УСТРОЙСТВО ДЛЯ РУЧНОГО РОЗЛИВА ПЕНЯЩИХСЯ И/ИЛИ ГАЗИРОВАННЫХ НАПИТКОВ
DEVICE FOR HAND DISPENSING OF FOAMY AND/OR CARBONATED BEVERAGES

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к торговому оборудованию, и может быть использовано для отпуска пива и других пенящихся и/или газированных напитков из изобарической емкости в пластиковые бутылки в киосках розничной торговли, в магазинах, ресторанах и барах.
Для заполнения тары, будь то бутылка или бочка, через клапан (или вентиль) продуктом необходима разность между давлением в подводящей линии и давлением внутри тары. Величина разности давления определяет скорость поступления продукта в тару. Обычно во избежание увеличения поверхности жидкости в результате завихрений заполнение продуктом производят с небольшой начальной скоростью, которую затем медленно повышают. С этой целью в таре предварительно нагнетают давление газа, которое значительно превышает давление насыщения растворенного в жидкости газа. Сама же подлежащая розливу жидкость также поддерживается с помощью напорных баллонов или насосов под этим давлением и подается в заливочную машину. После предварительного создания в таре давления, равного давлению подаваемой жидкости, производят соединение тары с подводящей линией для затариваемой жидкости. Путем контролируемого сброса давления газа в таре создают условия для поступления в нее жидкости. Устанавливающаяся при этом разность давлений определяет скорость потока жидкости. Далее известно, что к концу процесса заполнения выход газа дросселируют, что приводит к снижению разности давлений между внутренней полостью тары и подводящей линией. В результате этого количество заливаемой в единицу времени жидкости к концу процесса заполнения уменьшается, что позволяет заканчивать процесс точно в тот момент, когда тара заполнена заданным количеством жидкости. Эта технология розлива напитка известна как "регулирование по обратному газу". Преимущество такого регулирования состоит в том, что давление газа над жидкостью в любой момент времени превышает давление насыщения в продукте. Указанный принцип розлива напитка из больших емкостей в бутылки и другие емкости реализован во множестве автоматизированных линий (патент США №6601618, МПК B67C 3/06, опубл. 05.08.2003 г.; патент США №6192946, МПК B65B 1/04, опубл. 27.02.2001 г.; патент Австралии №491145, МПК B67C 3/10, 3/06, опубл. 1978 г.; Вольфганг Кунце. Технология солода и пива. - СПб.: «Профессия», 2001. - С.566-567; Технологическое оборудование консервных заводов. - М., 1986. - С.418-419).
Однако такие системы розлива напитков дороги, сложны в эксплуатации и мало пригодны для розлива напитков из кег в бутылки, кружки в розничной торговле в киосках, барах, кафе и ресторанах.
Известно устройство для розлива пива, содержащее изобарическую емкость с пивом или несколько таких емкостей с различными сортами пива, систему наддува пива, систему охлаждения и распределитель, оснащенный системой трубопроводов с кранами выдачи напитка на розлив в мелкую тару и трубопроводом подачи пива в распределитель, который выполнен в виде замкнутого контура и снабжен насосом для циркуляции по нему напитка и охладителем (Патент США №6164083, МПК B67D 1/08, опубл. 26.12.2000).
Однако известное устройство не способно обеспечить сохранность качества напитка в системе розлива из-за его пенообразования вследствие отсутствия системы пеногашения напитка и обеспечивает поступление излишнего количества пены потребителю. Кроме того, устройство не приспособлено для розлива напитка в пластиковые бутылки из изобарических емкостей, а для охлаждения напитка требуется дополнительное холодильное оборудование.
Известно устройство для ручного розлива пенящихся и/или газированных напитков, включающее последовательно соединенные трубопроводами газовый баллон, кег с напитком, холодильник, стойку с краном для розлива напитка в мелкую тару и узел для гашения пены при розливе напитка, установленный в сливном патрубке крана (Международная заявка WO 00/58201, МПК B67D 1/14, опубл. 05.10.2000 г.).
Однако указанное устройство позволяет разливать напитки только в мелкую тару (кружки, стаканы) с низкой скоростью разлива и не обеспечивает их розлив с противодавлением в пластиковые бутылки из изобарических емкостей.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для ручного розлива пенящихся и/или газированных напитков, включающее систему подготовки напитка для розлива с газовым баллоном и изобарической емкостью для напитка и механизм розлива напитка с узлом для гашения пены (Патент РФ №2266862, МПК B67C 3/02, опубл. 27.12.05). Механизм розлива напитка содержит корпус, имеющий сливной канал, канал, соединенный с трубопроводом подачи газа из газового баллона, канал, соединенный с трубопроводом подачи напитка из изобарической емкости, узел крепления горловины пластиковой бутылки к открытому торцу сливного канала, размещенный на корпусе у сливного канала и дроссельный вентиль, установленный в корпусе и соединенный со сливным каналом, а узел для гашения пены размещен в сливном канале. Каналы, подсоединенные к трубопроводам подачи газа и напитка соединены дополнительным каналом со сливным каналом через трехходовой кран, установленный на корпусе механизма розлива напитка в пластиковые бутылки. Механизм розлива напитка снабжен краном для розлива напитка в кружки или стаканы, подсоединенным к трубопроводу подачи напитка из изобарической емкости. Трехходовой кран содержит цилиндрический корпус с крышкой, в днище которого выполнено два сквозных подводящих отверстия и одно отводящее отверстие, а также установленные в корпусе соосно верхний диск с возможностью поворота и нижний диск, размещенный неподвижно. Верхний диск жестко связан через отверстие в крышке с рукояткой, расположенной снаружи корпуса трехходового крана, в нижнем диске выполнены сквозные отверстия соосно отверстиям в днище корпуса. В теле верхнего диска со стороны нижнего диска и напротив его отверстий выполнен глухой паз серповидной формы для сообщения одного из подводящих отверстий корпуса с его отводящим отверстием. Вокруг ручки под крышкой корпуса размещено кольцевое эластичное уплотнение для поджатия верхнего и нижнего дисков друг к другу и к днищу корпуса, а в отверстиях днища корпуса установлены эластичные уплотнительные кольца. Узел крепления горловины пластиковой бутылки к торцу сливного канала содержит кольцевой эластичный элемент, прикрепленный к торцу сливного канала соосно его выходному отверстию, и ложку с ручкой и пазом, соответствующим размеру горловины пластиковой бутылки, причем цилиндрическая часть ложки расположена вокруг торца сливного канала у выходного отверстия и кинематически связана со стенкой сливного канала байонетным соединением, а паз ложки расположен перед выходным отверстием сливного канала. Байонетное соединение представляет собой глухой винтовой паз, выполненный в стенке сливного канала, в котором установлена ось с роликом, прикрепленная к цилиндрической части ложки механизма крепления горловины пластиковой бутылки. Указанный узел позволяет быстро и герметично соединить горловину пластиковой бутылки с торцом сливного канала устройства для ручного розлива пенящихся и/или газированных напитков. Узел для гашения пены механизма розлива напитка содержит насадок со сквозным осевым каналом, имеющий наружную цилиндрическую часть с винтовой канавкой на боковой поверхности, и хвостовик, образующий кольцевую полость между его внешней поверхностью и поверхностью сливного канала. Устранение пенообразования обеспечивается за счет создания давление газа в системе розлива и над поверхностью напитка в пластиковой бутылке, которое превышает давление насыщения растворенного в напитке газа и не позволяет жидкости «вскипать». Узел для гашения пены за счет центробежных сил обеспечивает подачу напитка в виде пленки на стенки пластиковой бутылки, что снижает турбулентность потока жидкости.
Недостатком такого устройства является невысокая надежность работы трехходового крана-картриджа механизма розлива напитка и сложность его технологического обслуживания, связанного с частой промывкой дисков и уплотнений после окончания розлива пива или другого напитка, а для охлаждения напитка требуется дополнительное холодильное оборудование.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности охлаждения напитка в процессе розлива его в пластиковые бутылки с использованием заявляемого устройства, что снижает пенообразование и улучшает качество напитка, повышение надежности работы устройства розлива напитка с противодавлением в пластиковые бутылки и упрощения его технологического обслуживания, связанного с уменьшением частоты промывки узлов и деталей этого механизма после окончания розлива пива или другого напитка.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ручного розлива пенящихся и/или газированных напитков, включающем корпус, в теле которого выполнены подводящий канал со штуцером для соединения с трубопроводом подачи газа из газового баллона, подводящий канал со штуцером для соединенния с трубопроводом подачи напитка из изобарической емкости, ступенчатая осесимметричная полость, открытая со стороны нижнего торца корпуса и соединенная дополнительным каналом с подводящими газ и напиток каналами через установленный в корпусе трехходовой кран с ручкой управления последовательного подключения каждого подводящего канала с отводящим каналом или отключения всех подводящих каналов в промежуточном положении ручки управления, узел для гашения пены, выполненный в виде насадка с осевым сквозным каналом, цилиндрической частью с винтовым сливным каналом на наружной поверхности и ступенчатым хвостовиком и размещенный в ступенчатой осесимметричной полости корпуса, и узел крепления горловины пластиковой бутылки к открытому нижнему торцу корпуса, размещенный на последнем у выходного отверстия винтового сливного канала, дроссельный вентиль, установленный в корпусе и соединенный входным каналом со сквозным осевым каналом насадка, согласно изобретению канал, подводящий газ, выполнен в теле корпуса вдоль канала, подводящего напиток, или обвивает его вокруг. Стенка корпуса между подводящими газ и напиток каналами выполнена из термопроводящего материала.
Трехходовой кран расположен в теле полости корпуса, которая имеет три последовательно расположенных кольцевых камеры, к первой и третьей из которых подсоединены соответственно подводящие газ и напиток каналы и ко второй полости - дополнительный канал, соединенный с отводящим сливным каналом, и содержит кольцевой клапан с эластичным торцевым уплотнением, имеющий осевой канал с кольцевым эластичным уплотнением, расположенный в третьей камере корпуса и размещенный в седле клапана с возможностью его осевого возвратно-поступательного перемещения, и шток, расположенный в камерах корпуса с возможностью его осевого возвратно-поступательного перемещения, один конец которого выведен из первой камеры через кольцевое уплотнение и кинематически связан с ручкой управления, а другой его конец размещен в противоположной третьей камере корпуса, пропущен через осевой канал клапана с кольцевым эластичным уплотнением и кинематически с ним связан первой пружиной, отжимающей клапан от конца штока к седлу этого клапана, образованному выступом между второй и третьей камерами корпуса и кольцевым выступом, выполненным на штоке, кроме того, шток имеет осевой канал, закрытый с обоих торцов заглушками, первый ряд радиальных сквозных отверстий, выполненных в штоке для сообщения его осевого канала с первой камерой корпуса и второй ряд радиальных сквозных отверстий, выполненных в штоке за его кольцевым выступом по ходу расположения камер корпуса, для сообщения осевого канала штока со второй камерой корпуса, причем между корпусом и штоком установлены эластичные кольцевые уплотнения, расположенные по обе стороны первой камеры корпуса, а вторая и третья камеры герметично изолированы друг от друга посредством кольцевого клапана, который прижат в осевом направлении к седлу клапана первой пружиной и дополнительно через шток - второй пружиной, расположенной вокруг конца штока со стороны ручки и кинематически связанной с ним и корпусом.
Охлаждение напитка производится за счет теплообмена между каналами подачи газа и напитка, которые расположены рядом и параллельно друг другу в теле корпуса устройства и трехходового крана, вследствие расширения углекислоты и ее прохождения через канал, подводящий газ, и каналы трехходового крана. Повышение надежности конструкции устройства для розлива напитка состоит в уменьшении поверхности соприкосновения подвижных частей механизма трехходового крана, что снижает их износ, а также обеспечивается более свободный доступ ко всем деталям механизма крана, соприкасающимся с разливаемыми напитками, что упрощает его технологическое обслуживание, связанное с промывкой узлов и деталей механизма крана после окончания розлива пива или другого напитка.
Изобретение иллюстрируется чертежами:
фиг.1 - схема устройства для ручного розлива пенящихся или газированных напитков;
фиг.2 - то же, разрез по А-А;
фиг.3 - схема трехходового крана в исходном положении;
фиг.4 - схема трехходового крана в положении, когда открыты каналы для подачи газа;
фиг.5 - схема трехходового крана в положении, когда открыт клапан для подачи напитка.
Устройство для ручного розлива напитка с противодавлением в пластиковые ПЭТ-бутылки содержит (фиг.1 и 2) корпус 1, установленный, например, на стойке (на чертежах не показана), в теле которого выполнены подводящий канал 2 со штуцером 3 для соединения с трубопроводом подачи газа из газового баллона, подводящий канал 4 со штуцером 5 для соединенния с трубопроводом подачи напитка из изобарической емкости, ступенчатая осесимметричная полость 6, открытая со стороны нижнего торца корпуса 1 и соединенная отводящим каналом 7 с подводящими газ и напиток каналами 2 и 4 через установленный в полости 9 тела корпуса 1 трехходовой кран 8 с ручкой управления для последовательного подключения одного из подводящих каналов 2 или 4 с отводящим каналом 7 или отключения всех каналов в промежуточном положении ручки управления. Узел для гашения пены (фиг.1 и 2) размещен в ступенчатой осесимметричной полости 6 корпуса 1 и выполнен в виде насадка 10 с осевым сквозным каналом 11 и цилиндрической частью с винтовым сливным каналом 12 на наружной поверхности. Подводящий газ канал 2 выполнен в теле корпуса 1 вдоль подводящего напиток канала 4 или обвивает его вокруг (на чертежах не показано). Стенка корпуса 1 между подводящими газ и напиток каналами 2 и 4 выполнена из термопроводящего материала.
Трехходовой кран 8 (фиг.3-5) расположен в полости 9 корпуса 1, которая имеет три последовательно расположенных кольцевых камеры 14, 15 и 16. К камерам 14 и 16 подсоединены соответственно подводящие газ и напиток каналы 2 и 4 и к камере 15 - отводящий канал 7, соединенный с винтовым сливным каналом 12 через полость 6. Кран 13 содержит кольцевой клапан 17 с эластичным торцевым уплотнением 18, имеющий осевой канал с кольцевым эластичным уплотнением 19, расположенный в камере 16 корпуса и размещенный в седле 20 клапана 17 с возможностью его осевого возвратно-поступательного перемещения, и шток 21, расположенный в камерах 14-16 корпуса с возможностью его осевого возвратно-поступательного перемещения. Один конец штока 21 выведен из камеры 14 через кольцевое уплотнение 22 и кинематически связан с ручкой управления 23, а другой его конец размещен в противоположной камере 16, пропущен через осевой канал клапана 17 с кольцевым эластичным уплотнением 18 и кинематически с ним связан первой пружиной 24, отжимающей клапан 17 от конца штока 21 к седлу 20 этого клапана 17. Седло 20 клапана 17 образовано выступом 25 между камерами 15 и 16 корпуса 1 и кольцевым выступом 26, выполненным на штоке 21. Шток 21 имеет осевой канал 27, закрытый с обоих торцов заглушками 28 и 29, первый ряд радиальных сквозных отверстий 30, выполненных в штоке 21 для сообщения его осевого канала 27 с камерой 14 корпуса, и второй ряд радиальных сквозных отверстий 31, выполненных в штоке 21 за его кольцевым выступом 26 по ходу расположения камер 14-16 корпуса, для сообщения осевого канала 27 штока с камерой 15 корпуса. Между корпусом 1 и штоком 21 установлено дополнительное эластичное кольцевое уплотнение 32, расположенное между камерами 14 и 15 корпуса, а камеры 15 и 16 герметично изолированы (при нейтральном положении крана и при подаче газа в бутылку) друг от друга посредством кольцевого клапана 17, который прижат в осевом направлении к его седлу 20 первой пружиной 24 и дополнительно через шток 21 второй пружиной 33, расположенной вокруг конца штока 21 со стороны ручки управления 23 и кинематически связанной с ним и корпусом 1. Узел крепления горловины пластиковой бутылки к нижнему торцу корпуса 1 (фиг.1 и 2) содержит кольцевой эластичный элемент 34, прикрепленный к торцу корпуса 1 соосно выходному отверстию винтового сливного канала 12, и ложку 35 с ручкой 36 и пазом 37, соответствующим размеру горловины пластиковой бутылки. Ложка 35 кинематически связана со стенкой корпуса 1 байонетным соединением. Дроссельный вентиль 38 установлен в корпусе 1 и соединен своим входным каналом 39 со сквозным осевым каналом 11 насадка 10.
Устройство для ручного розлива пенящихся и/или газированных напитков работает следующим образом.
2
2
В соответствии со схемой (фиг.1 и 2) устройства его используют для ручного наполнения пенящимся и/или газированным напитком пластиковых бутылок с противодавлением из изобарических емкостей. Для этого пластиковую бутылку вставляют в паз 37 ложки 35 и поворотом рукоятки 36 герметично состыковывают с нижним торцом корпуса 1 за счет эластичного кольцевого элемента 34. При этом дроссель 38 закрыт. Рукоятка 23 трехходового крана 8 (фиг.3) находится в (нейтральном) вертикальном положении. Затем отклоняют рукоятку 23 (фиг.4) трехходового крана на 20 градусов (в противоположную от оператора сторону), которая перемещает шток 21, сжимая пружину 24. Клапан 17 остается прижатым к седлу 20, а радиальные отверстия 31 открываются и обеспечивают сообщение камеры 14 с камерой 15. Канал 3 с газом сообщается через камеру 14, радиальные отверстия 30, осевой канал 27, радиальные отверстия 31, камеру 15, отводящий канал 7, осесимметричную полость 6, винтовой сливной канал 12 с внутренним объемом бутылки. При этом газ CO из баллона поступает в бутылку, давление в которой выравнивается до давления в изобарической емкости. Газ, перемещаясь по каналу 2 в корпусе 1, расширяется и охлаждает канал 4, напиток в нем и корпус 1 устройства на несколько градусов ниже, чем температура напитка до входа в устройство розлива. Далее наклоняют рукоятку 23 трехходового крана (фиг.5) на 40 градусов в обратном направлении. При этом шток 21 вместе с клапаном 17 перемешается в сторону открытия последнего, сжимая пружину 33. С открытием клапана 17 камеры 15 и 16 сообщаются между собой. Канал 4 с напитком сообщается через камеры 16 и 15, отводящий канал 7, осесимметричную полость 6, винтовой сливной канал 12 с внутренним объемом ПЭТ-бутылки. Поскольку давление в ПЭТ-бутылке и изобарической емкости одинаково, то поступления напитка в указанную емкость нет. При открытии дросселя 38 газ CO через осевой канал 11, входной канал 39 и выходной канал дросселя 38 вытесняется из ПЭТ-бутылки в атмосферу. Создается перепад давления в изобарической емкости и ПЭТ-бутылке, за счет чего напиток заполняет бутылку. Проходя через винтовой сливной канал 12, напиток под действием центробежных сил подается в виде пленки конической формы на стенки горловины ПЭТ-бутылки и далее плавно стекает по ее стенкам, предотвращая пенообразование. Устранение пенообразования обеспечивается также за счет создания давление газа в системе розлива и над поверхностью напитка в пластиковой бутылке, которое превышает давление насыщения растворенного в напитке газа. При прохождении напитка по охлажденному каналу 4 корпуса 1 и каналам трехходового крана температура его понижается на несколько градусов, что также снижает пенообразование и сохраняет его потребительские свойства. После заполнения бутылки напитком для прекращения его дальнейшего поступления из изобарической емкости поворачивают рукоятку 23 в нейтральное (на 20 градусов) исходное вертикальное положение (фиг.3) вместе со штоком 21 и клапаном 17 трехходового крана 8. Остаток газа в горловине ПЭТ-бутылки и частично растворенный газ, выделяющийся из напитка, удаляют через осевой канал 11 насадка 10 и каналы дросселя 38 в атмосферу. После выравнивания давления в ПЭТ-бутылке до атмосферного вращают рукоятку 36 в обратном направлении, отсоединяя нижний торец корпуса 1 от горловины ПЭТ-бутылки, которую вынимают из устройства розлива, закрывают пробкой и отпускают потребителю.
Устройство, в том числе трехходовой кран, имеет минимальное количество деталей с трущимися поверхностями, легко разбирается и промывается в воде или антисептической жидкости.
Таким образом, изобретение обеспечивает возможность охлаждения напитка в процессе розлива его в пластиковые бутылки с использованием заявляемого устройства, что дополнительно снижает пенообразование и улучшает качество напитка, повышает надежность работы устройства розлива напитка с противодавлением в пластиковые бутылки и упрощает его технологическое обслуживание, связаннее с уменьшением частоты промывки узлов и деталей этого механизма после окончания розлива пива или другого напитка.