СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРЦИОННОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ВЫДАЧИ В СТАКАНЧИКИ, СМЕШИВАНИЯ И ВСПЕНИВАНИЯ ГОРЯЧИХ И ХОЛОДНЫХ НАПИТКОВ ИЗ ЖИДКИХ КОНЦЕНТРАТОВ
METHOD AND DEVICE FOR PORTION PREPARATION AND DISTRIBUTION INTO CUPS, MIXING AND FOAMING OF HOT AND COLD DRINKS FROM LIQUID CONCENTRATES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем смысле относится к аппарату для порционного приготовления и выдачи жидких пищевых продуктов. Более конкретно, изобретение касается системы для порционного приготовления и выдачи и способа порционного приготовления и выдачи горячих или холодных напитков либо др., восстановленных из жидких концентратов, в которых не используются смесительные камеры или камеры для взбивания.
Предшествующий уровень техники
Стандартные системы для порционного приготовления и выдачи горячих или холодных напитков широко используются в офисах, продовольственных магазинах самообслуживания, ресторанах, жилых домах и др.
Один тип широко используемой системы для порционного приготовления и выдачи напитков использует импеллер, например, в форме лопастей, диска и т.п., приводимый во вращение электродвигателем, который смешивает порошок, например, измельченный в порошок кофе или чай либо сироп с горячей или холодной жидкостью, такой как жидкость в чаше или камере для взбивания, перед последующей выдачей в стаканчик. Система такого типа описана, например, в патенте США №4676401.
Системы этого типа иногда бывают дорогостоящими и громоздкими, поскольку требуют пространства для смесительной чаши или камеры для взбивания и электродвигателя к импеллеру. Кроме того, во избежание санитарно-гигиенических проблем, связанных с отложениями остатков продукта в камере для взбивания и/или на импеллере, эти системы требуют определенного ухода и периодических моек. Более того, при использовании порошков может происходить оседание не растворившихся частиц порошка, а также расслоение жидкостей в стаканчике после выдачи, особенно при температуре окружающей среды. "Расслоение" в этом смысле означает количество гетерогенности на разных уровнях в жидкой части продукта.
Другой тип системы для порционного приготовления и выдачи взбитых безалкогольных напитков, таких как горячий шоколад и горячие напитки, не использующий механический взбивальный механизм, например, в виде вращающихся лопастей, предложен в патенте США №6305269. В этой системе взбивание смеси сиропа и воды, используемой для приготовления напитка, достигается перемешиванием в вентилируемой смесительной камере перекрестных потоков сиропа и воды, которые подаются в точку пересечения под давлением. Поэтому, даже несмотря на то, что эта система не предусматривает использования импеллера в смесительной камере, стенки смесительной камеры при работе настолько быстро загрязняются остатками продуктов, что возникают санитарно-гигиенические проблемы и требуется периодическая мойка смесительной камеры. А поскольку операции мойки зачастую требуют демонтажа смесительной камеры, это делает их трудоемкими и дорогостоящими. Более того, показано, что пена, получаемая в указанной системе, использующей одно сопло для воды и одно сопло для концентрата, обычно имеет мыльный внешний вид с крупными по размеру пузырьками и чрезмерно плохую стабильность.
Другие системы для порционного приготовления и выдачи используют смешивание сухого порошка для напитков в стаканчиках со струей воды, направляемой в стаканчик с целью смешивания с порошком и образования пены, как описывается, например, в ЕР 1088504 А или ЕР 1348364 А1, но эти известные системы имеют ряд недостатков: 1) смешивание сухого порошка в стаканчиках не обеспечивает надлежащего смешивания с некоторыми пищевыми компонентами, такими как сухое молоко; 2) смешивание порошка в стаканчиках, по существу, не дает гомогенный холодный напиток, поскольку некоторые порошки не полностью растворяются в не нагретом разбавителе; 3) в известных устройствах используется слишком большое пространство для хранения запасов порошка; 4) известные устройства обычно являются сложными и дорогостоящими из-за наличия в них систем транспортирования стаканчиков из зоны хранения в зону смешивания; 5) помимо этого, в некоторых известных устройствах происходит разбрызгивание в процессе смешивания, обусловленное специфической конфигурацией подаваемой струи, что может создавать санитарно-гигиенические проблемы и/или проблемы с мойкой.
Необходима усовершенствованная система, которая более пригодна для приготовления и выдачи продуктов как с пеной, так и без пены в отсутствие проблемы расслоения и в более гигиеничных условиях, наряду с одновременным устранением необходимости применения установок для безразборной мойки (CIP), снижением обсемененности продукта, а также упрощением механической сложности известных устройств для порционного приготовления и выдачи. Более конкретно, нужна система для приготовления вспененного напитка, такого как напитки типа капучино, с оптимальным слоем пены, которая позволяет предпочтительно сократить затраты на мойку и уход.
Краткое изложение сущности изобретения
Изобретение относится к устройству для порционного приготовления и выдачи пищевых продуктов. Предпочтительный вариант устройства для порционного приготовления и выдачи имеет источник разбавителя; по меньшей мере, одно сопло для разбавителя; по меньшей мере, один источник пищевого компонента в жидком виде; по меньшей мере, одно сопло для пищевого компонента и подающее устройство. Подающее устройство соединяет источник разбавителя с соплом для разбавителя и источник пищевого компонента с соплом для пищевого компонента. Подающее устройство и сопла предпочтительно имеют конфигурацию, обеспечивающую выброс разбавителя и пищевого компонента из сопел для разбавителя и пищевого компонента соответственно в виде потоков разбавителя и пищевого компонента прямо в контейнер. Подающее устройство и сопло(а) для разбавителя имеют также конфигурацию, обеспечивающую выброс потока разбавителя при заданной пространственной конфигурации, в которой поток разбавителя ударяется, по меньшей мере, об одну внутреннюю стенку контейнера в диапазоне скоростей, эффективном для создания турбулентности и смешивания с пищевым компонентом для получения пищевого продукта. Предпочтительным контейнером является питьевой стаканчик, хотя другие варианты предпочтительно имеют конфигурацию, пригодную для приготовления в контейнере небольшого числа порций, например, от одной до двух, предназначенных для немедленного употребления потребителем, в то время как еще одни варианты могут обеспечивать приготовление большего количества порций, например, не менее пяти или десяти. Предпочтительное устройство для порционного приготовления и выдачи представляет собой торговый автомат для приготовления и выдачи напитков. В предпочтительном варианте практического осуществления изобретения сопло для разбавителя имеет конфигурацию, способную обеспечить подачу потока разбавителя под углом относительно вертикали. Сопло для разбавителя предпочтительно отклоняется от вертикали под углом более 5 градусов.
В предпочтительном варианте подающее устройство и сопло для разбавителя имеют также конфигурацию, обеспечивающую выброс, по меньшей мере, одного потока жидкости, предпочтительно - двух или более, при заданной пространственной конфигурации относительно вертикали и в диапазоне скоростей, эффективном для образования слоя пены поверх пищевого продукта, в котором отношение пены к жидкости спустя одну минуту после выдачи пищевого компонента и разбавителя в контейнер составляет, по меньшей мере, 1:5, более предпочтительно, по меньшей мере, 1:4, наиболее предпочтительно - примерно от 1:3 до 1:1. Конфигурация потока(ов) разбавителя такова, что не происходит значительного разбрызгивания из контейнера.
В предпочтительном варианте условия дозирования потока или потоков таковы, что не обеспечивается значительного разбрызгивания, а потоки в зоне от сопел до контейнера не поддерживаются никакой воронкообразной или защищающей разбавитель структурой. Таким образом, устраняется необходимость мойки и в то же время осуществляется соответствующее перемешивание пищевого продукта в контейнере.
В одном из вариантов обеспечивается второе сопло для разбавителя, продуцирующее второй поток разбавителя, который ударяется о внутреннюю стенку и/или дно контейнера в ограниченной зоне, смещенной относительно первого потока разбавителя, выходящего из первого сопла для разбавителя. Второе сопло для разбавителя предпочтительно ориентировано в направлении потока разбавителя под углом от 0 до 30 градусов относительно вертикали, более предпочтительно - от 0 до 10 градусов, наиболее предпочтительно - от 0 до 5 градусов.
Подающее устройство имеет такую конфигурацию, которая обеспечивает подачу разбавителя из сопла(сопел) для разбавителя при норме расхода и линейной скорости соответственно примерно от 1 до 120 мл/с и от 10 до 3500 см/с.
В одном из вариантов сопло для разбавителя имеет одно отверстие из расчета на одно сопло с тем, чтобы формировался один узкий поток разбавителя, способный развивать скорость, которая может быть достаточно высокой для обеспечения тщательного быстрого смешивания в условиях высокой турбулентности в контейнере и при отсутствии проблемы расслоения. Сопло с одним отверстием является предпочтительным и для получения толстого слоя пены поверх пищевого продукта.
В другом варианте сопло для разбавителя содержит множество отверстий с целью формирования множества потоков, образующих конфигурацию типа головки душа. Число отверстий в сопле типа головки душа может варьироваться от 2 до 30, более предпочтительно - от 3 до 5 отверстий. Сопло типа головки душа обеспечивает пониженную линейную скорость, и поэтому такая конфигурация является предпочтительной в том случае, когда желательно получить пищевой продукт с небольшим количеством пены или вообще без пены.
Устройство для порционного приготовления и выдачи может содержать множество источников пищевых компонентов и множество сопел для пищевых компонентов с целью дозированной подачи различных пищевых компонентов из источников пищевых компонентов в контейнер, а подающее устройство может иметь такую конфигурацию, которая обеспечивает селективные активизацию и выключение потока из сопел для пищевых компонентов для дозированной подачи требуемой комбинации из одного или более пищевых компонентов в контейнер в зависимости от вида напитка, выбранного для порционного приготовления. Устройство для порционного приготовления может выдавать вспененный капучино, как в одном из вариантов, при этом один источник пищевого компонента может содержать концентрат на основе молока или концентрат молока, а другой источник пищевого компонента может содержать концентрат на основе кофе.
Изобретение относится также к способу приготовления пищевого продукта в устройстве для порционного приготовления и выдачи пищевого продукта, включающему направленную подачу раздельных потоков разбавителя и текучих пищевых компонентов в контейнер,
в котором, по меньшей мере, один поток разбавителя образует угол наклона по отношению к вертикали и
в котором поток разбавителя ударяется, по меньшей мере, об одну стенку контейнера в диапазоне скоростей, эффективном для создания турбулентности и смешивания с пищевым компонентом для получения пищевого продукта.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено схематическое изображение одного из вариантов устройства для порционного приготовления и выдачи напитков согласно изобретению.
На фиг.2а представлен вид спереди фрагмента устройства для порционного приготовления и выдачи пищевых продуктов согласно изобретению, включающего одно сопло для концентрата и три сопла для воды, который схематически показывает пример пространственной ориентации сопел в указанном устройстве.
На фиг.2b представлен поперечный разрез (вид снизу) сопел для воды и концентрата в фрагменте устройства, представленном на фиг.2а.
На фиг.3а представлен вид спереди фрагмента устройства для порционного приготовления и выдачи пищевых продуктов согласно изобретению, включающего два сопла для концентрата и два сопла для воды, который схематически показывает другой пример пространственной ориентации сопел в указанном устройстве.
На фиг.3b представлен поперечный разрез (вид снизу) сопел для воды и концентратов в фрагменте устройства, представленном на фиг.3а.
Фиг. с 4а по 4h схематически иллюстрируют различные варианты устройства изобретения с соплами для воды и концентратов, расположенными над контейнером.
На фиг.5 схематически представлен другой вариант устройства для порционного приготовления и выдачи напитков согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов
Настоящее изобретение способно обеспечить устройство для порционного приготовления и выдачи горячего или холодного напитка, которое является высоко гигиеничным, эффективным, компактным при относительно низких затратах на эксплуатацию и уход. Это может достигаться без использования смесительной камеры или камеры для взбивания, что соответственно требует очень небольшого ухода и является высоко гигиеничным. Предпочтительный вариант изобретения обеспечивает устройство для порционного приготовления и выдачи горячего или холодного напитка, которое способно давать напиток с хорошим пенообразованием при чрезмерно высоких температурах (обычно около 65°С) и способно давать гомогенный негорячий напиток (обычно от 5 до 16°С) без необходимости применения механического взбивального механизма и при стабильном высоком качестве напитков, приготовленных из концентрата. Предпочтительный вариант предпочтительно пригоден для применения в крупномасштабном производстве с выпуском больших объемов. Устройство для порционного приготовления и выдачи пищевых продуктов согласно изобретению описывается здесь как устройство для порционного приготовления и выдачи напитков, но масштаб изобретения охватывает также устройства для порционного приготовления и выдачи других пищевых продуктов, таких как соусы, супы или концентрированные бульоны.
Изобретение касается устройства для порционного приготовления и выдачи напитка, включающего источник разбавителя; по меньшей мере, одно сопло для разбавителя; по меньшей мере, один источник пищевого компонента в жидком (текучем) виде; по меньшей мере, одно сопло для пищевого компонента и подающее устройство, соединяющее источник разбавителя с соплом для разбавителя и источник пищевого компонента с соплом для пищевого компонента. Подающее устройство и сопла имеют конфигурацию, обеспечивающую выброс разбавителя и пищевого компонента из сопел для разбавителя и пищевого компонента соответственно в виде потоков разбавителя и пищевого компонента прямо в контейнер. Подающее устройство и сопло для разбавителя имеют также такую конфигурацию для выброса потоков разбавителя при заданной пространственной конфигурации, в которой поток разбавителя ударяется, по меньшей мере, об одну внутреннюю стенку контейнера в диапазоне скоростей, эффективном для создания турбулентности и смешивания с пищевым компонентом для получения пищевого продукта. Термин "в жидком виде" в настоящем описании означает любой вид жидких разбавителей, обычно используемых для разбавления пищевого компонента. В типичных случаях разбавителем является вода - либо горячая, либо с температурой окружающей среды, либо охлажденная, но могут использоваться и другие разбавители, такие как молоко или концентрированный бульон. Пищевой компонент представляет собой жидкий пищевой продукт либо напиток и/или жидкий концентрат. Жидкий концентрат может быть выбран из группы, состоящей из концентратов кофе, какао, молока, сока, сахарозы, высокофруктозной кукурузной патоки, аромата, питательных и других концентратов и комбинации перечисленного. Одно из преимуществ жидкого пищевого компонента состоит в том, что в системе без взбивателя согласно изобретению смешивание и образование пены происходит достаточно эффективно при приготовлении как горячих, так и холодных продуктов. Смешивание удивительным образом даже улучшается (сокращается время солюбилизации, получается гомогенная жидкость), а уровень пены может значительно увеличиться по сравнению с вариантом использования сухих или порошкообразных компонентов. Проблема растворимости в холодном виде, возникающая в случае сухих и порошкообразных компонентов, также устраняется, и приготовление холодных напитков может достигаться при отличном смешивании, а при необходимости получения пены в напитках - с улучшенными характеристиками пены. Другим преимуществом является сокращение пространства для хранения упаковок с жидкими концентратами по сравнению с емкостью для порошка и др. и уменьшение сложности дозирования и транспортирования пищевого компонента. Кроме того, в отсутствие взбивателя или смесительной камеры устройство является даже более упрощенным и более экономичным при более широком ассортименте выдаваемых напитков.
В предпочтительном варианте сопло для разбавителя имеет конфигурацию, обеспечивающую выброс потока разбавителя под углом относительно вертикали. Определенный наклон потока разбавителя удивительным образом улучшает смешивание, а также образование пены в случае, если она необходима, за счет создания турбулентности в контейнере при одновременном снижении разбрызгивания из контейнера. Хотя некоторые варианты и могут дополнительно использовать чашечные смесители, импеллеры или смесительные камеры, предпочтительные варианты имеют то преимущество, что они не требуют использования при работе перечисленных устройств, благодаря чему устраняются дорогостоящие процедуры мойки и повышается санитарно-гигиенический уровень. Если говорить более конкретно, то потоки в зоне от сопел до контейнера не поддерживаются никакой воронкообразной или защищающей разбавитель структурой.
Кроме того, сопло для разбавителя имеет также пространственную конфигурацию, обеспечивающую выброс потока разбавителя при пространственной конфигурации, в которой поток разбавителя ударяется о внутреннюю боковую стенку и/или дно контейнера. В предпочтительном варианте, по меньшей мере, один поток разбавителя ударяется о боковую стенку контейнера. В предпочтительном варианте сопло для разбавителя в конфигурации устройства размещается над контейнером таким образом, что поток разбавителя или воды отклоняется от вертикали под углом более 5 градусов. Если угол отклонения менее 5 градусов, то поток воды будет вызывать чрезмерное разбрызгивание, а смешивание и уровень пены не будут достаточными. Оптимальный диапазон отклонения потока разбавителя от вертикали составляет от 10 до 35 градусов, наиболее предпочтительно - от 15 до 20 градусов. Отклонение - это максимальный угол наклона потока воды, измеренный по отношению к вертикали. Такая специфическая ориентация потока показывает тенденцию к созданию вихревого эффекта в потоке воды в контейнер, который улучшает смешивание и значительно сокращает время смешивания.
Предпочтительно второе сопло для разбавителя или воды продуцирует второй поток разбавителя или воды, который ударяется под меньшим углом, чем первый поток воды из первого сопла для воды. Второй поток может ударяться о внутреннюю стенку или дно контейнера в точке удара, которая смещена предпочтительно в более нижнее положение в контейнере по отношению к точке удара первого потока разбавителя, продуцируемого первым соплом для разбавителя. Более предпочтительный вариант включает два потока разбавителя, выходящих из двух автономных сопел для разбавителей, причем один поток ударяется о боковую стенку, а другой поток разбавителя ударяется в дно. В результате этого в дополнение к вихревому эффекту второй поток создает турбулентность потока жидкости за счет нарушения кругового направления вихревого потока. Профиль образующегося при этом потока становится профилем возмущенного потока, благоприятствующего турбулентности, которая улучшает смешивание. Второе сопло для разбавителя ориентировано предпочтительно таким образом, чтобы направить поток разбавителя под углом относительно вертикали от 0 до 30 градусов, более предпочтительно - от 0 до 10 градусов, наиболее предпочтительно - от 0 до 5 градусов. Эти, по меньшей мере, два потока - один под углом примерно от 30 до 40 градусов и другой под углом примерно от 0 до 10 градусов - обеспечивают оптимальную конфигурацию струи, при которой были отмечены хорошее смешивание и ценообразование без признаков гетерогенности жидкости в готовом напитке (т.е. без признаков "расслоения").
Боковая стенка(и) контейнера может быть прямой или наклонной, что не влияет на эффективность смешивания потоков при условии, что потоки имеют направление, как описано выше. Предпочтительно боковая стенка контейнера имеет небольшой наклон, традиционный для бумажных стаканчиков или стаканчиков из фирменного материала "стирофом" для кофе. Таким образом, контейнер может иметь угол наклона боковой стенки от 1 до 15 градусов. Допускается, чтобы образующий контур боковой стенки был прямым или слегка закругленным либо в выпуклой, либо в вогнутой манере. Дно может быть плоским или может иметь некую структуру, которая благоприятствует завихрению жидкости, причем такая структура представляет собой расположенную по центру вершину или купол либо выступы, которые разрушают вихревой поток (такие как радиальные ребра или эквивалентные структуры).
Режимы потоков разбавителя, такие как нормы расхода и линейная скорость, важно учитывать в зависимости от конечного результата, т.е. в зависимости от того, какой напиток, в частности, требуется приготовить - с пеной или без пены. Правильное смешивание может достигаться, в более общем смысле, за счет такой конфигурации подающего устройства, при которой, по меньшей мере, одно (предпочтительно два или более) сопло для разбавителя распределяет поток разбавителя при норме расхода разбавителя примерно от 1 до 120 мл/с со скоростью разбавителя от 10 до 3500 см/с. Удивительно, но в комбинации с нормой расхода и скоростью водяных струй вязкость жидкого концентрата также играет важную роль в обеспечении качества уровня пены и в решении проблемы расслоения. Предпочтительная вязкость концентрата составляет от 1 до 5000 сП, более предпочтительно - от 5 до 3200 сП и наиболее предпочтительно - от 10 до 600 сП.
Если говорить более конкретно, то для приготовления напитка с пеной подающее устройство имеет такую конфигурацию, которая способна обеспечить подачу разбавителя из сопла для разбавителя при норме расхода и линейной скорости соответственно примерно от 5 до 40 мл/с и от 800 до 2750 см/с, а пищевой компонент представляет собой жидкий концентрат, имеющий вязкость от 1 до менее 5000 сП. Наиболее предпочтительно, чтобы норма расхода и линейная скорость устанавливались на уровне соответственно примерно от 10 до 40 мл/с и от 800 до 2750 см/с, а пищевой компонент представлял собой жидкий концентрат, имеющий вязкость от 5 до 600 сП. Максимальные значения вязкости приводят к образованию стабильной и более густой пены, а это может стать причиной возникновения трудностей со смешиванием концентрата и проблемы расслоения. Увеличение линейной скорости может помочь решить указанную проблему.
В указанных условиях образуется более толстый слой пены с более гомогенным распределением пузырьков по сравнению с вариантом работы за пределами указанных диапазонов. Количество пены также будет больше, чем в случае сухих порошкообразных компонентов. Отношение пены к жидкости спустя одну минуту после выдачи пищевого компонента и разбавителя в контейнер может составлять, по меньшей мере, 1:5. В большинстве случаев отношение пены к жидкости составляет от 1:4 до 1:1, что намного выше, чем обычно можно ожидать при использовании сухих или порошкообразных компонентов.
При необходимости приготовления напитка без пены подающее устройство имеет такую конфигурацию, которая способна обеспечить подачу разбавителя из сопла для разбавителя при норме расхода с линейной скоростью соответственно примерно от 10 до 40 мл/с и от 0 до 650 см/с, а пищевой компонент представляет собой жидкий концентрат, имеющий вязкость от 5 до 600 сП. Наиболее предпочтительно, чтобы норма расхода устанавливалась на уровне от 10 до 40 мл/с, линейная скорость устанавливалась на уровне примерно от 10 до 150 см/с, а пищевой компонент представлял собой жидкий концентрат, имеющий вязкость от 10 до 600 сП.
В общем смысле "подающее устройство" означает все механические элементы, позволяющие транспортировать как разбавитель, так и пищевой компонент(ы) при требуемых нормах расхода. Подающее устройство изобретения может включать первый насосный механизм, монтируемый между источником воды и каждым соплом для воды с целью контроля расхода воды, и второй насосный механизм, монтируемый между каждым из указанных источников жидких концентратов и указанными соплами для жидких концентратов с целью контроля расхода жидкого концентрата. Благодаря этому количество воды и количество концентратов могут подаваться и дозироваться надлежащим и точным образом. Предпочтительно насосные механизмы представляют собой типы насосов с пульсирующей подачей, такие как перистальтические насосы. В действительности, применение насоса такого типа обеспечивает улучшение смешивания и вспенивания подаваемых жидкостей за счет подачи их в пульсирующем режиме. Другое подающее устройство может включать шестеренные насосы, центробежные насосы, лопастные насосы или диафрагменные насосы.
В другом варианте подающее устройство содержит для подачи разбавителя под давлением через сопло линию безнасосной подачи разбавителя под давлением, соединенную с источником водопроводной воды, если давление водопроводной воды достаточно для обеспечения требуемых норм расхода и скорости. Предпочтительно линия безнасосной подачи воды под давлением соединена с контролирующим поток редуктором с целью контроля расхода и скорости разбавителя в линии. Редуктор потока может управляться электронным контрольным устройством для регулирования расхода и линейной скорости.
Предпочтительно устройство изобретения может включать также теплообменные установки для нагревания или охлаждения источников для порционного приготовления горячих или холодных напитков по требованию.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания предпочтительных вариантов системы для порционного приготовления и выдачи согласно настоящему изобретению, при этом указанное описание сопровождается ссылками на приложенные чертежи.
На фиг.1 представлен и обозначен порядковым номером 1 первый вариант устройства для порционного приготовления и выдачи напитков согласно изобретению, способного осуществить способ изобретения. Под напитком в контексте описания следует понимать любые напитки - горячие или холодные, которые могут быть приготовлены, по меньшей мере, из одного концентрата, такого как сироп, концентрат кофе, концентрат какао, концентрат молока, концентрат чая или сока и др. или комбинации перечисленного, путем смешивания с жидкостью, такой как вода, с получением готового к употреблению напитка, такого как безалкогольный напиток, кофейный напиток и др. Как объясняется ниже, устройство для порционного приготовления и выдачи напитков согласно изобретению способно также приготовлять и выдавать напиток со слоем пены, имеющей хорошую консистенцию и стабильность.
В варианте, показанном на фиг.1, устройство для порционного приготовления и выдачи 1 включает первое сопло 2 и второе сопло 4 для подачи разбавителя, такого как вода. Вода в этом варианте подается в виде первого потока, или струи 6а, и второго потока, или струи 6b, в окружающую атмосферу из отверстий для выброса воды. Альтернативно, наряду с водой, могут использоваться и другие жидкости. Водяные струи 6а и 6b направлены соответственно вдоль первой траектории и второй траектории во внутреннее пространство 11 контейнера 10. Сопла 2 и 4 ориентированы относительно вертикали таким образом, что первая струя 6а и вторая струя 6b смещены одна относительно другой и ударяются о различные места или точки внутри контейнера. Первое сопло 2 имеет конфигурацию, способную направить водяную струю 6а под положительным углом 9 более 5 градусов относительно вертикали, предпочтительно - от 10 до 35 градусов относительно вертикали, т.е. таким образом, что струя ударяется о боковую стенку контейнера. Предпочтительно поток должен ударяться о боковую стенку контейнера на высоте первой нижней четверти контейнера или выше. Вторая струя 6b также имеет конфигурацию, при которой вторая струя направлена под углом, который меньше угла наклона струи 6а и составляет предпочтительно от 0 до 10 градусов относительно вертикали так, что указанная струя предпочтительно ударяется в расположенную ниже по высоте точку в контейнере. Как показано на фиг.1, одна из предпочтительных конфигураций для струи 6b способна обеспечить ударение ее о дно контейнера. Предпочтительная комбинация струй позволяет достигнуть удивительно быстрого смешивания и высокого уровня пены хорошего качества в ранее описанных специфических условиях пенообразования при отсутствии разбрызгивания из стаканчика.
Устройство для порционного приготовления и выдачи включает также третье сопло 14 и четвертое сопло 15 для подачи в контейнер соответственно первого и второго концентратов в виде соответственно первой струи, или потока 16, концентрата и второй струи, или потока 17, концентрата. Сопла 14 и 15 ориентированы таким образом, что концентраты предпочтительно на достаточно низком по высоте уровне быстро и полностью захватываются потоками воды. Предпочтительно концентрат ударяется в контейнере в более низко расположенной по высоте точке, чем потоки воды. Предпочтительно сопла 14 и 15 направляют поток концентратов под углом от 0 до 20 градусов, более предпочтительно - от 0 до 10 градусов.
Сопла для разбавителя 2, 4 соединены соответственно с источником жидкости 18, такой как вода в настоящем примере, через линии подачи 20, 21. В этом варианте, который позволяет готовить как горячие, так и холодные напитки, либо линия подачи 20, либо источник самого разбавителя могут соединяться с теплообменной установкой.
Линии подачи соединена также с насосами для разбавителя 24, 25, работа которых контролируется контрольным устройством 28, таким как микроконтроллер СМ на чертежах.
Предпочтительно теплообменная установка (не показана) является установкой по требованию типа водонагревателя/охладителя, не содержащей резервуара и соединяющейся с линией водопроводной воды. В альтернативном варианте взамен или в дополнение к теплообменной установке может использоваться резервуар для горячей воды или охладительный резервуар. Предпочтительно, по меньшей мере, один из насосов имеет конфигурацию, обеспечивающую пульсирующую подачу разбавителя или пищевого компонента. Насосы 24, 25, которые позволяют регулировать расход воды, предпочтительно относятся к типу насосов с пульсирующей подачей воды, такому как перистальтический насос. Этот тип насосов обеспечивает генерирование пульсирующих струй воды, что обусловливает преимущество улучшения смешивания воды с концентратом и образования слоя пены поверх выдаваемого напитка, наряду с повышением ее количества и качества. Однако необходимо отметить, что перистальтический насос можно заменить другим типом насоса, таким как диафрагменный насос, или можно вообще его не использовать, если давление водопроводной воды достаточно высокое для генерирования соответствующей нормы расхода воды.
Сопла для концентратов 14, 15 соединены с соответствующими источниками жидких концентратов 30, 31 через соответствующие линии подачи 32, 33, содержащие соответствующие насосы 34, 35, работа которых регулируется контрольным устройством 28. Насосы 34, 35, которые позволяют осуществлять контроль расхода концентратов, предпочтительно относятся к тому же типу, что и насосы 24, 25, описанные выше. Источник жидкого концентрата 30 в типичных случаях формируется из мягкого пакета, наполненного жидким концентратом и закрепленного с помощью соответствующего пакетодержателя для облегчения повторного наполнения. Концентраты, используемые для порционного приготовления и выдачи, предпочтительно являются стабильными в хранении благодаря своей рецептуре. В типичных случаях соответствующие жидкие концентраты содержат от 0,1 до 0,2% сорбата калия, имеют рН ниже 6,3 и показатель активности воды менее 0,85. Отношения концентрат:вода при разбавлении могут варьировать от 1:100 до 1:2 в зависимости от природы концентрата. Например, в случае концентрата чистого кофе они обычно колеблются от 1:100 до 1:4, более предпочтительно - от 1:50 до 1:10. В случае молочного концентрата указанные отношения обычно колеблются от 1:10 до
1:3. В качестве единственного источника комбинированных концентратов может также использоваться жидкая смесь из кофе и/или какао, забеливателя (например, забеливателя на молочной или немолочной основе) и необязательно подсластителя (например, подсластителя на основе сахара или не содержащего сахара подсластителя). Отношение концентрат:вода при разбавлении для таких комбинаций может варьироваться в типичных случаях от 1:6 до 1:2.
Сопла для воды 2, 4 и сопла для концентратов 14, 15 могут быть в структурном плане автономными относительно друг друга, что позволяет облегчить регулирование их соответствующей ориентации. Альтернативно сопла для воды и сопла для концентратов могут быть сконструированы в виде единого целостного или унитарного устройства, что позволяет предупредить их дезориентацию и облегчить эксплуатацию и/или замену этих сопел.
В типичных случаях диаметр выпускного отверстия сопел для воды 2 и 4 колеблется примерно от 0,075 до 9,5 мм, более предпочтительно - от 0,1 до 3 и наиболее предпочтительно - примерно от 0,5 до 1,2 мм.
Вязкость жидких концентратов играет важную роль в достижении хорошего смешивания и разбавления водой для получения высококачественного напитка. В предпочтительном варианте вязкость концентрата выбирается предпочтительно в диапазоне примерно от 1 сП, более предпочтительно - примерно от 10 сП и наиболее предпочтительно - примерно от 100 сП до предпочтительно примерно 5000 сП, более предпочтительно - примерно до 3200 сП, еще более предпочтительно - примерно до 2200 сП и наиболее предпочтительно - примерно до 600 сП.
Следует заметить, что линейная скорость воды через сопла 2 и 4 не только влияет на достижение хорошего смешивания, но и контролирует количество пены, образующейся на поверхности напитка. Тесты показали, что линейная скорость воды в случае напитков с пеной должна регулироваться в диапазоне предпочтительно примерно от 800 см/с, более предпочтительно - примерно от 2750 см/с и наиболее предпочтительно - примерно от 1100 см/с предпочтительно примерно до 2500 см/с с учетом того, что повышенная скорость воды продуцирует большее количество пены. Однако в рамках этого необходимо отметить, что очень высокая линейная скорость приводит к образованию пены с нежелательными внешним видом (с очень крупными пузырьками) и текстурой и к разбрызгиванию.
Для получения более белой по цвету пены вода может подаваться в течение несколько более длительного периода времени, чем концентраты. С другой стороны, линейная скорость не должна предпочтительно превышать примерно 650 м/с в случае приготовления напитка без пены. Линейная скорость воды может легко регулироваться путем адекватного регулирования работы насосов 24, 25 с помощью контрольного устройства 28.
Расход воды также играет определенную роль в получении пены сверху напитка в рамках начального отношения пены к жидкости и стабильности пены после выдачи напитка.
Тесты показали также, что взаимозависимость между вязкостью концентрата и нормой расхода играет существенную роль в смешивании, особенно при температуре окружающей среды. В случае высоковязкого концентрата, имеющего вязкость порядка 2200 сП, такого как жидкий какао-концентрат, хорошее смешивание концентрата с водой требует линейной скорости воды примерно 1800 см/с, в то время как в случае менее вязкого концентрата, имеющего вязкость порядка 550 сП, такого как концентрат кофе, линейная скорость воды примерно 1500 см/с приводит к получению гомогенного напитка.
Более того, во избежание расслоения жидкой части напитка, т.е. количества гетерогенности жидкой части, следует также уделять внимание регулированию линейной скорости воды через сопла 2, 4 как функции вязкости жидкого концентрата. Тесты показали, что, чем меньше вязкость и выше линейная скорость воды, тем меньше расслоение, и что расслоения, по существу, не наблюдается при вязкости жидкого концентрата менее примерно 2500 сП и линейной скорости воды выше 1800 см/с. Интересно, что тесты показали также, что при вязкости, выше определенного значения вязкости (выше 5000 сП), повышение скорости и температуры разбавителя в целях предупреждения расслоения было бессмысленным.
Что касается пищевого компонента или концентратов, то норма расхода концентрата колеблется от 1,5 до 40 мл/с, а пищевой компонент представляет собой жидкий концентрат с вязкостью, составляющей от 10 до 5000 сП. Показатели расхода, вязкости и скорости могут варьировать в зависимости от вида концентрата.
На фиг.2а, 2b, 3а, 3b показаны два других варианта устройства для порционного приготовления и выдачи напитков согласно изобретению, способного осуществить способ изобретения, которые включают два сопла для концентратов и два сопла для воды. Аналогичные или идентичные элементы на этих чертежах обозначены теми же цифрами, что и на фиг.1. Фиг.2а и 2b показывают другой пример пространственной ориентации сопел устройства для порционного приготовления и выдачи напитков, включающий сопло для концентрата кофе 14 и сопло для концентрата молока 15 и два сопла для воды 2, 4, причем потоки или струи, выходящие из указанных сопел, направлены в сторону контейнера, где происходит смешивание воды, по меньшей мере, с одним жидким концентратом. В данном примере продуцируются четыре струи, выровненные в вертикальной плоскости Р. Как и в первом варианте, угол, образуемый водяными струями, может варьировать от 0 до 80 градусов, предпочтительно - от 10 до 35 градусов и наиболее предпочтительно - от 25 до 35 градусов относительно вертикали; выбор этого угла зависит от требуемой эффективности смешивания и пенообразования, а также от пространства, необходимого для размещения количества сопел для концентратов, монтируемых в пределах периметра, ограниченного соплами для воды.
Фиг.3а, 3b показывают еще один вариант, в котором сопла для пищевых концентратов и сопла для воды не размещаются в рамках одной и той же вертикальной плоскости. Данный вариант может предоставить более широкий выбор варьирующих углов наклона потоков разбавителя и концентратов, чем предшествующий вариант.
Фиг. с 4а по 4h показывают примеры различных комбинаций сопел для воды и концентратов в устройстве для порционного приготовления и выдачи согласно изобретению.
Фиг.4а показывает сопло для воды типа головки душа 2а в угловой конфигурации и вертикально ориентированное сопло для пищевого концентрата 14а.
Фиг.4b показывает сопло для воды типа головки душа 2b в угловой конфигурации и два вертикально ориентированных сопла для концентратов 14b, 15b.
Фиг.4с показывает вертикально ориентированное сопло для воды с одним отверстием 2с и вертикально ориентированное сопло для концентрата 14с.
Фиг.4d показывает два ориентированных под углом сопла для воды типа головки душа 2d, 3d и одно вертикально ориентированное сопло для концентрата 14d.
Фиг.4е показывает ориентированное под углом сопло для воды типа головки душа 2е, вертикально ориентированное сопло для воды с одним отверстием 3е и вертикально ориентированное сопло для концентрата 15е.
Фиг.4f показывает ориентированное под углом сопло для воды с одним отверстием 2f и вертикально ориентированное сопло для концентрата 14f.
Фиг.4g показывает ориентированное под углом двухструйное сопло 2g и вертикально ориентированное сопло для концентрата 14g.
Фиг.4h показывает ориентированное под углом коническое сопло 2h и вертикально ориентированное сопло для концентрата 14h.
Само собой разумеется, что возможны многочисленные другие варианты этих примеров, которые могут подобрать квалифицированные в данной области специалисты, имеющие перед собой настоящее описание, и все из них охватывает масштаб изобретения.
Другой вариант устройства для порционного приготовления и выдачи напитков проиллюстрирован на фиг.5. Устройство для порционного приготовления и выдачи 1b включает первое сопло для разбавителя 2, второе сопло для разбавителя 4 и третье сопло для разбавителя 5, соединенные соответственно с линиями разбавителя 20, 21, 22. На линиях подачи жидкости отсутствуют объемные насосы в противоположность варианту на фиг.1, но все они сходятся в единый коллектор 23, который распределяет воду по каждой из линий 20-22 из трубопровода для водопроводной воды. Давление подачи воды должно составлять от 10 до 50 psi (фунтов на кв. дюйм; от 0,7 до 3,5
2
2
кг/см), в типичных случаях - от 20 до 40 psi (от 1,4 до 2,8 кг/см), с тем чтобы обеспечить достаточное давление в линиях разбавителя и норму расхода и скорость в заданных диапазонах. Редукторы потока 25, 26, 27 соответственно размещаются на каждой линии разбавителя 20, 21, 22 с тем, чтобы регулировать в контролируемом режиме нормы расхода и скорость в зависимости от вида приготовляемого напитка. Редукторы соединяются сигнальной связью с контроллером 28 для получения входных данных от контроллера по ограничению или расширению отверстия для потока в каждой линии разбавителя в соответствии, например, с запрограммированными функциями в программном обеспечении(ях) в памяти контрольного устройства. Редуктор может быть любым пригодным для данной цели устройством для регулирования потока, таким как игольчатый клапан и др. В возможном варианте один редуктор одного потока может заменить редукторы потоков 25-27, будучи размещенным перед коллектором для контроля во времени потока во всех линиях разбавителя 20, 21, 22. Однако предпочтительным, в частности, является автономный контроль потока, поскольку одна из линий разбавителя, предпочтительно вертикально ориентированная линия разбавителя 22, может использоваться для обеспечения подачи достаточного количества воды для собственно разбавления в течение всего времени подачи, в частности, при приготовлении напитков в больших объемах. Линия разбавителя 22 и сопло для разбавителя 5 могут работать при более низкой скорости, но более высоком расходе, чем остальные две линии/сопла, с целью дополнительной подачи достаточно большого количества воды в случае крупных партий напитков, в то время как функция двух других линий разбавителя будет состоять в обеспечении смешивания, а при необходимости и пенообразования в напитках.
Способ приготовления напитка, содержащего смесь жидкости, по меньшей мере, с одним жидким концентратом, описывается ниже со ссылкой на вариант, представленный на фиг.1. На первой стадии контейнер 10 устанавливается в положение порционной выдачи на раздаточной платформе или подставке 12 устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 1 таким образом, чтобы он принимал в себя подаваемые потоки воды и концентрата, преимущественно под отверстиями для выброса воды и жидкого концентрата из соответствующих сопел для воды 2 и 4 и сопла для концентрата 14. Раздаточная платформа имеет такую конфигурацию, которая позволяет установить контейнер в определенное положение, обеспечивающее поступление в контейнер пищевого продукта. Раздаточная платформа может иметь, например, выемку, которая по форме точно подогнана под наружную донную часть контейнера. Платформа может быть снабжена также кольцом, магнитом, нажимным закрепляющим соединением или любым видом средств для соответствующего размещения. Контейнер (например, вдоль платформы) и узел сопла(сопел) предпочтительно не являются подвижными. Однако может быть предусмотрен и ротационный механизм, хотя это и не является предпочтительным, поскольку дополнительно усложняет устройство для порционного приготовления и выдачи, который позволяет обеспечить подвижность раздаточной платформы и узла сопла(сопел) относительно друг друга.
При включении переключателя на селекторном пульте пользователя, связанном с контрольным устройством 28, контрольное устройство 28 сначала включает насосы для воды 24, 25 и открывает клапаны для воды, если таковые имеются, для продуцирования водяных струй 6а и 6b в воздух через сопла для воды 2 и 4 соответственно вдоль первой и второй траекторий от источника воды 18. Сопла для воды 2 и 4 ориентированы таким образом, что образующиеся водяные струи 6а и 6b ударяются о внутреннюю поверхность контейнера при высокой скорости, но без разбрызгивания, как упоминалось выше.
Если требуется приготовить горячий напиток, например, исходя из введенных пользователем данных, то контрольное устройство 28 приведет в действие и теплообменную установку с тем, чтобы нагреть воду до требуемой температуры. Контрольное устройство 28 обеспечит включение насосов для выбранных концентратов 34 или 35, либо обоих (34 и 35), и открытие клапанов для концентратов (если таковые имеются) с целью формирования потока(ов) концентрата 16 или 17, либо обоих (16 и 17), в воздух через сопла для концентратов 14 или 15, либо через оба (14 и 15), по траекториям 32 или 33 или по обеим (32 и 33) от источников концентратов 30 или 31, либо обоих (30 и 31). Как только будут достигнуты требуемые поставляемые количества воды и концентрата, контрольное устройство отключает насосы 24, 25, 34 или 35, либо оба - 34 и 35.
В зависимости от выбора пользователя контрольное устройство регулирует работу насосов для воды в таком диапазоне нормативного расхода, который соответствует выбранному виду продукта. Линейная скорость может регулироваться различными путями. В одном из возможных вариантов скорость регулируется путем варьирования скорости насосов. В случае перистальтических насосов, например, скорость варьируется за счет варьирования распределения напряжения насоса. В другом возможном варианте устройство для порционного приготовления и выдачи пищевых продуктов содержит, по меньшей мере, один регулирующий поток редуктор, размещенный на линии(ях) разбавителя перед соплом(соплами) для разбавителя. Редуктор потока имеет отверстие, которое может регулироваться по размеру с помощью любого, пригодного для данной цели механического клапанного устройства, такого как игольчатый клапан или др. Редуктор потока предпочтительно имеет электронный контроль с помощью контрольного устройства 28, хотя может быть предусмотрен и ручной контроль.
Контрольное устройство 28 может иметь такую конфигурацию для контроля работы устройства для порционного приготовления и выдачи, которая позволяет дозировать разбавитель и пищевые компоненты в любой последовательности. Однако в предпочтительном варианте контрольное устройство имеет такую конфигурацию для контроля работы устройства для порционного приготовления и выдачи, которая обеспечивает, в основном, выброс разбавителя и пищевого компонента(ов) с некоторым частичным совпадением во времени, когда и разбавитель, и пищевой компонент(ы) выбрасываются одновременно, благодаря чему смешивание осуществляется более эффективно, а период выдачи сокращается.
Предпочтительно контрольное устройство регулирует работу устройства для порционного приготовления и выдачи таким образом, что выброс воды производится перед и/или после выброса пищевого компонента с тем, чтобы разбавление и/или смешивание пищевого продукта полностью закончилось. Полное осуществление разбавления может также достигаться преимущественно за счет третьего потока разбавителя с более низкой скоростью, но при более высоком расходе, чем в случае первого и второго потоков разбавителя, в частности, когда требуются большие объемы напитков, например, более 110 мл. Следует заметить, что контрольное устройство 28 предпочтительно монтируется таким образом, чтобы подача концентрата начиналась только тогда, когда сформировались водяные струи. В рамках этого необходимо заметить, что в случае использования более одного насоса для воды контроль работы этих насосов для воды предпочтительно осуществляется таким образом, чтобы подача водяных струй была синхронной, по меньшей мере, во время подачи концентрата в целях достижения требуемого эффекта смешивания. Однако в соответствии с требуемым дозированием концентрата в напиток контрольное устройство 28 может монтироваться таким образом, чтобы подача концентрата начиналась либо одновременно с началом подачи воды, либо после начала подачи воды и чтобы подача концентрата прекращалась либо до, либо одновременно с прекращением подачи воды. В рамках этого следует заметить, что подача концентрата может быть прекращена до прекращения подачи воды с тем, чтобы образующаяся пена стала белее. Таким образом, контроллер может быть смонтирован таким образом, чтобы переключение источников жидких концентратов в положение включения или выключения осуществлялось последовательно или одновременно с требуемыми интервалами в процессе дозирования в соответствии с требованиями рецептуры готовой смеси.
В нижеследующих примерах приготовление разных напитков осуществлялось в устройстве для порционного приготовления и выдачи напитков с помощью способа изобретения; экспериментально проверялись различные параметры процесса приготовления.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй. Положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в первой плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода и линейная скорость водяных струй составляли соответственно 20 мл/с и ~1800 см/с. Жидкий концентрат, содержащий белки молока, сахар и кофе, подавался при норме расхода 10 мл/с с линейной скоростью ~35 см/с. Вязкость жидкого концентрата составляла ~600 сП. Температура воды была 85°С; концентрат поддерживался при температуре окружающей среды.
Расслоения жидкости визуально не наблюдалось; было отмечено визуально высокое отношение пены к жидкости (примерно 0,7). Кроме того, пена была очень стабильной и густой; выданный устройством изобретения напиток капучино имел требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Разбрызгивания из стаканчика не наблюдалось.
Пример 2
Напиток моккочино был приготовлен с использованием двух водяных струй. Положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в одной плоскости и имела угол наклона 20 градусов в направлении плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода и линейная скорость водяных струй составляли соответственно 20 мл/с и примерно 1800 см/с. Жидкий концентрат, содержащий белки молока, сахар и какао, подавался при норме расхода 4,5 мл/с с линейной скоростью около 15 см/с. Вязкость жидкого концентрата составляла примерно 5000 сП. Температура воды была 85°С; концентрат поддерживался при температуре окружающей среды.
Наблюдалось образование густой пены при высоком отношении пены к жидкости; расслоения жидкости в напитке, приготовленном в устройстве изобретения, не наблюдалось, равно как и разбрызгивания из стаканчика.
Пример 3
Налиток моккочино был приготовлен при тех же режимах, что и в примере 2, но норма расхода и линейная скорость водяных струй составляла соответственно 30 мл/с и ~2750 см/с.
Наблюдалось образование густой пены при высоком отношении пены к жидкости; расслоения жидкости не наблюдалось. Размеры пузырьков пены были приемлемыми, но более крупными, чем в примере 1. Разбрызгивания из стаканчика также не наблюдалось.
Пример 4
Налиток моккочино был приготовлен при тех же режимах, что и в примере 3, но с использованием жидкого концентрата, содержащего белки молока, сахар и какао и имеющего вязкость 5400 сП.
Наблюдалось образование густой пены при высоком отношении пены к жидкости, аналогичном такому же отношению в примере 3, но в напитке, приготовленном в устройстве изобретения, было отмечено расслоение жидкости (плохое размешивание с не растворившейся частью какао-концентрата на дне стаканчика). Разбрызгивания из стаканчика также не наблюдалось.
Пример 5
Напиток моккочино был приготовлен при тех же режимах, что и в примере 4 (вязкость концентрата 5400 сП), но с использованием водяных струй с линейной скоростью примерно 4000 см/с.
Наблюдалось расслоение жидкости и разбрызгивание из стаканчика. Пена была густой при высоком отношении пены к жидкости. Размеры пузырьков пены были несколько больше, чем в примере 4.
Пример 6
Напиток моккочино был приготовлен при тех же режимах, что и в примере 4, но с использованием воды с температурой 95°С.
Расслоение жидкости все же имело место. Но разбрызгивания из стаканчика, как в примере 4, не наблюдалось. Характеристики пены были также аналогичны характеристикам пены в примере 4.
Пример 7
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй. Положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в одной плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода и линейная скорость воды составляли соответственно около 17,5 мл/с и около 1500 см/с. Жидкий концентрат кофе подавался при норме расхода 5 мл/с с линейной скоростью ~15 см/с. Жидкий концентрат молока подавался при норме расхода 20 мл/с с линейной скоростью ~120 см/с. Вязкость жидких концентратов молока и кофе составляла соответственно ~10 и 550 сП. Температура воды была 85°С; концентраты поддерживались при температуре окружающей среды.
Расслоения жидкости не наблюдалось; было отмечено высокое отношение пены к жидкости (~0,8). Кроме того, пена была очень стабильной и густой (~200 секунд по результатам теста с "шариком" по сравнению с контрольными 8-10 секунд) и имела требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Установлено, что по всей массе пены качество ее было аналогично качеству пены, получаемой с применением пара. Также не наблюдалось разбрызгивания из стаканчика.
Густота пены (тест с "шариком") измерялась путем размещения нейлонового шарика 5/16 дюйма (около 8 мм) на поверхности пены таким образом, чтобы он оказывал нормальное давление сверху вниз. Время в секундах, требуемое для исчезновения шарика с поверхности пены, фиксировалось и использовалось в качестве показателя густоты пены.
Пример 8
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй. Положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в одной плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода воды и линейная скорость воды составляли соответственно 25 мл/с и ~2250 см/с. Жидкий концентрат кофе подавался при норме расхода 5 мл/с с линейной скоростью ~15 см/с. Жидкий концентрат молока подавался при норме расхода 20 мл/с с линейной скоростью ~120 см/с. Вязкость жидких концентратов молока и кофе составляла соответственно ~10 и 550 сП. Температура воды была 85°С; концентраты поддерживались при температуре окружающей среды.
Расслоения жидкости не наблюдалось; было отмечено высокое отношение пены к жидкости (1,0). Кроме того, пена в напитке, приготовленном в устройстве изобретения, была очень стабильной и чрезмерно густой (~850 секунд по результатам теста с "шариком") и имела требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Установлено, что по всей массе пены качество ее было аналогично качеству пены, получаемой с применением пара. Также не наблюдалось разбрызгивания из стаканчика.
Пример 9
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй в условиях примера 8, но с использованием водяных струй с линейной скоростью ~4000 см/с.
В напитке, приготовленном в устройстве изобретения, расслоения жидкости не обнаружено. Однако наблюдалось разбрызгивание из стаканчика.
Пример 10
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй в условиях примера 8, но положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 5 градусов (от вертикали) в первой плоскости и была вертикальной в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях.
В напитке, приготовленном в устройстве изобретения, расслоения жидкости не обнаружено. Однако наблюдалось сильное разбрызгивание из стаканчика.
Пример 11
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй в условиях примера 8, но с использованием водяных струй со скоростью 600 см/с.
В напитке, приготовленном в устройстве изобретения, расслоения жидкости не обнаружено и практически не наблюдалось пены. Также не наблюдалось разбрызгивания из стаканчика.
Пример 12
Напиток капучино был приготовлен с использованием двух водяных струй в условиях примера 8, но с использованием водяных струй со скоростью 10 см/с.
В напитке, приготовленном в устройстве изобретения, расслоения жидкости не обнаружено и не наблюдалось пены. Также не наблюдалось разбрызгивания из стаканчика.
Пример 13
Шоколадный напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй. Положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в одной плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода воды и линейная скорость воды составляли соответственно 20 мл/с и ~1800 см/с. Жидкий концентрат какао подавался при норме расхода 5 мл/с с линейной скоростью ~15 см/с. Жидкий концентрат молока подавался при норме расхода 15 мл/с с линейной скоростью ~100 см/с. Вязкость жидких молока и какао составляла соответственно ~10 и 2200 сП. Температура воды была 85°С; концентраты поддерживались при температуре окружающей среды.
В шоколадном напитке, приготовленном в устройстве изобретения, были отмечены хорошее смешивание без расслоения жидкости и стабильность пены с требуемым внешним видом пузырьков.
Пример 14
Напиток моккочино был приготовлен с использованием трех водяных струй. Положение водяных струй было следующее: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в одной плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая и третья струи были вертикальными в обеих перпендикулярных плоскостях. Линейная скорость потока воды составляла соответственно ~1200 см/с. Жидкие концентраты кофе и какао выдавались при норме расхода 5 мл/с с линейной скоростью ~15 см/с. Жидкий концентрат молока выдавался при норме расхода 20 мл/с с линейной скоростью ~120 см/с. Вязкость жидких концентратов молока, кофе и какао составляла соответственно ~10, 550 и 2200 сП. Температура воды была 85°С; концентраты поддерживались при температуре окружающей среды.
В напитке, приготовленном в устройстве изобретения, расслоения жидкости не наблюдалось; было отмечено высокое отношение пены к жидкости (~0,8). Кроме того, пена была очень стабильной и густой (~200 с по результатам теста с "шариком" по сравнению с контрольными 8-10 с) и имела желательный внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Также не наблюдалось разбрызгивания из стаканчика.
Пример 15
Напиток капучино был приготовлен использованием двух водяных струй в условиях примера 8, но с использованием воды с температурой окружающей среды. В дополнение к этому, жидкости подавались в стаканчик, содержащий лед (стаканчик на ~1/2 объема заполнялся кубиками льда размером ~1,5×1,5×2 см перед выдачей напитка).
Пример 16
Напиток капучино выдавался поверх льда с использованием воды с температурой окружающей среды в условиях примера 15, но с отклонением первой водяной струи на 5 градусов от вертикали.
Наблюдалось образование множества брызг вокруг стаканчика.
Пример 17
Кофесодержащий напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй с температурой окружающей среды и жидкого концентрата с температурой окружающей среды. Положение водяных струй было следующим: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в первой плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода и линейная скорость водяных струй составляли соответственно 25 мл/с и ~2250 см/с. Жидкий концентрат, содержащий белки молока, сахар и кофе, подавался при норме расхода 10 мл/с с линейной скоростью ~35 см/с. Вязкость концентрата была ~600 сП.
Расслоения жидкости не наблюдалось; было отмечено образование пены при высоком отношении пены к жидкости. Помимо этого, пена была очень стабильной и густой, а приготовленный напиток с температурой окружающей среды имел требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Разбрызгивания из стаканчика не наблюдалось.
Пример 18
Кофесодержащий напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата при температуре окружающей среды в условиях примера 17, но с применением дополнительного концентрата противовспенивающего агента: противовспенивающий агент FG10 на основе силикона (Basildon Chemical Company, Oxon, UK). Крупинка противовспенивающего агента добавлялась в процессе дозирования воды и кофесодержащего концентрата.
Был получен гомогенный напиток (без расслоения жидкости) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 19
Кофесодержащий напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата при температуре окружающей среды в условиях примера 17, но с использованием жидкого концентрата, содержащего белки молока, сахар, кофе и противовспенивающий агент.
Был получен гомогенный напиток (без расслоения жидкости) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 20
Был приготовлен напиток с использованием двух водяных струй при температуре окружающей среды и жидкого концентрата яблочного сока при температуре окружающей среды в условиях примера 17, но с использованием яблочного сока в виде жидкого концентрата.
Расслоения жидкости не наблюдалось; отмечено образование пены при высоком отношении пены к жидкости. Кроме того, пена была очень стабильной и густой, а полученный напиток при температуре окружающей среды имел требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Разбрызгивания из стаканчика не наблюдалось.
Пример 21
Был приготовлен сок с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата при температуре окружающей среды в условиях примера 20, но с применением дополнительного концентрата противовспенивающего агента (противовспенивающий агент на основе силикона FG10). Крупинка противовспенивающего агента добавлялась в процессе дозирования воды и концентрата сока.
Пример 22
Был приготовлен напиток сока с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата сока при температуре окружающей среды в условиях примера 20, но с использованием жидкого концентрата сока, содержащего противовспенивающий агент (противовспенивающий агент на основе силикона FG10).
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкости) без пены. Дополнительно наблюдалось разбрызгивание из стаканчика.
Пример 23
3
4
Был приготовлен кофесодержащий напиток с использованием двух водяных струй с температурой окружающей среды и жидкого концентрата с температурой окружающей среды. Напиток готовился путем дозирования жидкостей поверх льда (стаканчик примерно на / объема заполнялся кубиками льда перед дозированием жидкостей). Положение водяных струй было следующим: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в первой плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости; вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода и линейная скорость водяных струй составляли соответственно 25 мл/с и ~2250 см/с. Жидкий концентрат, содержащий белки молока, сахар и кофе, подавался при норме расхода 10 мл/с с линейной скоростью ~35 см/с. Вязкость жидкого концентрата была ~600 сП.
Расслоения жидкостей не наблюдалось; отмечалось образование пены при высоком отношении пены к жидкости. Помимо прочего, пена была очень стабильной и густой; приготовленный напиток с температурой окружающей среды имел требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Разбрызгивания из стаканчика не наблюдалось.
Пример 24
Был приготовлен кофесодержащий напиток поверх льда с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата с температурой окружающей среды в условиях примера 23, но с применением дополнительного концентрата противовспенивающего агента. Крупинка противовспенивающего агента (противовспенивающеий агент на основе силикона FG10) добавлялась в процессе дозирования воды и кофесодержащего концентрата.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 25
Был приготовлен кофесодержащий напиток поверх льда с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата с температурой окружающей среды в условиях примера 23, но с применением жидкого концентрата, содержащего белки молока, сахар, кофе и противовспенивающий агент (противовспенивающий агент на основе силикона FG10).
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 26
Был приготовлен напиток поверх льда с использованием двух водяных струй с температурой окружающей среды и жидкого концентрата яблочного сока с температурой окружающей среды в условиях примера 23, но с применением яблочного сока в виде жидкого концентрата.
Расслоения жидкостей не наблюдалось; отмечалось образование пены при высоком отношении пены к жидкости. Кроме того, пена была очень стабильной и густой; приготовленный напиток с температурой окружающей среды имел требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Разбрызгивания из стаканчика не наблюдалось.
Пример 27
Был приготовлен сок поверх льда с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата с температурой окружающей среды в условиях примера 26, но с применением дополнительного концентрата противовспенивающего агента. Крупинка противовспенивающего агента добавлялась в процессе дозирования воды и концентрата сока.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 28
Был приготовлен напиток на основе сока с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата сока с температурой окружающей среды в условиях примера 26, но с применением жидкого концентрата сока, содержащего противовспенивающий агент.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 29
Был приготовлен кофесодержащий напиток с использованием двух водяных струй с температурой ~4°С и жидкого концентрата с температурой окружающей среды. Положение водяных струй было следующим: первая струя отклонялась на 15 градусов (от вертикали) в первой плоскости и имела угол наклона 20 градусов в плоскости, перпендикулярной к первой плоскости. Вторая струя была вертикальной в обеих перпендикулярных плоскостях. Норма расхода и линейная скорость водяных струй составляли соответственно 30 мл/с и ~2750 см/с. Жидкий концентрат, содержащий белки молока, сахар и кофе, подавался при норме расхода 10 мл/с с линейной скоростью ~35 см/с. Вязкость жидкого концентрата была ~600 сП.
Расслоения жидкостей не наблюдалось; отмечалось образование пены при высоком отношении пены к жидкости. Кроме того, пена была очень стабильной и густой и имела желательный внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков в приготовленном в устройстве изобретения напитке с температурой окружающей среды. Разбрызгивания из стаканчика не наблюдалось.
Пример 30
Кофесодержащий напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй с температурой ~4°С и жидкого концентрата с температурой окружающей среды в условиях примера 29, но с использованием дополнительного концентрата противовспенивающего агента. Крупинка противовспенивающего агента добавлялась в процессе дозирования воды и кофесодержащего концентрата.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 31
Кофесодержащий напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй с температурой ~4°С и жидкого концентрата с температурой окружающей среды в условиях примера 29, но с использованием жидкого концентрата, содержащего белки молока, сахар, кофе и противовспенивающий агент.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкости) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 32
Напиток был приготовлен с использованием двух водяных струй с температурой ~4°С и жидкого концентрата яблочного сока с температурой окружающей среды в условиях примера 29, но с использованием яблочного сока в виде жидкого концентрата.
Не наблюдалось расслоения жидкостей; отмечено образование пены при высоком отношении пены к жидкости. Кроме того, пена была очень стабильной и густой, а полученный напиток с температурой окружающей среды имел требуемый внешний вид с равномерным распределением мелких пузырьков. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 33
Сок был приготовлен с использованием двух водяных струй и жидкого концентрата с температурой окружающей среды в условиях примера 32, но с использованием дополнительного концентрата противовспенивающего агента. Крупинка противовспенивающего агента добавлялась в процессе дозирования воды и концентрата сока.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Пример 34
Напиток сок был приготовлен с использованием двух водяных струй с температурой ~4°С и жидкого концентрата сока с температурой окружающей среды в условиях примера 32, но с использованием жидкого концентрата сока, содержащего противовспенивающий агент.
Получен гомогенный напиток (без расслоения жидкостей) без пены. Дополнительно было отмечено отсутствие разбрызгивания из стаканчика.
Само собой разумеется, что настоящее изобретение описано здесь со ссылкой на частный вариант, который является иллюстрацией основы изобретения. Квалифицированные в данной области специалисты могут предпринять многочисленные модификации без ущемления духа и масштаба настоящего изобретения, установленного прилагаемой формулой изобретения. Например, в зависимости от числа и вида приготовляемых напитков количество сопел для воды и сопел для концентрата может варьироваться, а контрольное устройство может быть приспособлено предпочтительно к устройству для порционного приготовления и выдачи, обеспечивающему, по меньшей мере, две струи воды и один поток жидкого концентрата, которые направлены в контейнер для приготовления напитка.
Например, в то время как форма водяных струй и генерируемых потоков концентратов предпочтительно является цилиндрической, можно изыскать варианты с использованием водяных струй и/или потоков концентратов самой различной формы, например, в форме звезды, квадрата, треугольника, овальной формы, продолговатой формы или другой формы с различным поперечным сечением. В одном из вариантов можно расположить выпускные отверстия сопел для жидкостей ближе к вертикальной оси, чем выпускные отверстия сопел для концентратов, а в другом варианте можно объединить один или более потоков концентратов и направить их вместе в место пересечения.