖는 외부 챔버(122)에 대해 동심으로 배열된 내부 디스크(121)를 포함하여, 외부 챔버(122)의 내벽과 내부 디스크(121)의 외벽 사이에 갭(123)이 형성되게 한다.유체(1)는 컨테이너 격실(20) 내측에, 즉, 캡슐의 상부 부피 부분 내에 유지된다. 컨테이너 격실(20)은, 바람직하게는 캡슐의 상부측에 배열된 단일 공기 유입구(13)를 포함하는데, 공기 유입구(13)는 2개의 채널, 즉, 발포 요소(12)로 추진된 유체(1)를 대체하기 위하여 컨테이너 격실(20) 내에 공기가 들어가게 하는 1차 공기 채널(131), 및 공기를 유체(1)와 공기의 혼합이 일어나는 발포 요소(12) 내로, 특히 갭(123) 내로, 추진시키는 2차 공기 채널(132)에 연결된다.

이러한 제2 실시예에 따르면, 구동 수단(31)은 발포 요소(12)를 회전시키는데, 특히 정지 상태를 유지하는 외부 챔버(122)에 대해 내부 디스크(121)를 회전 속도(ω₁)로 회전 구동시킨다. 디스크(121)의 회전은 생성된 원심력으로 인해 컨테이너 격실(20) 내측에 유지된 유체(1)를 흡입하고, 동시에, 공기 유입구(13)를 통하여 공기를 흡입한다. 공기 유입구(13)를 통하여 흡입된 공기는 부분적으로 1차 공기 채널(131)을 향하여 지향되어 발포 요소(12) 내로 펌핑된 유체를 대체하고, 그리고 부분적으로 2차 공기 채널(132)을 향하여 지향되어 갭(123) 내로 추진된다. 유체(1) 및 2차 공기 채널(132)로부터의 공기는 갭(123) 내에서 혼합되어, 추가로, 이러한 혼합물이 쿠에트 흐름 효과 하에서 디스크(121)의 ω₁의 회전에 의해 유화되는 것을 가능하게 하는 방식으로 계산된 전단 응력에 의해 추진되는데, 이는 제1 실시예에서 이미 설명된 바와 같다. 거품이 거품 출구(14)를 통하여 제공된다.

이러한 제2 실시예의 구성에 의해, 펌핑 및 발포 장치(100)의 펌핑 용량은 제1 실시예의 펌핑 용량보다 다소 더 낮지만, 장치의 구성은 그 대신 더욱 더 단순하다.

처리 격실(10)은, 전형적으로는 샤프트를 포함하는 연결 수단(19)을 통하여 구동 수단(31)(바람직하게는 모터)에 연결가능한데, 구동 수단(31)은 외부 챔버(122)에 대해 내부 디스크(121)를 주어진 회전 속도(ω₁)로 회전시킨다. 그러므로, 구동 수단(31)에 의해 제공된 하나의 회전(ω₁)에 의해, 2가지 효과, 즉 펌핑 또는 흡입 효과 및 발포 효과가 얻어지는데, 둘 모두는 외부 챔버(122)에 대한 내부 디스크(121)의 회전을 통하여 얻어지고, 그에 따라서 펌핑 및 발포가 매우 효율적인 방식으로 이루어지게 한다.

본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)는 기계(30)에 연결가능하고, 이러한 기계(30)는 발포 요소(12)의 내부 디스크(121)를 회전 구동시키는 구동 수단(31)을 포함한다.

또한 선택적으로, 기계(30)는 또한 일단 형성된 거품을, 거품 출구(14)에서 나온 후에, 거품과 기계(30) 사이에 접촉이 없는 방식으로, 가열하기 위한 가열 요소를 포함할 수 있다.

선택적으로, 기계(30)는 또한 펌핑 및 발포 장치(100) 내에서 발포 공정 매개변수를 관리 및 제어할 제어 수단(36)을 포함할 수 있는데, 이는 제1 실시예에 대해 앞서 설명된 것에 관한 것과 유사하다. 대안으로서, 기계(30)는 제어 수단(36)을 포함하지 않는 것이 또한 가능한데, 이는 이후에 사용자가 펌핑 및 발포 장치(100) 내에서 발포 공정의 매개변수들의 일부 또는 모두를 수동으로 조절할 것이라는 것을 의미한다.

유체(1)에 대해 획득된 거품의 특성(기포의 양/크기, 안정성 및 오버런)은 본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)에서 수행되는 발포 공정에 의해, 구체적으로는 하기와 같이 상세한 공정 매개변수들에 의해 결정될 것이다.

- 디스크(121)의 회전 속도(ω₁)에, 그리고 컨테이너 격실(20)로부터의 유체(1)를 제공하는 유체 입구(21)의 직경에 따라 좌우되는, 컨테이너 격실(20)로부터 처리 격실(10) 내로 지나가는 유체 유량.

- 디스크(121)의 회전 속도(ω₁)에, 그리고 조절기를 통하여 조절가능한 공기 유입구(13)의 크기에 따라 좌우되는, 공기 유입구(13)로부터 오는 공기의 양.

펌핑 및 발포 장치(100)는 주어진 폭의 갭(123)을 갖고, 이는 발포되는 컨테이너 격실(20) 내의 유체(1)의 유형에 따라서 선택되고, 전단에 의한 최적의 발포 효과(쿠에트 흐름)가 얻어지는 방식으로 선택된다. 전형적으로, 갭(123)의 폭은 발포될 유체(1)가 더 점성일수록 더 큰데, 예를 들어, 우유는 액체 요구르트보다 훨씬 더 작은 갭(123)을 필요로 할 것이다. 전형적으로, 우유를 위한 갭(123)의 폭은 약 0.3 mm이고 액체 요구르트를 위한 폭은 약 0.4 mm이다.

- 디스크(121)의 회전 속도(ω₁).

펌핑 및 발포 장치(100)에 인접하게 부가 격실(미도시)을, 바람직하게는 해제가능한 방식으로, 부가하는 것이 본 발명에 따라 또한 가능한데, 부가 격실은 그 안에 포함된 부가물을 거품 출구(14)에 있는 거품과 동시에 제공한다. 바람직하게는, 기계(30) 내의 제어 수단(36)은 코드 내의 정보에 의해 거품 출구(14)에서 방출되는 거품에 대한 부가물 방출의 비를 제어한다.

본 발명의 제3 실시예 에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 펌핑 및 발포 장치(100)는 처리 격실(10) 및 컨테이너 격실(20)을 포함하는데, 컨테이너 격실(20)은 발포될 유체(1)를 포함하고 처리 격실(10)에 부착되고 유체 입구(21)를 통하여 연결되어 그로부터 유체(1)가 처리 격실(10) 내로 인입된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 유입구(13)가 또한 유체 입구(21)에 구비되어 있다. 그러므로, 유체와 공기 둘 모두는 공급 입구(210)를 통하여 처리 격실(10) 내에 들어 간다. 바람직하게는, 조절기가 공기 유입구(13)에 구비되어, 공기 유입구(13)의 크기가 이러한 조절기에 의해 작동함에 따라 조절될 수 있게 한다.

본 실시예에서, 처리 격실(10)은 제1 실시예의 것과 유사하지만 본질적으로 더 큰 펌핑 및 발포 기어(110)를 포함하는데, 이는 2가지 작동, 즉 공급 입구(210)를 통한 공기와 유체 둘 모두의 흡입/펌핑과 펌핑 및 발포 기어(110)의 표면 상에서의 발포를 동시에 수행하기 때문이며, 거품은 거품 출구(14)를 통하여 제공된다. 펌핑 및 발포 기어(110)는 피동 기어(112)를 회전 구동시키는 구동기 기어(111)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 펌핑 및 발포 기어(110)는 2개의 부품, 즉 상부 디스크 부품(122') 및 하부 디스크 부품(122'')을 포함하는 디스크로서 구성된 정지 외부 챔버(122)의 중간 부분에 배열된다. 도 5에 더 상세히 도시된 바와 같이, 상부 디스크 부품(122')은 내부에 적어도 하나의 돌출 영역(130)(도 5에서는, 상부 디스크 부품(122')에 2개의 돌출 영역이 예시되어 있음)을 포함한다. 하부 디스크 부품(122'')이 적어도 하나의 돌출 영역을 포함할 수 있는 것이 또한 가능하고, 하부 디스크 부품(122'')이 상부 디스크 부품(122') 내의 돌출 영역에 대해 대칭으로 배열된 돌출 영역(130)들을 포함하는 것이 또한 가능하다. 펌핑 및 발포 기어(110)의 레벨에, 즉, 상부 디스크 부품(122')과 하부 디스크 부품(122'')의 중간에, 흡입 영역(113) 및 푸싱 영역(114)이 또한 생성되는데, 이는 도 5에 도시된 바와 같고, 기술된 제1 실시예와 유사하다. 상부 디스크 부품(122')에 의해 한정되는 상부 레벨은 게이트(131)를 포함하는 적어도 하나의 돌출 영역(130)을 포함하는데, 게이트를 통하여 상부 레벨(즉, 상부 디스크 부품(122'))과 중간 레벨(즉, 펌핑 및 발포 기어(110)의 하나) 사이에 유체 연통이 존재한다. 추가 돌출 영역(130)이 구비되는 경우, 추가 게이트(131)를 또한 구비하는 것이 가능하다.

발포 영역(1, 2, 3, 4)의 예가 도 4에 도시되어 있지만, 임의의 다른 구성도 또한 가능할 것이다. 도 4에서, 발포 영역(1, 2, 3, 4)은 구동기 기어(111)와 상부 디스크 부품(122') 사이, 피동 기어(112)와 상부 디스크 부품(122') 사이의 상부 레벨 상에; 구동기 기어(111)와 하부 디스크 부품(122'') 사이, 및 피동 기어(112)와 하부 디스크 부품(122'') 사이의 하부 레벨 상에 배열된다. 사실상, 이들 발포 영역은, 유체가 높은 전단 응력에 의해 추진되고 발포가 실제로 쿠에트 흐름 효과에 의해 일어나는, 펌핑 및 발포 기어(110)의 디스크 부품과 정지 외부 챔버(122)의 결합부(joint)에 위치된다. 발포 영역의 임의의 다른 가능한 구성 및 개수가 또한 가능할 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예는 상부 디스크 부품(122')에 있는 공급 입구(210) 및 상부 디스크 부품(122')에 또한 배열된 거품 출구(14)를 포함한다. 그러나, 돌출 영역(130)에 따라서 다른 구성이 가능할 것이고, 예를 들어, 상부 디스크 부품(122')에 2개의 공급 입구 및 하부 디스크 부품에 2개의 거품 출구가 예로서 또한 존재할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예의 예시적인 구성이 이제 하기와 같이 더 상세히 설명될 것이다. 공기와 유체의 혼합물은 공급 입구(210)를 통하여 상부 디스크 부품(122') 내에 들어가는데, 이는 제1 발포 영역(1)에서 혼합 및 발포되고, 이어서 펌핑 및 발포 기어(110)의 회전에 의해 제1 게이트(131)를 통하여 흡입 영역(113)으로 지나간다. 이어서, 혼합물은 구동기 기어(111) 및 피동 기어(112) 둘레로 들어가, 푸싱 영역(114)에 도달하고, 그로부터 혼합물은 제2 게이트(131')를 통하여 다시 상부 디스크 부품(122')으로 가압된다. 혼합물은 제4 발포 영역(4)에서 추가로 발포되어, 나중에 거품 출구(14)를 통하여 방출된다.

도 4에서, 제2 및 제3 발포 영역(2, 3)은 발포 영역 및 그에 따른 제품의 발포를 증가시키기 위하여 추가된다.

본 발명의 이러한 제3 실시예에 따르면, 거품 출구(14)를 통하여 방출된 최종 제품에서 획득되기를 바라는 발포는 목표가 되는 레벨에 따라 수정될 수 있는 하기 매개변수들 중 하나 또는 이들의 조합의 함수이다:

- 게이트의 개수 및 위치설정

- 공급 입구 및 거품 출구의 개수 및 위치설정

- 발포 영역의 개수 및 위치설정

본 발명의 펌핑 및 발포 장치(100)는, 전형적으로는 샤프트를 포함하는 연결 수단(19)을 통하여 구동 수단(31)(바람직하게는 모터)에 연결가능한데, 구동 수단(31)은 상부 및 하부 디스크 부품(122', 122'')에 대해 펌핑 및 발포 기어(110)를 주어진 회전 속도(ω₁)로 회전시킨다. 사실상, 구동기 기어(111)는 ω₁로 회전하고 피동 기어(112)는 -ω₁로 회전한다. 이미 설명된 바와 같이, 흡입 영역(113) 및 푸싱 영역(114)이 상부 디스크 부품(122')에 생성되어 있다.

본 발명의 이러한 제3 실시예는 펌핑 및 발포 장치(100)에 의해 수행되는 공정이 매우 효율적이도록 하는데, 이는 이미 설명된 바와 같고, 또한 처리 시에 역할을 하는 요소들이 동일한 레벨 또는 스테이지에 배열되어 있어서 펌핑 및 발포 둘 모두가 하나의 단순한 작동으로, 동일한 레벨/평면에서 일어나게 하기 때문이다.

선택적으로, 기계(30)는 또한 펌핑 및 발포 장치(100)의 발포 공정 매개변수를 관리 및 제어할 제어 수단(36)을 포함할 수 있는데, 이는 제1 및 제2 실시예에 대해 앞서 설명된 것에 관한 것과 유사하다. 대안으로서, 기계(30)는 제어 수단(36)을 포함하지 않는 것이 또한 가능한데, 이는 이후에 사용자가 펌핑 및 발포 장치(100) 내에서 발포 공정의 매개변수들의 일부 또는 모두를 수동으로 조절할 것이라는 것을 의미한다.

- 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁)에, 컨테이너 격실(20)로부터의 유체(1)를 제공하는 유체 입구(21)의 직경에, 그리고 펌핑 및 발포 기어(11)의 치의 크기에 따라 좌우되는, 컨테이너 격실(20)로부터 처리 격실(10) 내로 지나가는 유체 유량.

펌핑 및 발포 장치(100)는 발포 영역(1, 2, 3, 4) 내에 주어진 폭을 갖고, 이는, 전단에 의한 최적의 발포 효과(쿠에트 흐름)가 얻어지도록, 발포되는 컨테이너 격실(20) 내의 유체(1)의 유형에 따라서 선택된다. 전형적으로, 발포 영역(1, 2, 3, 4)의 폭은 본질적으로 동일하고, 이는 발포될 유체(1)가 더 점성일수록 더 큰데, 전형적인 값은 우유의 경우 약 0.3 mm이고 액체 요구르트의 경우 약 0.4 mm일 것이다.

본 발명에 따르면, 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁)의 바람직한 값은 2000 내지 10000 rpm, 바람직하게는 4000 내지 8000 rpm으로 이루어진다.

- 펌핑 기어(11)의 회전 속도(ω₁).

전형적으로, 펌핑 및 발포 장치(100) 및 기계(30)를 포함하는 완전한 펌핑 및 발포 시스템이 구성된다. 전형적으로, 펌핑 및 발포 장치(100)는 처리 격실(10) 및 컨테이너 격실(20)을 포함할 것이고; 선택적으로는 처리 격실(10) 또는 컨테이너 격실(20)에 코드가 또한 구비될 수 있다.

본 발명이 그의 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 많은 수정들 및 대안들이 이루어질 수 있다.

도면 번호의 목록

100 펌핑 및 발포 장치

10 처리 격실

11 펌핑 기어

111 구동기 기어

112 피동 기어

113 흡입 영역

114 푸싱 영역

110 펌핑 및 발포 기어

122' 상부 디스크 부품

122'' 하부 디스크 부품

130 돌출 영역

131 게이트

131' 게이트

210 공급 입구

1 제1 발포 영역

2 제2 발포 영역

3 제3 발포 영역

4 제4 발포 영역

12 발포 요소

121 디스크

ω₁ 디스크의 회전 속도

122 외부 챔버

123 갭

15 회전 축

13 공기 유입구

131 1차 공기 채널

132 2차 공기 채널

14 거품 출구

19 연결 수단

20 컨테이너 격실

21 유체 입구

30 기계

31 구동 수단

36 제어 수단

Claims

펌핑 및 발포 시스템으로서,
펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 상기 발포성 유체가 상기 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 컨테이너 격실(20)로부터 상기 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 공기와 유체의 혼합물이 거품을 형성하게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 갭(gap, 123)을 통하여 상기 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되는, 펌핑 및 발포 장치(100); 및
기계(30)로서, 상기 펌핑 및 발포 장치(100)가 상기 기계(30)에 연결가능하고, 상기 기계(30)는 상기 적어도 하나의 가동 부품을 구동하기 위한 구동 수단(31)을 포함하는, 기계(30);
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 가동 부품은 펌핑 기어(11) 및 디스크(121)를 포함하고, 상기 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 상기 디스크(121)는 상기 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 상기 펌핑 기어(11)는 회전가능한 구동기 기어(111) 및 회전가능한 피동 기어(112)를 포함하고, 이들의 상대 회전은 상기 공기와 상기 발포성 유체가 흡입에 의해 펌핑되고 상기 혼합물을 형성하기 위해 예비 혼합되는 흡입 영역(113), 및 상기 혼합물이 발포되게 하는 일정 레벨의 전단 응력 하에서 상기 공기와 상기 발포성 유체의 상기 혼합물이 상기 디스크(121)와 상기 외측 챔버(122) 사이의 상기 갭 내에 추진되는 푸싱(pushing) 영역(114)을 생성하는, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 갭(123)은 상기 처리 격실(10)의 상기 적어도 하나의 가동 부품과 상기 정지 부품 사이에 형성되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품은 상기 정지 부품에 대해 회전하도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 서로에 대해 실질적으로 평행한 구성 및 서로에 대해 실질적으로 동심인 구성으로 이루어진 그룹에서 선택된 구성으로 배열된, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 컨테이너 격실과 상기 처리 격실은 상기 펌핑 및 발포 장치(100)가 일회용이 되도록 단일 사용 연결 수단에 의해 연결되는, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 처리 격실(10)은 뚜껑으로서 구성되고, 상기 컨테이너 격실(20)은 병 또는 파우치로서 구성되는, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 펌핑 및 발포 장치(100)에 해제가능하게 부착되어 상기 거품과 동시에 부가물을 제공하는 부가 격실을 추가로 포함하는, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기계(30)는 일단 형성된 상기 거품을, 상기 거품이 상기 펌핑 및 발포 장치(100)에서 나온 후에, 가열하는 가열 요소를 포함하는, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 기계(30)는 상기 공기 유입구(13)의 크기 및 상기 정지 부품에 대한 상기 적어도 하나의 가동 부품의 속도를 조절하는 제어 수단(36)을 포함하는, 펌핑 및 발포 시스템.
제1항에 있어서, 상기 갭(123)은 상기 처리 격실(10)의 상기 적어도 하나의 가동 부품과 상기 정지 부품 사이에 형성되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품은 상기 정지 부품에 대해 회전하도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 서로에 대해 실질적으로 평행한 구성 및 서로에 대해 실질적으로 동심인 구성으로 이루어진 그룹에서 선택된 구성으로 배열되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 공기를 흡입에 의해 펌핑하고 상기 공기를 상기 처리 격실(10) 내의 상기 발포성 유체와 혼합시키도록 배열된, 펌핑 및 발포 시스템.
펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 상기 발포성 유체가 상기 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 컨테이너 격실(20)로부터 상기 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 공기와 발포성 유체의 혼합물이 거품을 형성하게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 갭(gap, 123)을 통하여 상기 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되고,
상기 갭(123)은 상기 처리 격실(10)의 상기 적어도 하나의 가동 부품과 상기 정지 부품 사이에 형성되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품은 상기 정지 부품에 대해 회전하도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 서로에 대해 실질적으로 평행하고/하거나 동심으로 배열되고, 상기 갭(123)은 0.2 mm 내지 0.6 mm의 범위의 폭을 가지는, 펌핑 및 발포 장치(100).
펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 상기 발포성 유체가 상기 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 컨테이너 격실(20)로부터 상기 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 공기와 유체의 혼합물이 거품을 형성하게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 갭(gap, 123)을 통하여 상기 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되고,
상기 갭(123)은 상기 처리 격실(10)의 상기 적어도 하나의 가동 부품과 상기 정지 부품 사이에 형성되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품은 상기 정지 부품에 대해 회전하도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 서로에 대해 실질적으로 평행하고/하거나 동심으로 배열되고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 공기를 흡입에 의해 펌핑하고 상기 공기를 상기 처리 격실(10) 내의 상기 발포성 유체와 혼합시키도록 배열된, 펌핑 및 발포 장치(100).
제10항에 있어서, 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내에 들어가는 상기 공기의 양은 상기 공기 유입구(13)의 크기를 변경시킴으로써 그리고/또는 상기 정지 부품에 대한 상기 적어도 하나의 가동 부품의 속도를 조절함으로써 조절가능한, 펌핑 및 발포 장치(100).
제11항에 있어서, 상기 공기 유입구의 크기 및/또는 상기 정지 부품에 대한 상기 적어도 하나의 가동 부품의 속도를 나타내는 데이터를 지니는 판독가능 코드를 포함하는, 펌핑 및 발포 장치(100).
펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 상기 발포성 유체가 상기 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 컨테이너 격실(20)로부터 상기 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 공기와 유체의 혼합물이 거품을 형성하게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 갭(gap, 123)을 통하여 상기 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되고,
상기 적어도 하나의 가동 부품은 펌핑 기어(11) 및 디스크(121)를 포함하고, 상기 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 상기 디스크(121)는 상기 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 상기 펌핑 기어(11)는 회전가능한 구동기 기어(111) 및 회전가능한 피동 기어(112)를 포함하고, 이들의 상대 회전은 상기 공기와 상기 발포성 유체가 흡입에 의해 펌핑되고 상기 혼합물을 형성하기 위해 예비 혼합되는 흡입 영역(113), 및 상기 혼합물이 발포되게 하는 일정 레벨의 전단 응력 하에서 상기 공기와 상기 발포성 유체의 상기 혼합물이 상기 디스크(121)와 상기 외측 챔버(122) 사이의 상기 갭 내에 추진되는 푸싱(pushing) 영역(114)을 생성하는, 펌핑 및 발포 장치(100).
펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 상기 발포성 유체가 상기 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 컨테이너 격실(20)로부터 상기 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 공기와 유체의 혼합물이 거품을 형성하게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 갭(gap, 123)을 통하여 상기 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되고,
상기 적어도 하나의 가동 부품은 디스크(121)를 포함하고, 상기 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 상기 디스크(121)는 상기 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 상기 컨테이너 격실(20)은 캡슐로서 구성되어, 상기 외측 챔버(122)에 대한 상기 디스크(121)의 상대 회전이 원심력을 이용한 흡입에 의해 상기 공기와 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 전단 응력에 의해 펌핑된 상기 공기와 상기 발포성 유체를 발포하게 하는, 펌핑 및 발포 장치(100).
제14항에 있어서, 상기 공기 유입구(13)는 상기 컨테이너 격실(20)의 상부측에 배열되고, 상기 공기 유입구(13)는 발포된 상기 발포성 유체를 대체하기 위하여 공기가 상기 컨테이너 격실(20) 내에 들어오게 하는 1차 공기 채널(131)에 연결되고, 상기 공기 유입구(13)는 또한 상기 거품을 생성하기 위하여 상기 발포성 유체와 혼합될 공기를 제공하는 2차 공기 채널(132)에 연결되는, 펌핑 및 발포 장치(100).
펌핑 및 발포 장치(100)로서, 발포성 유체(1)가 저장되는 컨테이너 격실(20), 공기가 통과하여 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내로 제공되게 하는 공기 유입구(13), 및 상기 발포성 유체가 상기 공기와 함께 펌핑 및 발포되며, 서로에 대해 이동가능한 적어도 하나의 가동 부품 및 정지 부품을 포함하는 처리 격실(10)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가동 부품 및 상기 정지 부품은 이들의 상대 이동이 상기 컨테이너 격실(20)로부터 상기 처리 격실(10) 내로의 흡입에 의해 상기 발포성 유체를 펌핑하고 또한 공기와 유체의 혼합물이 거품을 형성하게 하는 일정 레벨의 전단 응력을 제공하는 갭(gap, 123)을 통하여 상기 혼합물을 추진시키는 방식으로 배열되고,
상기 적어도 하나의 가동 부품은 디스크(121)와, 펌핑 및 발포 기어(110)를 포함하고, 상기 정지 부품은 외측 챔버(122)를 포함하고, 상기 디스크(121)는 상부 디스크 부품(122') 및 하부 디스크 부품(122")을 포함하는 상기 외측 챔버(122)에 대해 회전가능하고, 상기 펌핑 및 발포 기어(110)는 상기 상부 디스크 부품(122')과 상기 하부 디스크 부품(122") 사이에 배열되고, 상기 펌핑 및 발포 기어(110)는 회전가능한 구동기 기어(111) 및 회전가능한 피동 기어(112)를 포함하고, 이들의 상대 회전은 상기 공기와 상기 발포성 유체가 흡입에 의해 펌핑되고 발포된 혼합물을 형성하기 위해 예비 발포되는 흡입 영역(113), 및 상기 공기와 상기 발포성 유체의 상기 발포된 혼합물이 상기 펌핑 및 발포 장치(100)의 외부로 추진되는 푸싱 영역(114)을 생성하는, 펌핑 및 발포 장치(100).
제16항에 있어서, 상기 상부 디스크 부품(122')은 상기 발포성 유체와 상기 공기가 발포되기 위하여 전단 응력에 의해 추진되는 적어도 하나의 발포 영역을 제공하는 내측 상부 유동 경로를 구성하는 적어도 하나의 내부 돌출 영역(130)을 포함하는, 펌핑 및 발포 장치(100).
제17항에 있어서, 상기 펌핑 및 발포 장치(100) 내에서 수행되는 펌핑 및 발포 공정은, 유체 입구 및 거품 출구의 위치설정; 발포 영역의 위치설정; 상기 돌출 영역(130)을 상기 펌핑 및 발포 기어(110)와 연통시키는 게이트의 위치설정 중 하나 또는 이들의 조합에 따라 작동함으로써 구성되는, 펌핑 및 발포 장치(100).