CN103168215A - 用于存储和定量供给流体的组件和用于插接该组件的分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于存储和定量供给流体的组件，所述组件包括：-用于存储流体并具有流体出口的柔性容器，-定量供给装置，所述定量供给装置包括：壳体，所述壳体具有泵入口和泵出口，并且所述壳体在所述入口与所述出口之间的部分是柔性和弹性的；转子，所述转子具有形成在所述转子表面与所述壳体之间的至少一个腔室，-单向阀，其中，所述壳体的泵入口连接到所述柔性容器并且所述壳体的泵出口连接到所述单向弹性阀。

Description

用于存储和定量供给流体的组件和用于插接该组件的分配器

技术领域

本发明涉及一种具有存储、定量供给（dosing）和分配功能并且尤其适合于分配对微生物敏感的流体食品的组件。

背景技术

一种经分配器无菌地分配对微生物敏感的流体的方式包括将流体存储在带有输送管的盒中袋（BIB）式容器中，所述输送管在管的出口处包括无菌单向阀。一种无菌阀由包括具有圆柱或截顶圆锥形状的阀体的所谓的单向弹性阀组成，所述阀体包括连接到一个或几个流体输送端口的内部通道。该阀还包括弹性盖，该弹性盖具有小于阀体截面的内截面，使得弹性圆柱体紧密配合在流体输送端口和阀座上。这种阀例如在US 7,243,682、US 5,836,484或WO 2006/063000中有所阐述。

借助于诸如蠕动泵之类的泵来完成分配，所述泵在柔性管上和管中存在的流体上施加压力，并且还在阀体内部通道和输送端口中施加压力。当流体压力超过阀外部的压力时，该压力推动弹性圆柱体离开阀体和输送端口。然后流体在阀体与弹性圆柱体之间流出。当泵停止时，阀体外部的压力超过流体压力并且弹性圆柱体被紧紧夹在阀体上，从而防止经阀回流。因此，仅容许沿一个方向流动。

不过，已在此类采用无菌阀和蠕动泵的分配器中观察到，两种流体输送之间的无菌状态未在系统范围内维持。根据阀的设计，弹性阀可在泵已停止后维持一定背压并且在流体压力有效地下降到较低压力前需要几分钟。然后，在阀恰好关闭时，阀的状态是不确定的，因为阀过于接近打开位置而难以确保完全和牢固的封闭。

从打开并输送一定液流的阀开始，液体压力的降低导致降低的流量，并且压力的进一步降低导致当阀达到所谓的关闭压力时流量达到零的状态。此时，止回阀处于不是很稳定的状态：它接近打开，但却是关闭的。这通过阀通常缓慢地泄漏一些液滴从而可能危害其余液体的无菌状态来表明。在该关闭点，典型的阀由配合在固体阀座上的弹性膜制成，该膜已经配合在阀座上并与阀座接触。然而，这种配合不是很紧密，这通过液滴的蓄积或在短时间（至多一分钟）内从阀滴流所证实。在滴流一分钟左右后，随后阀上游的输送系统中的压力达到另一个值，其中所述阀此时随着时间经过保持称为保持压力的恒定压力。在这些阶段期间，止回阀很容易受到微生物污染。尤其在分配粘性流体的状况下或对于包括微粒的流体已观察到该现象。

除该现象外，包括带有输送管（在管的出口处包括无菌单向阀）的盒中袋（BIB）式容器的组件在分配机的内部或在存储期间占用了大量空间。组件的不同部分也使用了几个具有不同性质的不同构件并且生产会是复杂和昂贵的。

已注意到，使用蠕动泵在柔性管上施加压力并未输送一致的剂量。但是剂量的一致性在饮料分配器中是一个重要问题，这是因为它影响或多或少被稀释的复原饮料或食品的味道。在产品品质方面，产品的一致性对于满足消费者的满意度很重要。如果剂量与剂量之间的变化过大，则它会以消费者可察觉的方式影响产品的杯中品质。

本发明的一个目的是提出对上述问题的解决方案。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种用于存储和定量供给流体的组件，所述组件包括：

–旨在用于存储流体并具有流体出口的可塌缩容器，

-定量供给装置，所述定量供给装置包括：

.壳体，所述壳体具有至少一个泵入口和至少一个泵出口，并且所述壳体在所述入口与所述出口之间的部分是柔性和弹性的，

.位于所述壳体内部的转子，所述转子具有形成在所述转子的表面与所述壳体之间的至少一个腔室，

-单向弹性阀，

其中，所述壳体的泵入口连接到所述柔性容器出口并且所述壳体的泵出口连接到所述弹性阀。

根据优选实施例，所述可塌缩容器由氧气和水阻挡材料制成。该容器可为最终存储在刚性壳体比如盒中袋（BIB）容器中的柔性囊袋，或者它可为由可压缩材料制成的瓶。通常，容器由塑料材料制成，例如包含或不包含铝的层压件、EVOH、PET多层、PPPE多层或这些材料的所有结合。也可使用生物塑料。

根据另一个优选实施例，所述定量供给装置的所述转子延伸出联接装置，所述联接装置用于连接到属于驱动装置的互补联接装置。

优选地，所述定量供给装置的所述转子具有多个腔室。该实施例使得所述定量供给装置能够输送体积增加的流体。

根据另一个优选实施例，所述柔性容器存储对微生物敏感的流体。该流体可以在以下流体的清单中选择：基于牛奶的配料、基于可可粉的配料、果汁等等。但也可分配任何其他对细菌不太敏感的流体，例如咖啡、茶等。该流体也可包括微粒，这些微粒优选具有最多200μm的尺寸。优选地，该流体是可被稀释以制备饮料的食品或饮料配料浓缩物。

根据另一个优选实施例，本发明的组件是一次性的。

根据另一个优选实施例，所述组件的所述弹性阀是这样一种弹性阀，其包括：输送块，所述输送块具有用于接收流体的输入端口和始于所述输入端口并终止于至少一个输出端口的内部通道；弹性膜，所述弹性膜用于包封所述输送块以使得所述弹性膜的一部分覆盖所述输出端口并且所述弹性膜的下游端形成阀出口。

根据本发明的一个特定实施例，本发明还涉及一种组件，其中所述定量供给装置的壳体包括第二泵入口和对应的第二泵出口，所述第二壳体泵入口可连接到稀释剂供应源并且所述第二壳体泵出口可连接到混合室。

根据第二方面，本发明涉及一种诸如上文所述的组件可插接在其上的饮料和食品分配设备，所述设备包括：

-稀释剂供应装置，

-定量供给驱动装置，

-混合室，

-接纳区域，所述接纳区域用于接纳所述组件，且包括用于将所述组件的定量供给装置与所述定量供给驱动装置联接的装置和用于将所述单向弹性阀与所述混合室联接的装置，

-控制装置，所述控制装置用于控制稀释剂的供应并用于驱动所述定量供给驱动装置。

在所述饮料和食品分配设备中，所述稀释剂供应装置可包括连接到水泵并可选地连接到水加热系统的供水管道。

所述定量供给驱动装置可包括马达和连接到互补联接装置以便与所述定量供给装置的所述联接装置连结的驱动轴。

所述饮料和食品分配设备优选包括控制器，所述控制器与所述控制装置相关联，并编程为控制和协调所述定量供给装置驱动装置的致动和所述稀释剂供应装置的致动。

本发明还涉及一种诸如上文所述并且包括第二泵入口和第二泵出口的组件可插接在其上的饮料和食品分配设备。此分配设备包括：

-稀释剂供应装置，

-定量供给驱动装置，

-混合室，

-接纳区域，所述接纳区域用于接纳所述组件且包括：

.用于将所述组件的定量供给装置与所述定量供给驱动装置联接的装置，

.用于将所述单向阀与所述混合室联接的装置，

.用于将所述稀释剂供应装置与所述定量供给装置壳体的所述第二泵入口联接的装置，以及

.用于将所述混合室与所述定量供给装置壳体的所述第二泵出口联接的装置，

-用于驱动定量供给驱动装置的控制装置。

根据第三方面，本发明还涉及一种用于定量供给和输送流体的设备，所述设备能够连接到可塌缩容器，所述设备包括：

-定量供给装置，所述定量供给装置包括：

.壳体，所述壳体具有至少一个泵入口和至少一个泵出口，并且所述壳体在所述入口与所述出口之间的部分是柔性和弹性的，

.转子，所述转子具有形成在所述转子的表面与所述壳体之间的至少一个腔室，

-单向弹性阀，

其中，所述壳体泵出口连接到单向弹性阀。

根据该第三方面，用于定量供给和输送流体的设备的形式可为能够通过适当的连接装置连接到流体容器的帽（cap）。

附图说明

参考以下附图，将更好地理解本发明的特征和优点：

-图1示出了本发明的组件的示意图。

-图2示出了可在本发明的组件中使用的优选定量供给装置的剖视图。

-图3a和3b示出了可在本发明的组件中使用的单向阀的剖视图。

-图4示出了根据本发明的组件插接在其上的饮料和食品分配设备的示意图。

-图5和6示出了可在本发明的设备中使用的特定定量供给装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于存储和定量供给流体的组件10。该组件包括其中存储流体的柔性容器1。该柔性容器具有连接到定量供给装置3的出口2。该定量供给装置将参照图2a至2f更具体地描述。

该定量供给装置包括壳体31，所述壳体具有泵入口32和对应的泵出口33。壳体31在入口32与出口33之间的部分34是柔性和弹性的。该部分可为弹性材料。壳体的该部分介于入口32与出口33之间。壳体31可由塑料比如聚乙烯或聚丙烯形成。壳体31容纳转子35。该转子也可由塑料制成。转子35可在壳体31的内部旋转。转子35具有至少一个截顶部分37，使得当该部分面向非柔性和弹性的壳体部分时，这一侧在截顶转子表面37与壳体之间形成腔室36。除转子的截顶部分37以外，转子35恰好配合在壳体31的内部。转子由驱动装置从图2a至图2f沿顺时针方向旋转。在图2a中，没有流体在定量供给装置中循环。在图2b中，由于转子的旋转，截顶转子表面37的一部分不再面向壳体的柔性和弹性部分34：它面向壳体的刚性圆形部分，形成面向定量供给装置入口32的小的腔室36。然后，入口32内部的流体充填腔室36，并且根据图2c只要截顶转子表面37面向定量供给装置入口32则该充填继续进行。根据图2d，随着转子继续转动，充满流体的腔室36也转动，直到根据图2e它到达定量供给装置出口33。由于壳体在定量供给装置出口33之后具有柔性和弹性部分34，根据图2e和2f，腔室36的容积减小并且流体被推动经定量供给装置出口33离开腔室。本发明并不限于定量供给装置的此特定实施例。特别地，也可实施WO 2006/027548中描述的定量供给装置或DE 19916252的替代方案。

定量供给装置的出口33连接到单向阀，更优选地连接到单向弹性阀4。这种阀的一个实施例参照图3a和3b更具体地描述。阀4包括输送块41，该输送块具有连接到定量供给装置出口5以用于接收离开出口的流体的输入端口42。输入端口42通到始于该输入端口并终止于至少一个输出端口44的内部通道43中。该阀包括弹性膜45，该弹性膜用于包封输送块41使得所述柔性弹性膜的一部分覆盖输出端口44。图3a示出当关闭时的阀，也就是当通道43内部的流体未被定量供给装置3加压时的阀。在该构型中，弹性膜45密闭输出端口44。图3b示出当打开时的阀，也就是当通道43内部的流体被定量供给装置3加压到足以使弹性膜45移动离开输出端口44时的阀。然后，流体自由通过输出端口44并在弹性膜45与输送块41之间循环通过直到阀出口46。优选地，弹性膜45包括突出部48，该突出部可嵌合在输送块41的外部部分中的凹槽47内部，以避免弹性膜45沿着输送块41滑动。本发明并不限于诸如图中所示的单向弹性阀；本发明可使用任何单向弹性阀来实施，其中该阀具有：

-输送块，该输送块带有用于接收流体的输入端口和始于输入端口并终止于至少一个输出端口的内部通道，以及

-弹性膜，该弹性膜包围输送块和所述至少一个输出端口且其下游端形成阀出口，所述下游端可通过流体加压而开启。

图4示出了诸如上述的组件10插接在其上的饮料和食品分配设备。该设备包括：

-稀释剂供应装置，该稀释剂供应装置包括水罐5和泵6，水可以任选地在所述水罐中被加热或冷却。

-用于使稀释剂与组件10所输送的流体混合的混合室8。

–能够联接到组件10的定量供给装置的定量供给驱动装置7。

-接纳区域，该接纳区域用于接纳组件10，且包括用于将组件的定量供给装置3与定量供给驱动装置7联接的装置71和用于将单向弹性阀4与混合室8连接的装置。用于将单向阀4与混合室8连接的装置可仅为卡扣连接件或任何其他用于将阀附装到腔室的装置。

-控制装置9，用于经由泵6来控制稀释剂的供应和驱动定量供给驱动装置7。

当使用本发明的设备来制备饮料时，控制装置9致动驱动装置7，使得联接装置71旋转定量供给装置3的转子35。容器1内部的流体由定量供给装置3定量供给并输送至阀4，然后输送至混合室8。同时，控制装置9致动稀释剂泵6，使得稀释剂输送至混合室8，在这里它与所述流体混合。混合物然后输送至杯11。

图5示出了根据第一实施例的包括带有第二泵入口32a和对应的第二泵出口33a的壳体31的定量供给装置。壳体31在入口32a与出口33a之间的另一部分34a是柔性和弹性的。转子35也具有第二截顶部分37a。根据该实施例，第一流体可在入口32处定量供给并输送到出口33中，而同时第二流体可在入口32a处定量供给并输送到出口33a中。每个泵入口32、32a分别联接到对应的泵出口33、33a。

图6示出了根据第二实施例的包括带有第二泵入口32a和第二泵出口33a的壳体31的定量供给装置。每对出口和入口在相同的壳体和转子上彼此偏离。

这些实施例可用来同时定量供给和输送饮料浓缩物和稀释剂，两者都被输送到同一个混合室中。此类实施例具有避免为两种流体使用两个不同的泵的优点。此外，两种流体可在压力下输送并且可达到有效的混合和最终发泡。稀释剂可为用于稀释浓缩流体的热水或冷水。稀释剂也可为用于与饮料混合并在饮料上形成泡沫头或用于产生发泡饮料的气体，比如氮气或二氧化碳。在后一种实施例中，使混合室与定量供给装置气体出口和输送饮料的阀的连接足够紧密，以便混合室对大气压充分密封并且在由定量供给装置所提供的压力下实现气体和饮料的混合。

本发明的组件和设备具有能够实现微生物敏感流体的安全分配的优点。首先，诸如上述的定量供给装置集成在组件中和弹性阀的上游形成了在流体定量供给期间重要和稳定的压力。该压力可达约6bar。由于这种高压力，阀易于打开，而且在定量供给装置停止泵送时易于返回不工作位置。阀在泵停止后立即关闭。在泵已停止泵送后不会发生滴流。

可根据要输送的流体、特别是该流体的粘度来调节要由定量供给装置输送的压力。粘度越高，由定量供给装置输送的压力就越重要。可通过选择定量供给装置壳体的柔性和弹性部分的性质特别是其硬度来调节由定量供给装置所输送的压力。

本发明的组件和设备的另一个优点在于，可实现流体的一致定量供给。

本发明的组件和设备的另一个优点在于，可在压力下将流体输送到混合室中并且该压力可用于获得在稀释剂中的有效溶解，而且用于最终使混合室中所制备的饮料起泡。实际上，由定量供给装置所输送的流体的剪切力增大以促进混合。

Claims (14)

1.一种用于存储和定量供给流体的组件，包括：

-用于存储流体并具有流体出口的可塌缩容器，

-定量供给装置，所述定量供给装置包括：

.壳体，所述壳体具有至少一个泵入口和至少一个泵出口，并且所述壳体在所述出口与所述入口之间的部分是柔性和弹性的，

.转子，所述转子具有形成在所述转子的表面与壳体之间的至少一个腔室，

-单向弹性阀，

其中，所述壳体的泵入口连接到所述可塌缩容器并且所述壳体的泵出口连接到所述单向弹性阀。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述定量供给装置的所述转子延伸出联接装置，所述联接装置用于连接到属于驱动装置的互补联接装置。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述定量供给装置的所述转子具有多个腔室。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述可塌缩容器存储对微生物敏感的流体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述可塌缩容器存储食品或饮料配料浓缩物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述组件是一次性的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述单向弹性阀包括：输送块（41），所述输送块具有用于接收流体的输入端口（42）和始于所述输入端口且终止于至少一个输出端口（44）的内部通道；弹性膜（45），所述弹性膜用于包封所述输送块以使得所述弹性膜的一部分覆盖所述输出端口并且所述弹性膜的下游端形成阀出口。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述定量供给装置的壳体包括第二泵入口和第二泵出口，壳体的所述第二泵入口能够连接到稀释剂供应装置并且壳体的所述第二泵出口能够连接到混合室。

9.一种饮料和食品分配设备，其中根据权利要求1至7中任一项所述的组件插接在所述设备上，所述设备包括：

-稀释剂供应装置，

-定量供给驱动装置，

-混合室，

-接纳区域，所述接纳区域用于接纳所述组件，且包括用于将所述组件的定量供给装置与所述定量供给驱动装置联接的装置和用于将所述单向阀与所述混合室联接的装置，

-控制装置，所述控制装置用于控制稀释剂的供应和驱动所述定量供给驱动装置。

10.根据权利要求9所述的饮料和食品分配设备，其特征在于，所述稀释剂供应装置包括连接到水泵并且可选地连接到水加热或冷却系统的供水管道。

11.根据权利要求9或10所述的饮料和食品分配设备，其特征在于，所述定量供给装置驱动装置包括马达和驱动轴，所述驱动轴连接到所述互补联接装置以便与液体泵的所述联接装置连结。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的饮料和食品分配设备，其特征在于，所述设备还包括控制器，所述控制器与所述控制装置相关联，并且编程为控制和协调所述定量供给装置驱动装置的致动和所述稀释剂供应装置的致动。

13.一种饮料和食品分配设备，其中根据权利要求8所述的组件插接在所述设备上，所述设备包括：

-稀释剂供应装置，

-定量供给驱动装置，

-混合室，

-接纳区域，所述接纳区域用于接纳所述组件且包括：

.用于将所述组件的定量供给装置与所述定量供给驱动装置联接的装置，

.用于将所述单向阀与所述混合室联接的装置，

.用于将所述稀释剂供应装置与所述定量供给装置的壳体的所述第二泵入口联接的装置，以及

.用于将所述混合室与所述定量供给装置的壳体的所述第二泵出口联接的装置，

-用于驱动所述定量供给驱动装置的控制装置。

14.一种用于定量供给和输送流体的设备，所述设备能够连接到可塌缩容器，所述设备包括：

-定量供给装置，所述定量供给装置包括：

.壳体，所述壳体具有至少一个泵入口和至少一个泵出口，并且所述壳体在所述入口与所述出口之间的部分是柔性和弹性的，

.转子，所述转子具有形成在所述转子的表面与所述壳体之间的至少一个腔室，

-单向弹性阀，

其中，所述壳体的泵出口连接到所述单向弹性阀。

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