Трубочка с фильтрами для придания вкусовых качеств напиткам

Полезная модель относится к столовым принадлежностям, являющимся средствами для приготовления и употребления напитков, характеризующимся возможностью ароматизации напитков посредством добавления растворимых ингредиентов к жидкости непосредственно в месте их потребления, и может найти применение в пищевой промышленности.
Из уровня техники известны конструкции трубочек для питья, придающие вкусовые и ароматические свойства потребляемым напиткам непосредственно в момент употребления.
К наиболее близким аналогам можно отнести следующие устройства:
Соломинка для питья с интегральными фильтрами [Патент Российской Федерации на изобретение №2415013, дата публикации 27.03.2011], представляющая собой трубку с фильтром на каждом конце и расположенными внутри между фильтрами ароматическим веществом. При этом отверстия у каждого конца трубки формируются в виде секций, и каждый участок включает в себя множество отверстий, имеющих достаточно малый размер для удержания ароматического вещества внутри трубочки.
Недостатками данной трубочки является низкая степень ароматизации напитка, обусловленная отсутствием возможности получения требуемых режимов течения потребляемого напитка, а также сложность изготовления и высокая себестоимость.
Трубочка для ароматизации напитка [Патент Российской Федерации на полезную модель №151461, дата публикации 10.04.2015], снабженная на каждом конце гидравлическим дросселем, выполненным путем термической деформации трубки посредством трех соединительных швов.
Недостатком данной трубочки является низкая степень ароматизации напитка, обусловленная отсутствием возможности получения требуемых режимов течения потребляемого напитка.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является трубочка для ароматизации напитка [Патент Республики Беларусь на полезную модель №10483, дата публикации 30.12.2014], выполненная в виде гибкой пластмассовой трубки, имеющей поперечное по отношению к направлению движения жидкости сечение, с оппозитно расположенными фильтрами, внутреннее пространство между которыми заполнено заданным количеством растворимого наполнителя, в которой каждый фильтр выполнен посредством термического сжатия трубки с образованием прерывистого поперечного относительно оси трубочки соединения, отстоящего от конца трубки с образованием конуса, сужающегося к концу трубки.
Недостатками данной трубочки является низкая степень ароматизации напитка, обусловленная невозможностью обеспечения режимов течения напитка, достаточных для оптимальной степени растворения ароматического вещества в жидкости, отсутствие возможности создания турбуленции большой интенсивности и кумулятивных микроструй, позволяющих увеличивать растворимость ароматического вещества, а также сложность изготовления и высокая себестоимость.
Технической задачей, которую решает заявленная полезная модель, является обеспечение более высокой степени ароматизации напитка и полное растворение всего количества ароматического вещества, находящегося в трубочке.
Поставленная задача достигается путем увеличения времени задержки в трубочке потребляемой жидкости во взаимодействии с ароматическим веществом, за счет того, что трубочка выполнена в виде пластмассовой трубочки из полимерного материала, с оппозитно расположенными на торцах фильтрами, выполненными посредством термического сжатия, между фильтрами во внутреннем пространстве трубочки размещено заданное количество ароматического вещества, фильтры выполнены в виде трех соединительных швов: двух боковых и одного среднего шва, образующих в сечении трубочки перфорированное прерывистое соединение в виде замкнутых плоских линий и четыре отверстия; размер среднего шва составляет от 0,5 до 2 длин боковых швов, два боковых шва направлены к среднему шву непараллельно и симметрично под углом D так, что расстояния А от боковых швов до среднего шва в месте их наибольшего сближения составляют от 0,1 до 0,2 внутреннего диаметра трубочки; боковые швы фильтров имеют размеры от 0,4 до 0,6 внутреннего диаметра трубочки и расположены от соответствующего конца трубочки на расстояниях В, составляющих не менее 0,8 внутреннего диаметра трубочки; расстояние С от конца трубочки до среднего шва составляет не менее 0,8 внутреннего диаметра трубочки. При этом расстояние С может превышать расстояния В.
Трубочка с фильтрами для придания вкусовых качеств напиткам, выполненная в виде пластмассовой трубочки 1 из полимерного материала, с оппозитно расположенными на торцах фильтрами 2, выполненными посредством термического сжатия, между которыми во внутреннем пространстве трубочки размещено заданное количество ароматического вещества, которое может быть в виде пудры, крупки, таблетированной и гранулированной карамели и т.д. и при этом по своему размеру не превосходит размер отверстий, создаваемых фильтрами.
Отличительной особенностью трубочки является выполнение фильтров тремя швами: двумя боковыми 3 и 5 и одним средним 4 и взаимное расположение швов 3, 4 и 5 каждого фильтра 2 таким образом, что два боковых шва 3 и 5 соответственно, которые представляют собой линии длиной от 0,4 до 0,6 внутреннего диаметра трубочки, направлены к срединному шву 4, представляющему собой линию, составляющую от 0,5 до 2 длин боковых швов 3 и 5, непараллельно и симметрично под таким углом D, что расстояния А от боковых швов 3 и 5 до среднего шва 4 в месте их наибольшего сближения составляют от 0,1 до 0,2 внутреннего диаметра трубочки, при этом швы 3, 4 и 5 фильтров 2 могут отстоять на расстояния С и В от соответствующего конца 6 трубочки, равные не менее 0,8 внутреннего диаметра трубочки, при этом расстояние С от конца 6 трубочки до среднего шва 4 может превышать расстояния В от конца 6 трубочки до боковых швов 3 и 5.
Использование в трубочке фильтров 2, разводящих основной поток всасываемой жидкости на четыре потока за счет криволинейной перфорации стыковых соединений сторон трубочки, способствует превращению ламинарного течения всасываемой жидкости в турбулентный поток и приводит к вторичной разнонаправленной циркуляции жидкости при непосредственном контакте с фильтром 2 за счет изменения формы потока, образования неравномерного распределения скоростей и давлений и появления центробежного эффекта.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, заключается в создании интенсивного турбулентного потока, обеспечивающего улучшение смешиваемости ароматического вещества с потребляемой жидкостью, повышение его растворимости, а также насыщение жидкости дополнительным кислородом. На основании опытов Рейнольдса и многочисленных исследований других ученых для круглых труб критическое число Рейнольдса Re лежит в пределах Re1=1000-2300. Число Рейнольдса Re характеризует режим движения потока в трубе, движущегося со скоростью V и рассчитывается по формуле Re=Vd/ν.
V - средняя по сечению скорость движения жидкости;
d - внутренний диаметр трубы;
ν - кинематический коэффициент вязкости.
Для практических инженерных расчетов было принято значение Re1=2300. Ламинарный режим устанавливается, когда Re<2300. Эмпирически в расчетах доказано, что число Рейнольдса Re при применении фильтра 2 существенно выше обычных значений турбулентности, возникающих при числах намного больших 2300.
Устройство работает следующим образом:
При всасывании жидкости через трубочку с фильтрами для придания вкусовых качеств напиткам, имеющей поперечное по отношению к направлению движения жидкости сечение, за счет прохождения жидкости через четыре отверстия, образованные швами 3, 4, 5 фильтров 2, вызывается неравномерное распределение скоростей и давлений всасываемой жидкости, заполняющей внутренний объем трубочки 1, регулируются и направляются потоки всасываемой жидкости. Это порождает действие центробежного эффекта, за счет которого в потоке возникает вторичная циркуляция, которая рождает течения, не совпадающие с основным движением потока, задерживаясь в месте криволинейного движения и образуя микроворонки, что обеспечивает эффект турбуленции и инициирует увеличение времени задержки ароматических веществ возле криволинейных траекторий. Растворимость ароматических веществ при повышении времени нахождения в трубочке увеличивается прямо пропорционально.
Дополнительным эффектом полезной модели является увеличение насыщения получаемого ароматизированного раствора пузырьками воздуха вследствие вторичной циркуляции жидкости.