КАПСУЛЬНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к области пищевой промышленности и касается конструкции капсульной машины, предназначенной для приготовления различных напитков, питьевой газированной и негазированной воды, охлажденной и комнатной температуры, а также горячей воды. Основной особенностью устройства является наличие капсульного блока, позволяющего приготавливать напитки практически всех имеющихся видов в зависимости от содержания капсулы: сиропа, эмульсии, концентрата соков, чая, кофе и т.д.
В настоящее время пользователь на рынке может приобрести напитки и питьевую воду практически в любой таре емкостью от 0,1 до 20 литров. Напитки промышленного производства готовые к употреблению представлены на рынке сотнями видов и наименований, но подавляющее большинство их не являются порционными. Кроме этого, практически все представленные напитки имеют в своем составе вредные для здоровья добавки, обеспечивающие длительные сроки хранения, необходимые для удобства реализации через торговые сети. Важной особенностью является большой вес самих напитков, что определяет высокие транспортные затраты, а также дорогостоящая тара, стоимость которой зачастую превосходит стоимость ее содержимого.
В связи с этим появляется социальная и экономическая необходимость удовлетворения общества в порционных напитках, которые могут быть легко приготовлены посредством описываемой капсульной машины, в которой используется капсула с сиропом, концентратом, эмульсией и т.д. Это позволит пользователю быстро и легко приготовить себе высококачественный напиток практически любого вида, используя подведенную к машине воду. Причем, стоимость напитка будет дешевле, учитывая меньший вес капсулы и стоимость упаковки, а качество и польза напитка будет выше большинства других благодаря технологии производства и упаковки концентрата, эмульсии и сиропа в капсулу. Особенно это актуально для мест скопления большого количества людей, для мероприятий, для офисов и для домашнего использования. Капсульный модуль и использование капсулы для приготовления напитков являются современным решением безопасного приготовления напитков на основе воды, предпочтительно упакованной заводским способом в герметизированные емкости.
Известна капсульная машина, используемая для приготовления горячих и холодных напитков напитков, содержащая емкость для питьевой воды, гидронасос для подачи питьевой воды через устройство дозирования компонентов капсульного типа, имеющее гнездо для установки сменной капсулы и выполненное с функцией извлечения содержимого капсулы в канал подачи питьевой воды в узел налива напитка, емкость приготовления горячей воды, оснащенное средством подогрева воды, а так же электронная система управления клапанами открытии и закрытия соединительных шлангов (ЕР 2478803, A47J 31/36, опубл. 25.01.2012 г.). Данное решение принято в качестве прототипа.
Недостаток данного решения заключается в недостаточных возможностях по приготовлению напитков. Известное решение позволяет приготовить горячий или холодный напиток-кофе и не дает возможности приготовить другие напитки, в частности газированные и питьевую воду. В узел налива напиток поступает горячим после того, как сформирована смесь содержимого капсулы и горячей воды. Что накладывает определенные ограничения по составу компонентов, содержащихся в капсуле. Для получения охлажденного напитка необходимо пропустить горячую смесь через блок охлаждения.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей за счет приготовления широкого ассортимента напитков на основе подогретой или охлажденной питьевой газированной и негазированной воды.
2
Указанный технический результат достигается тем, что капсульная машина, используемая для приготовления напитков, содержащая емкость для питьевой воды, гидронасос для подачи питьевой воды через устройство дозирования компонентов капсульного типа, имеющее гнездо для установки сменной капсулы и выполненное с функцией извлечения содержимого капсулы в канал подачи питьевой воды в узел налива напитка, емкость приготовления горячей воды, оснащенное средством подогрева воды, а так же электронная система управления клапанами открытии и закрытия соединительных шлангов, снабжена емкостью приготовления охлажденной воды, выполненной со средством охлаждения воды, и сатуратором 4, с которым сообщен баллон с CO, при этом вход гидронасоса сообщен с соединительными шлангами, с которыми сообщены емкости для питьевой воды, приготовления горячей воды и приготовления охлажденной воды, а с выходом гидронасоса сообщены сатуратор, емкость приготовления охлажденной воды и устройство дозирования компонентов капсульного типа, а в каждом соединительном шланге установлен отдельный клапан для открытии и закрытия канала в соединительном шланге.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - блок-схема построения капсульной машины для приготовления напитков;
фиг.2 - принципиальная схема капсульной машины.
Согласно настоящей полезной модели рассматриваются конструкция капсульного типа машины, предназначенной для приготовления напитков, питьевой газированной и негазированной воды, охлажденной и комнатной температуры, а также горячей воды. Основной особенностью устройства является наличие капсульного блока, позволяющего приготавливать напитки практически всех имеющихся видов в зависимости от содержания капсулы.
Капсульная машина представляет собой устройство размером с настольный кулер или кофеварку-автомат, или с напольный кулер. Потребитель имеет возможность одним нажатием кнопки получить: воду комнатной температуры, воду холодную с газом или без газа, воду горячую для чая, кофе и быстроготовящихся продуктов. Прим этом, в этом устройстве вода может проходить как через капсулу, так и минуя ее в зависимости от приготовляемого продукта.
Капсула представляет из себя емкость объемом от 20 до 60 мл произвольной формы, запаянную алюминиевой фольгой с термолаком. Материал капсулы - пищевой полимер, алюминий и их комбинация. В зависимости от предназначения капсула содержит все необходимые компоненты, необходимые для приготовления напитков. Что касается соково-лимонадного направления, то машина позволяет получить напиток самого высокого качества. Связано это с тем, что напиток приготавливается для сиюминутного потребления и не требует применения вредных веществ, необходимых для длительного хранения в бутылке. Капсула может содержать: концентраты всех видов соков, что обеспечивает моментальное получение 100% восстановленного сока без пастеризации и консервантов с газом или без, любые виды лимонадов, также без консервантов, холодные чаи, витаминные и минеральные напитки, напитки специального назначения (спортивные, профилактические и т.д.), горячие чаи (в капсуле могут быть сухие и жидкие концентраты натурального чая), кофе и т.д. Круг продуктов, которые могут находиться в капсуле, крайне широк. Концентрированность содержимого капсулы кардинально снижает стоимость готового напитка по сравнению с готовыми напитками промышленного производства за счет уменьшения транспортных расходов и стоимости упаковки (тары).
Устройство может быть использовано частными лицами в квартирах и на дачах, а также использоваться в общественных местах, офисах, учреждениях, ресторанах, барах и т.д. Функциональная насыщенность устройства и технологические особенности его отдельных узлов зависят от производительности устройства. Это важно отметить, т.к., например, устройство настольного типа, предназначенное для использования в городской квартире семьей из 4-х человек, будет иметь меньшую производительность, чем устройство с таким же функциональным оснащением, но предназначенное для использования в офисе, где работают 20 человек.
Производительность определяет применяемые в изделии технические решения. Например, получение холодной воды температурой 4-5°С может быть достигнуто компрессорным охлаждением (всем известный холодильник работает по этому принципу), охлаждением при помощи модулей Пельтье (термоэлектрические элементы), а как проточным способом, так и накоплением воды в буферной емкости с постоянным поддержанием заданной температуры.
Выбор способа охлаждения зависит от предназначения (производительности) устройства, предполагаемого графика потребления напитков и энергорасходов. Поэтому авторами рассматриваются те технические решения и их комбинации, которые считаются оптимальными для данной группы потребителей.
2
В общей концепции исполнения капсульная машина содержит емкость для питьевой воды, гидронасос для подачи питьевой воды через устройство дозирования компонентов капсульного типа, имеющее гнездо для установки сменной капсулы и выполненное с функцией извлечения содержимого капсулы в канал подачи питьевой воды в узел налива напитка, емкость приготовления горячей воды, оснащенное средством подогрева воды, емкость приготовления охлажденной воды, выполненную со средством охлаждения воды, и сатуратор 4, с которым сообщен баллон с CO,
Вход гидронасоса сообщен с соединительными шлангами, с которыми сообщены емкости для питьевой воды, приготовления горячей воды и приготовления охлажденной воды, а с выходом гидронасоса сообщены сатуратор, емкость приготовления охлажденной воды и устройство дозирования компонентов капсульного типа, а в каждом соединительном шланге установлен отдельный клапан для открытии и закрытия канала в соединительном шланге. При этом применяется электронная система управления клапанами открытии и закрытия соединительных шлангов.
2
Основными узлами машины (фиг.1 и 2) является емкость 1 для питьевой воды, емкость 2 приготовления горячей воды, емкость 3 приготовления охлажденной воды, сатуратор 4, гидронасос 5, баллона 6 с CO, устройства дозирования компонентов капсульного типа 7 (с гнездом для установки капсулы), электронного блока управления 8, узла налива напитков 9, системы клапанов 10 (Кл1-Кл8 - электромагнитного типа, обеспечивающего закрытие и открытие каналов в соединительных шлангах 11), датчиков 12 и 13 и соединительных шлангов 11.
Устройство подключается к сети переменного тока и может быть подключено к магистральному водоснабжению через водоочистную установку (систему фильтров), а также может иметь устройство установки кулерных бутылей.
Рассмотрим работу устройства и конструкцию его основных узлов. Устройство выполняется в настольном и напольном варианте. Функциональные возможности от этого не ограничиваются.
Емкость 1 хранит от 2 до 4 литров питьевой воды, а для моделей большей производительность предусматривается установка бутыли кулерного типа. Из нее вода по принципу сообщающихся сосудов поступает в емкости 2 и 3. В емкости 3 вода охлаждается до 5-7°С. В зависимости от предназначения машины (исходя из цикличности и объема предполагаемого потребления напитков) охлаждения происходит следующими способами:
Первый тип - 1-5 литров/сутки с возможностью единовременного потребления до 1 литра - используется ТЭС (термоэлектрическая сборка) проточного типа. Это обеспечивает оптимальный баланс между скоростью налива напитка и экономичностью энергопотребления.
Второй тип - 5-10 литров/сутки. Это «переходное» потребление, когда может быть использована ТЭС, но уже непроточного типа или компрессорный способ охлаждения. Вода охлаждается в термоизолированной емкости объемом около 2-3 литров и циркулирует в ней с помощью магнитной мешалки или насоса для равномерного распределения температуры. Вода сохраняется в ней при температуре 5+/-1 градус за счет включения и выключения ТЭС или компрессора.
Третий тип - более 10 литров/сутки. Здесь оптимальным является напольная конфигурация с применением компрессорного холодильного агрегата с накопительной емкостью, как описано выше.
Нагрев воды в емкости 2. В случае использования ТЭС выделяется очень много тепла, которое используется для нагрева воды до 45-50°С, а при запросе на ее потребление, нагретая вода проходит через проточный водонагреватель и достигает температуры 92°С при выдаче потребителю. Здесь удачным способом используется тепло ТЭС, которое необходимо отводить и нагрев воды, которая в данном случае выступает как хладагент. Эта схема оптимальна при первом типе потребления. В других двух типах используется привычный всем нагрев воды в емкости до 92°С с дальнейшей ее термостабилизацией +/- 3 градуса.
2
Сатурация (насыщение холодной воды CO). Сатурация происходит в сатураторе 4. Снова, в зависимости от производительности машины, используется два вида сатуратора.
2
2
Для первого и второго типа потребления используется сатуратор инжекторного типа, как в известных аппаратах POSTMIX, когда COвпрыскивается через инжектор в трубку, где течет холодная вода. Это происходит непосредственно при наливе воды в стакан. Этот тип сатурации отличается предельной компактностью. Для нее мы используем одноразовый баллон 6 с CO от 500 до 1000 грамм, что достаточно для приготовления 80-160 литров газированной воды. Баллон снабжен редуктором для поддержания постоянного давления около 2,5 атмосфер.
2
Для третьего типа используется классический сатуратор, где в емкости, объемом 1-2 литра, находится CO давлением 2-2,5 атмосферы и куда при помощи насоса 5 при давлении 3 атм. через расположенную в сатураторе «лейку» разбрызгивается холодная вода, которая насыщается углекислым газом.
2
Газированная вода хранится в сатураторе, образуя гидрозатвор, и при помощи открывающихся клапанов поступает на раздачу под действием имеющегося в сатураторе давления. Здесь целесообразно использовать заряжаемый оборотный баллон CO емкостью 5 кг.
Датчики 12 (верхнего и нижнего уровня) и 13 (нижнего уровня) предназначены для контроля за уровнем жидкости в сатураторе 4 и в емкости 1. Эти датчики подключены к электронному блоку управления 8 и сигналы выводятся на дисплей в качестве информационных указателей.
Конструктивно, емкости 1, 3 и 4 представляют собой единую конструкцию по принципу «матрешки», что обеспечивает наилучшее энергосбережение. Конструктив этого блока в рамках данной заявки не рассматривается. Конструктивно, емкости 1, 3 и 4 могут представлять собой отдельно стоящие баллоны. Задачи клапанов Кл1-Кл8 состоят в открытии и закрытии соединительных шлангов 11 по установленному алгоритму запуск которого осуществляется нажатием той или иной кнопки на панели электронного блока управления. Исполнительным устройством является сенсорный дисплей с понятными символами или кнопочная панель.
Капсульный блок. В используемых ныне капсульных кофеварках используются блоки дозирования компонентов капсульного типа, которые различаются в основном формой и размерами. Они работают при давления до 12 атмосфер. В заявленном устройстве используется максимальное давление 3 атмосферы, что упрощает конструкцию капсульного блока. Но в конструктиве такое капсульное устройство может использоваться и для заявленного устройства.
Капсулы представляют собой картриджи, заполненные порционной дозой концентрата, сиропа, эмульсии и т.д., через которые через прокалываемые отверстия проходит вода, смешивающаяся с содержимым капсулы. К такому картриджу имеет отношение, например, ЕР 1580144 В1. Картридж предназначен для размещения в устройстве для получения напитка. Картридж вскрывается при его контакте с опорным элементом указанного устройства, содержащим рельефные выступы. Так же известна капсула для экстрагирования путем инжекции жидкости под давлением в устройстве для экстрагирования, содержащая вещество для приготовления напитка, включающая в себя герметичную камеру с указанным веществом и средства, обеспечивающие вскрытие капсулы во время ее использования, при этом камера сформирована в стаканообразном корпусе из полимерного материала, выполненном из двух раковинок-половинок, сваренных по образующей, сверху корпус закрыт крышкой, закрепленной по периметру на отбортовке корпуса. (RU 2312803, B65D 81/00, B65D 85/804, A47J 31/40, опубл. 20.12.2007). Для корпуса выбран (выбраны) материалы из группы, включающей алюминий, композит алюминий/пластмасса, композит алюминий/пластмасса/бумага, пластмасса в чистом виде или полимолекулярная пластмасса. Или в качестве материала корпуса используют пластмассу, выбранную из группы пластмасс, в которую входят EVOH (сополимер этилена и винилового спирта), PVDC (поливинилиденхлорид), РР (полипропилен), РЕ (полиэтилен), РА (полиамид), как в однослойном, так и в многослойном исполнении.
При приготовлении напитка пользователь выбирает капсулу, содержащую, например, вишневый сироп (эмульсию, концентрат сока) в объеме 50 мл, и размещает ее в капсульном устройстве разгерметизирует ее путем прокалывания капсулы в капсульном устройстве. Такие капсулы могут быть использованы в качестве картриджей в автоматах, предназначенных для приготовления напитков, в том числе, газированных.
Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть изготовлена с применением известных технологий по изготовлению машин типа кулеров или кофе-машин.