(57)【要約】  本発明は、冷却又は冷凍及び／又は泡立ち製品を調製するためのデバイス１０に関する。デバイスは、製品入口２０であって、周囲温度での特定の量の流体が任意選択的に空気も伴って特定の流量でデバイスに入る（この流量はデバイスにより調製される製品の種類に依存する）、製品入口と、流体が中を通って流れ処理される処理チャンバ１０８と、処理チャンバ内で回転可能であり、処理チャンバ内を流れる流体をクエット流効果により混合する及び／又はかき取りする及び／又は泡立てる少なくとも１つの処理要素１００、２００、３００と、ある冷却電力を与える、少なくとも部分的に流体に接する処理チャンバを少なくとも部分的に冷却する冷却要素６０とを備える。本発明は更に、前記デバイスを使用して低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための方法に関する。【選択図】図９
2019513006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するためのデバイス（１０）であって、
製品入口（２０）であって、前記製品入口を通って、周囲温度での特定の量の流体が、任意選択的に空気も伴って特定の流量で前記デバイスに入り、前記流量は、前記デバイスにより調製される製品の種類に依存する、製品入口（２０）と、
前記流体が中を通って流れ処理される処理チャンバ（１０８）であって、流体の流れのための容量を画定する処理チャンバ（１０８）と、
前記処理チャンバ（１０８）内で回転可能であり、前記処理チャンバ内を流れる前記流体をクエット流効果により混合する及び／又はかき取りする及び／又は泡立てるように構成された少なくとも１つの処理要素（１００、２００、３００）と、
特定の冷却電力を与える、少なくとも部分的に前記流体に接する前記処理チャンバ（１０８）を少なくとも部分的に冷却するように構成された冷却要素（６０）と、
を備える、デバイス（１０）。
【請求項２】
前記処理要素は、単一の回転可能要素（３００）を備え、前記単一の回転可能要素は、前記要素（３００）が回転したときに前記処理チャンバ（１０８）内の前記流体を泡立たせる１つ又は複数のかき混ぜ手段（１０２）を備え、前記要素（３００）は、前記要素（３００）が回転したときに前記処理チャンバ（１０８）の壁から製品をかき取ることを可能にする１つ又は複数のかき取り手段（２０１）を更に備える、請求項１に記載のデバイス（１０）。
【請求項３】
前記かき取り手段（２０１）は弾性手段に取り付けられ、前記処理チャンバ（１０８）の内壁に適切に接触させる、請求項２に記載のデバイス（１０）。
【請求項４】
前記処理要素（３００）の回転速度は、前記デバイス（１０）内で調製される製品の種類及び／又は前記製品の泡立ちレベルの関数として計算される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項５】
前記処理要素は泡立て要素（１００）と別個のかき取り要素（２００）とを備え、両要素（１００、２００）は、前記処理チャンバ（１０８）内において同じ若しくは異なる回転速度及び／又は回転方向で回転可能である、請求項１に記載のデバイス（１０）。
【請求項６】
前記泡立て要素（１００）並びにかき取り要素（２００）の前記回転速度及び／又は前記回転方向は、前記デバイス（１０）内で調製される製品の種類及び／又は前記製品の泡立ちレベルに応じて計算される、請求項５に記載のデバイス（１０）。
【請求項７】
前記処理チャンバ（１０８）に入る流体の流量は、前記流体が前記処理チャンバ（１０８）を出る前に、前記冷却要素（６０）により与えられる前記冷却電力が前記流体を所望の温度に冷却することを可能にするように計算される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項８】
低温製品又はチルド製品を調製するための前記処理要素（１００、２００、３００）の回転速度は１〜１０ｒｐｍの範囲内である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項９】
アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための前記処理要素（１００、２００、３００）の回転速度は１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１０】
前記処理チャンバ（１０８）は、前記低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品が継続的に導出されるように、前記製品入口（２０）と製品出口（３０）とを接続している、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１１】
前記流体が通過する前記処理チャンバ（１０８）の長さは、前記流体の流れに接する内部冷却面（１０４）を画定する前記冷却要素（６０）に一致する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１２】
前記処理要素（１００、２００、３００）は、円筒状の処理チャンバ内に同心状に配置された、前記円筒状の処理チャンバ（１０８）内で回転する筒として構成されており、前記円筒状の処理チャンバと前記筒との間に、流体が流れ処理される、厚さ（ｔ）を持つ間隙を形成している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１３】
前記筒同士の間に形成された前記間隙は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍである厚さ（ｔ）を有する、請求項１２に記載のデバイス（１０）。
【請求項１４】
前記デバイスは、カプセルなどのカートリッジとして構成された容器に接続可能であり、前記容器には、前記製品入口（２０）を通じて前記デバイス（１０）内に供給される周囲温度の流体が貯蔵されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１５】
前記デバイスは、識別手段を備える容器に接続可能であり、前記識別手段は、前記デバイス内で低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品の調製を可能にするプロセスパラメータを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１６】
前記プロセスパラメータは、生成される製品の種類、導出される製品の温度、前記処理チャンバ（１０８）内の流体の流量、前記処理要素（１００、２００、３００）の回転速度、前記処理チャンバ（１０８）に取り込む空気比率のうちの１つ又は組み合わせである、請求項１５に記載のデバイス（１０）。
【請求項１７】
前記デバイスは、動作しているとき、水平又は垂直のいずれかに配置されるように構成されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）を使用して低温製品又は冷凍製品及び／若しくは泡立ち製品を調製するための方法であって、
流体が製品出口（３０）を通じて導出される前に、前記流体を、前記デバイス内における特定の滞留時間を前記流体に与えるように定められた特定の流量で、前記製品入口（２０）を通じて前記デバイス（１０）の前記処理チャンバ（１０８）内に導入するステップと、
製造される製品の種類に応じて、任意選択的に、前記製品入口（２０）を通じて導入される前記流体に空気を加えるステップと、
製造される製品の種類に応じて、前記処理要素（１００、２００、３００）を特定の速度で回転させるステップと、
前記処理要素（１００、２００、３００）の回転と同時に、前記冷却要素（６０）を作動させて、少なくとも部分的に、前記流体と接する前記処理チャンバ（１０８）を冷却するステップと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記処理要素（１００、２００、３００）の回転速度及び／又は回転方向は、調製される製品に応じて、低温製品又はチルド製品を調製するための１〜１０ｒｐｍの範囲内の低速から、アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内の高速まで変化する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
含気製品が所望される場合、前記処理チャンバ（１０８）に空気が導入される、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイスクリーム、ホイップヨーグルト等などの、含気させることもできる冷却又は冷凍菓子を調製するためのデバイスに関する。デバイスは、周囲温度でデバイスに入る原料流体から出発した高品質の製品を提供することができるコンパクトで高速なシステムである。本発明は更に、このような低温製品又は冷凍製品を調製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アイスクリームなどの冷却菓子又は冷凍菓子の大部分の消費は、既に調製されて冷却又は冷凍され、後の消費のためにその状態が維持されている製品に関するものである。このような製品が家庭での消費を目的としている場合、いくつかの欠点がある。欠点は、例えば、製品を冷却又は冷凍状態に維持するために製品を迅速に家に運ぶ必要がある、製品を冷凍庫で保存する必要がある、及び標準的な冷凍庫の容量を考えると限られた数のフレーバーしか入手できないなどである。更に、そのような製品の口当たりは、どちらかといえば固く、できたての菓子とはまったく異なる。
【０００３】
家庭での消費を目的とするか業務、店舗等での使用を目的とするかを問わず、今日利用可能な解決策は、冷却菓子又はアイスクリームマシンを用いて新鮮な菓子製品を製造することである。これにより、得られる製品の食感はより満足なものとなるが、既知のマシンによる調製手順にはいくつかの欠点がある。
【０００４】
具体的には、全ての原材料を予め混合する必要があること、そうしたマシンの容量が、通常、同じフレーバー１人前の５回分以上に相当すること、及び必要な時間が約３０分である（例えばアイスクリームの場合）ことである。更には、調製のために必要とされる原材料は、その調製マシンの多数の部分（例えば、撹拌器、タンク、又は注出機）に接することになり、それらの全ての部分を洗浄しなければならない。他の代替案では、標準的な冷凍庫における冷却又は冷凍段階の前に、周囲温度で調製することを示す。したがって、これら代替案も、時間がかかり、洗浄作業を必要とする。
【０００５】
また、これらの既知のマシンは非常に嵩張り、長い調製時間を要する。また、１人前より多くを一度に調製しなければならない（バッチ調製として知られる）。したがって、冷却又は冷凍菓子をバッチで調製する既知のマシンには、記載したとおり、いくつかの制限があり。例えば、処理されるべき量を予め調製する必要があり、また、最終製品は（例えば、フレーバーによる）層分布ができない均質なものに限定される。したがって、特に、よりコンパクトで、高品質で安定した泡立てにより高度に含気される混合物を製造することができ、１人前を提供することができ、特に後の洗浄を必要としないマシン及びシステムを使用することで、冷却菓子又は冷凍菓子の調製の利便性を向上させることに対する要求がある。
【０００６】
したがって、本発明は、これらのニーズに対処し、従来技術の欠点を克服し、周囲温度の流体原料製品から出発したアイスクリーム又は低温製品又は泡立ち製品を導出するインライン及びオンデマンドシステムを提供するデバイスを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００７】
第１の態様によれば、本発明は、冷却又は冷凍及び／又は泡立ち製品を調製するためのデバイスに関し、デバイスは、製品入口であって、製品入口を通って、周囲温度での特定の量の流体が任意選択的に空気も伴って特定の流量でデバイスに入り、この流量は、デバイスにより調製される製品の種類に依存する、製品入口と、流体が中を通って流れ処理される処理チャンバであって、流体の流れのための容量を画定する処理チャンバと、処理チャンバ内で回転可能であり、処理チャンバ内を流れる流体をクエット流効果により混合する及び／又はかき取りする及び／又は泡立てるように構成された少なくとも１つの処理要素と、特定の冷却電力を与える、少なくとも部分的に流体に接する処理チャンバを少なくとも部分的に冷却するように構成された冷却要素と、
を備える。
【０００８】
第１の実施形態によるデバイスのデバイス処理要素は、典型的には、単一の回転可能要素を備え、この単一の回転可能要素は、要素が回転したときに処理チャンバ内の流体を泡立たせる１つ又は複数のかき混ぜ手段を備え、要素は、要素が回転したときに処理チャンバの壁から製品をかき取ることを可能にする１つ又は複数のかき取り手段を更に備える。
【０００９】
かき取り手段は弾性手段に取り付けられ、処理チャンバの内壁に適切に接触させることが好ましい。典型的には、処理要素の回転速度は、デバイス内で調製される製品の種類及び／又はその泡立ちレベルの関数として計算される。
【００１０】
第２の実施形態によれば、デバイスの処理要素は泡立て要素と別個のかき取り要素とを備え、両要素は、処理チャンバ内において同じ若しくは異なる回転速度及び／又は回転方向で回転可能である。泡立て要素並びにかき取り要素の回転速度及び／又は回転方向は、デバイス内で調製される製品の種類及び／又はその泡立ちレベルに応じて計算される。
【００１１】
典型的には、本発明のデバイスにおいては、処理チャンバに入る流体の流量は、流体が処理チャンバを出る前に、冷却要素により与えられる冷却電力が流体を所望の温度に冷却することを可能にするように計算される。好ましくは、低温製品又はチルド製品を調製するための処理要素の回転速度は１〜１０ｒｐｍの範囲内である。アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための処理要素の回転速度は典型的には１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内である。処理チャンバは、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品が連続的に導出されるように、製品入口と製品出口とを好ましくは接続している。
【００１２】
流体が通過する処理チャンバの長さは、流体の流れに接する内部冷却面を画定する冷却要素に典型的には一致する。
【００１３】
本発明によれば、処理要素は、円筒状の処理チャンバ内に同心状に配置された、円筒状の処理チャンバ内で回転する筒として好ましくは構成されており、円筒状の処理チャンバと筒との間に、流体が流れ処理される、厚さを持つ間隙を形成している。筒同士の間に形成された間隙は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍである厚さ（ｔ）を有する。
【００１４】
典型的には、本発明によれば、デバイスは、カプセルなどのカートリッジとして構成された容器に接続可能であり、容器には、製品入口を通じてデバイス内に供給される周囲温度の流体が貯蔵される。好ましくは、容器は識別手段を備え、識別手段は、当該デバイス内で低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品の調製を可能にするプロセスパラメータを含む。プロセスパラメータは、典型的には、生成される製品の種類、導出される製品の温度、処理チャンバ内の流体の流量、処理要素の回転速度、処理チャンバに取り込む空気比率のうちの１つ又は組み合わせである。
【００１５】
デバイスは、動作しているとき、水平又は垂直のいずれかに配置されるように典型的には構成されている。
【００１６】
更に第２の態様によれば、本発明は、記載したようなデバイスを用いて低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための方法に関し、方法は、
流体が製品出口を通じて導出される前に、流体を、デバイス内における特定の滞留時間を流体に与えるように定められた特定の流量で、製品入口を通じてデバイスの処理チャンバ内に導入するステップと、
作製される製品の種類に応じて、任意選択的に、製品入口を通じて導入される流体に空気を加えるステップと、
作製される製品の種類に応じて、処理要素を特定の速度で回転させるステップと、
処理要素の回転と同時に、冷却要素を作動させて、少なくとも部分的に、流体と接する処理チャンバを冷却するステップと、
を含む。
【００１７】
好ましくは、処理要素の回転速度及び／又は回転方向は、調製される製品に応じて、低温製品又はチルド製品を調製するための１〜１０ｒｐｍの範囲内の低速から、アイスクリーム製品又は泡立ち製品又は含気製品を調製するための１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内の高速まで変化する。
【００１８】
本発明の方法においては、含気製品が所望される場合、処理チャンバに空気が典型的には導入される。
【００１９】
別の態様によれば、本発明は、低温製品又は冷凍製品及び／又は泡立ち製品を調製するための、前述のようなデバイスの使用に関する。
【００２０】
本発明の更なる特徴、利点及び目的は、以下の本発明の非限定的実施形態の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば、当業者には明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの正面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの主要構成要素である。
【図４】図３に示される、本発明の第１の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの主要構成要素をより詳細に示す。
【図５】特に、冷媒がデバイスから出入りする場所を示す、本発明の第１の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの全体図である。
【図６】特に、冷媒がデバイスから出入りする場所を示す、本発明の第１の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの全体図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの横断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの正面断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による、冷却菓子又は冷凍菓子を調製するためのデバイスの主要構成要素である。
【図１０ａ】本発明の第１又は第２の実施形態のいずれかによるデバイスで使用されるせん断応力を生成するためのクエット流の基本原理を模式的に示す。
【図１０ｂ】本発明の第１又は第２の実施形態のいずれかによるデバイスで使用されるせん断応力を生成するためのクエット流の基本原理を模式的に示す。
【図１１】本発明の第１又は第２の実施形態のいずれかによるデバイスを使用した冷却菓子の調製に関わる理論的なエネルギー経路スキームである。
【図１２】本発明の第１又は第２の実施形態のいずれかによるデバイスを使用した冷凍菓子の調製に関わる理論的なエネルギー経路スキームである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の態様によれば、本発明は、含気させることもできる低温製品又は冷凍製品を調製するためのデバイス１０に関する。本発明のデバイス１０には、周囲温度の原料流体製品、典型的には液体及び任意選択的に空気も製品入口２０を通じて供給され、この流体及びおそらくは空気から、デバイス１０によって最終含気製品又は低温製品又は冷凍製品が製造される。デバイス１０によって調製される典型的な製品は、例えば、アイスクリーム又はホイップヨーグルトである。デバイス１０はインラインで機能し、製品入口２０から来る周囲温度の原料流体から出発し、所望のように、要求に応じて新たに調製される１人前の含気製品又は低温製品又は冷凍製品を必要なときに提供する。
【００２３】
デバイス１０は泡立て要素１００とかき取り要素２００とを備え、泡立て要素１００とかき取り要素２００は、１つの単一要素で構成され得る（図７〜図９に示される本発明の第２の実施形態による）、又は２つの異なる要素で構成され得る（図１〜図６に示される本発明の第１の実施形態による）。
【００２４】
ここで図１又は図４を参照すると、例えば、本発明のデバイス１０は、泡立て要素１００と別個のかき取り要素２００とを備える。典型的には、泡立て要素１００は、図４に示すように筒として構成されており、泡立ちは、更により詳細に説明するように、デバイス１０に入る空気と流体の混合におけるクエット流効果により起こる。泡立ちのない出口製品が望まれる場合には、製品入口２０を通じて空気が導入されない（したがって、流体のみがデバイスに入る）ことも可能であるとともに、本発明の範囲内に含まれる。図示していない場合であっても、本発明のデバイスにより泡立ちレベルを更に制御することができるように、空気の進入（デバイスに入る流体に供給される空気の比率）を制御することができる。
【００２５】
処理される製品（製品入口２０を通じてデバイス１０に入る）は処理チャンバ１０８を通って流れる。この処理チャンバは、冷却面１０４と泡立て要素１００の外面とにより範囲が定められて形成されている。この処理チャンバ１０８内における製品の循環により（更に泡立て要素１００及びかき取り要素２００の回転下で）、製品は冷却され、処理され、空気が更に導入されるとおそらくは泡立てられる。処理チャンバ１０８の長さＬ及びチャンバ厚さｔが、実際には、デバイス内を流れる製品が、製品が周囲温度で製品入口２０を通じてデバイスに入ったときから、既に調製された製品が製品出口３０を通じてデバイスを出るまでたどる経路を決定する（事実、処理チャンバ１０８の長さＬ及びチャンバ厚さｔは流量及び滞留時間を決定する）。流量及び滞留時間は製品が出口で導出される温度と製品の泡立ちレベルにも影響を及ぼす。特に、処理チャンバ１０８の厚さｔ及びその長さＬ（処理チャンバ１０８の容量）は、製品が従うクエット流効果（特に、製品にかかるせん断応力）に関係し、これが製品の泡立ちレベルを決定する。
【００２６】
かき取り要素２００は図４に示されるように典型的には構成されており、例えば、泡立て要素１００の外面に配置されている、好ましくは金属製、典型的にはステンレス鋼製の１つ以上の（典型的には２つの）スクレーパを備える。このかき取り要素により、冷却面１０４に付着したままの冷凍製品をかき取り、均質な製品混合物を調製することができる。
【００２７】
本発明のデバイスのこの第１の実施形態によれば、泡立て要素１００は泡立てモータ７１によって回転され、かき取り要素２００は別のかき取りモータ７２によって回転される。２つの異なるモータを有することにより、各要素、即ち、かき取り要素２００及び泡立て要素１００の回転速度をそれぞれ独立制御することができ、所望により、例えばより高度の泡立ち等を有する異なる製品混合物を調製するために、かき取り要素２００及び泡立て要素１００それぞれの回転方向も変更することができる。
【００２８】
例えば、図４に示すように、本発明のデバイス１０は蒸発器６０（熱交換器）を更に備える。蒸発器６０は、冷媒流体が流れる、典型的にはコイル又は蛇行形態の冷却路１０３を備える。形成された冷却面１０４は、製品が製品入口２０から、調製後の製品が導出される製品出口３０へと移動する間、製品が面１０４に接すると製品を冷却する。図５及び図６は、泡立て要素１００の離れた側に典型的には配置された、本発明の第１の実施形態によるデバイス１０の冷媒入口４０及び冷媒出口５０の好適な配置構成を示す。
【００２９】
製品入口部２０を通じてデバイス１０に入る流体は、外部収容手段（図示せず）から来ることができる、又は例えば、デバイス１０の外部から差し込まれたカプセル若しくは密閉容器から来ることができる。この後者の場合（カプセル型容器）では、典型的にはピストンである外部排出手段（図示せず）が好ましくは提供され、これら手段は容器の容積内で変位し、容器からその内容物を排出することができる。
【００３０】
好ましくは、処理チャンバ１０８のチャンバ厚さｔは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内である。これらの好適な処理チャンバ厚さｔの値により、最適な泡特性を実現することができる。処理チャンバ１０８で泡立てを行うために、本発明のデバイスは、少なくとも部分的に処理チャンバ１０８を通るクエット流によって、製品入口２０を通じて来る流体と空気との混合物を送ることによって得られる高せん断エネルギーにより与えられる泡立てエネルギーを基にしている。混合物中に高いせん断応力を生成し、適切な泡立てを可能にするために、処理チャンバ１０８の幅又は間隙は非常に小さいままであることが重要である。
【００３１】
クエット流とは、２つの平行平板間の空間内の粘性流体の層流を意味する。クエット流の基本原理を図１０ａ及び図１０ｂに示す。図１０ａでは、可動二次元境界板が静止二次元境界板に対して特定の速度ｕで動く。２つの境界板の間には、流体が存在する。可動境界板が動くことで、流体が動く。２つの境界の条件が、流体の動きを定義する。静止境界板では直接、静止境界板の摩擦力により、流体は全く動かない。このため、速度ｕはゼロである。可動境界板では直接、摩擦により、流体は可動境界板の速度ｕで動く。
【００３２】
単純なモデルでは、流体の速度ｕは、静止境界板から測定した方向ｙに直線的に増加する。これにより、流体にせん断応力τが生じる。せん断応力τは、２つの境界板間の距離、流体の粘度、移動境界板の絶対速度に依存する。流体中のせん断応力は、本発明のデバイスにおいて使用されるような、泡立てエネルギーとして使用することができるせん断エネルギーをもたらす。
【００３３】
本発明のデバイスは、先に記載したように、冷凍又は冷却され、更に含気され得る又は含気され得ない異なるタイプの最終製品を提供することができる。典型的には、導出される製品は、アイスクリーム、冷却液体又はチルド液体及び泡立ち液体である。
【００３４】
異なる製品を得るために考慮すべきいくつかの入力パラメータがある。
【００３５】
処理チャンバ１０８の容量（長さＬ及び厚さｔ）、デバイス１０のこれら値は固定されており、製品の冷却温度及び製品の泡立ちレベルに影響する。
【００３６】
製品入口２０に入る、流体とともに導入される又は導入されない空気、及び導入される空気の比率。これは製品を泡立たせるか泡立たせないかに直接関係し、泡立たせる場合は、泡立ちレベルに関係する。
【００３７】
製品の泡立ちレベル及び最終的に得られる製品の種類に直接影響を及ぼす、泡立て要素１００及びかき取り要素２００の回転速度及び回転方向。
【００３８】
本発明の装置１０では固定されている、冷媒入口４０を通じて導入される冷媒流体の温度。
【００３９】
製品入口２０を通じて導入される流体（任意選択的に空気とともに）の流量。これは可変であり、デバイス内で調製される製品に依存する。典型的には、冷却電力が一定であれば、流量が高くなるほど（導入される流体の温度は周囲温度であり、同じままである）処理チャンバ内における製品の滞留時間が少なくなるため、供給される製品の温度は高くなる）。
【００４０】
冷却液体又はチルド液体を調製する場合、空気は流体とともに製品入口２０を通じて導入されず、泡立て要素１００は、典型的には１ｒｐｍ〜１０ｒｐｍの範囲内である低速で回転し、流体を均一に混合し、冷却することを可能にする。処理チャンバ１０８内における熱交換により、冷却面１０４は、流体が製品出口３０を通って導出される前に、流体を５℃〜０℃を含む最終温度まで冷却する。かき取り要素２００は、流体混合物内に冷熱を均一に分配するために、冷却面１０４の内壁上の製品を流体混合物全体中へと剥がすのを助ける。
【００４１】
泡立ち製品（チルド可能なもの又はチルド可能でないもの）を調製する場合、空気が流体とともに製品入口２０を通じて導入され、泡立て要素１００が、典型的には１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍを含む高速で回転する。低温製品又はチルド製品を所望する場合、蒸発器６０が冷却面１０４の温度に作用し、泡立ち流体が製品出口３０を通じて導出される前に、泡立ち流体を、典型的には５℃〜０℃を含む温度に冷却する。泡立て要素１００の高い速度は、流体混合物を適切に混合し、泡立たせることを目的とし、流体泡を破壊し、混合物中に空気を取り入れ、混合物の含気を助ける。
【００４２】
本発明のデバイスでアイスクリームを調製する場合、空気が流体とともに製品入口２０を通じて導入され、泡立て要素１００が、典型的には１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍを含む高速で回転する。蒸発器６０は冷却面１０４の温度に作用し、泡立ち流体が製品出口３０を通じて導出される前に、泡立ち流体を、典型的には−０℃（図１２を参照）〜−５℃〜−１０℃の温度に冷却する。かき取り要素２００は、冷却面１０４の内壁に付着した冷凍混合物を混合物に取り込んでアイスクリームを製造するためにかき取りする必要がある。更に、泡立て要素１００の高い回転速度により混合物は含気される。
【００４３】
ここで図１１を参照すると、本発明によるデバイス内に続く、処理チャンバ１０８の一端（製品入口２０に接続している）から、製品出口３０に接続している処理チャンバ１０８の他端までの、冷却含気製品の理論エネルギー経路が模式的に示されている。流体は、典型的には２０℃〜２５℃を含む周囲温度で処理チャンバに入り、その後、冷却面１０４に接して冷却された後、泡立て要素１００及びかき取り要素２００の回転により混合物中に分配される。流体と空気との混合物の効果的な泡立て（空気が流体とともに製品入口部２０に入る場合）は、図１１のグラフに示されるように、５℃〜０℃を含む温度で起こる。
【００４４】
エネルギーバランス、すなわち処理チャンバ内部の流体の温度差に関連する熱エネルギーは、次式によって与えられる。
【数１】
2019513006.tif 000003
ここで、
Ｃｐは、特定の材料に応じた熱容量、
ｍは、製品又は原材料の質量、
及び
ｄＴは、温度差（ｄＴ＝Ｔ最終−Ｔ初期）である。
【００４５】
この式は、製品出口飲料出口における、周囲温度から典型的には０℃〜５℃を含む低温Ｔ１への、処理チャンバ内の製品の温度の変化に連動する熱エネルギー移動を与える。
【００４６】
ここで図１２を参照すると、本発明によるデバイス内に続く、処理チャンバ１０８の一端（製品入口２０に接続している）から、製品出口３０に接続している処理チャンバ１０８の他端までの、作製される冷凍含気製品の理論エネルギー経路が模式的に示されている。流体は、典型的には２０℃〜２５℃を含む周囲温度で処理チャンバに入り、その後、処理チャンバの経路の約３０％〜３５％において＋０℃の温度に冷却される（事実、図１２に示されるように、有効な泡立ては、経路の約５％〜１０％において、典型的には５℃〜＋０℃で起こる）。エネルギーバランス、すなわち、処理チャンバの全経路の３０％〜３５％を移動した後の処理チャンバ内部の製品の、周囲温度から低温Ｔ１（＋０℃）への温度変化に関連する熱エネルギーは次式によって与えられる。
【数２】
2019513006.tif 000004
ここで、
Ｃｐは、特定の材料に応じた熱容量、
ｍは、製品又は原材料の質量、
及び
ｄＴは、温度差（ｄＴ＝Ｔ最終−Ｔ初期）である。
【００４７】
その後、この製品は液体から固体に相変化し、その温度を０℃に維持する（つまり、＋０℃から−０℃に変化）。図１２に示されるように、製品の総質量の約５０％が固体に相変化し、処理チャンバの総経路の約５０％〜６０％を移動したと推定される。
【００４８】
この相変化に関連する熱エネルギーは、次式により与えられる。
【数３】
2019513006.tif 000005
ここで、
Ｌｆは、材料に応じた潜熱
及び
ｍは、製品又は原材料の質量
【００４９】
最終的に、製品が製品出口３０を通じてアイスクリーム製品として導出されるまで、製品が移動する処理チャンバの経路の残り５％〜１０％によって、製品がその温度を−０℃から約−５℃まで更に低下させる。エネルギーバランス、すなわち、処理チャンバのこの経路内部の流体の温度差に関連する熱エネルギーは、次式により与えられる。
【数４】
2019513006.tif 000006
ここで、
Ｃｐは、特定の材料に応じた熱容量
ｍは、製品又は原材料の質量
及び
ｄＴは、温度差（ｄＴ＝Ｔ最終−Ｔ初期）
【００５０】
上記式は、処理チャンバ内の製品の、冷凍製品の最終導出温度である−０℃から−５℃への温度変化に関連する熱エネルギー移動を与える。流体と空気との混合物の効果的な泡立て（空気が流体とともに製品入口２０を通じて導入される場合）は、図１２のグラフに示されるように、５℃〜＋０℃を含む温度で起こる。
【００５１】
上記は全て、泡立て要素とかき取り要素とが１つの単一要素として構成されている（泡立て及びかき取り要素３００（図７〜図９に示されるような）と称される）本発明の第２の実施形態によるデバイス１０にも有効である。
【００５２】
本発明のデバイス１０の第２の実施形態を示す図７〜図９に示すように、この実施形態では、泡立て要素とかき取り要素の両方は１つの単一要素で構成されている、いわゆる泡立て及びかき取り要素３００（例えば、図９を参照）である。好ましくは、この要素３００は、筒形を有して構成されており、要素３００の外側に配置されている、製品入口２０から来る流体と空気との混合物の泡立てを助けるためのかき混ぜ要素又は泡立て用エンボス加工１０２を典型的には備える。更に、泡立て及びかき取り要素３００は、１つ以上のかき取り部品、典型的にはスクレーパ２０１を備えている。これらのスクレーパは、かき取られるべき冷却面１０４の内壁にこれらのスクレーパが完全に接触することを可能にする弾性要素（典型的にはバネ等）に典型的には取り付けられている。
【００５３】
好ましくは、かき混ぜ要素又は泡立て用エンボス加工１０２は、流体の流れを製品の出口、すなわち製品出口３０へと導くことを可能とする螺旋形状で、泡立て及びかき取り要素３００の表面の外側に配置されている。
【００５４】
記載の構成により、要素３００は、処理チャンバ１０８内で動く（回転する）ことができ、（泡立て用エンボス加工１０２によって）泡立たせることができ、同時に（スクレーパ２０１によって）かき取りすることができるように構成されている。
【００５５】
本発明のこの第２の実施形態では、例えば図９に示すように、１つのモータ、すなわち泡立て及びかき取りモータ７３のみを必要とすることは明らかである。この単一モータは要素３００を回転することができ、要素３００の回転によって、処理チャンバ１０８内における製品の泡立て及びかき取りの両方を行う。
【００５６】
本発明によれば、デバイス１０の異なる構成において、１つ若しくは２つ（若しくは更により多くの）冷媒入口（４０、４０’）又は冷媒出口（５０、５０’）が可能である。
【００５７】
本発明による（２つの可能な実施形態のいずれかの）デバイスが従う主原理は、調製が望まれる製品の量から出発することで、この周囲温度の流体製品が別の製品（冷却のみ又は冷凍、更に泡立たせる可能性がある）へと出発する変化に必要な総熱エネルギーバランスが既知であるということである。更に、冷却を行う蒸発器６０のパワーは既知であり、流体がたどる経路の総容量も既知である。このため、この容量（特定の滞留時間の間）において、製品はエネルギー移動を経て、所望の冷却及びおそらくは相変化を実現する必要がある。このエネルギー除去は蒸発器６０によって行われる。
【００５８】
したがって、特定の製品（冷凍又はチルド液体）を得るために、既知の情報（製品の種類及び蒸発器６０が供給可能なパワー）から出発し、本発明のデバイスにおいて調整されるのは処理チャンバ１０８を通る製品の流量であり、すなわち、処理チャンバに送られる製品の滞留時間である。処理チャンバ１０８内におけるこの滞留時間は、特定の条件の既知の製品から出発して、所望の最終製品を提供しなければならない。最終製品の他の特性は、泡立て要素１００及びかき取り要素２００の回転速度（又は泡立て及びかき取り要素３００の回転速度）（アイスクリーム及び泡立ち製品では高速、冷却液体又はチルド液体では低速）と、また、流体とともに（製品入口２０を通じて）処理チャンバに導入される空気の比率とによって与えられる。
【００５９】
典型的には、本発明のデバイスはインラインで動作し、特定の所望の量の流体を、最終製品へと、製品出口３０を通じて導出される冷凍製品、チルド製品及びおそらくは泡立ち製品として提供する。
【００６０】
既に記載したように、製品入口部２０を通じてデバイス１０に入る流体は、外部収容手段（図示せず）から来ることができる、又は例えば、デバイス１０の外部から差し込まれたカプセル若しくは密閉容器から来ることができる。この後者の場合（カプセル型容器）では、容器は識別手段を好ましくは備え、識別手段は、とりわけ、デバイス内で生成される製品の種類、導出される製品の温度、デバイスにおける処理時間、及びデバイスの処理要素（泡立て、かき取り要素）の回転速度などの、低温製品又は冷凍製品及びおそらく更には含気製品を調製するために使用されるパラメータに関する情報を有する。典型的には、このため、デバイスはプロセッサを備える。プロセッサは、識別手段の情報を読み取り、製品調製プロセス中に、必要なパラメータを実行するように構成されている。
【００６１】
添付の全ての図形において（第１及び第２の実施形態両方の）デバイス１０が水平配置構成で示されている場合でも、デバイスは、水平姿勢又は垂直姿勢のいずれかで動作することができる。
【００６２】
第２の態様によれば、本発明は更に、上で述べたようなデバイス内で、含気させることもできる低温製品又は冷凍製品を調製するための方法に関する。本発明の方法は、
製品入口２０を通じてデバイス１０の処理チャンバ１０８に流体を導出するステップであって、流体は特定の流量で導出される、ステップと、
製造される製品の種類（含気される又は含気されない）に応じて、おそらくは、製品入口２０を通じて導入される流体にも空気を加えるステップと、
製造される製品の種類に応じて、処理要素（処理要素とは、本発明の第２の実施形態による、１つの要素として構成された泡立て及びかき取り要素３００、又は本発明のデバイスの第１の実施形態による、２つの別個の要素として構成された泡立て要素１００及びかき取り要素２００のいずれかであると理解すべきである）を特定の速度で回転させるステップと、
処理要素の回転と同時に、蒸発器６０を作動させて冷却面１０４を冷却し、処理チャンバ１０８内で冷却面１０４に接する製品を冷却するステップと、
を含む。
【００６３】
本発明はその好ましい実施形態を参照して説明されたが、多くの変更及び改変が、当業者によって、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。
【図１】
2019513006.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
2019513006.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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