KR102625186B1 - 개인화된 음료 패키지 혼합물을 위한 분배 바늘을 갖는 가요성 고속 충전 라인 - Google Patents
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Abstract
본원은 용기를 다수의 상이한 마이크로 성분으로 충전하기 위한 마이크로 성분 타워를 제공한다. 마이크로 성분 타워는 다수의 마이크로 성분 용기를 내부에 포함할 수 있고 노즐 헤드를 포함할 수 있다. 노즐 헤드는, 다수의 분배 바늘의 각각이 마이크로 성분을 용기 내에 투여하도록 분배 바늘들을 내부에 포함할 수 있다.
Description
본원과 이에 따른 특허 공보는, 일반적으로 고속 음료 용기 충전 라인에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 개인화된 음료 패키지 혼합물을 생성하도록 음료 용기들을 임의의 수의 상이한 음료 브랜드 및 향미료로 임의의 원하는 순서로 충전할 수 있는 충전 라인에 관한 것이다. 또한, 고속 음료 용기 충전 라인은 성분들을 용기 내에 투여하기 위한 다수의 분배 바늘을 포함할 수 있다.
일반적으로 설명하자면, 음료 병 및 캔은 일괄 공정을 통해 충전 라인에서 음료로 충전된다. 음료 성분들(보통 농축물, 감미료, 및 물)은 배합 영역에서 혼합된 다음 원한다면 탄산화된다. 이어서, 완성된 음료 제품은 필러 보울(filler bowl)로 펌핑된다. 용기가 충전 라인을 따라 진행됨에 따라, 용기는 필러 밸브를 통해 완성된 음료 제품으로 충전된다. 이어서, 용기는 캡핑될 수 있고, 라벨링될 수 있으며, 포장될 수 있고, 소비자에게 이송될 수 있다.
그러나, 상이한 음료 제품들의 수가 계속 증가함에 따라, 음료 제조업자는, 한 제품에서 다음 제품으로 진행될 때 충전 라인이 교체되어야 하기 때문에, 점점 더 많은 가동 중지 시간(downtime)에 직면하게 된다. 탱크, 파이프, 및 필러 보울을 다음 제품으로 리필하기 전에 물로 씻어야 하기 때문에, 이러한 전환은 시간 소모적인 프로세스일 수 있다. 따라서, 음료 제조업자는 생산 가동 사이에 필요로 하는 가동 중지 시간 때문에 소량의 주어진 제품을 생산하는 것을 꺼려할 수 있다.
음료 분배 기술의 최근 개선점은 마이크로 성분(micro-ingredient)들의 사용에 중점을 두고 있다. 마이크로 성분을 사용하면, 기존의 음료 베이스들이 해당 구성 부품들이 훨씬 더 높은 희석 또는 재구성 비로 구성 부품들로 분리된다. 예를 들어, 미국 조지아주 애틀랜타의 코카콜라 회사가 제공하는 "COCA-COLA FREESTYLE®" 냉장 음료 분배 유닛은, 종래의 크기 또는 공간의 음료 분배기에 의해 제공될 수 있는 음료의 수와 유형에 있어서 상당한 증가를 제공한다. 일반적으로 설명하자면, "COCA-COLA FREESTYLE®" 냉장 음료 분배 유닛은, 많은 고농도 마이크로 성분들을 감미료와 같은 매크로 성분 및 생수 또는 탄산수와 같은 희석제와 결합함으로써 음료를 생성한다. 마이크로 성분은 일반적으로 음료 분배기 자체 내에 또는 그 근처에 위치하는 카트리지에 저장된다. 따라서, 음료 분배기에 의해 제공되는 음료의 수와 유형은, 음료 분배기의 내부에 위치하는 마이크로 성분 카트리지의 수와 유형에 의해서만 제한될 수 있다.
따라서, 마이크로 성분 기술을 고속 음료 용기 충전 라인에 적용하려는 요구가 있다. 특히, 다양한 첨가제 및/또는 향미료를 갖는 제품뿐만 아니라 상이한 유형의 음료를 충전하도록 신속하게 구성될 수 있는 개선된 고속 음료 용기 충전 라인에 대한 요구가 있다. 음료 용기 충전 라인은, 가동 중지 시간이 감소되고/되거나 고가의 전환 절차 없이 이러한 음료를 생산할 수 있는 것이 바람직하다. 음료 용기 충전 라인은, 또한, 고속이면서 효율적인 방식으로 제품을 맞춤화할 수 있어야 한다. 향미료 또는 음료의 혼합물을 동시에 생성하려는 요구도 있다.
본원과 이에 따른 특허 공보는, 용기를 다수의 상이한 마이크로 성분으로 충전하기 위한 마이크로 성분 타워를 제공한다. 마이크로 성분 타워는 다수의 마이크로 성분 용기 및 노즐 헤드를 포함할 수 있다. 노즐 헤드는, 분배 바늘들의 각각이 마이크로 성분을 용기 내에 투여하도록 다수의 분배 바늘을 내부에 포함할 수 있다.
본원과 이에 따른 특허 공보는, 또한, 용기를 마이크로 성분 타워의 다수의 마이크로 성분으로 충전하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 다수의 마이크로 성분 용기를 내부에 로딩하는 단계; 마이크로 성분들을 다수의 노즐 헤드에 펌핑하는 단계; 및 용기에, 노즐 헤드들의 다수의 분배 바늘로부터 마이크로 성분들을 투여하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 본원과 이에 따른 특허 공보의 특징과 개선점 및 다른 특징과 개선점은, 도시된 도면 및 첨부된 청구범위와 관련하여 다음에 따르는 상세한 설명을 검토하면 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본원에서 설명될 수 있는 고속 충전 라인의 개략도이다.
도 2는 도 1의 충전 라인에 사용하기 위한 역압 노즐의 개략도이다.
도 3은 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 마이크로 성분 타워의 개략도이다.
도 4는 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 마이크로 성분 타워의 대체 실시예의 개략도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 마이크로 성분 타워와 함께 사용하기 위한 마이크로 투여 헤드의 개략도이다.
도 6은 도 3 및 도 4의 마이크로 성분 타워와 함께 사용하기 위한 마이크로 투여 헤드의 단면도이다.
도 7은 도 6의 마이크로 투여 헤드의 투여 바늘의 저면도이다.
도 8은 마이크로 투여 헤드의 대체 실시예의 투여 바늘의 저면도이다.
도 9는 마이크로/매크로 조합형 투여 헤드의 대체 실시예의 사시도이다.
도 10은 도 9의 마이크로/매크로 조합형 투여 헤드의 저면도이다.
도 11은 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 매진 시스템에서 D/A 출력 대 마이크로 성분 중량을 도시하는 그래프이다.
도 12는 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 전자 상거래(e-commerce) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 충전 라인에 사용하기 위한 역압 노즐의 개략도이다.
도 3은 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 마이크로 성분 타워의 개략도이다.
도 4는 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 마이크로 성분 타워의 대체 실시예의 개략도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 마이크로 성분 타워와 함께 사용하기 위한 마이크로 투여 헤드의 개략도이다.
도 6은 도 3 및 도 4의 마이크로 성분 타워와 함께 사용하기 위한 마이크로 투여 헤드의 단면도이다.
도 7은 도 6의 마이크로 투여 헤드의 투여 바늘의 저면도이다.
도 8은 마이크로 투여 헤드의 대체 실시예의 투여 바늘의 저면도이다.
도 9는 마이크로/매크로 조합형 투여 헤드의 대체 실시예의 사시도이다.
도 10은 도 9의 마이크로/매크로 조합형 투여 헤드의 저면도이다.
도 11은 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 매진 시스템에서 D/A 출력 대 마이크로 성분 중량을 도시하는 그래프이다.
도 12는 도 1의 충전 라인과 함께 사용하기 위한 전자 상거래(e-commerce) 시스템을 도시하는 개략도이다.
이제, 여러 도면에 걸쳐 유사한 참조 번호가 유사한 요소를 나타내는 도면을 참조하면, 도 1은 본원에서 설명될 수 있는 바와 같이 충전 라인(100)의 일례를 도시한다. 충전 라인(100)은 많은 상이한 유형의 음료 또는 다른 유형의 유체를 분배할 수 있다. 구체적으로, 충전 라인(100)은 희석제, 마이크로 성분, 매크로 성분, 및 다른 유형의 유체와 함께 사용될 수 있다. 희석제는 일반적으로 일반수(정수 또는 비탄산수)， 탄산수, 및 기타 유체를 포함한다.
일반적으로 설명하자면, 매크로 성분은, 최대 강도(희석제 없음)부터 약 6 내지 1(그러나 일반적으로는 약 10 내지 1 미만) 범위의 재구성 비를 가질 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "재구성 비"라는 용어는, 음료 성분에 대한 희석제(예를 들어, 물 또는 탄산수)의 비를 지칭한다. 따라서, 5:1 재구성 비를 갖는 매크로 성분은, 완성된 음료 내의 매크로 성분의 모든 분율에 대해 5분율 희석제와 함께 분배되고 혼합되는 매크로 성분을 지칭한다. 많은 매크로 성분은, 4.5:1, 4.75:1, 5:1, 5.25:1, 5.5:1, 및 8:1 재구성 비를 포함하여 약 3:1 내지 5.5:1 범위의 재구성 비를 가질 수 있다.
매크로 성분은, 설탕 시럽, 액상 과당(HFCS), FIS("완전 반전 설탕"), MIS("중간 반전 설탕"), 영양 및 비영양 또는 고강도 감미료 배합물을 포함한 중간 칼로리 감미료 등의 감미료, 및 다른 유형의 영양 감미료 등을 포함할 수 있다. 매크로 성분의 점도는, 냉각시 약 1센티포이즈 내지 약 10,000센티포이즈의 범위에 있을 수 있고 일반적으로 약 100센티포이즈를 초과할 수 있다. 다른 유형의 매크로 성분을 본원에서 사용할 수 있다.
마이크로 성분은 약 10 내지 1 이상 범위의 재구성 비를 가질 수 있다. 구체적으로, 많은 마이크로 성분은 약 20:1, 50:1, 100:1, 300:1 이상 범위의 재구성 비를 가질 수 있다. 마이크로 성분의 점도는 전형적으로 약 1센티포이즈 내지 약 6센티포이즈의 범위에 있지만, 이 범위로부터 가변될 수 있다. 일부 예에서, 마이크로 성분의 점도는 40센티포이즈 이하일 수 있다. 마이크로 성분의 예는, 천연 향미료 또는 인공 향미료; 향 첨가제; 천연색 또는 인공색; 인공 감미료(고효능, 비영양, 또는 기타)； 소포제, 비영양 성분, 타르트성 제어를 위한 첨가제, 예를 들어, 시트르산 또는 시트르산 칼륨; 비타민, 미네랄, 허브 추출물, 영양보조물질 등의 기능성 첨가제; 및 슈도에페드린, 아세트아미노펜 등의 처방전 없이 구매가능한 (또는 다른) 의약품; 및 유사한 유형의 성분을 포함한다. 인산, 시트르산, 말산, 또는 다른 임의의 이러한 일반적인 식품산 등의 식품산 농축물을 포함하는 다양한 성분이 마이크로 성분에 사용될 수 있다. 다양한 유형의 알코올이 매크로 성분 또는 마이크로 성분으로서 사용될 수 있다. 마이크로 성분은, 액체, 기체, 또는 분말 형태일 수 있다(그리고/또는 물, 유기 용매, 및 오일을 포함하는 다양한 매체에 가용성 및 현탁성 성분들을 포함하는 조합일 수 있다). 다른 유형의 마이크로 성분이 본원에서 사용될 수 있다.
완성된 음료 제품을 위한 다른 전형적인 마이크로 성분은 마이크로 성분 감미료를 포함할 수 있다. 마이크로 성분 감미료는, 아스파탐, Ace-K, 스테비올 글리코시드(예를 들어, Reb A, Reb M), 수크랄로스, 사카린, 또는 이들의 조합과 같은 고강도 감미료를 포함할 수 있다. 마이크로 성분 감미료는, 또한, 하나 이상의 다른 감미료 공급원과 협력하여 분배될 때 또는 에리스리톨과 하나 이상의 고강도 감미료의 배합물을 단일 감미료 공급원으로서 사용할 때의 에리스리톨을 포함할 수 있다.
완성된 음료 제품을 보충하기 위한 다른 전형적인 마이크로 성분은 마이크로 성분 향미료 첨가제를 포함할 수 있다. 마이크로 성분 향미료 첨가제는 베이스 음료 향미료에 첨가될 수 있는 추가 향미료 옵션을 포함할 수 있다. 마이크로 성분 향미료 첨가제는 비감미료 음료 성분 농축물일 수 있다. 예를 들어, 베이스 음료는 콜라 향 음료일 수 있는 반면, 체리, 라임, 레몬, 오렌지 등은 때때로 향미료 샷(flavor shot)으로 지칭되는 향미료 첨가제로서 콜라 음료에 첨가될 수 있다. 완성된 음료의 레시피 기반 향미료 버전과는 대조적으로, 완성된 음료를 보충하기 위해 첨가되는 마이크로 성분 향미료 첨가제의 양은 상이한 완성된 음료들 간에 일관될 수 있다. 예를 들어, 콜라 완성 음료에 향미료 첨가제 또는 향미료 샷으로서 포함된 체리 비감미료 성분 농축물의 양은, 레몬-라임 완성된 음료에 향미료 첨가제 또는 향미료 샷으로서 포함된 체리 비감미료 성분 농축물의 양과 동일할 수 있다. 완성된 음료의 레시피 기반 향미료 버전은 단일 완성된 음료 선택 아이콘 또는 버튼(예를 들어, 체리 콜라 아이콘/버튼)을 통해 선택될 수 있는 반면, 향미료 첨가제 또는 향미료 샷은, 완성된 음료 선택 아이콘 또는 버튼에 부가되는 보충적인 선택(예를 들어, 체리 아이콘/버튼 선택이 후속하는 콜라 아이콘/버튼 선택)일 수 있다.
이하에서 설명하는 충전 라인(100) 및 방법은 다수의 용기(110)를 고속 방식으로 충전하고자 하는 것이다. 용기(110)는 종래의 음료 병과 관련하여 도시되어 있다. 그러나, 용기(110)는, 또한, 캔, 카톤, 파우치, 컵, 버킷, 드럼, 또는 다른 임의의 유형의 액체 반송 장치의 형태일 수 있다. 본원에서 설명하는 장치 및 방법의 특성은 용기(110)의 특성에 의해 제한되지 않는다. 용기(110)의 어떠한 크기 또는 형상이라도 본원에서 사용될 수 있다. 마찬가지로, 용기(110)는 임의의 유형의 종래 물질로 제조될 수 있다. 용기(110)는 임의의 특성의 비소모성 제품뿐만 아니라 음료 및 다른 유형의 소모품과도 함께 사용될 수 있다. 각각의 용기(110)는 임의의 원하는 크기의 하나 이상의 개구 및 베이스를 가질 수 있다.
각각의 용기(110)는, 바코드, 스노우플레이크 코드(QR 코드)，컬러 코드, RFID 태그, 또는 그 위에 위치하는 다른 유형의 식별 마크와 같은 식별자(120)를 가질 수 있다. 식별자(120)는 충전 전에, 충전 동안, 또는 충전 후에 용기(110) 상에 배치될 수 있다. 식별자(120)는, 충전 전에 사용되는 경우, 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 내부 충전될 성분의 성질에 대해 충전 라인(100)에 알리는 데 사용될 수 있다. 임의의 유형의 식별자 또는 다른 마크가 본원에서 사용될 수 있다. 충전 라인(100)은 식별자(120)를 판독할 수 있는 하나 이상의 센서(125)를 가질 수 있다. 센서(125)는, 종래의 설계로 된 것일 수 있고, 하나 이상의 제어기 또는 다른 유형의 프로세서와 통신할 수 있다. 제어기는 임의의 유형의 프로그래밍가능 논리 장치일 수 있다. 제어기는 로컬 및/또는 원격일 수 있다.
충전 라인(100)은 하나 이상의 물 회로(130)를 포함할 수 있다. 물 회로(130)는 물 공급원(140)으로부터 연장될 수 있다. 물 공급원(140)은 도시의 물 공급원 또는 임의의 유형의 종래의 물 공급원일 수 있다. 물 회로(130)는, 부스터 펌프, 역류 방지 밸브, 저장 탱크, 및 여과 장치와 같은 종래의 장치뿐만 아니라 압력 조절기(150)와 같은 다수의 물 분배 장치도 가질 수 있다. 다른 유형의 물 분배 장치들이 본원에서 임의의 순서로 사용될 수 있다.
물 회로(130)는 냉각기/탄화기(160)를 포함할 수 있다. 냉각기/탄화기(160)는, 종래의 설계로 된 것일 수 있고, 통과하는 물의 흐름을 냉각하기 위한 임의의 유형의 열 교환 장치일 수 있다. 하나 이상의 냉각기/탄화기(160)가 사용될 수 있다. 정수는 약 50 psi 내지 60 psi(약 3.4 bar 내지 약 4.1 bar)에서 약 32℉ 내지 약 36℉(약 0℃ 내지 약 2.2℃)로 냉각될 수 있다. 냉각기/탄화기(160)는 이산화탄소 회로(170)와 연통할 수 있다. 이산화탄소 회로(170)는 종래의 이산화탄소 탱크 등과 같은 이산화탄소 공급원(180)을 포함할 수 있다. 이산화탄소 공급원(180)은, 압력 조절기(190) 및 압력 릴리프 밸브 등의 다른 유형의 종래의 장치를 통해 냉각기/탄화기(160)와 연통할 수 있다. 압력 조절기(190) 및 압력 릴리프 밸브는, 종래의 설계로 된 것일 수 있고, 약 70 psi(약 4.8 bar)에서 이산화탄소의 흐름을 전달할 수 있다. 탄산수는 약 50 psi 내지 약 100 psi (약 3.4 bar 내지 약 6.9 bar)에서 약 32℉ 내지 약 40℉(약 0℃ 내지 약 4.4℃)에 있을 수 있다.
물 회로(130)는 냉각기/탄화기(160)로부터 정수용 정수 라인(200) 및 탄산수용 탄산수 라인(210)으로 연장될 수 있다. 정수 라인(200)은 유량계(220), 차단 밸브(230), 및 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 정수 라인(200)의 구성요소는 종래의 설계로 된 것일 수 있다. 유량계(220)는 종래의 바늘 밸브 등일 수 있다. 차단 밸브(230)는 종래의 개폐 솔레노이드 밸브 등일 수 있다. 정수 라인(200)은 정수 분배 헤드(240)로 연장될 수 있다. 냉각기/탄화기(160)와 정수 분배 헤드(240) 사이에는, 적절한 온도로 냉각된 정수의 상태를 유지하도록 정수 재순환 라인(250)이 사용될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수도 있다.
탄산수 라인(210)은, 마찬가지로, 유량계(260), 차단 밸브(270), 및 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 탄산수 라인(210)의 구성요소는 종래의 설계로 된 것일 수 있다. 유량계(260)는 종래의 바늘 밸브 등일 수 있다. 차단 밸브(270)는 종래의 개폐 솔레노이드 밸브 등일 수 있다. 탄산수 라인(210)은 탄산수 분배 헤드(280)로 연장될 수 있다. 냉각기/탄화기(160)와 탄산수 분배 헤드(280) 사이에는, 적절한 온도로 냉각된 탄산수의 상태를 유지하도록 탄산수 재순환 라인(290)이 사용될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수도 있다.
충전 라인(100)은, 또한, 감미료 회로(300)를 포함할 수 있다. 감미료 회로(300)는, 액상 과당 등의 감미료 및/또는 전술한 예들 등의 기타 감미료를 포함할 수 있다. 감미료 회로(300)는 하나 이상의 감미료 공급원(310)을 포함할 수 있다. 감미료 공급원(310)은, 종래의 2½갤런 내지 5갤런 백-인-박스("BIB") 용기 또는 다른 임의의 유형의 용기일 수 있다. 대체 감미료 공급원(385)은 냉장형일 수 있으며 비영양 감미료 등을 위해 사용될 수 있다. 감미료의 흐름은 감미료 펌프(320)에 의해 펌핑될 수 있다. 감미료 펌프(320)는 점성 유체를 펌핑할 수 있는 종래의 가압식 다이어프램 펌프 등일 수 있다. 감미제 펌프(320)는 이산화탄소 공급원(180) 또는 다른 곳으로부터의 이산화탄소 등의 흐름에 의해 구동될 수 있다. 종래의 진공 조절기(330)가 또한 사용될 수 있다.
감미료 회로(300)는 감미료의 흐름을 계량하기 위한 제어식 기어 펌프(340)를 포함할 수 있다. 제어식 기어 펌프(340)는 종래의 설계로 된 것일 수 있다. 점성 유체를 펌핑할 수 있는 다른 유형의 양변위 장치가 또한 사용될 수 있다. 제어식 기어 펌프(340)는 내부의 공기를 제거하도록 배기될 수 있다.
감미료 회로(300)는 또한 감미료 열 교환기(350)를 포함할 수 있다. 감미료 열 교환기(350)는 종래의 설계로 된 것일 수 있다. 감미료 열 교환기(350)는 냉각기/탄화기(160)로부터의 또는 다른 냉각 유체 공급원으로부터의 냉각수 흐름과 연통할 수 있다. 감미료는 약 0 psi 내지 약 35 psi(약 0 bar 내지 약 2.4 bar)에서 약 32℉ 내지 약 40℉(약 0℃ 내지 약 4.4℃)에 있을 수 있다.
감미료 회로(300)는 차단 밸브(370)를 통해 감미료 분배 헤드(360)로 연장될 수 있다. 감미료 분배 헤드(360) 및 차단 밸브(370)는, 종래의 설계로 된 것일 수 있으며, 전술한 구성요소들과 유사할 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수 있다.
정수 분배 헤드(240)와 탄산수 분배 헤드(280)는 서로 인접하여 위치할 수 있다. 탄산수 분배 헤드(280)는 역압 노즐(380)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 역압 노즐(380)은 역압 필러 헤드(390)를 포함할 수 있다. 역압 필러 헤드(390)는 유량계(260) 및 차단 밸브(270)를 통해 탄산수 라인(210)과 연통할 수 있다. 역압 필러 헤드(390)는, 또한, 이산화탄소 가압 라인(400) 및 그 위의 차단 밸브(410)를 통해 이산화탄소 공급원(180)과 연통할 수 있다. 역압 필러 헤드(390)는 또한 벤트 라인(420)을 포함할 수 있다. 벤트 라인(420)은 압력계(430), 압력 릴리프 밸브(440), 유량계(450), 및 차단 밸브(460) 등을 포함할 수 있다. 딥 튜브(dip tube; 470)는 역압 필러 헤드(390) 아래로 연장될 수 있다. 딥 튜브(470)는 전체적으로 또는 부분적으로 경사질 수 있다. 역압 필러 헤드(390)는 분배 레일(480)의 상하로 구동될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수 있다.
충전 라인(100)은 마이크로 성분을 분배하기 위한 다수의 마이크로 성분 타워(500)를 포함할 수 있다. 임의의 수의 마이크로 성분 타워(500)가 본원에서 임의의 수의 마이크로 성분 패키지(510)와 함께 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 일 실시예에서, 마이크로 성분 타워(500)는 상측 로딩 섹션(520) 및 하측 분배 섹션(530)을 포함할 수 있다. 로딩 섹션(520)과 분배 섹션(530) 중 일부 또는 전부는, 그 내부에서 사용되도록 의도된 마이크로 성분들의 성질에 따라 교반될 수 있다. 이 예에서, 8개의 로딩 트레이(540)를 각각 갖는 로딩 섹션(520)을 구비하는 6개의 마이크로 성분 타워(500)가 도시되어 있지만, 임의의 수가 사용될 수 있다. 각각의 로딩 트레이(540)는 마이크로 성분 패키지(510)를 내부에 포함할 수 있다. 각각의 마이크로 성분 패키지(510)는 로딩 이음부(550) 등을 통해 로딩 트레이(540)에 부착될 수 있다. 6개의 마이크로 성분 타워(500)의 각각에 있는 8개의 로딩 트레이(540)를 사용하는 경우, 총 48개의 상이한 마이크로 성분이 본원에서 사용될 수 있다. 임의의 수의 로딩 트레이(540)를 갖는 임의의 수의 성분 타워(500)가 임의의 수의 마이크로 성분을 제공하도록 본원에서 사용될 수 있다. 대안으로, 임의의 크기의 다수의 호퍼가 마이크로 성분들과 함께 사용될 수 있다.
분배 섹션(530)은, 로딩 섹션(520)이 로딩 트레이(540)를 갖는 것과 동일한 수의 분배 트레이(560)를 가질 수 있다. 각각의 분배 트레이(560)는 분배 파우치(570)를 내부에 가질 수 있다. 각각의 분배 파우치(570)는 파우치 유입구(580) 및 파우치 유출구(590)를 가질 수 있다. 각각의 분배 파우치(570)는, 성분 라인(600) 및 파우치 유입구(580)를 통해 관련 마이크로 성분 패키지(510)와 연통할 수 있다. 성분 라인(600)은, 시스템에 공기를 도입하지 않고 마이크로 성분 패키지(510)가 교체될 수 있도록 삼방 밸브를 자신 위에 포함할 수 있다. 따라서, 마이크로 성분 패키지(510) 내의 마이크로 성분들은 내부의 충전 수준을 유지하도록 관련 분배 파우치(570)로 흐른다. 마이크로 성분 파우치(570)는 압력 패드(605) 상에 위치할 수 있다. 압력 패드(605)는, 인가된 힘의 변화에 따른 저항의 변화를 나타내는 폴리머 후막(PTF) 센서 등일 수 있다. 각각의 분배 파우치(570)는, 또한, 파우치 유출구(590)를 통해 분배 펌프(610)와 연통할 수 있다. 분배 펌프(610)는 진동 펌프 등일 수 있다. 다른 유형의 양변위 펌프가 사용될 수 있다. 역류 방지 밸브도 사용될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수 있다.
각각의 마이크로 성분 타워(500)는 마이크로 노즐 헤드(620)를 포함할 수 있다. 마이크로 노즐 헤드(620)는 종래의 열가소성 물질로부터 3D 인쇄될 수 있거나 종래의 금속 등으로 형성될 수 있다. 물질들의 다양한 집합이 본원에서 사용될 수 있다. 각각의 분배 파우치(570)는 분배 라인(630) 및 분배 펌프(610)를 통해 마이크로 노즐 헤드(620)와 연통할 수 있다. 이러한 각각의 마이크로 노즐 헤드(620)는 다수의 분배 바늘(650)에 부착된 다수의 마이크로 성분 튜브(640)를 가질 수 있다. 각각의 분배 바늘(650)은 용이한 교체를 위해 루어 록(Luer lock) 이음부 등을 통해 마이크로 노즐 헤드(620) 및 분배 라인(630)에 부착될 수 있다. 분배 바늘(650)은 용기(110)의 입구의 중심을 향해 분배되도록 경사질 수 있다. 원형 구성이 도시되어 있지만, 임의의 구성이 본원에서 사용될 수 있다. 분배 바늘(650)은 스테인리스 스틸 또는 유사한 유형의 물질로 제조될 수 있다. 분배 바늘(650)과 용기(110) 사이에는 작은 에어 갭이 사용될 수 있고/있거나 마이크로 노즐 헤드(620)가 용기(110) 주위에 밀봉부를 형성할 수 있다. 마이크로 성분의 액적을 분출하기 위해 분배 사이에 공기 분사가 사용될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수 있다.
도 1 및 4는 마이크로 성분 타워(500)의 단순화된 버전을 도시한다. 이 예에서, 단일 섹션(660)은, 마이크로 성분 라인(600)을 통해 분배 펌프(610) 및 마이크로 성분 노즐 헤드(620)와 직접 접촉하는 마이크로 성분 패키지(510) 및 이음부(550)와 함께 사용될 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수 있다.
분배 라인(630), 분배 튜브(640), 및 분배 바늘(650)의 크기와 수는 가변할 수 있다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 8개의 분배 트레이(560)를 사용하는 경우 8개의 분배 라인(630)이 각각의 마이크로 노즐 헤드(620)에 부착될 수 있다. 내경이 약 0.03인치이고 외경이 약 0.05인치인 8개의 분배 바늘(650)은, 내경이 약 0.65인치인 입구를 갖는 용기(110)를 채우는 데 사용하기 위해 0.5인치 외경 내에서 균등하게 이격될 수 있다. 분배 바늘(650)의 크기와 수는 가변할 수 있다. 도 8은 16개의 분배 바늘(650)을 갖는 마이크로 노즐 헤드(620)를 도시한다.
도 9 및 도 10은 마이크로/매크로 노즐 헤드(670)를 조합한 다른 실시예를 도시한다. 이 예에서, 조합형 마이크로/매크로 노즐 헤드(670)는 중심 매크로 성분 노즐(680) 주위에 위치하는 12개의 분배 바늘(650)을 포함할 수 있다. 임의의 수의 분배 바늘(650) 및 매크로 성분 노즐(680)이 본원에서 임의의 구성으로 사용될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 정수 분배 헤드(240), 탄산수 분배 헤드(280), 감미료 노즐(360), 및 마이크로 성분 타워(500)는 충전 이송 라인(690) 주위에 위치할 수 있다. 충전 이송 라인(690)은 종래의 연속적 또는 간헐적 컨베이어일 수 있다. 로터리 필러, 스타 휠 라인 등도 사용될 수 있다. 충전 이송 라인(690)의 속도는 가변할 수 있다. 다수의 레인이 사용될 수 있다. 물 헤드(240, 280), 감미료 노즐(360), 및 마이크로 성분 타워(500)의 특정한 위치설정은 잘 혼합된 완성된 음료를 제공한다. 마이크로 성분 또는 매크로 성분이 물보다 먼저 첨가된 경우, 음료는 과도한 거품을 가질 수 있다. 매크로 성분이 마이크로 성분보다 먼저 첨가된 경우, 마이크로 성분들은 완전히 혼합되지 않을 수 있다. 따라서, 물, 매크로 성분, 및 마이크로 성분의 순서는 전체 거품을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 매크로 성분이 마이크로 성분 후에 첨가되는 경우, 용기 반전 장치를 사용하여 양호한 혼합을 용이하게 할 수 있다. 다른 유형의 교반이 본원에서 사용될 수 있다.
사용시, 용기(110)에는 식별자(120)가 표시될 수 있다. 식별자(120)는, 충전 이송 라인(690)을 따라 용기(110) 내에 충전될 음료의 특성을 충전 라인(100)에 표시할 수 있다. 다른 유형의 정보가 또한 전달될 수 있다. 용기(110)가 충전 이송 라인(690)을 따라 이동함에 따라, 센서(125)가 식별자(120)를 판독할 수 있고 충전 라인(100)이 정확한 레시피를 결정할 수 있다.
정수 분배 헤드(240) 및/또는 탄산수 분배 헤드(280)에서는, 정수 및/또는 탄산수가 용기(110)에 첨가될 수 있다. 용기(110)가 역압 노즐(380) 주위에 위치할 때, 딥 튜브(470)가 용기(110) 내에 있고 역압 필러 헤드(390)가 그 위에 밀봉부를 생성하도록 역압 필러 헤드(390)가 분배 레일(480)을 따라 하강될 수 있다. 차단 밸브(410)는 용기(110)를 이산화탄소로 가압하도록 개방될 수 있다. 차단 밸브(410)는 용기(110)를 충분히 가압하기 위해 고정된 시간량 동안 개방될 수 있다. 압력 릴리프 밸브(440)는, 압력이 미리 결정된 한계값, 이 경우에는 약 20 psi(약 1.4 bar)를 초과할 때 용기(110)를 배기할 수 있다. 다른 압력이 본원에서 사용될 수 있다.
이어서, 용기(110)를 충전하도록 탄산수 라인(210)이 개방될 수 있다. 탄산수의 흐름은, 미리 결정된 부피를 분배하도록 미리 결정된 시간량 동안 유량계(260) 및 차단 밸브(270)에 의해 규제될 수 있다. 배압은 일정한 유량을 유지하기 위해 압력 릴리프 밸브(440)에 의해 유지될 수 있다. 경사진 딥 튜브(470)는, 측벽을 따른 물의 원활한 천이를 위해 물 스트림을 용기(110)의 최상부 섹션으로 지향시켜 과도한 거품발생/분출을 방지하고 소다수 탄산화를 유지한다. 유량계(450) 및 차단 밸브(460)는 용기(110)를 배기하는 데 사용될 수 있다. 유량계(450)는, 용기(110)가 감압되는 속도를 제어하도록 조절되는 바늘 밸브일 수 있다. 용기(110)가 너무 빨리 배기되면, 소다수가 분출하여 거품을 발생시킬 수 있다. 용기(110)가 너무 느리게 배기되면, 소다수가 거품을 발생시키지는 않지만 사이클 시간이 증가할 수 있고 전체 생산 속도/효율이 감소될 수 있다. 이어서, 역압 필러 헤드(390)가 상승될 수 있다.
따라서, 역압 노즐(380)은, 용기가 캡핑될 때까지 또는 그렇지 않으면 밀폐될 때까지 충전되는 동안 이산화탄소의 예상 손실을 보상하도록 완제품보다 높은 탄산화 수준에서 탄산수를 공급한다. 용기(110)는 역압 노즐(380)과 캡핑 사이의 경과된 시간량에 대해 미리 결정된 한계값을 가질 수 있다. 미리 결정된 시간량은 약 90초 정도일 수 있다.
이어서, 충전 이송 라인(690)은 용기(110)를 매크로 성분 노즐(360)로 전진시킬 수 있다. 첨가되는 매크로 성분의 양은 특정 레시피에 따라 제어식 기어 펌프(340)에 의해 계량될 수 있다. 이어서, 충전 이송 라인(690)은 용기(110)를 마이크로 성분 타워들(500) 중 일부 또는 전부로 전진시킬 수 있다. 마이크로 성분들은, 마이크로 성분 타워들(500) 중 임의의 마이크로 성분 타워로부터 노즐 헤드들(620)의 분배 바늘들(650) 중 임의의 분배 바늘로부터, 첨가될 음료의 특정 레시피에 따라 첨가될 수 있다. 임의의 수의 마이크로 성분이 임의의 순서로 첨가될 수 있다. 이어서, 충전 이송 라인(690)은 추가 처리를 위해 용기(110)를 캡퍼 또는 다른 스테이션으로 전진시킬 수 있다.
가동 중지 시간 없이 충전 라인(100)을 동작 상태로 유지하여 소모된 마이크로 성분을 교체하기 위해, 매진 시스템(700)이 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 매진 시스템(700)은, 마이크로 성분 타워(500)의 분배 섹션(530)에 있는 각각의 분배 트레이(560)의 각각의 분배 파우치(570) 아래에 위치하는 압력 패드(605)를 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 압력 패드(605)는 인가된 힘의 변화에 따른 저항의 변화를 나타내는 폴리머 후막(PTF) 센서 등일 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 매진 시스템(700)은, 특정 분배 파우치(570)가 약 50% 미만인 경우에 LED 지표 또는 다른 유형의 지표를 사용할 수 있다. 매진 시스템(700)은, 제품 없는 상태를 방지하도록 분배 파우치(570)가 약 20% 미만으로 충전되는 경우 셧다운 신호를 충전 라인(100)에 전송할 수 있다. 이어서, 조작자는 로딩 섹션(520)의 적절한 로딩 트레이(540)에 새로운 마이크로 성분 패키지(510)를 추가할 수 있다.
매진 시스템(700)은, 또한, "연료 게이지"를 사용하여 로딩 섹션(520)의 마이크로 성분 패키지(510)에 사용되고 남아 있는 마이크로 성분을 추적할 수 있다. 연료 게이지는, 마이크로 성분들의 사용을 추정하도록 분배 펌프(610)의 동작 또는 다른 파라미터를 추적하는 소프트웨어일 수 있다. 연료 게이지는, 공기 포집 또는 진공 견인을 방지하도록 마이크로 성분 패키지(510)가 제때에 교체되는 것을 보장한다. 감미료 회로(300)의 감미료 공급원(310)은, 필요에 따라 새로운 박스-인-박스 또는 다른 용기에 연결될 수 있는 전환 밸브 등을 가질 수 있다. 다른 구성요소 및 다른 구성이 본원에서 사용될 수 있다.
따라서, 임의의 수의 상이한 음료를 즉석에서 생산하는 유연성은 충전 라인(100)을 사용함으로써 개인화된 음료 혼합물을 생산하는 능력을 생성한다. 예를 들어, 소비자는, 6개의 상이한 음료 또는 향미료를 갖는 음료들의 개인화된 식스 팩을 주문할 수 있고, 그러한 식스 팩을 집 또는 다른 곳으로 배달시킬 수 있다. 도 12는 본원에서 설명될 수 있는 전자 상거래 음료 시스템(705)의 일례의 개략도이다. 스테이션(710)에서, 소비자는 웹페이지 또는 스마트폰 앱을 방문하여 원하는 음료 패키지 혼합물을 선택 및 구매할 수 있다. 소비자는 지불, 배송, 및 주문 수량과 같은 샘플 정보를 제공할 수 있다. 스테이션(720)에서, 사용자는 적절한 레시피, 수량, 주소, 그래픽, 및 다른 유형의 정보를 결정할 수 있다. 스테이션(730)에서, 사용자는 그 정보를 라벨에 인쇄할 수 있다. 다시 말하면, 식별자(110)는 용기 라벨에 인쇄될 수 있다. 스테이션(740)에서, 라벨은 용기(110)에 부착될 수 있다. 스테이션(750)에서, 센서(125)는 식별자를 판독할 수 있고 충전 라인(110)은 적절한 레시피를 결정할 수 있다. 스테이션(760)에서, 충전 라인(100)은 용기(110)를 원하는 음료로 충전할 수 있다. 스테이션(770)에서, 용기(110)는 캡핑되거나 그 외에는 밀봉될 수 있다. 스테이션(780)에서, 순서의 유효성은 적절한 방식으로 검증될 수 있다. 스테이션(790)에서, 용기들(110)은 주어진 순서로 통합 및 포장될 수 있다. 스테이션(800)에서는, 추가 포장 및 배송 라벨이 준비될 수 있다. 스테이션(810)에서, 주문은 소비자에게 배송될 수 있다. 다른 및 상이한 방법 단계들이 본원에서 임의의 순서로 사용될 수 있다. 예를 들어, 용기(110)는 충전 전에 또는 충전 후에 라벨 표시될 수 있다. 헹굼 단계 등이 또한 사용될 수 있다.
다양한 회로 및 노즐은, 또한, 레시피 요건에 따라 정확한 주입량을 보장하기 위해 주기적으로 교정될 수 있다. 예를 들어, 3개의 제1 분배 바늘(650)은 노즐 헤드(620)로부터 제거될 수 있고 제1 마이크로 성분 측정 스케일 상의 지정된 위치에 부착될 수 있고, 3개의 제2 분배 바늘(650)은 노즐 헤드(620)로부터 제거될 수 있고 제2 마이크로 성분 측정 스케일 상의 지정된 위치에 부착될 수 있다. 분배 펌프들(610)은, 알려진 양을 매번 측정된 양으로 약 3회 내지 5회 분배하도록 한 번에 하나씩 트리거될 수 있다. 스케일은 각 판독 사이에서 중량 확인될 수 있다. 펌프 곡선을 조절하여 각 펌프의 업데이트된 성능을 반영할 수 있도록 평균을 계산할 수 있고 상관 인자를 계산할 수 있다. 물과 감미료 펌프에 대해서도 유사한 교정 방법을 사용할 수 있다.
따라서, 전자 상거래 음료 시스템(705)에서 충전 라인(100)을 사용함으로써, 예를 들어, "COCA-COLA FREESTYLE®" 냉장 음료 분배 유닛의 가요성을 충전 라인(100)에 제공하여 개인화된 음료 패키지 혼합물들을 생성한다. 이어서, 개인화된 제품은 빠르고 효율적인 방식으로 소비자에게 직접 전달될 수 있다. 따라서, 충전 라인(100)은, 공지된 충전 시스템에 일반적으로 연관된 가동 중지 시간 없이 임의의 수의 상이한 제품들을 생산할 수 있다. 결과적으로, 상이한 제품들과 함께 필요에 따라 다수의 음료 패키지 혼합물을 생성할 수 있다.
전술한 내용이 본원의 소정의 실시예들 및 이에 따른 특허에만 관련이 있다는 점은 명백하다. 다음의 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 일반적인 사상 및 범위를 벗어나지 않고 통상의 기술자에 의해 다수의 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.
Claims (15)
- 용기(110)를 다수의 상이한 마이크로 성분으로 충전하기 위한 마이크로 성분 타워(micro-ingredient tower)(500)로서,
복수의 마이크로 성분 용기(510); 및
노즐 헤드(620)를 포함하고,
상기 노즐 헤드는, 복수의 분배 바늘을 내부에 포함하고, 상기 복수의 분배 바늘 각각은 마이크로 성분을 용기 내에 투여하며,
마이크로 성분 타워가
로딩 섹션(520); 및
분배 섹션(530)을 더 포함하고,
상기 로딩 섹션은 상기 복수의 마이크로 성분 용기를 갖는 복수의 로딩 트레이(540)를 포함하며,
상기 분배 섹션은 복수의 분배 파우치(570)를 갖는 복수의 분배 트레이(560)를 포함하며,
상기 복수의 마이크로 성분 용기는 상기 복수의 분배 파우치와 유체 연통하는, 마이크로 성분 타워. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 분배 바늘은 상기 노즐 헤드 내에 원형 구성으로 위치하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 분배 바늘은 스테인리스 스틸을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 분배 바늘은 8개의 분배 바늘을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 분배 바늘은 16개의 분배 바늘을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 노즐 헤드는 상기 복수의 분배 바늘 및 매크로-성분 노즐을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 각 분배 바늘은 0.03인치의 내경 또는 0.05인치의 외경을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 노즐 헤드는 3D 인쇄 열가소성 물질을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 분배 섹션은 매진 시스템을 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 제1항에 있어서, 상기 노즐 헤드의 상류에 있는 분배 펌프를 더 포함하는, 마이크로 성분 타워.
- 용기를 제1항에 따른 마이크로 성분 타워의 복수의 마이크로 성분으로 충전하는 방법으로서,
복수의 마이크로 성분 용기를 내부에 로딩하는 단계;
상기 복수의 마이크로 성분을 복수의 노즐 헤드에 펌핑하는 단계; 및
상기 용기에, 상기 복수의 노즐 헤드의 복수의 분배 바늘로부터 상기 복수의 마이크로 성분을 투여하는 단계를 포함하는, 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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