СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ НАПИТКА
BEVERAGE COOLING METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится преимущественно к бытовой технике и может использоваться для улучшения потребительских качеств вина.
Уровень техники
В мире существуют различные средства охлаждения бутылки вина. Их можно разделить на две группы: охлаждение непосредственно с помощью электрической энергии и охлаждение с помощью предварительно замороженного аккумулятора холода. В первом случае не всегда бывает необходимая для этого электроэнергия. Во втором случае значение температуры охлаждаемого вина непредсказуемо, и напиток может быть переохлажден, что ухудшает потребительские свойства напитка.
Сущность изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка такого способа охлаждения напитка, которое позволяет быстро охлаждать напиток до значения температуры, максимально близкого к заданной температуры, без ухудшения потребительских качеств напитка, с уменьшением вероятности переохлаждения напитка.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ охлаждения напитка, заключающийся в том, что оснащают термоизолированный контейнер датчиком температуры напитка и микропроцессорным устройством, воспринимающим данные с датчика температуры напитка и содержащим устройство беспроводной передачи данных; аккумулятор холода, с температурой замерзания не выше -10 градусов Цельсия, замораживают; размещают в термоизолированном контейнере емкость с напитком; размещают аккумулятор холода на поверхности емкости таким образом, чтобы по крайней мере часть поверхности внизу упомянутой емкости не соприкасалась с аккумулятором холода; устанавливают в переносном компьютерном устройстве желаемую температуру напитка; с помощью микропроцессорного устройства посредством устройства беспроводной передачи данных передают на переносное компьютерное устройство данные, с помощью которых можно определить текущую температуру напитка; с помощью переносного компьютерного устройства сопоставляют текущую температуру напитка и установленную желаемую температуру напитка; с помощью переносного компьютерного устройства оповещают пользователя, когда текущая температура напитка станет несколько выше, равна или ниже желаемой температуры; удаляют аккумулятор холода от поверхности упомянутой емкости.
В более сложном варианте в дополнение к выше сказанному могут оснащать термоизолированный контейнер датчиком веса брутто упомянутой емкости, передающим данные на микропроцессорное устройство; оснащать термоизолированный контейнер датчиком температуры внешней окружающей среды, передающим данные на микропроцессорное устройство; передавать информацию, содержащую данные с датчика веса и датчика температуры внешней окружающей среды, на упомянутое переносное компьютерное устройство; с помощью переносного компьютерного устройства, используя по крайней мере данные датчика веса, датчика температуры внешней окружающей среды и датчика температуры напитка, могут вычислять ожидаемое время достижения желаемой температуры напитка. При этом при наступлении или за некоторый временной промежуток до наступления упомянутого ожидаемого времени достижения желаемой температуры напитка можно оповещать пользователя.
Иногда пересчитывают ожидаемое время на основе текущих значений датчика температуры внешней окружающей среды и/или датчика температуры напитка.
Для более точного измерения температуры датчик температуры напитка может соприкасаться с горлышком упомянутой емкости.
А для более точного расчета время достижения желаемой температуры напитка можно определить форму упомянутой емкости и использовать данные о форме при вычислении ожидаемого время достижения желаемой температуры напитка.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен вариант реализации способа для охлаждения напитка.
На фиг. 2 изображен вариант реализации способа для охлаждения напитка с датчиком веса.
Подробное описание изобретения
Охлаждение напитка по настоящему изобретению может быть реализовано в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом. На фиг.1 представлен один из возможных вариантов применения изобретения. В качестве примера используется бутылка вина 1, но это может быть и бутылка или алюминиевая банка с пивом или газировкой.
Для быстрого охлаждения напитка можно использовать аккумулятор холода 2, предварительно охлажденный в бытовом морозильнике достаточно долго, чтобы его температура была равна температуре, установившейся в морозильнике. Если рядом с аккумулятором холода разместить термометр, то легко можно определить температуру аккумулятора холода. Или же его температуру можно определить с помощью встроенного термометра морозильника, или по паспортным данным морозильника. Важно, чтобы температура фазового перехода (жидкость-твердое тело) наполнителя (хладагента) аккумулятора была как можно ниже, но не ниже температуры морозильника. Большая часть тепловой энергии будет поглощаться именно в процессе фазового перехода. При использовании аккумулятора для охлаждения напитка, чем ниже будет температура аккумулятора, тем быстрее охладиться напиток. Кроме того, важно, чтобы аккумулятора холода сохранял пластичность после заморозки для ускорения процесса охлаждения вина путем большей площади соприкосновения (облегания) с бутылкой. Примером такого аккумулятора холода может служить Ezetil SOFT ICE FLEXIBLE с фазовым переходом -13~-15 градусов С.
Для охлаждения бутылку 1 вертикально или горизонтально помещают в термоизолированный контейнер 3, который препятствует проникновению тепла окружающей среды (воздуха) внутрь контейнера. Контейнер может быть выполнен в виде ящика из пеноплекса с крышкой (крышка не показана) или термоса из двух слоев металла, между которыми откачан воздух. Внутри контейнера расположен температурный датчик 4, например, на базе LM35D. Когда бутылка 1 размещается внутри контейнера датчик 4 соприкасается с поверхностью бутылки 1, например, в области горлышка. Располагая датчик в середине бутылки по высоте можно получить более точную среднюю температуру, с учетом конвекции вина вследствие охлаждения сверху. Таким образом можно определять температуру вина в бутылке 1 в том числе, учитывая тепропроводность бутылки. Аккумулятор холода 2 размещают на поверхности бутылки, так, чтобы по крайней мере часть поверхности внизу бутылки не соприкасалась с аккумулятором холода 2. Таким образом в бутылке образуется объем жидкости, который не подвергается непосредственному охлаждения аккумулятором холода 2. В результате можно охладить аккумулятор 2 до температур ниже -10 градусов Цельсия без нежелательного переохлаждения (с риском ухудшения потребительских качеств) вина в бутылке. Охлажденное вверху вино будет из-за большей плотности опускаться в нижнюю часть бутылки, вытесняя вверх вино с большей температурой. С одной стороны, большая низкая температура аккумулятора 2 ускорит охлаждение вина в бутылке 1, но, с другой стороны, увеличит вероятность переохлаждения вина, если аккумулятор холода вовремя не удалить от бутылки.
С помощью микропроцессорного блока 5, например, на STM32F103, можно по проводу (не показан), идущему через стенку контейнера 3, воспринимать данные с датчика температуры 4 и передавать температуру бутылки 1 по беспроводной сети (Bluetooth, WiFi) на переносное компьютерное устройство 6 (смартфон или планшет). На компьютерном устройстве можно запустить программу, в которой можно установить желаемую целевую температуру охлаждения вина. Получая значение температуры с микропроцессорного блока 5 и сравнивая это значение с установленной целевой температурой, в нужный момент можно оповестить (сообщение на экране, звук, вибрация и т.д.) пользователя. Пользователь удалит аккумулятор холода 2 от бутылки 1, вино в бутылке будет иметь нужную температуру. Для охлаждения напитка может потребоваться несколько десятков минут, пользователь в течении этого времени может покинуть помещение. Если бы оповещение пользователя осуществлялось индикацией на поверхности микропроцессорного устройства 5, то это оповещение не было бы воспринято пользователем в случае его отсутствия в помещении. Именно использование переносного компьютерного устройства 6, находящегося с пользователем и воспринимающего данные, на основе которых можно определить значение температуры вина, от микропроцессорного устройства 5 по беспроводной сети позволяют снизить вероятность охлаждения вина ниже температуры, заданной пользователем, при ускоренном охлаждении напитка без ухудшения потребительских качеств вина.
В другом варианте по настоящему изобретению, показанному на Фиг. 2 используются весы, чтобы определить массу бутылки вина. Для этого в контейнере 3 размещают датчик весов 7, который может быть тензодатчиком с микросхемой НХ711 или ползунковым резистором СП3-23а, хвостовик которого связан с пружиной, меняющей сжатие, в зависимости от массы бутылки. В другом варианте массу бутылки можно определить с помощью внешних весов или получить из внешней базы данных по штрихкоду (можно один раз взвесить бутылку, считать ее штрих код, и соотнести в базе данных штрих код с массой брутто бутылки).
Кроме того, на Фиг. 2 добавлен датчик температуры окружающей среды 8, также связанный с микропроцессорным блоком 5 по электрическому проводу. Чтобы еще больше снизить вероятность переохлаждения бутылки 1, можно применить следующий способ. Зная массу брутто бутылки 1, можно предсказать время, которое потребуется на достижение нужной температуры бутылки.
На скорость охлаждения вина в бутылке влияет толщина стенок бутылки (скорость теплопередачи) и масса бутылки без вина (теплоемкость пустой бутылки). Плотность для вина одного типа (сухое, сладкое и т.д.) более-менее одинакова для разных производителей вина. Объем вина, как и тип, указан на этикетке, массу самой бутылки легко вычислить, вычтя массу нетто из массы брутто. Бутылки одной формы могут иметь массу, отличающуюся в разы, но, зная массу конкретной бутылки и массу образцовой (измеренной заранее) бутылки с известной толщиной стенок, можно достаточно точно оценить толщину стенок конкретной бутылки. Дополнительно для расчетов можно ввести форму бутылки (бордо, бургундия, рейнская, шампанское) или определить форму с помощью фото со смартфона, используя специальную программу оптического распознавания.
Имея массу пустой бутылки или алюминиевой банки, тип содержимого бутылки (определенный тип вина, пиво, кола) можно сформировать математическую модель емкости с напитком, необходимую для расчета ожидаемого времени охлаждения. В качестве дополнительного фактора можно учесть форму бутылки.
Модель теплофизических характеристик аккумулятора холода 2 и контейнера 3 можно определить лабораторно и заранее ввести в программу расчета. Температуру окружающей среды и начальную температуру вина можно получить с датчиков 4 и 8. Температура аккумулятора 2 также определена, или же ее можно измерить дополнительным датчиком, подключенным к микропроцессорному блоку 5. Вышеописанных данных вполне достаточно для расчета на смартфоне 6 ожидаемого времени охлаждения. При расчете можно применять интерполяцию на основе эмпирических данных, полученных для бутылок разной массы, формы и разных типов вина для разных температур. Или можно численными методами решать уравнения на основе закона теплопроводности Фурье. Кроме того, в процессе охлаждения можно корректировать ожидаемое время охлаждения, пересчитывая ожидаемое время на основе показаний датчиков температуры напитка, окружающей среды и/или температуры аккумулятора.
Если смартфон 6 находится вне зоны действия передатчика микропроцессорного блока (устройства) 5, то вероятность переохлаждения напитка возрастает. Но, зная ожидаемое время охлаждения можно организовать местонахождение пользователя возле охлаждаемой бутылки в нужный момент или начать процесс охлаждения в удобный пользователю момент, что еще больше уменьшит вероятность охлаждения вина ниже температуры, заданной пользователем, при ускоренном охлаждении напитка, без ухудшения потребительских качеств напитка.