Brevet FR3079732A1 — publié le 20191011

La présente invention est du domaine des machines de distribution de boissons chaudes, et notamment mais pas uniquement, des machines de distribution de chocolats chauds ou de cafés, et concerne plus particulièrement mais non exclusivement, un organe de mixage pour la préparation d'une boisson chaude à partir d'un ingrédient liquide ou d'un concentré. La préparation des produits alimentaires liquides réchauffés peut être réalisée à partir d'appareils dédiés à cette fonction, qui utilisent des ingrédients solides, le plus souvent sous forme de poudres, ou des liquides éventuellement concentrés qui doivent être conditionnés sous atmosphère protectrice et dans des conditions d'hygiène conformes aux normes en vigueur de l'industrie alimentaire. Les appareils connus de l'art antérieur ne sont pas configurés pour préparer des boissons chaudes directement à partir d'un liquide, tout en étant prévus en même temps pour réaliser une boisson chaude à partir d'un liquide concentré, comme c'est en particulier le cas des liquides concentrés contenus dans une poche aseptique. Des appareils, conçus pour la préparation de boissons instantanées comportant une enceinte à deux compartiments pour la mise en contact entre un aliment liquide et de la vapeur d'eau sous pression, sont connus. La demande W0201364232 décrit un tel système dédié à la préparation de lait et/ou de mousse de lait pour distributeur automatique de boisson, avec une injection centrale de vapeur d'eau mise en contact avec du lait qui circule dans une enceinte placée de manière coaxiale. La présence des canaux radiaux orientés de manière transversale par rapport au sens du flux permet de contrôler l'apport de vapeur. Précédemment, dans l'art antérieur il était déjà connu de la demande FR2835416 d'avoir recours à un système à double compartiments avec de tels canaux radiaux. La demande FR2835416 décrit en outre une unité 2 dédiée à l'injection de vapeur positionnée coaxialement par rapport à un tube central comportant un liquide à réchauffer. L'unité dédiée à l'injection de vapeur communique avec le tube central par des orifices radiaux qui permettent d'injecter efficacement la vapeur sous pression et de nettoyer 5 ce tube central. Un tel système, qui est parfaitement efficace pour préparer des boissons chaudes sur une base liquide convenablement diluée, n'est pas bien adapté pour la préparation de telles boissons à partir d'un concentré. 10 Pour pallier tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique précité, la présente invention concerne un organe de mixage, et de distribution, pour un appareil de préparation de boissons chaudes, comprenant un corps creux comportant : - une chambre tubulaire principale, s'étendant suivant un axe 15 longitudinal qualifié d'axe longitudinal principal « PP'», et ménagée sur toute la longueur dudit corps creux de l'organe de mixage entre, une première entrée débouchant sur une première extrémité du corps creux, et, une sortie débouchant sur une deuxième extrémité du corps creux; et 20 - une première chambre tubulaire d'injection s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal principal, débouchant d'une part sur ladite première extrémité du corps creux par une deuxième entrée, et débouchant d'autre part sur la chambre tubulaire principale par une première série d'orifices 25 comprenant au moins trois trous traversant ; caractérisé en ce que le corps creux comporte une deuxième chambre tubulaire d'injection s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal principal, débouchant d'une part sur ladite première extrémité du corps creux par une troisième entrée, et 30 débouchant d'autre part sur la chambre tubulaire principale par une deuxième série d'orifices comprenant au moins deux trous traversant. 3 Grâce à une telle configuration l'organe de mixage selon l'invention est conçu pour fonctionner à la manière d'un mini-réacteur comportant une enceinte principale adaptée pour recevoir un aliment liquide - ou un concentré - par la première entrée, et qui est reliée à deux enceintes 5 d'injection par des trous traversant qui font office de canaux pour une double injection de vapeur d'eau et/ou d'eau. Cette configuration permet d'additionner simultanément de l'eau et de la vapeur d'eau sous pression, pour une dilution contrôlée avec une excellente homogénéisation du mélange. L'injection de la vapeur dans la chambre tubulaire principale, 10 depuis la première chambre tubulaire d'injection au travers de la première série d'orifices, permet le chauffage de la boisson à une température d'au moins 70°C. Une telle conformation de l'organe de nixage au regard de l'injection de vapeur d'eau permet également de garantir l'hygiène entre chaque cycle de mélange, en conformité avec les bonnes pratiques 15 développées par la méthode HACCP (acronyme anglo-saxon pour : « Hazard Analysis Critical Control Point ») de gestion de la sécurité sanitaire des aliments, par injection de vapeur à 100°C. L'injection d'eau et de vapeur d'eau dans l'enceinte principale, sous pression et en simultanée, est compatible avec : 20 - un fonctionnement d'un appareil à faible consommation d'énergie ; - une rapidité de préparation exigée pour les boissons instantanées ; - un niveau sonore très faible en comparaison de celui occasionné par la mise en route des mélangeurs connus avec rotor ; et - des saveurs, des arômes des aliments qui sont sublimés, voire des 25 propriétés organoleptiques qui sont améliorées. La première série d'orifices et la deuxième série d'orifices de l'organe de mixage selon l'invention s'étendent avantageusement sensiblement radialement par rapport à l'axe longitudinal principal, tel que les trous 30 traversant de la première série d'orifices sont décalés en quinconce par rapport aux trous traversant de la deuxième série d'orifices. Une telle configuration permet l'addition simultanée des flux d'eau et de vapeur d'eau orientés dans des directions différentes, sans qu'ils ne se croisent, 4 pour éviter toute interférence qui diminue l'efficacité des jets de vapeur et/ou d'eau. Avantageusement, la première chambre tubulaire d'injection s'étire 5 dans le corps creux suivant un premier axe latéral, qualifié d'axe latéral « L1 L1' », la deuxième chambre tubulaire d'injection s'étire dans le corps creux suivant un deuxième axe latéral, qualifié d'axe latéral « L2L2' » ; la chambre tubulaire principale et les deux chambres tubulaires d'injection étant configurées telles que le premier axe latéral, le deuxième axe latéral 10 et le susdit axe longitudinal principal sont inscrits dans un même plan. En combinaison avec ce qui précède, les trous traversant de la première série d'orifices sont orientés dans un sens opposé par rapport aux trous traversant de la deuxième série d'orifices, sans être en vis-à-vis, l'action des flux d'eau et de vapeur est opérée dans un même plan ce qui permet 15 de conjuguer le travail des forces dus à la fois au flux d'eau et au flux de vapeur pour une efficacité maximale, en permettant de libérer les saveurs aux seins du liquide, ou du liquide concentré, avec une dépense énergétique moindre. 20 Avantageusement, l'organe de mixage selon l'invention comprend : - un tube d'admission d'aliment prévu pour être raccordé à un circuit de distribution d'aliment liquide ou concentré ; - un tube d'admission de vapeur prévu pour être raccordé à un circuit de distribution de vapeur d'eau ; 25 - un tube d'admission d'eau prévu pour être raccordé à un circuit de distribution d'eau ; et les trois susdits tubes d'admission étant fixés sur la première extrémité du corps creux, tels que : le tube d'admission d'aliment est branché sur la première entrée, le tube d'admission de vapeur est 30 branché sur la deuxième entrée, et le tube d'admission d'eau est branché sur troisième entrée. Ainsi, la première extrémité du corps creux de l'organe de mixage selon l'invention, qui intègre lesdites première, deuxième et troisième entrées, est dévolue à l'injection des ingrédients, des liquides et des gaz, à la manière d'un organe d'injection qui peut être 5 convenablement relié à un appareil de préparation de boisson, de préférence à l'aide d'au moins un moyen de raccord rapide. Un tel moyen de raccord rapide est décrit dans la demande de brevet FR2835416 de la demanderesse. 5 Avantageusement, la première série d'orifices comprend six trous traversant de diamètre interne de 1/15 à 1/20 mm et la deuxième série d'orifices comprend cinq trous traversant de diamètre interne de 1 à 3 mm. Une telle configuration permet une admission de vapeur d'eau par la 10 deuxième entrée avec une injection dans la chambre tubulaire principale, concomitamment à l'admission d'eau par la troisième entrée avec une injection dans la chambre tubulaire principale, avec toute la puissance requise pour venir écraser les particules en suspension dans le liquide et/ou le concentré qui est introduit dans l'organe de mixage par la 15 première entrée. Avantageusement, l'espacement entre les trous traversant de la première série d'orifices et l'espacement entre les trous traversant de la deuxième série d'orifices est de 10 à 20 mm. Les inventeurs ont 20 démontrés qu'une telle configuration permettait une répartition idéale des flux d'eau et de vapeur dans la chambre tubulaire principale. Avantageusement, le diamètre interne de la chambre tubulaire principale, de la première chambre tubulaire d'injection et de la deuxième 25 chambre tubulaire d'injection est de 3 à 7 mm et la longueur « L» de la chambre tubulaire principale, de la première chambre tubulaire d'injection et de la deuxième chambre tubulaire d'injection est de 80 à 130 mm. Les inventeurs ont montrés que de telles dimensions sont particulièrement adaptées pour préparer une ration de boisson de manière instantanée, 30 avec à la fois la quantité en ingrédient liquide, le volume en eau et l'injection de vapeur sous pression qui sont étroitement contrôlés pour obtenir une boisson de très bonne qualité. 6 Le corps creux de l'organe de mixage selon l'invention comprend avantageusement de l'acier inoxydable, de préférence un acier inox alimentaire. Le terme « acier inoxydable » doit être compris dans son acception usuelle, c'est-à-dire un acier à forte teneur en chrome (une 5 teneur en Cr supérieure à 10,5%) et à faible teneur en carbone (une teneur en C ne dépassant pas 1,2%). L'acier mis en oeuvre pour la fabrication du corps creux de l'organe de mixage selon l'invention est en particulier un acier inox alimentaire. De manière toute préférée, il s'agit d'un acier inox alimentaire comprenant 0,01 à 0,03% de carbone ; 17 à 10 19% de chrome ; 9 à 11% de nickel ; 0,8 à 1,2% de silicium ; 1,8 à 2,2% de manganèse ; 0,03 à 0,05% de phosphore et 0,02 à 0,04% de soufre : un tel acier est également désigné par le terme « INOX 304 L » selon les normes établies par l'institut américain du fer et de l'acier (connu aussi sous l'acronyme anglo-saxon « AISI ») ou « Z3CN18-10 » selon la norme 15 AFNOR NF A 35573. La présente invention concerne également un appareil pour la préparation de boissons chaudes instantanées, comprenant un organe de mixage tel que décrit précédemment dans le cadre de l'invention, un 20 moyen de chauffage de l'eau raccordé à la deuxième entrée de l'organe de mixage, un circuit de distribution d'eau raccordé à la troisième entrée de l'organe de mixage, et un moyen de distribution séquentielle de liquide alimentaire éventuellement concentré comprenant une pompe péristaltique raccordée à la première entrée de l'organe de mixage. Un tel 25 appareil peut adopter un mode de fonctionnement à faible consommation d'énergie pour préparer rapidement une boisson instantanée (de l'ordre de 10 secondes). Les boissons obtenues ont un arôme et une saveur sans équivalent qui sont sublimés, et le niveau sonore de l'appareil respecte la tranquillité des consommateurs, qui peuvent ainsi déguster 30 leur boisson dans une atmosphère sereine. Le moyen de chauffage est de préférence un chauffe-eau raccordé au réseau d'eau potable. Le circuit de distribution d'eau est de préférence raccordé au réseau d'eau potable. Le moyen de distribution séquentielle de liquide alimentaire comporte de préférence une poche plastique de liquide concentré, la poche plastique 7 étant avantageusement une poche en polyuréthane (PU) alimentaire, qui sert de réservoir interchangeable et qui est jetable après usage. Le tout est avantageusement piloté par un microcontrôleur avec une programmation électronique configurée pour fonctionner sur des 5 séquences de 10 secondes par tasses. La description détaillée qui suit présente des modes de réalisation de la présente invention, uniquement donnés à titre illustratif et qui ne doivent nullement être interprétés comme limitatifs, et leurs figures annexées 10 parmi lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'organe de mixage selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en transparence du mode de réalisation de l'organe de mixage illustré à la figure 1 ; 15 - la figure 3 représente une vue de profil du mode de réalisation de l'organe de mixage illustré à la figure 1 ; - la figure 4 représente une vue en coupe du mode de réalisation de l'organe de mixage illustré à la figure 1 ; - la figure 5 représente une autre vue de profil du mode de réalisation 20 de l'organe de mixage illustré à la figure 1 ; - la figure 6 représente une vue en coupe du corps creux suivant le plan de coupe AA' montré à la figure 3 ; - la figure 7 montre une vue de face du mode de réalisation de l'organe de mixage illustré à la figure 1 par une de ses extrémités ; et 25 - la figure 8 représente de manière schématique une vue en transparence d'un appareil selon l'invention comportant l'organe de mixage selon l'invention. La figure 1 montre un organe de mixage 1 et de distribution de 30 boisson chaude instantanée selon l'invention. L'organe de mixage 1 comporte un corps creux 4 de forme sensiblement cylindrique, et trois entrées sur une de ses extrémités : - une première entrée 7 ouverte sur une chambre tubulaire principale 10 s'étendant suivant un axe longitudinal principal « PP' » ; 8 - une deuxième entrée 14 ouverte sur une première chambre tubulaire d'injection 17 s'étendant suivant un premier axe latéral « Li Li' » sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal principal « 5 - une troisième entrée 20 ouverte sur une deuxième chambre tubulaire d'injection 24 s'étendant suivant un premier axe latéral « L2L2' » sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal principal « PP' ». L'axe longitudinal principal « PP' » et les deux axes latéraux 10 « L1L1' » et « L2L2' » sont tous les trois inscrits dans un même plan, selon le mode de réalisation décrit. La chambre tubulaire principale 10 communique avec la première chambre tubulaire d'injection 17 par une première série d'orifices 27 comprenant six trous traversant de 1/10 mm de diamètre interne. La chambre tubulaire principale 10 communique 15 également avec la deuxième chambre tubulaire d'injection 24 par une deuxième série d'orifices 30 comprenant cinq trous traversant de 2 mm de diamètre interne (voir les figures 2 à 5). La première série d'orifices 27 et la deuxième série d'orifices 30 s'étendent sensiblement radialement par rapport à l'axe longitudinal principal « PP' », les trous traversant de la 20 première série d'orifices étant décalés en quinconce par rapport aux trous traversant de la deuxième série d'orifices (voir les figures 2 et 4). L'espacement entre les trous traversant d'une même série d'orifice est de 16 mm. Le diamètre interne de la chambre tubulaire principale, de la première chambre tubulaire d'injection et de la deuxième chambre 25 tubulaire d'injection est de 5 mm et la longueur « L» de la chambre tubulaire principale, de la première chambre tubulaire d'injection et de la deuxième chambre tubulaire d'injection est de 97 mm. Selon le mode de réalisation particulier décrit, le corps creux 4 de l'organe de mixage 1 comporte une première façade 34 et une deuxième 30 façade 37 qui ferment latéralement le corps creux 4 et occupent la fonction de capot pour fermer respectivement l'enceinte de la première chambre tubulaire d'injection 17, et l'enceinte la deuxième chambre tubulaire d'injection 24 (voir la figure 6). Il peut être également recouru à l'utilisation d'un coffrage de forme cylindrique venant encapsuler le corps 9 creux 4 pour venir fermer hermétiquement les deux chambres d'injection positionnée latérement par rapport à la chambre tubulaire principale. La figure 7 montre une vue de face d'une extrémité du corps creux opposée à la première extrémité 40 du corps creux - première extrémité 5 sur laquelle débouche la première entrée 7, la deuxième entrée 14 et la troisième entrée 20 - et qui est qualifiée de deuxième extrémité 44 du corps creux 4 (la figure 7 montre également le plan de coupe BB' correspondant au plan de la figure 4). La deuxième extrémité 44 du corps creux comporte une sortie 47 sur laquelle débouche la chambre 10 tubulaire principale 10, cette sortie 47 étant utile pour déverser directement la boisson chaude qui vient d'être préparée dans un contenant de dégustation 49 (tasse, grande tasse ou tasse haute aussi connue sous le terme anglo-saxo « mug », verre, etc). La figure 8 représente de manière schématique une vue en 15 transparence d'un appareil 50 pour la préparation de boissons chaudes instantanées selon l'invention comportant l'organe de mixage 1 selon l'invention. L'appareil 50 comprend : - l'organe de mixage 1 ; - un moyen de chauffage de l'eau raccordé à la deuxième entrée 20 14 de l'organe de mixage 1 ; - un circuit de distribution d'eau raccordé à la troisième entrée 20 de l'organe de mixage 1 ; et - un moyen de distribution séquentielle de liquide alimentaire éventuellement concentré comprenant une pompe péristaltique 25 52 raccordée à la première entrée 7 de l'organe de mixage 1. Le moyen de chauffage est de préférence un chauffe-eau (non représenté) raccordé au réseau d'eau potable et est fixé au corps creux 4 par un tube d'admission de vapeur 54 de l'organe de mixage 1. Le circuit de distribution d'eau est de préférence raccordé au réseau d'eau potable 30 et est fixé au corps creux 4 par un tube d'admission d'eau 57 de l'organe de mixage 1. Le moyen de distribution séquentielle de liquide alimentaire comporte une poche plastique de liquide concentré 60 - en polyuréthane alimentaire - qui sert de réservoir interchangeable, jetable après usage, et qui est monté sur le corps creux 4 par un tube d'admission d'aliment 64 de 10 l'organe de mixage 1. Le tout est avantageusement piloté par un microcontrôleur (non représenté). Le tube d'admission de vapeur 54 et le tube d'admission d'eau 57, sont constitués de silicone alimentaire, et sont introduits dans le corps de 5 l'appareil 50 par une rondelle support 67 de soixante millimètre de diamètre comportant deux perçages 70 de 4 mm de diamètre interne. Le tube d'admission d'aliment 64 est relié à un tuyau plastique 74 - en silicone alimentaire - intégré au moyen de distribution séquentielle de liquide alimentaire qui comporte la pompe péristaltique 52 dans laquelle 10 est engagé ledit tuyau plastique 74. Le tuyau plastique 74 est raccordé à la poche plastique de liquide concentré 60 en étant engagé dans un bouchon de sortie de produit 77 solidaire du corps de l'appareil 50. La sortie 47 de l'organe de mixage 1 comporte avantageusement un taraudage, utile pour la fixation d'un réducteur 80 comportant un filetage 15 84 complémentaire dudit taraudage. Un tel réducteur peut comporter plusieurs sorties pour la distribution de la boisson chaude fraîchement préparée dans plusieurs tasses en même temps. Selon un mode de réalisation préféré, l'organe REVENDICATIONS1. Organe de mixage (1) pour un appareil de préparation de boissons chaudes, comprenant un corps creux (4) comportant : - une chambre tubulaire principale (10), s'étendant suivant un axe longitudinal principal PP', et ménagée sur toute la longueur dudit corps creux de l'organe de mixage entre, une première entrée (7) débouchant sur une première extrémité (40) du corps creux (4), et, une sortie (47) débouchant sur une deuxième extrémité (44) du corps creux (4) ; et - une première chambre tubulaire d'injection (17) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal principal PP', débouchant d'une part sur ladite première extrémité (40) du corps creux par une deuxième entrée (14), et débouchant d'autre part sur la chambre tubulaire principale (10) par une première série d'orifices (27) comprenant au moins trois trous traversant ; caractérisé en ce que le corps creux comporte une deuxième chambre tubulaire d'injection (24) s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal principal PP', débouchant d'une part sur ladite première extrémité (40) du corps creux par une troisième entrée (20), et débouchant d'autre part sur la chambre tubulaire principale (10) par une deuxième série d'orifices (30) comprenant au moins deux trous traversant. 2. Organe de mixage (1) selon la revendication 1, dans lequel la première série d'orifices (27) et la deuxième série d'orifices (30) s'étendent sensiblement radialement par rapport à l'axe longitudinal principal PP', les trous traversant de la première série d'orifices (27) étant décalés en quinconce par rapport aux trous traversant de la deuxième série d'orifices (30). 3. Organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la première chambre tubulaire d'injection (17) s'étire dans le 12 corps creux (4) suivant un premier axe latéral Li Li', la deuxième chambre tubulaire d'injection (24) s'étire dans le corps creux suivant un deuxième axe latéral L2L2' ; la chambre tubulaire principale (10) et les deux chambres tubulaires d'injection (17, 24) 5 étant configurées telles que le premier axe latéral Li Li', le deuxième axe latéral L2L2' et le susdit axe longitudinal principal PP' sont inscrits dans un même plan. 4. Organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans 10 lequel l'organe de mixage (1) comprend : - un tube d'admission d'aliment (64) prévu pour être raccordé à un circuit de distribution d'aliment liquide ou concentré ; - un tube d'admission de vapeur (54) prévu pour être raccordé à un circuit de distribution de vapeur d'eau ; 15 - un tube d'admission d'eau (57) prévu pour être raccordé à un circuit de distribution d'eau ; et les trois susdits tubes d'admission étant fixés sur la première extrémité (40) du corps creux (4), tels que : le tube d'admission d'aliment (64) est branché sur la première entrée (7), le tube 20 d'admission de vapeur (54) est branché sur la deuxième entrée (14), et le tube d'admission d'eau (57) est branché sur troisième entrée (20). 5. Organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans 25 lequel la première série d'orifices (27) comprend six trous traversant de diamètre interne de 1/15 à 1/20 mm et la deuxième série d'orifices (30) comprend cinq trous traversant de diamètre interne de 1 à 3 mm. 30 6. Organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'espacement entre les trous traversant de la première série d'orifices (27) et l'espacement entre les trous traversant de la deuxième série d'orifices (30) est de 10 à 20 mm. 13 7. Organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le diamètre interne de la chambre tubulaire principale (10), de la première chambre tubulaire d'injection (17) et de la deuxième chambre tubulaire d'injection (24) est de 3 à 7 mm et la longueur L 5 de la chambre tubulaire principale (10), de la première chambre tubulaire d'injection (17) et de la deuxième chambre tubulaire d'injection (24) est de 80 à 130 mm. 8. Organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans 10 lequel le corps creux (4) comprend de l'acier inoxydable, de préférence un acier inox alimentaire. 9. Appareil (50) pour la préparation de boissons chaudes instantanées, comprenant : 15 - un organe de mixage (1) selon l'une des revendications 1 à 8; - un moyen de chauffage de l'eau raccordé à la deuxième entrée (14) de l'organe de mixage (1) ; - un circuit de distribution d'eau raccordé à la troisième entrée (20) de l'organe de mixage (1) ; et 20 - un moyen de distribution séquentielle de liquide alimentaire éventuellement concentré comprenant une pompe péristaltique (52) raccordée à la première entrée (7) de l'organe de mixage (1).