ТРУБОЧКА ДЛЯ АРОМАТИЗАЦИИ НАПИТКА

Область техники
Полезная модель относится к области приготовления напитков, в частности, к устройствам в виде трубочек или соломинок для добавления растворимых агентов или ингредиентов к жидкому носителю в месте потребления, и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные конструкции трубочек для питья, при эксплуатации которых обеспечивается возможность ароматизации потребляемого напитка непосредственно в момент потребления. В частности, можно отметить такие технические решения, как:
- устройство для ароматизации напитка, раскрытое в международной заявке PCT/US 2004/025457, опубликованной 17.02.2005, которое содержит трубочку с растворимой капсулой, сформированной на одном из концов трубочки, для ароматизации напитка;
- трубочку для питья, описанную в патенте на изобретение GB 760,428, опубликованном 31.10.1956, которая выполнена в виде пакета, включающего внешнюю и внутреннюю трубочки, между которыми размещен ароматизатор, защищенный на каждом конце извилистыми уплотнениями, облегающими крышками и пробками;
- трубочку для добавления пищевых ароматизаторов в проточную жидкость по патенту на изобретение CN 102178431, опубликованному 14.09.2011, которая выполнена телескопической и содержит питательный ароматизатор, размещенный между фильтрами; и др.
Недостатком вышеуказанных технических решений является сложность изготовления, что обуславливает высокую себестоимость изделий.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является трубочка для ароматизации напитка, раскрытая в заявке на изобретение US 2008/197141, опубликованной 21.08.2008, служащая в качестве контейнера для сухих пищевых продуктов, каждый конец которой выполнен в виде мундштука с круглыми или овальными отверстиями.
Недостатком данной трубочки является низкая степень ароматизации напитка, обусловленная отсутствием возможности получения требуемых режимов течения потребляемого напитка.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, заключается в повышении степени смешивания потребляемого напитка с ароматизирующим концентратом за счет увеличения скорости течения и изменения характера потока потребляемого напитка.
Указанный технический результат достигается за счет того, что трубочка для ароматизации напитка выполнена в виде гибкой, имеющей произвольную форму поперечного по отношению к направлению движения потребляемого напитка сечения, пластмассовой трубки с фильтрами, между которыми во внутреннем пространстве трубки размещено заданное количество ароматизирующего концентрата в виде твердых гранул, каждый фильтр выполнен посредством термического сжатия трубки с образованием прерывистого поперечного относительно оси трубки соединения, отстоящего на расстоянии от соответствующего конца трубки не более 0,8 внутреннего диаметра трубки с образованием конуса, сужающегося к концу трубки, для обеспечения возможности создания кумулятивных микроструй, ширина термически сжатого участка с прерывистым соединением составляет не более 1,4 внутреннего диаметра трубки, при этом прерывистое соединение выполнено с возможностью образования трех отверстий в форме замкнутой плоской кривой без угловых точек, а сжатый участок выполнен с перфорацией. При этом прерывистое поперечное соединение одного фильтра может быть расположено оппозитно относительно прерывистого поперечного соединения второго фильтра, а трубочка может быть выполнена, по крайней мере, с одним сильфонным участком.
Кроме того, ароматизирующий концентрат может быть выполнен в виде гранул шаровидной формы, или в форме сфероида, или цилиндра или тора, а в качестве ароматизирующего концентрата могут быть использованы гранулы «нонпарель».
Наличие термически сжатого участка с тремя отверстиями в форме замкнутой плоской кривой без угловых точек и с образованием конуса, сужающегося к концу трубки, изменяет гидравлические характеристики жидкости - потребляемого напитка, проходящей через трубочку.
При прохождении напитка через сжатый участок скорость течения увеличивается, кроме того, увеличивается число Рейнольдса Re, которое позволяет охарактеризовать типичные режимы течения. В рассматриваемом случае число Рейнольдса удобно выразить в виде
где Q - объемная скорость потока, ν=η/ρ кинематическая вязкость жидкости, η - динамическая вязкость жидкости, ρ - плотность жидкости, d - гидравлический диаметр трубки или канала (для трубки круглого сечения, целиком заполненной текущей жидкостью, он равен геометрическому диаметру трубки).
кр
Для стабилизированного изотермического потока жидкости в прямой круглой трубке течение будет ламинарным для значений Re меньше некоторого критического, обычно оцениваемого как 2300. Диапазон значений 2300-4000 считается переходным, а при Re>4000 течение, как правило, уже является турбулентным. Конкретное критическое значение Re, при котором происходит переход к турбулентному режиму, зависит от однородности течения, шероховатости внутренней поверхности трубки.
кр
В трубочке без термически сжатого участка можно ожидать ламинарный характер течения, в то время как наличие термически сжатого участка обуславливает турбулентный режим течения, особенно при быстром потреблении напитка. Введение термически сжатого участка позволяет получить переход к турбулентному режиму напитков различной вязкости и при различных скоростях прохождения напитка через трубочку, в том числе, при более медленном втягивании напитка через трубочку. Эмпирически доказано, что наличие термически сжатого участка с тремя отверстиями в форме замкнутой плоской кривой без угловых точек и с образованием конуса, сужающегося к концу трубки, снижает критическое значение Re числа Рейнольдса и способствует созданию турбулентного режима.
Ширина термически сжатого участка с прерывистым соединением не должна превышать толщину пристенного ламинарного слоя проходящего через трубочку напитка, поскольку соблюдение этого условия обуславливает требуемую гидравлическую шероховатость трубочки и, соответственно, обеспечение создания турбулентного режима. Эмпирически доказано, что в случае, если ширина термически сжатого участка с прерывистым соединением составляет не более 1,4 диаметра трубки, то в месте расположения термически сжатого участка трубочка является гидравлически шероховатой.
Для увеличения коэффициента местного гидравлического сопротивления представляется целесообразным уменьшить длину переходной зоны, сделав переход от широкого участка трубочки к узкому термически сжатому участку более резким. Эмпирически определено, что прерывистое соединение должно отстоять на расстоянии от соответствующего конца трубки не более 0,8 диаметра трубки, что будет препятствовать затуханию турбулентных вихрей и пульсаций.
Расположение прерывистого поперечного соединения одного фильтра оппозитно относительно прерывистого поперечного соединения второго фильтра, а также наличие сильфонного участка на трубочке позволяет дополнительно поддерживать турбулентный режим течения потребляемого напитка.
Таким образом, предложенная конструкция позволяет сформировать и поддерживать интенсивный турбулентный поток потребляемого напитка, обуславливающий повышение степени смешивания потребляемого напитка с ароматизирующим концентратом независимо от свойств потребляемого напитка, его композиции и вязкости.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид трубочки для ароматизации напитка;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
Раскрытие полезной модели
Трубочка для ароматизации напитка выполнена в виде гибкой, имеющей произвольную форму поперечного по отношению к направлению движения потребляемого напитка сечения, пластмассовой трубки (1), которая может быть цилиндрической с круглым поперечным сечением, но также может быть с овальным, эллипсовидным или многоугольным поперечным сечением. Трубка (1) выполняется из пищевой термореактивной прозрачной или частично прозрачной пластмассы. Среди материалов, используемых для производства трубки (1) наиболее предпочтителен полипропилен, поскольку он нетоксичен и удобен при обработке, в частности, при термической сварке. Но может использоваться и любой другой пластический материал, а также вощеная бумага, металлическая фольга и т.д.
Трубочка для ароматизации напитка выполнена с фильтрами (2) и (3), между которыми во внутреннем пространстве трубки (1) размещено заданное количество ароматизирующего концентрата (4) в виде твердых гранул. Поскольку концентрация активного ингредиента в потребляемом напитке на выходе из трубочки, в том числе, зависит от размера, формы и количества используемых гранул и эффективной скорости растворения каждой гранулы, то предпочтительными являются гранулы шаровидной формы, обеспечивающие постоянную скорость растворения ароматизирующего концентрата. Кроме того, гранулы могут быть выполнены в форме сфероида, цилиндра или тора.
При выполнении гранул шаровидной формы предпочтительно, чтобы их диаметр составлял от 25% до 75% внутреннего диаметра трубки (1) (средний диаметр от 2 мм до 3 мм).
В качестве ароматизирующего концентрата используются, преимущественно, гранулы типа «нонпарель», каждая из которых имеет несколько концентрических слоев. Учитывая, что проход жидкого напитка через трубочку вызывает постепенное растворение гранул с одновременным выделением активного ингредиента в напиток во время потребления, использование многослойных гранул «нонпарель» позволяет изменять вкус потребляемого напитка по мере растворения гранул ароматизирующего концентрата, а также последовательно вводить иные активные ингредиенты, например, витамины и минералы.
Каждый фильтр (2) и (3) выполнен посредством термического сжатия трубки (1) с образованием прерывистых поперечных относительно оси трубки соединений (5) и (6) соответственно. Термическое сжатие трубки обеспечивается посредством прерывистого спаянного или сварного шва. Каждое из соединений (5) и (6) отстоит на расстоянии H от соответствующего конца трубки не более 0,8 внутреннего диаметра D трубки с образованием конусов (7) и (8), каждый из которых сужается к концу трубки. Ширина L каждого термически сжатого участка с прерывистым соединением составляет не более 1,4 внутреннего диаметра трубки, при этом прерывистое соединение выполнено с возможностью образования трех отверстий (9) в форме замкнутой плоской кривой без угловых точек, обеспечивающих удержание гранул внутри трубки (1) при незатруднительном прохождении потребляемого напитка.
В отдельных вариантах трубочка может быть выполнена, по крайней мере, с одним сильфонным участком (на чертеже не показан), который обеспечивает возможность удлинения или изгиба трубочки при сохранении непрерывности внутреннего канала, а термически сжатый участок выполнен с перфорацией.
Трубочка для ароматизации напитка изготавливается, например, следующим образом. Предварительно на одном конце трубки (1) на расстоянии, не превышающем 0,8 от внутреннего диаметра трубки, путем прерывистой термической сварки формируют фильтр (2) с образованием трех отверстий в образованном прерывистом соединении. Затем формируют конус, сужающийся к концу трубки, после чего трубку (1) заполняют ароматизирующим концентратом (4) в виде твердых круглых гранул «нонпарель» и формируют второй фильтр (3) аналогично первому фильтру (2) с формированием конуса (8), аналогичного конусу (7). При этом второй фильтр (3) может быть сформирован таким образом, что прерывистое поперечное соединение (6) располагается оппозитно прерывистому поперечному соединению (5) первого фильтра (2).