專利名稱：用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)食品的機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)消費食用產(chǎn)品(或食品)的機器。
背景技術(shù)：
本發(fā)明不失去其一般特性地具體涉及用于生產(chǎn)和分配刨冰、雪泥飲料、冰淇淋、軟冰淇淋、奶昔、奶油、巧克力、酸奶等的機器和用于生產(chǎn)和保存冰淇淋、巧克力、奶油、調(diào)味品、湯和一般混合物以及類似產(chǎn)品的機器。眾所周知，這些機器包括用于液態(tài)基本產(chǎn)品的容納箱以及用于處理基本產(chǎn)品以獲得所述食品的處理回路。然后可通過適當?shù)姆峙溲b置對食品進行分配和/或?qū)⑹称繁４嬖诒４嫦鋬?nèi)。根據(jù)考慮的機器的類型，處理回路可包括熱處理系統(tǒng)，該熱處理系統(tǒng)用于冷卻和加熱產(chǎn)品；攪拌缸，該攪拌缸用于將產(chǎn)品保持在給定的粘度；混合裝置，該混合裝置用于將基本產(chǎn)品與諸如調(diào)味料等之類的輔助產(chǎn)品混合。處理回路可包括熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)正在被加工的混合物、所要供給的產(chǎn)品和/或可能的中間產(chǎn)品的溫度。該熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、電子膨脹閥以及蒸發(fā)器。該膨脹閥具有降低來自冷凝器的液體的溫度的功能，通過降壓使溫度從冷凝溫度變到蒸發(fā)溫度，因此使制冷劑能夠饋送到蒸發(fā)器。膨脹閥的運行產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，必須適當?shù)靥幚碓摤F(xiàn)象以能夠?qū)κ称愤M行正確的熱調(diào)節(jié)。當飽和干蒸汽在恒定壓力下被加熱而溫度上升時發(fā)生過熱。因此，過熱是由蒸汽的絕對溫度與所討論的流體的對應于該壓力的飽和溫度之間的差來定義。為此，恒溫膨脹閥必須測量來自蒸發(fā)器的氣體的壓力(且因此測量蒸發(fā)溫度)和溫度，并根據(jù)該兩值之差確定其開度；該開度必須隨著差值的增加而增大。操作上，可通過三個不同的壓力來調(diào)節(jié)閥的開度球管壓力(bulb pressure)加上蒸發(fā)壓力和彈簧壓力， 該球管壓力測量從蒸發(fā)器出來時的制冷劑溫度，蒸發(fā)壓力和彈簧壓力提供阻滯效應并使得能夠進行過熱調(diào)節(jié)，并且蒸發(fā)壓力和彈簧壓力為反向。在蒸發(fā)器出口處的制冷劑過熱增加時，球管壓力超過抽吸壓力，趨于使閥從其閥座移動，使得更多的制冷劑通過，從而保持蒸發(fā)器的飽和溫度與出口處溫度之間的溫差恒定。通常，假設(shè)閥開度與過熱壓力之間的關(guān)系為線性關(guān)系。從蒸發(fā)器出來的蒸汽的過熱度對運行穩(wěn)定性和能量效率有負面影響。實際上，例如，過熱增加涉及閥穩(wěn)定性的增加以及熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整體范圍的減小。在引入干擾(在熱負荷的變化方面)之后對平衡的再調(diào)整中，在某些運行條件下， 該系統(tǒng)會顯示出不穩(wěn)定性以恢復到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，特征是存在有兩個低效運行狀態(tài)之間的循環(huán)振蕩(所謂的“擺動”)，這顯然影響機器的性能，且因此影響所供給的食品的質(zhì)量。如果膨脹閥是電子膨脹閥，則通過電子裝置改變閥的通過截面來調(diào)節(jié)質(zhì)量流量。 但是，這必須定義適當?shù)目刂扑惴?，用于根?jù)熱負荷來調(diào)節(jié)最小穩(wěn)定過熱值。實際上，應當記住，在關(guān)于食品生產(chǎn)且尤其是冰淇淋生產(chǎn)的應用中，運行條件非常特殊制冷循環(huán)時間非常短且熱負荷并不是隨時間恒定的。這意味著該系統(tǒng)必須能夠提供非常嚴格的調(diào)節(jié)，以允許循環(huán)根據(jù)所要求的溫度/壓力分布來進行。如果不是這種情況，則不會以適當?shù)姆绞郊庸こ鍪称非視焕赜绊懯称返馁|(zhì)量。因此，在本文中，不可能或者應用已知的適應型熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(像例如US5，966，950 中所描述的或US4，689，968中所描述的或者US5，782，103中所描述的或最后由 US6, 018，959中所描述的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng))，或者應用像EP1707903中描述的等同系統(tǒng)，在這些條件下，這些系統(tǒng)不能足夠快地跟隨系統(tǒng)動態(tài)。事實上，應當注意，用于穩(wěn)定其參考值的已知適應型系統(tǒng)需要數(shù)分鐘時長的過渡狀態(tài)，即與攪打循環(huán)的總時長相同量級時長的過渡狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的是提供一種用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)食用產(chǎn)品的機器， 其中熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠足夠快地自適應于負荷變化，尤其是相對于攪打循環(huán)。本發(fā)明的另一目的是提供用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)食品的機器，其中熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠有效地使用其自身的蒸發(fā)器。根據(jù)本發(fā)明，可通過用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)食品的機器來實現(xiàn)前述和其它目的，該機器包括所附權(quán)利要求中一項或多項中所述的技術(shù)特征。根據(jù)以上目的，在所附權(quán)利要求書的內(nèi)容中可清楚地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)特征，且本發(fā)明的優(yōu)點在以下參照表示以非限制實例給出的其實施例的附圖的詳細說明書中會更加明顯。


具體地說-圖1示出根據(jù)本發(fā)明的機器的方框圖；-圖2是用在圖1中所示機器中的蒸發(fā)器的曲線特性的示意圖。
具體實施例方式根據(jù)附圖，根據(jù)本發(fā)明的機器總地用附圖標記1表示。參照圖1，機器1首先包括用于液態(tài)基本產(chǎn)品的容納箱2。液體基本產(chǎn)品可以是 (僅示例地)液態(tài)奶油、或用于冰淇淋、奶昔、刨冰或果汁的物質(zhì)的混合物；一般而言，液態(tài)基本產(chǎn)品可以是用于生產(chǎn)液態(tài)或半液態(tài)成品食品的任何液態(tài)產(chǎn)品。成品食品可以是(僅示例地)刨冰、果汁飲料、冰淇淋、軟冰淇淋、液態(tài)奶油、酸奶、酸奶冰淇淋；冰淇淋、巧克力、奶油、調(diào)味料、湯的混合物、一般混合物和類似產(chǎn)品。成品產(chǎn)品也可以是冰淇淋奶昔或牛奶奶昔；術(shù)語“冰淇淋奶昔”或“牛奶奶昔”應理解為表示任何冷凍食品或中性口味的“半冷冰淇淋(semifreddo) ”(冰淇淋蛋糕)，也定義為攪拌有所要求口味的調(diào)味果汁以及可能攪拌有增加的果醬的固體部分或堅果等形式的固體部分的中性冰淇淋。應當注意，根據(jù)使用容納箱2的機器的需求和類型，所述容納箱2可具有使用時水平或豎直方向的主要延伸部；容納箱2還可由具有至少一個開口側(cè)的盒形結(jié)構(gòu)組成，或可由基本上“封閉的”盒形結(jié)構(gòu)組成。為了從基本產(chǎn)品得到最終產(chǎn)品，機器1包括處理回路10。處理回路10又可包括用于冷卻/加熱基本產(chǎn)品、成品產(chǎn)品和/或中間產(chǎn)品的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11 ；該熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11也可布置成將基本產(chǎn)品、成品產(chǎn)品和/或中間產(chǎn)品保持在預定溫度下。在下文中更詳細地描述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11。處理回路10可包括分配裝置或擠壓攪打裝置，尤其是如果成品產(chǎn)品包括攪打奶油時更是如此。處理回路10可包括冷卻和混合單元19，以混合產(chǎn)品并將產(chǎn)品保持在(或使其達到)給定溫度。例如，冷卻和混合單元19可包括攪打裝置12，尤其是如果成品產(chǎn)品包括冰淇淋時更是如此。較佳的是，設(shè)置成使用作為所述冷卻和混合單元19的一部分的攪拌件13 ；驅(qū)動攪拌件13繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動以根據(jù)預定速度分布混合存在于攪拌裝置內(nèi)的產(chǎn)品。攪拌件13 可例如安裝在所述攪拌裝置12的攪拌腔室內(nèi)。在不同的實施例(未示出)中，攪拌件13可安裝在設(shè)置于刨冰制造裝置內(nèi)的圓筒結(jié)構(gòu)之外。在某些實施例中，攪拌件13可設(shè)有轉(zhuǎn)動軸。具體參照冰淇淋的生產(chǎn)，攪打裝置12的任務是即使產(chǎn)品的溫度顯著下降時也能將產(chǎn)品保持在乳化狀態(tài)；更具體地，根據(jù)攪拌件13的轉(zhuǎn)動速度，能夠?qū)a(chǎn)品與不同的空氣量組合，因此得到具有不同乳化密度的成品產(chǎn)品。處理回路10可包括混合單元，尤其是如果最終產(chǎn)品包括冰淇淋奶昔或牛奶奶昔時更是如此。機器1還包括分配裝置30，該分配裝置30適于設(shè)置成能夠分配成品產(chǎn)品，并較佳地連接到處理回路10的下游，尤其是攪拌工具12的下游。該分配裝置30可例如包括噴嘴或龍頭；分配裝置30可手動調(diào)節(jié)，或通過適當電子控制裝置來調(diào)節(jié)，該電子控制裝置與適于探測成品產(chǎn)品的分配量的傳感器相協(xié)作，從而確定分配裝置必須自動關(guān)閉的時刻。較佳的是，機器1還包括電子管理單元60，該電子管理單元60至少作用在多個致動器上，用于調(diào)節(jié)和管理該電子管理單元60的運行且由此調(diào)節(jié)和管理機器1的運行。實踐中，管理單元60可以是已知類型的電子控制卡，它被適當?shù)卦O(shè)計成根據(jù)預設(shè)程序來運行機器1，且由此從一種或多種基本產(chǎn)品獲得成品產(chǎn)品。如上所述，處理回路10包括熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11。熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11包括設(shè)有壓縮機11a、 冷凝器lib、電子膨脹閥lie和蒸發(fā)器Ild的熱回路11'。熱流體lie在熱回路11'中循環(huán)。壓縮機Ila的任務是保持熱回路11'內(nèi)的正確壓力，從而使熱流體能夠循環(huán)。冷凝器或氣體冷卻器lib具有從熱流體吸收熱量的功能，該熱量用于使流體冷凝。電子膨脹閥Ilc插在在冷凝器lib與蒸發(fā)器Ild之間。膨脹閥Ilc被設(shè)計成降低從冷凝器lib出來的流體的溫度，通過降壓使該溫度從冷凝值變?yōu)檎舭l(fā)值，從而可將流體饋送到蒸發(fā)器lid。蒸發(fā)器或熱交換器Ild用于“產(chǎn)生冷量”并因此將基本產(chǎn)品、成品產(chǎn)品和/或中間產(chǎn)品冷卻。這取決于機器1的哪個部分與蒸發(fā)器Iid熱關(guān)聯(lián)，即機器1的哪個部分將進入與蒸發(fā)器Ild進行熱交換的狀態(tài)。有利地是，蒸發(fā)器Ild可與攪拌裝置12熱關(guān)聯(lián)，從而在攪拌步驟期間將食品保持在足夠低的溫度。例如，蒸發(fā)器Ild靠近攪打裝置12設(shè)置或可面向攪打裝置12。較佳地是，熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11是制冷系統(tǒng)，且熱流體lie是制冷劑。例如，流體可以是 R-404A 型。較佳地是，沿著封閉的熱回路11 ‘，按下列次序(如圖1中示意性地示出的)設(shè)置不同的構(gòu)件壓縮機11a、冷凝器lib、膨脹閥11c、蒸發(fā)器lid。熱流體lie沿著圖1中箭頭所示的方向流動。熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)11還包括作用在膨脹閥Ilc上的控制單元Ilf?？刂茊卧狪lf被構(gòu)造成向膨脹閥Ilc發(fā)送電子命令信號S，從而調(diào)節(jié)閥本身的通過截面。較佳地是，電子膨脹閥Ilc設(shè)有電動機械致動器，諸如步進電動機，該步進電動機被適當?shù)毓┠?，使關(guān)閉件逐漸移動，因此限定閥本身的通過截面。因此，命令信號將方便地遞送到所述電動機械致動器。有利的是，控制單元Ilf應用能夠持續(xù)跟蹤負荷且同時使過熱值穩(wěn)定的預測型算法。更詳細地說，在較佳實施例中，控制單元Ilf啟動系統(tǒng)、初始化變量并確定機器狀態(tài)。例如，機器狀態(tài)(先前由操作者設(shè)定)可以是“優(yōu)良”型或“快速”型。根據(jù)機器所處的狀態(tài)，控制單元Ilf進行待用參數(shù)的適當設(shè)定。在下文中提供關(guān)于兩種不同機器狀態(tài)的其它細節(jié)。然后，控制單元Ilf確定代表從蒸發(fā)器Ild出來的熱流體lie的瞬時過熱的主參數(shù)SH。較佳地是，主參數(shù)SH確定為從蒸發(fā)器Ild出來的流體lie的溫度Tout與從所述蒸發(fā)器Ild出來的流體lie的飽和溫度Tsat之間的差的函數(shù)。換言之，使用以下關(guān)系SH = Tout-Tsat.飽和溫度Tsat可有利地確定為從蒸發(fā)器Ild出來的流體的壓力Pout的函數(shù)。例如，參照制冷流體R-404A，Pout與Tsat之間的關(guān)系可通過預存儲的表來定義， 在預存儲表中，每個Pout值與相應的Tsat值關(guān)聯(lián)。從所使用的制冷流體的飽和曲線可方便地得到該表。下表1實際上示出Pout值與I^sat值之間的對應。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)食用產(chǎn)品(食品)的機器，所述機器包括-容納箱O)，所述容納箱用于容納液態(tài)基本產(chǎn)品；-處理回路(10)，所述處理回路(10)用于處理所述液態(tài)基本產(chǎn)品，從而得到液態(tài)或半液態(tài)食品，所述處理回路(10)包括至少一個熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)，所述至少一個熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)用于調(diào)節(jié)與所述基本產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和/或成品產(chǎn)品的溫度關(guān)聯(lián)的一個或多個值；-分配裝置(30)，所述分配裝置用于分配所述食品；其中，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)包括熱回路(11')，熱流體(lie)在所述熱回路(1Γ ) 中循環(huán)，且所述熱回路配備有壓縮機(11a)、冷凝器(lib)、電子膨脹閥(Ilc)和蒸發(fā)器 (Ild)，所述電子膨脹閥(Ilc)位于所述冷凝器(lib)與蒸發(fā)器(Ild)之間，其特征在于，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)還包括控制單元(Ilf)，所述控制單元(Ilf)通過電子命令信號( 作用在所述電子膨脹閥(Ilc)上以調(diào)節(jié)所述閥的通過截面，所述控制單元 (Ilf)被構(gòu)造成用于-確定主參數(shù)(SH)，所述主參數(shù)表示從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的熱流體(lie)的瞬間過熱；-確定用于所述過熱的參考參數(shù)(SHset)，所述參考參數(shù)(SHset)被確定為預定值 (SHmin)和輔助值(DT)的函數(shù)，所述輔助值(DT)取決于從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的溫度(Tout)與從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的飽和溫度(Tsat) 隨時間的變化；-產(chǎn)生所述電子命令信號(S)，所述電子命令信號( 為所述主參數(shù)(SH)與參考參數(shù) (SHset)之間的比較的函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的機器，其特征在于，所述處理回路(10)包括冷卻和混合單元 (19)，所述冷卻和混合單元(19)配備有攪打裝置(12)，所述蒸發(fā)器(lib)與所述攪打裝置(12)熱關(guān)聯(lián)，以調(diào)節(jié)存在于所述攪打裝置(12)內(nèi)的食品的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機器，其特征在于，從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體 (lie)的所述飽和溫度(Tsat)被確定為從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的壓力 (Pout)的函數(shù)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括第一傳感器(Ilg)，所述第一傳感器(Ilg)適于探測代表從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體 (lie)的壓力(Pout)的參數(shù)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)還包括第二傳感器(Ilh)，所述第二傳感器(Ilh)適于探測代表從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體 (lie)的溫度(Tout)的參數(shù)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述輔助值(DT)被確定為從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的溫度(Tout)與從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的飽和溫度(Tsat)之間的平均值隨時間的變化的函數(shù)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述輔助值(DT)被確定為根據(jù)從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的溫度(Tout)與從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的飽和溫度(Tsat)的參數(shù)對時間的導數(shù)的函數(shù)。
8.如權(quán)利要求6和7所述的機器，其特征在于，所述輔助值(DT)被確定為從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的溫度(Tout)與從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體 (lie)的飽和溫度(Tsat)之間的平均值對時間的導數(shù)的函數(shù)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述主參數(shù)(SH)被確定為從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的溫度(Tout)與從所述蒸發(fā)器(Ild)出來的所述流體(lie)的飽和溫度(Tsat)之差的函數(shù)。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述預定值(Shmin)是在所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)的初始設(shè)定期間而固定的恒定值。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述參考參數(shù)(SHset)被確定為為所述預定值(SHmin)與輔助值(DT)之和的函數(shù)。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述控制單元(Ilf)被構(gòu)造成用來對由所述主參數(shù)(SH)與參考參數(shù)(SHset)之差所定義的誤差施加PID型控制技術(shù)，以產(chǎn)生電子命令信號(S)。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述控制單元(Ilf)被構(gòu)造成用來施加PiD型控制技術(shù)，其中比例項由比例項ρ與其絕對值|P|的乘積計算得到，從而得到等于ρ的值的平方且還具有項Ρ本身的符號的值。
14.如權(quán)利要求5所述的機器，其特征在于，所述第二傳感器(Ilh)包括一個或多個電阻型溫度傳感器和一個或多個熱電偶中的至少一種。
15.如前述權(quán)利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述電子閥(IlC)包括可調(diào)節(jié)關(guān)閉件和用于調(diào)節(jié)所述關(guān)閉件的電動機械致動器，所述命令信號( 用于所述電動機械致動器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)和分配液態(tài)或半液態(tài)食品的機器，該機器包括容納箱(2)，其用于容納液態(tài)基本產(chǎn)品；處理回路(10)，其用于處理液態(tài)基本產(chǎn)品，從而得到液態(tài)或半液態(tài)食品；分配裝置(30)，其用于分配食品；熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(11)，其包括熱回路(11′)，熱流體(11e)在熱回路(11′)中循環(huán)，且熱回路配備有壓縮機(11a)、冷凝器(11b)、電子膨脹閥(11c)、蒸發(fā)器(11d)和控制單元(11f)，該控制單元被構(gòu)造成用來確定主參數(shù)(SH)，該主參數(shù)表示從蒸發(fā)器(11d)出來的熱流體(11e)的瞬時過熱；確定參考參數(shù)(SHset)，它作為預定值(SHmin)和輔助值(DT)的函數(shù)，該輔助值(DT)取決于從蒸發(fā)器(11d)出來的流體(11e)的溫度(Tout)與從蒸發(fā)器(11d)出來的流體(11e)的飽和溫度(Tsat)隨時間的變化；產(chǎn)生用于閥(11c)的電子命令信號(S)，它作為主參數(shù)(SH)與參考參數(shù)(SHset)之間的比較的函數(shù)。
文檔編號A23P1/00GK102318887SQ20111021148
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者A·庫奇, R·拉扎里尼 申請人:艾力股份公司-卡皮賈尼集團