DK157526B - Fremgangsmaade til tidsmaessig dosering af drikkevarekoncentrater - Google Patents

Description

DK 157526 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til dosering af en forbrugsenhed af drikkevarekoncentrat med et forud fastlagt volumen, især et drikkevarekoncentrat med høj og variabel viskositet, i en drikkevareautomat, 5 hvori der for hver doseret mængde gøres brug af en ventil i et forud fastlagt tidsrum, og hvor drikkevarekoncentratet strømmer ud under et konstant statisk tryk.

Der kendes forskellige sådanne systemer. Ved et af disse, som er almindeligt brugt, anvendes såkaldt tidsmæssig 10 dosering. I dette system åbnes ventilen i et bestemt tidsrum, og drikkevarekoncentratet afgives under et konstant statisk tryk. Mariotteflaskeprincippet anvendes i dette system. Der henvises herom til USA patentskrift nr. 3.258.166.

Tidsmæssig dosering udført på denne måde har imidler-15 tid sine ulemper. Disse indtræffer især ved koncentrater med variabel viskositet såsom kaffe- og tekoncentrater. Variabiliteten kan manifestere sig på forskellige måder. Koncentrater fremstillet på lidt afvigende måder eller af lidt forskellige udgangsmaterialer kan have forskellig vis-20 kositet. Endvidere kan viskositeten afhænge af koncentratets temperatur og alder. Variabiliteten kan også manifestere sig i en inhomogen sammensætning af væsken indtil en lokal "klumpedannelse", så at mikroviskositeten har forskellig værdi fra sted til sted. Det er specielt i kaffekoncentrat, 25 at dette fænomen kan forekomme.

Resultatet af alt dette er, at i et givet tidsrum er de doserede mængder ikke altid lige store. Dette gælder især, hvis der har dannet sig klumper i koncentratet, hvorved afgangsåbningen kan blive tilstoppet i større eller mindre 30 grad, hvilket kan give anledning til, at der doseres ukorrekte mængder.

Det har nu vist sig, at der i det tidsmæssige doseringssystem opnås en betydelig forbedring ved skiftevis åbning og lukning af ventilen et antal gange under doseringen 35 af hver enhedsmængde.

UK 157526 B

2

Ved den foreliggende opfindelse tilvejebringes der derfor en fremgangsmåde til dosering af hver forbrugsenhed på en pulserende måde ved skiftevis at åbne og lukke ventilen under nævnte tidsrum.

5 Generelt sagt foregår åbningen af ventilen ved, at en ventil i det mindste delvis af magnetiserbart materiale bliver trukket opad ved påføring af en magnetisk kraft for at frigøre en afgangsåbning for drikkevarekoncentratet, og at ventilen efter et bestemt tidsrum sænkes igen af tyngde-10 kraften ved afbrydelse af den magnetiske kraft. Det er specielt den hastighed, hvormed det sidstnævnte foregår, som afhænger af viskositeten. Det antal gange pr. sekund, som ventilen åbnes og lukkes igen, er delvis begrænset heraf.

Det er imidlertid også muligt at få ventilen lukket magne-15 tisk, f.eks. ved brug af to elektromagneter eller én elektromagnet til at trække den opad og en permanentmagnet til at trække den nedad. I begge tilfælde er de foretrukne frekvenser 8-20. Trækning opad kan f.eks. tage 10 millisekunder og sænkning ved tyngdekraften 100 millisekunder, idet man 20 ved brug af to magneter også kan begrænse sænkningen til 10 millisekunder.

Foruden af viskositeten afhænger den til ventilens sænkning nødvendige tid naturligvis også af doseringsappa-ratets dimensioner og helt generelt af dets udformning som 25 helhed.

En af de faktorer, der bestemmer det minimale antal gange pr. sekund, som ventilen skal åbnes og lukkes, er den hastighed, hvormed det er ønskeligt at dosere en forbrugsenhed af drikkevarekoncentrat. Forbrugsenhed af drikkevare-30 koncentrat betyder i denne forbindelse den nødvendige mængde drikkevarekoncentrat til en forbrugsenhed af en brugsklar drikkevare. Sidstnævnte forbrugsenhed kan svare til et bæger, et krus, en skål eller et glas og andrager normalt mellem 50 og 200 cm·*.

35 Foruden det antal gange pr. sekund, som ventilen skal åbnes og lukkes, er en interessant faktor det antal 3

DK 157526 B

gange, dette skal gøres pr. forbrugsenhed. Dette afhænger selvfølgelig af den nøjagtighed, hvormed det er ønskeligt at dosere en bestemt mængde. Generelt talt vil der kræves åbning og lukning af ventilen mindst 5 gange, fortrinsvis 5 8-20 gange pr. sekund og ligeledes mindst 5 gange og for trinsvis 8-20 gange pr. forbrugsenhed.

Pulseringerne kan afgives direkte efter hinanden.

Det er også muligt at have et kortere eller længere ophold mellem de individuelle pulseringer. Dette er især nyttigt, 10 hvis den nødvendige tilsætning af vand til koncentratet til frembringelse af den færdige drikkevare tager længere tid end tilsætningen af koncentratet. Dette ville medføre uensartet blanding. Pulseringerne kan så fordeles således, at tilsætningen af koncentrat og tilsætningen af vand begynder 15 og ender praktisk taget samtidigt. Når der er tale om kaffeautomater, der arbejder med kaffekoncentrat, giver dette også drikkevaren et mere tiltalende udseende for forbrugeren.

Den mængde af drikkevarekoncentrat, der skal doseres pr. forbrugsenhed, kan styres enten ved at variere antallet 20 af pulseringer eller ved at regulere varigheden af disse ved bibeholdelse af et konstant antal pulseringer. Naturligvis er det også muligt at afgive pulseringerne i "grupper" med et bestemt antal pulseringer og med et noget længere ophold mellem grupperne. Alle de ovennævnte styringsmåder 25 er muligt ved hjælp af velkendte metoder indenfor elektronikken, f.eks. ved at aktivere en elektromagnet som reaktion på et signal (f.eks. ved at trykke på en knap eller indkaste en mønt) fra en elektronisk styreenhed med mikrodatamat.

I DE offentliggørelsesskrift nr. 2.317.305 er det 30 angivet at udvide gennemboringen i en nippel i et doseringsanlæg, hvorved vaskeopløsning recirkuleres under konstant tryk for at undgå tilstopning med jordpartikler alt imens man holder gennemstrømningen ved et ønsket niveau ved skiftevis at åbne og lukke en ventil i anlægget og regulere for-35 holdet mellem åbnings- og lukketid.

4

DK 167526 B

Ved dosering af drikkevarekoncentrater kan man ikke følge denne fremgangsmåde. Dette ville forringe nøjagtigheden urimeligt ved dosering af de små rumfang, der er tale om. I dette tilfælde må diameteren af dysen forblive lille lige 5 såvel som den samlede åbningstid, idet pulsationen ifølge opfindelsen har som funktion at opbryde klumperne og ikke at regulere gennemsnitsgennemstrømningen.

Til udøvelse af opfindelsen kan der gøres brug af et apparat omfattende et hus, der er forbundet med et reservoir 10 for drikkevarekoncentratet i drikkevareautomaten, og gennem hvilket hus der under brug strømmer drikkevarekoncentrat, når ventilen åbnes, idet huset har en afgangsåbning for drikkevarekoncentratet, som i funktionsstillingen befinder sig ved det nederste punkt af huset, og som er forsynet med 15 et ventilorgan, som er bevægeligt i lodret retning ved hjælp af magnetiske kræfter til lukning af afgangsåbningen, og afgangsåbningen er dannet af boringen i et ventilsæde, der samvirker med et lukkelegeme, som udgør en del af ventilorganet, idet lukkelegemet omfatter en lukkespids, der er 20 tætnende tilpasset ventilsædet, og styreorganer, der er frit passable for drikkevarekoncentratet og indrettet til at fastholde ventilorganet i vandret retning ved forskydelig understøtning mod husets indre overflade, idet arrangementet er et sådant, at praktisk taget intet drikkevarekoncentrat 25 tilbageholdes i eller under ventilsædet, når udgangsåbningen er lukket af lukkespidsen.

Eftergiveligheden og hårdheden af de materialer, som i ventilens lukkede stilling er i kontakt med hinanden, skal helst være tilpasset hinanden på en sådan måde, at der 30 forekommer en kontaktflade, men at denne er af så begrænset størrelse, at der til åbning af ventilen kun kræves overvindelse af mindre "klæbe"-kræfter. Ved klæbekræfter forstås de klæbende kræfter mellem de to flader ved tilstedeværelse af drikkevarekoncentrat mellem dem.

35 Fortrinsvis er sædet fremstillet af et eftergiveligt, dimensionsstabilt materiale og lukkespidsen af et hårdt,

DK 157526 B

5 ueftergiveligt materiale, f.eks. metal. Alternativt kan sædet omvendt være af et hårdt, ueftergiveligt materiale og lukkespidsen af et eftergiveligt, dimensionsstabilt materiale.

5 Ved dimensionsstabil forstås i denne sammenhæng mate rialets egenskab til efter deformering at genantage nøjagtig samme form som før deformeringen. Særligt egnede materialer har vist sig at være gummi og andre elastomere med en Shore A hårdhed på mellem 30° og 90°, fortrinsvis mellem 70° og 10 80°.

Fortrinsvis er afgangsåbningen cirkulær, og lukkespidsen har form af et kuglesegment. I denne udførelse passer lukkespidsen altid nøjagtigt til sædet, selv i tilfælde af - naturligvis altid meget små - afvigelser for ventilorganets 15 vedkommende fra lodret stilling. Radius af kuglesegmentet ligger fortrinsvis mellem 1,05 og 12 gange radius af den cirkulære afgangsåbning og fortrinsvis mellem 1,3 og 4,0 gange. For kaffekoncentrat ligger radius af afgangsåbningen fortrinsvis mellem 1,5 og 4,5 mm. En radius på 2-3 mm har 20 vist sig at være særlig egnet.

Det er hensigtsmæssigt at vælge udformningen af sædet og lukkespidsen således, at ingen væske er udsat for den ydre luft efter lukning af afgangsåbningen. I modsat fald kan den udtørre, naturligvis med skadelige virkninger på 25 reproducerbarheden og nøjagtigheden. I denne forbindelse er sædet fortrinsvis en flad ring med en tykkelse på 0,3-1 mm.

En tykkelse på 0,5 mm har vist sig at være særlig egnet.

Om ønsket kan apparatet kombineres med midler til sprøjtning af en lille mængde vand nedefra og op på den 30 lukkede udgangsåbning efter hver doseret mængde. Dette kan f.eks. udføres med en tynd vandstråle. Det omhandlede doseringsapparat er særdeles tilfredsstillende med det ovenfor omtalte pulserende doseringssystem, men frembyder også uden pulsering betydelige fordele fremfor tidligere apparater 35 med tidsmæssig dosering. I det pulserende doseringssystem bringes doseringsapparatet i virksom forbindelse med midler

DK 157526 B

6 til magnetisk aktivering af ventilorganet til åbning af ventilen med en hastighed indenfor området 5-50, fortrinsvis fra 8 til 20 gange pr. sekund.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det følgende 5 beskrives nærmere, idet der henvises til de efterstående tabeller og til tegningen, hvor fig. 1 viser et diagram, hvori viskositetsafhængigheden af det uden pulsering doserede kvantum kaffeekstrakt sammenlignes for to apparater med tidsmæssig dosering, nemlig 10 det foran beskrevne apparat og det i USA patentskrift nr. 3.258.166 omhandlede apparat, tabel I er en sammenligning mellem successivt doserede mængder af en kaffeekstrakt med en viskositet på ca. 15 cP og udtalt klumpedannelse, doseret hhv. uden og med pulsering, 15 fig. 2 viser en grafisk fremstilling af måleresul taterne i tabel I, tabel II omhandler den samme sammenligning som tabel I, men hvor doseringen skiftevis foregår uden og med pulsering, 20 fig. 3 viser en grafisk fremstilling af måleresul taterne i tabel II, og fig. 4 et tværsnit af et apparat, som kan anvendes til udøvelse af opfindelsen, hvor sædet er fremstillet af eftergiveligt materiale, og lukkespidsen af metal.

25 Ved sammenligningsprøverne, hvoraf resultaterne er afsat i diagrammet i fig. 1, er de uden pulsering doserede mængder af kaffeekstrakt med forskellige viskositeter blevet målt. Den med 1 betegnede linie angiver den med det i fig.

4 viste apparat doserede mængde. Resultaterne ved brug af 30 det kendte apparat ifølge USA patent nr. 3.258.166 er angivet ved en linie 2. Doseringstiden var 1,2 sekunder, og dimensionerne af de to apparater var helt ens med undtagelse af de afvigende punkter med hensyn til afgangsåbningen og den dermed samvirkende lukkespids. Det er indlysende, at dosering 35 med det i fig. 4 viste apparat er meget mindre afhængig af

DK 157526 B

7 forskelle i viskositet end dosering med det i USA patentskrift nr. 3.258.166 omhandlede apparat.

De i tabel I og fig. 2 anførte resultater angår kaffeekstrakt med et tørstofindhold på 22,5% og udtalt klumpedan-5 nelse. I den ene serie blev 20 enheder doseret uden pulsering og i den anden 20 enheder med pulsering. Under pulseringen var pulseringsfrekvensen 8 Hz med ophold på 100 millisekunder. Både med og uden pulsering var tiden for strømtilførsel til den spole, der bevirker den magnetiske aktivering af 10 ventilen, 10 sekunder. De meget store forskelle mellem de to serier er umiddelbart iøjnefaldende: kurven til venstre er uden pulsering, og kurven til højre er med pulsering.

De i tabel II og fig. 3 anførte resultater følger samme mønster. Den eneste forskel er, at doseringen blev 15 foretaget skiftevis uden og med pulsering.

Fig. 4 viser doseringsapparatets hus 3, en ventil 4, en ydre tud 5, en indre tap 6 med en lukkespids 7 i form af et kuglesegment og væggennembrydninger 8. Henvisningsbetegnelsen 9 angiver en flad ring, der er 0,5 mm tyk og fremstil-20 let af gummi med en Shore A hårdhed på 65°. For de i tabel I og II og fig. 3 og 4 omhandlede prøver var diameteren af hullet i gummiringen 2,4 mm. Gummiringen 9 er fast forbundet med en udskiftelig nippel 10, som er skruet på huset 3. En pakning 11 tilvejebringer fuldstændig tætning. Omkring nip-25 pelen 10 kan påskrues en anden nippel 12. Denne nippel 12 understøtter gummiringen 9 på en sådan måde, at en kant på 0,3 mm lades fri, dvs., at hullet i nippelen 12 er 3,0 mm.

8

DK 157526 B

O

Tabel I

Portion nr. Doseret vægt i gram 5 doseret uden doseret med pulsering pulsering 1 14.,00 21 ,60 10 2 28,60 . 20,83 3 9,42 20,60 4 20,41 20,74 5 7,59 20,78 15 6 27,56 20,92 7 21,82 20,98 8 18,53 21r 02 9 30,22 20,84 20 10 22,00 21,59 11 1,73 21,42 12 18,12 20,92 25 13 31,30 20,75 14 30,75 20,86 15 30,60 20,93 16 31,21 21,00 30 17 28,97 21 ,36 18 30,60 21,28 19 30,70 21,18 20 31,03 20,90 35 ' 9

DK 157526 B

O

Tabel II

Doseret vægt i gram 5 Portion nr.___ doseret uden doseret med pulsering pulsering 1 1,65 2 · 20.40 10 3 9,30 4 19,63 5 1,18 6 19,80 7 1,59 8 19,36 9 „ 4.34 15 10 19,86 11 1,42 12 20,10 13 4,55 14 19,65 15 8,15 1 16 20,56 20 17 5,84 18 20,90 19 1,98 20 20,78 21 5,29- ' 22 20,98 23 8,29 24 21,00 25 2 5 2 9,11 1 26 20,99 27 12,26 ; 28 1 19,51 29 28,34 30 19,49 31 5,71 30 32 19,29 33 6,27 34 19,43 35 13,97 36 19,73 37 29,25 38 20,09 35 39 24,13 40 ’ 20;07

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til dosering af en forbrugsenhed af drikkevarekoncentrat med et forud fastlagt volumen, især et drikkevarekoncentrat med høj og variabel viskositet, i en 5 drikkevareautomat, hvori der for hver doseret mængde gøres brug af en ventil i et forud fastlagt tidsrum, og hvor drikkevarekoncentratet strømmer ud under et konstant statisk tryk, kendetegnet ved, at hver forbrugsenhed doseres på en pulserende måde ved skiftevis at åbne og lukke 10 ventilen under nævnte tidsrum.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pulseringen foregår med en frekvens på mindst 5 og fortrinsvis 8-20 pulseringer pr. sekund.

3. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående 15 krav, kendetegnet ved, at der pr. forbrugsenhed afgives mindst 5 og fortrinsvis 8-20 pulseringer.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at ventilen åbnes ved magnetiske midler. 20

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendeteg net ved, at ventilen lukkes ved magnetiske midler.