Устройство для хранения и очистки пищевой жидкости

Область техники
Полезная модель относится к области неорганической химии, а также к пищевой промышленности, и может найти применение для хранения, обработки и очистки единичной порции жидкого пищевого продукта, такого как вода, алкогольный напиток и другие пищевые жидкости, выливаемого из емкости в период времени, предшествующий потреблению лично потребителем.
Уровень техники
Существует множество приспособлений для очистки различных типов жидкостей, в том числе пищевых, при которых решаются определенные  задачи, как по степени их очистки, так и по применяемым методикам.
В качестве наиболее близкого по своей сущности и достигаемому техническому результату аналога, авторами выбрано изобретение по патенту RU 2381268 C1, 10.02.2010, раскрывающее устройство для обработки и очистки жидкого продукта, содержащее картридж с наполнителем и воздухоподающее приспособление, при этом устройство снабжено соединенными между собой горловиной и фиксируемым на горлышке емкости корпусом, в котором размещены картридж с наполнителем, сообщенный с внутренним объемом емкости через запорное приспособление, а воздухоподающее приспособление представляет собой помпу с электромотором и электропитанием, сообщенную с узлом подачи воздуха в емкость и электрически соединенную с закрепленным на корпусе блоком управления.
Преимуществом данной конструкции является хорошая система фильтрации жидкого продукта от различного вида включений за счет многослойного компактного  картриджа, встроенного в конструкцию устройства.
Однако существенным недостатком устройства является то, что в картридже не предусмотрена бактериологическая очистка жидкости.
Технической проблемой, решаемой заявленной полезной моделью, является расширение фильтрующих свойств устройства для очистки жидкости при сохранении компактности фильтрующего картриджа.
Раскрытие сущности полезной модели
Поставленная проблема решается за счет того, что устройство для хранения и очистки пищевого жидкого продукта, согласно полезной модели, выполнено в виде емкости, состоящей из разъемно соединенных между собой корпуса емкости и ее горловины, внутри которой размещен фильтрующий картридж с наполнителем, сообщенный с внутренним объемом емкости через запорное приспособление, при этом наполнитель картриджа содержит последовательно расположенные фильтрующий материал грубой очистки, сорбент, дополнительный бактерицидный полимерный слой с внедренными в него металлическими частицами серебра в несмываемой форме,  а также фильтрующий материал тонкой очистки, при этом для возможности прохождения очищаемого жидкого продукта через фильтрующий картридж за счет создания давления, устройство дополнительно содержит связанное с картриджем воздухоподающее приспособление, представляющее собой помпу с электрическим компрессором, сообщенную с узлом подачи воздуха в емкость и электрически соединенную с закрепленным на корпусе блоком управления.
В качестве фильтрующего материала тонкой и грубой очистки используется нетканое полотно из натуральных или синтетических волокон в виде набора дисков.
В качестве натуральных волокон использованы хлопковые волокна, а в качестве синтетических - полипропиленовые волокна.
В качестве сорбента использовано нетканое или тканое полотно из активированных углеродных волокон в виде набора дисков.
В качестве дополнительного полимерного слоя с частицами серебра использовано нетканое полотно из синтетических полипропиленовых волокон.
В частном варианте выполнения фильтрующий картридж с наполнителем выполнен съемным.
В другом частном варианте выполнения фильтрующий картридж с наполнителем выполнен несъемным.
В предпочтительном варианте выполнения фильтрующий корпус картриджа состоит из нижнего и верхнего элементов, герметично соединенных между собой, при этом верхний элемент выполнен в виде крышки с решетчатой дисковой частью, а нижний элемент выполнен с двумя цилиндрическими частями с центральным отверстием, в верхней из которых расположен наполнитель, а нижняя выполнена с возможностью соединения с горлышком емкости для сообщения внутреннего объема картриджа с внутренним объемом емкости.
Корпус фильтрующего картриджа соединен с горлышком емкости для сообщения внутреннего объема картриджа с внутренним объемом емкости посредством герметизирующего элемента.
Наполнитель выполнен многослойным, при этом часть слоев наполнителя размещена в нижнем элементе корпуса картриджа, а, по крайней мере, один слой наполнителя зафиксирован между верхней кромкой боковой цилиндрической стенки нижнего элемента корпуса картриджа и решетчатой частью верхнего элемента.
В фильтрующем картридже, в нижней части нижнего элемента корпуса картриджа расположена дисковая решетка для возможности обеспечения равномерного распределения жидкости по всей полости фильтрующего картриджа, а также для регулирования объема наполнителя.
Блок управления снабжен  выключателем и элементами питания, а также  датчиком наклона емкости, выполненного с возможностью включения в момент опрокидывания емкости горлышком вниз для налива жидкого продукта, и автоматически выключающегося  при возврате емкости в исходное положение.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества  очистки пищевой жидкости за счет расширения фильтрующих слоев картриджа  по заданным функциональным назначениям.
Осуществление полезной модели
В данном разделе будет приведен предпочтительный вариант выполнения заявленного устройства, который, как это понятно специалисту, никоим образом не ограничивает любые иные варианты исполнения данного устройства, явным образом вытекающие из материалов данной заявки.
Устройство для хранения и очистки пищевой жидкости представляет собой, по сути емкость, например, бутылку, заранее (например, на производстве) заполненную жидким пищевым продуктом.
Под жидким пищевым продуктом понимается любая жидкость, потребляемая в пищу пользователем устройства. Это может быть обычная минеральная питьевая вода, как газированная, так и негазированная, спиртосодержащая (ликероводочная) продукция: водка, коньяк и т.п.
Необходимым свойством применяемых жидкостей является их заданная текучесть (чтобы не были слишком густыми), для возможности их прохождения через картридж.
Емкость состоит из  соединенных между собой с возможностью разъединения  горловины и фиксируемого на горлышке емкости корпуса.
В корпусе устройства образовано посадочное место, в котором размещен фильтрующий картридж с наполнителем, имеющий свой корпус, сообщенный с внутренним объемом емкости через запорное приспособление.
Создание  предохранительного автоматического запорного приспособления (его описание приведено ниже), позволяет герметично закрывать емкость с продуктом во время хранения и транспортировки продукта до места потребления и, тем самым, предотвращать преждевременное смачивание материалов, заполняющих картридж жидкостью, и автоматически открываться при первом разливе продукта.
Фильтрующий корпус картриджа состоит из нижнего и верхнего элементов, герметично соединенных между собой, при этом верхний элемент выполнен в виде крышки с решетчатой дисковой частью, а нижний элемент выполнен с двумя цилиндрическими частями с центральным отверстием, в верхней из которых расположен наполнитель, а нижняя выполнена с возможностью соединения с горлышком емкости для сообщения внутреннего объема картриджа с внутренним объемом емкости.
Верхний элемент картриджа представляет собой крышку из эластичного материала с решетчатой дисковой частью для протока обработанной жидкости.
Нижний элемент картриджа представляет собой единый элемент, состоящий из двух цилиндрических частей разного диаметра. В широкую верхнюю часть нижнего элемента картриджа на его дно, имеющее центральное отверстие для протока жидкости, закладывается дисковая решетка. Решетка необходима для равномерного распределения жидкости по всей площади фильтрующего материала, а также для регулирования объема наполнителя в картридже.
Наполнитель выполнен многослойным, при этом часть слоев наполнителя размещена в нижнем элементе корпуса картриджа, и, по крайней мере, один слой наполнителя зафиксирован между верхней кромкой боковой цилиндрической стенки нижнего элемента корпуса картриджа и решетчатой частью верхнего элемента.
Наполнитель картриджа содержит последовательно расположенные слои (снизу вверх):
фильтрующий материал грубой очистки, в качестве которого используется   набор дисков из натуральных хлопковых волокон;
сорбент, в качестве которого использован набор дисков из нетканого полотна из активированных углеродных волокон;
дополнительный бактерицидный полимерный слой в виде нетканого полотна из синтетических полипропиленовых волокон, с внедренными в него металлическими частицами серебра в несмываемой форме;
фильтрующий материал тонкой очистки, в качестве которого используется   набор дисков из синтетических полипропиленовых волокон.
Следует отметить что, каждый из приведенных слоев, входящий в состав наполнителя, в предпочтительном варианте выполнения выполнен многослойным.
Так, слои фильтрующего материала грубой очистки, фильтрующего материала тонкой очистки, а также дополнительного полимерного слоя, выполнены двухслойными, а слой сорбента выполнен трехслойным.
В предпочтительном варианте выполнения картридж с наполнителем выполнен съемным. При этом  крепление корпуса картриджа к корпусу емкости выполнено с помощью байонетного соединения и, кроме того, снабжено герметизирующим уплотнением в виде кольцевой эластичной прокладки расположенной в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности корпуса картриджа. Возможность выполнения картриджа съемным обеспечивает  его заменяемость по истечению срока годности, а, следовательно, многократное использование емкости.
Однако в другом варианте выполнения  картридж выполнен несъемным (одноразовым). В этом случае узкая часть нижнего элемента картриджа соединяется с герметизирующим элементом. На внешней боковой поверхности узкой нижней части нижнего элемента  картриджа сформированы выступающие кольцевые уплотнительные пояски для обеспечения герметического соединения с герметизирующим элементом. Картридж в собранном виде вставляется в корпус устройства с жестким допуском натяга до упора и крепится в горловине посредством уплотнительных поясков, опоясывающих по окружности его верхний элемент. Пояски-уплотнители обеспечивают герметичное соединение картриджа с внутренней поверхностью горловины. Зазор, образующийся ниже верхнего элемента  картриджа между внутренней поверхностью горловины и внешней поверхностью видимой части корпуса, предназначен для этикетки  картриджа. Внешняя боковая и торцевая поверхность широкой части нижнего элемента картриджа герметично сопрягаются с внутренней боковой и торцевой поверхностью корпуса  посредством плотного упругого прижима.
Для возможности прохождения очищаемого жидкого продукта через фильтрующий картридж за счет создания давления, устройство дополнительно содержит связанное с картриджем воздухоподающее приспособление, представляющее собой помпу с электрическим компрессором, сообщенную с узлом подачи воздуха в емкость и электрически соединенную с закрепленным на корпусе блоком управления. Блок управления снабжен  выключателем и элементами питания, а также  датчиком наклона емкости, выполненным с возможностью включения в момент опрокидывания емкости горлышком вниз для налива жидкого продукта и автоматически выключающимся  при возврате емкости в исходное положение.
В предпочтительном варианте выполнения, в качестве еще одного слоя или слоев, размещенного между слоем сорбента и дополнительным полимерным слоем, может выступать слой, выбранный из ряда: ароматизаторы, минеральные добавки, вкусовые добавки, краситель, витаминные добавки, структуризаторы, оптимизаторы, ионизаторы, или их сочетания.
Устройство дополнительно содержит связанное с картриджем воздухоподающее приспособление, представляющее собой помпу с электрическим компрессором, сообщенную с узлом подачи воздуха в емкость и электрически соединенную с закрепленным на корпусе блоком управления. Блок управления снабжен  выключателем и элементами питания, а также датчиком наклона емкости, выполненным с возможностью включения в момент опрокидывания емкости горлышком вниз для налива жидкого продукта и автоматически выключающимся  при возврате емкости в исходное положение.
Указанные  компоненты воздухоподающего приспособления размещены на гросс-плате, которая расположена  внизу внутри корпуса устройства. Также на гросс-плате сформирован колодец для магнита гравитационного выключателя. Донышко колодца выполнено на уровне основания гросс-платы. Сверху колодец закрывается кусочком поролона или полипропилена, который обеспечивает необходимое расстояние до геркона и амортизирует удары магнита о геркон. Геркон расположен над колодцем  в U-образном углублении. Опора  выключателя сформирована как элемент платы и расположена перед колодцем гравитационного выключателя. Контакты батарей крепятся на плате. Электропитание устройства обеспечивают два независимых блока  стандартных батареек.
Автоматическое пневматическое запорное приспособление образовано специальным клапаном и герметизирующим элементом с центральным отверстием, предназначенным для обеспечения герметичности между горлышком бутылки, корпусом устройства и картриджем, а также для подачи воздуха под давлением от компрессора во внутреннюю емкость бутылки. Герметизирующий элемент может иметь конфигурацию цилиндра с центральным отверстием и продольными воздушными каналами  для подачи воздуха в бутылку, сформированными внутри его боковой образующей. Автоматическое пневматическое запорное приспособление открывается при подаче в воздушные каналы  воздуха под давлением от компрессора. В положении открыто клапан удерживается в герметизирующем элементе и не выпадает из него. Воздух во внутреннюю полость бутылки при открытом клапане проходит через вертикальные воздушные каналы герметизирующего элемента и разрезы  в них, а жидкость из бутылки выливается через образовавшийся зазор между поверхностью центральной части клапана и поверхностью посадочного места в нижней части центрального отверстия герметизирующего элемента и его центральное отверстие.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При потреблении устройство берется в руки, переворачивается горлышком вниз над сосудом для налива. Жидкость, содержащаяся в бутылке, приливается к запорному клапану, магнит по колодцу смещается к геркону, контакты геркона замыкаются под действием магнитного поля, замыкая цепь питания электромотора компрессора. Воздух под давлением из выходного отверстия помпы поступает через сквозное отверстие и радиальный канал в корпусе в вертикальные воздушные каналы  в герметизирующем элементе. Сжатый воздух через прорези начинает поступать во внутреннюю полость бутылки, создавая в ней избыточное давление. При открытом клапане жидкий продукт из бутылки через центральное отверстие в герметизирующем элементе поступает в картридж к фильтрующему материалу грубой очистки, часть ее под действием гравитационных сил проходит через него и попадает в полость картриджа, заполненную сорбентами (и другими добавками при необходимости), обеспечивающими заданные параметры обработки продукта. Пройдя через сорбент, жидкость сначала не сможет преодолеть фильтрующий материал тонкой очистки из-за большого суммарного сопротивления в наполнителе картриджа. Но с увеличением давления в бутылке вследствие работы компрессора жидкость начинает продавливаться через фильтрующие материалы и наполнители, фильтруясь и обрабатываясь при этом. При наполнении наливаемой емкости потребитель переворачивает бутылку горлышком вверх. Магнит под действием гравитационных сил скатывается на дно колодца, контакты геркона размыкаются, компрессор останавливается, воздух перестает поступать во внутреннюю полость бутылки, но в ней сохраняется остаточное избыточное давление, поэтому еще небольшая часть жидкости из полости картриджа будет вытеснена в свободный внутренний объем  горловины над ним. Избыточный воздух сбрасывается в окружающее пространство через открытый сосок горловины.
Таким образом, обработка и очистка жидкого продукта осуществляется путем пропускания его через смесь сорбирующих компонентов, заключенных между фильтрующими материалами. Обработке и очистке подвергается каждая порция продукта, выливаемая из бутылки в емкость для пития в период времени, предшествующий потреблению непосредственно самим потребителем.
Из изложенного выше следует, что приведенная совокупность признаков независимого пункта является единой и существенной, поскольку состоит в причинно-следственной связи с техническим результатом и полностью направлена на его достижения и только совместно позволяет реализовать заявленное назначение устройства.
Данный вывод можно сделать из следующего.
Наличие картриджа с наполнителем, выполненным из расположенных определенным образом слоев различных  фильтрующих материалов, каждый из которых выполняет обусловленную им функцию, позволяет произвести дополнительную ступенчатую очистку жидкого пищевого продукта от нежелательных примесей, а также осуществить бактерицидную очистку за счет наличия дополнительного полимерного слоя с внедренными в него металлическими частицами серебра в несмываемой форме. При этом наличие воздухоподающего устройства позволяет осуществлять непосредственную работу картриджа по обработке и  очистке этого жидкого продукта, путем его подачи под давлением через указанный картридж, реализовывая тем самым назначения устройства в целом.
Специалисту понятно, что указанный технический результат: повышение качества очистки пищевой жидкости за счет расширения фильтрующих слоев картриджа по заданным функциональным назначениям, по сравнению с приведенным наиболее близким аналогом будет достигаться, поскольку в последнем отсутствует слой, отвечающий за бактериологическую очистку жидкого пищевого продукта, следовательно, качество очищенной пищевой жидкости в заявленной полезной модели повышается.
Таким образом, заявленное решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», относится к одному техническому решению и раскрыта в материалах заявки с полнотой достаточной для осуществления.
Проведенный поиск показал, что заявленная полезная модель является новой, поскольку совокупность существенных признаков независимого пункта в заявленном объеме неизвестна из уровня техники.