ES2349671T3 - Máquina de dispensación de alimentos. - Google Patents

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ES2349671T3 ES06802478T ES06802478T ES2349671T3 ES 2349671 T3 ES2349671 T3 ES 2349671T3 ES 06802478 T ES06802478 T ES 06802478T ES 06802478 T ES06802478 T ES 06802478T ES 2349671 T3 ES2349671 T3 ES 2349671T3
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Kristan L. Dawson
Carl R. Martin
Jimmy I. Frank
Thomas L. Guy Iii
Craig Cloud
Richard E. Frankenberger
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Abstract

Una máquina de dispensación (10) de alimentos, que una cámara (18) de producto; una válvula de dispensación (22), conectada a la cámara (18) de producto y que tiene una abertura de salida (122) a través de la cual es dispensado un producto contenido en la cámara (18) de producto; de manera que la cámara (18) de producto tiene una abertura de entrada (44) de solución de limpieza, susceptible de conectarse a una fuente de suministro (212) de solución de limpieza con el fin de recibir solución de limpieza al interior de la cámara (18) de producto; de tal modo que la cámara (18) de producto tiene una abertura de entrada (42) de ingredientes, susceptible de conectarse, alternativamente, ya sea a una fuente de suministro (12, 210) de ingredientes, ya sea a la abertura de salida (22) de la válvula de dispensación; y una fuente de suministro (212) de solución de limpieza, susceptible de conectarse a la abertura de entrada (44) de solución de limpieza de la cámara (18) de producto; estando la máquina de dispensación (10) de alimentos caracterizada por que comprende un adaptador (60) que tiene un primer extremo susceptible de conectarse a la abertura de salida (22) de la válvula y un segundo extremo susceptible de conectarse a la abertura de entrada (42) de ingredientes.

Description

ANTECEDENTES
La presente divulgación se refiere, generalmente, a máquinas para dispensar productos alimenticios tales como máquinas de bebidas heladas y de postres.
Son bien conocidas las máquinas de dispensación que proporcionan un producto alimenticio tal como una bebida o un postre desde una cámara de producto, a través de una válvula de dispensación. Por ejemplo, las máquinas de bebidas heladas producen una bebida helada al congelar una mezcla de ingredientes tales como sirope, agua y dióxido de carbono en una cámara de mezcla, o de congelación. La cámara de congelación o frigorífica está rodeada, típicamente, por un serpentín que contiene refrigerante con el fin de provocar la congelación de la mezcla contenida en su interior hasta un grado de consistencia deseado. La mezcla es extraída de la superficie interior y mezclada por un árbol rotativo que acciona un miembro de rascado / mezcla fijado al árbol. La consistencia de la mezcla congelada se controla por cualquiera de un cierto número de métodos que activan la refrigeración para llevar a cabo la congelación y desactivan la refrigeración cuando la mezcla alcanza la consistencia deseada. El producto es entonces dispensado a través de una válvula de dispensación.
El rascador / mezclador típico utilizado en las máquinas de bebidas heladas conocidas se hace rotar por medio de un motor. Tales rascadores / mezcladores rotativos se ven afectados, en ocasiones, de “helamiento”. Es éste un estado en el que los propios productos semi-congelados quedan fijados al rascador-mezclador y pueden seguir acumulándose hasta que se forma un cilindro sólido. Esto impide la mezcla del producto en la cámara frigorífica. Puesto que se forma un cilindro helado, esto puede reducir también la capacidad de dispensación del dispensador de bebidas. Otro problema creado por el “helamiento” es el fallo del motor que acciona el rascador / mezclador rotativo. Se observa también con los rascadores / mezcladores rotativos que el “hielo del agua” cuaja o se hiela en primer lugar, fijándose por lo tanto al mezclador / rascador. La solución que queda, puesto que no está tan diluida en agua, tiene una composición incrementada de sólidos y no es un producto aceptable para servirse a los consumidores.
Por otra parte, las máquinas de dispensación de alimentos, tales como las máquinas de dispensación de bebidas heladas, deben ser limpiadas e higienizadas, típicamente, mediante un desmontaje y limpieza manuales con asiduidad. A fin de higienizar o esterilizar una máquina, la máquina debe ser limpiada en primer lugar de cualesquiera residuos que pudieran albergar bacterias y pudieran impedir que un agente esterilizante destruyera las bacterias. Los actuales métodos de limpieza manual que se utilizan en lo que se conoce como una máquina de “tolva abierta”, así como en algunas máquinas herméticamente cerradas u obturadas, requieren el desmontaje de todos los componentes que entran en contacto con el producto dispensado, a fin de limpiar a fondo y esterilizar la cámara frigorífica y los circuitos de suministro de la máquina de tolva abierta. Las máquinas de tolva abierta se sirven, típicamente, de una solución premezclada o bien pueden utilizar una solución concentrada que ha de ser, bien refrigerada o bien envasada de una manera que mate todas las bacterias antes de su apertura. Una vez abiertas, algunas de estas soluciones premezcladas o soluciones concentradas se ven sometidas a crecimientos bacterianos en un lapso de tiempo rápido, si no se refrigeran de inmediato. Por otra parte, las zonas no refrigeradas de la máquina pueden ser susceptibles de crecimiento bacteriano cuando se utilizan estos tipos de soluciones.
El método manual para la limpieza y la esterilización se basa en la fiabilidad de las personas que limpian y en el cumplimiento riguroso de los procedimientos de limpieza y esterilización manuales. Esto representa, típicamente, un problema y se lleva a cabo con resultados inconsistentes o insatisfactorios. Una vez limpias, esto puede dar lugar a la retención de bacterias. Además, esta limpieza debe tener lugar con asiduidad, tan frecuentemente como a diario. Algunas máquinas incluyen métodos de limpieza parcialmente automatizados, si bien las capacidades de limpieza automatizadas pueden llevar consigo limitaciones significativas. Por ejemplo, las máquinas conocidas que tienen capacidades de limpieza automáticas pueden no acometer la limpieza de la totalidad del circuito de suministro, de la válvula de dispensación y de la cámara frigorífica en un grado necesario para evitar la formación y el crecimiento de bacterias.
El documento US 2003/0126871 divulga una máquina de bebidas heladas y un método para su funcionamiento. La máquina incluye un aparato para limpiar la máquina frigorífica.
La presente invención se enfrenta a las desventajas de la técnica anterior. De acuerdo con la invención, se proporciona una máquina de dispensación de alimentos de acuerdo con lo recogido en la reivindicación 1, así como un método para limpiar una máquina de dispensación de alimentos según se expone en una reivindicación independiente adicional de las reivindicaciones que se acompañan.
SUMARIO
Aspectos proporcionados a modo de ejemplo de la presente divulgación incluyen una máquina de dispensación de alimentos que tiene una cámara de producto con una válvula de dispensación conectada a la cámara de producto, y que tiene una abertura de salida a través de la cual es dispensado un producto contenido en la cámara de producto. La cámara de producto tiene una abertura de entrada de solución de limpieza susceptible de conectarse a una fuente de suministro de solución de limpieza para recibir una solución de limpieza en el interior de la cámara de producto. La cámara de producto incluye, adicionalmente, una abertura de entrada de ingredientes, susceptible de conectarse, alternativamente, ya sea a una fuente de suministro de ingrediente, ya sea a la abertura de salida de la válvula de dispensación. Cuando se conecta la abertura de entrada de ingredientes a la abertura de salida de la válvula de dispensación, se crea un recorrido de flujo de recirculación, lo que permite una limpieza y esterilización completas del recorrido de flujo del producto. En implementaciones proporcionadas a modo de ejemplo, la máquina produce y dispensa un producto helado. De esta forma, la cámara de producto puede comprender una cámara frigorífica que tiene un sistema de refrigeración asociado operativamente con ella para refrigerar la cámara frigorífica.
A fin de facilitar la conexión de la abertura de entrada de ingredientes a la válvula, un adaptador tiene un primer extremo que es susceptible de conectarse a la abertura de salida de la válvula, y un segundo extremo que es susceptible de conectarse a la abertura de entrada de ingredientes. El adaptador puede activar un dispositivo conmutador cuando el adaptador se conecta a la abertura de salida de la válvula. El adaptador proporcionado a modo de ejemplo incluye, adicionalmente, un dispositivo que permite el flujo a través del adaptador en respuesta al hecho de ser conectado a la abertura de entrada de ingredientes.
Un dispositivo de mezcla está situado, típicamente, dentro de la cámara de producto. El dispositivo de mezcla es accionado por un motor que tiene un controlador conectado operativamente al motor. En caso necesario, el controlador aumenta la velocidad del motor cuando la máquina se está limpiando. En algunas implementaciones, el controlador también invierte el sentido de rotación del dispositivo de mezcla de una manera predeterminada. En aún otras realizaciones adicionales, el dispositivo de mezcla puede hacerse funcionar en un movimiento alternativo o de vaivén axial. El controlador también controla el funcionamiento del sistema de refrigeración. En ciertas realizaciones, el sistema de refrigeración es controlado en respuesta a la potencia del motor, calculada por el controlador utilizando indicaciones de la tensión y de la corriente del motor.
La válvula de dispensación, que puede hacerse funcionar de forma automática por el controlador en algunas realizaciones, o hacerse funcionar manualmente en otras realizaciones, incluye un cuerpo de válvula con un vástago de válvula fijado al cuerpo de válvula de tal manera que el vástago de válvula está en una posición fija con respecto al cuerpo de válvula. Un conjunto de boquilla recibe el vástago de válvula y define la abertura de salida de la válvula, de tal manera que el conjunto de boquilla es movible con respecto al vástago de válvula con el fin de abrir y cerrar selectivamente la válvula. Una placa de cubierta puede estar fijada al cuerpo de válvula con el fin de definir un espacio de separación o intersticio de aire entre la placa de cubierta y el cuerpo de válvula, a fin de impedir que se forme condensación en la válvula.
En las reivindicaciones independientes que se acompañan se definen aspectos de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Otros objetos y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto de forma evidente por la lectura de la siguiente descripción detallada y al hacer referencia a los dibujos, en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra conceptualmente ciertas porciones de una máquina de dispensación de alimentos de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de una válvula de dispensación de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.
La Figura 3 es una vista frontal de la válvula que se muestra en la Figura 2.
La Figura 4 es una vista en corte lateral de la válvula, tomado a lo largo de la línea IV mostrada en la Figura 3.
La Figura 5 es una vista en perspectiva de un conjunto de paquete de frío de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.
La Figura 6 es una vista frontal del conjunto de paquete de frío que se muestra en la Figura 5.
La Figura 7 es una vista en perspectiva de una placa de motor destinada a montar el conjunto de paquete de frío.
La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra conceptualmente ciertas porciones de la máquina de dispensación de alimentos.
La Figura 9 es una vista en perspectiva de una barra batidora de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación.
La Figura 10 es una vista frontal de la válvula de dispensación, que incluye, además, una línea o conducción de esterilización conectada a la válvula con un adaptador.
La Figura 11 es una vista en perspectiva de un adaptador para fijar la conducción de esterilización a una abertura de salida de válvula de dispensación.
La Figura 12 es una vista en corte del adaptador mostrado en la Figura 11.
La Figura 13 es un diagrama de flujo que ilustra aspectos de las capacidades de limpieza automatizada de la máquina de dispensación de alimentos que aquí se divulga.
Las Figuras 14A y 14B ilustran una válvula que tiene unas aberturas de entrada para recibir múltiples sabores.
Si bien la invención es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se han mostrado realizaciones específicas de la misma a modo de ejemplo en los dibujos, las cuales se describen aquí en detalle. Debe comprenderse, sin embargo, que la descripción que aquí se proporciona de realizaciones específicas no está destinada a limitar la invención a las formas particulares descritas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
A continuación se describen realizaciones ilustrativas de la invención. En aras de la claridad, no todas las características de una implementación real se han descrito en esta memoria. Se apreciará, por supuesto, que en el desarrollo de cualquiera de tales aplicaciones reales, pueden tomarse numerosas decisiones específicas de la implementación con el fin de alcanzar los objetivos específicos de los desarrolladores, tales como la adecuación a las limitaciones relacionadas con el sistema y relacionadas con el negocio, que variarán de una implementación a otra. Por otra parte, se apreciará que dicho esfuerzo de desarrollo será complejo y llevará su tiempo, pero que, sin embargo, será rutinario al asumirse por las personas con conocimientos ordinarios en la técnica que aprovechen los beneficios de esta divulgación.
Las enseñanzas de esta divulgación proporcionan modificaciones y mejoras en máquinas de bebidas heladas, tales como las máquinas y los sistemas divulgados en las Patentes norteamericanas Nos. 5.706.661, 5.743.097, 5.799.726, 5.806.550, 6.536.224 y 6.625.993, de
J. I. Frank et al.
La Figura 1 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra esquemáticamente los componentes de una máquina de dispensación 10 de alimentos de acuerdo con ciertas enseñanzas de la presente divulgación. En la Figura 1, la máquina de dispensación 10 de alimentos es una máquina de bebidas heladas. La máquina de dispensación 10 de alimentos incluye una fuente de suministro 12 de ingredientes, un bloque 14 de flujo de procedimiento, un controlador 16 y una cámara 18 de producto. En la máquina 10 de bebidas heladas proporcionada a modo de ejemplo, la fuente de suministro 12 de ingredientes puede incluir, por ejemplo, un suministro de agua, un suministro de sirope y un suministro 23 de gas. En la realización que se ilustra, la cámara 18 de producto comprende una cámara frigorífica que tiene un sistema de refrigeración 20 asociado con ella. El sistema de dispensación 10 incluye, típicamente, dos cámaras frigoríficas 18 que son enfriadas con un único sistema de refrigeración 20, si bien el sistema 10 puede incluir una única cámara 18 ó más de dos cámaras 18 que pueden ser refrigeradas por medio de uno o más sistemas de refrigeración 20.
Los ingredientes para una mezcla de bebida helada se proporcionan desde la fuente de suministro 12 de ingredientes al bloque 14 de flujo de procedimiento, el cual controla el flujo de los ingredientes al interior de la cámara de refrigeración 18, según es gobernado por el controlador 16. El controlador 16 puede comprender un microprocesador apropiadamente programado así como dispositivos de memoria adecuados. La consistencia de la mezcla helada se controla por uno de un cierto número de métodos que encienden o activan el sistema de refrigeración 20 para llevar a cabo la congelación y apagan o desactivan el sistema de refrigeración 20 cuando la mezcla alcanza la consistencia deseada. El funcionamiento adecuado del controlador 16 y de otros instrumentos de control se describe, por ejemplo, en la Patente norteamericana Nº 5.706.661. El producto es entonces dispensado a través de una válvula de dispensación 22.
La máquina de dispensación 10 incluye capacidades de limpieza y de esterilización automatizadas que garantizan una limpieza y esterilización rigurosas de los componentes internos de la máquina 10. La máquina 12 proporcionada a modo de ejemplo incluye una válvula de dispensación automatizada 22, la cual se ha diseñado de manera tal, que la válvula y todo el circuito que contiene el producto alimenticio puede ser limpiada y esterilizada con una mínima participación del operario. La válvula 22 está controlada por microprocesador (por ejemplo, utilizando el controlador 16) y, por tanto, puede ser manipulada por medio de un programa informático que permitir la apertura y el cierre, así como la circulación cíclica, según se requiere para garantizar una limpieza y esterilización adecuadas. La válvula de dispensación 22 se muestra en las Figuras 2-4. La válvula 22 incluye un cuerpo 120 de válvula que define una abertura de salida 122 a través de la cual sale la mezcla de bebida de la máquina 10 de bebidas heladas.
La mayor parte de los componentes del conjunto de válvula 22 están hechos de acero inoxidable o de plástico moldeado. Tal como se muestra en la vista lateral de la Figura 4, la válvula 22 presenta un perfil delgado, lo que permite que una gran superficie de la válvula esté en contacto directo con la cámara frigorífica refrigerada 18, con lo que se mantiene fría la válvula y se retrasa el crecimiento de contaminantes. El conjunto de válvula 22 incluye una placa de cubierta 130 que define una curvatura diferente de la del cuerpo de válvula 120. De esta forma, la placa de cubierta 130 está situada sobre el cuerpo de válvula 120 y se ha fijado a éste de tal manera que se define un espacio de separación o intersticio de aire 132 entre la placa de cubierta 130 y el cuerpo de válvula 120. Esta construcción o estructura ayuda a evitar la condensación que resulta del perfil delgado del conjunto de válvula 22.
Como muchos productos alimenticios típicos que se dispensan desde la máquina 10 están presurizados, el producto dispensado desde la válvula 22 puede estar presurizado. El diseño de la válvula, por lo tanto, contribuye a garantizar que a medida que se abre la válvula, ésta no emite un rociado debido a la turbulencia a la hora de reducir las presiones desde entre aproximadamente 275,790 kPa y 413,685 kPa de presión manométrica (entre aproximadamente 40 psig y 60 psig) hasta la atmosférica. Una boquilla externa adicional ayudaría a conseguir esto, pero la boquilla externa podría retener líquido que se vería expuesto a las condiciones atmosféricas y a una posible contaminación. Así, pues, la válvula 22 ilustrad no incluye una boquilla externa.
En un diseño de válvula típico, la válvula se acciona, bien de forma manual o bien automáticamente, para abrirse, mediante la elevación de un vástago de válvula desde un asiento de válvula y, para cerrarse, dejando caer el vástago el vástago de vuelta al interior del asiento. La válvula 22 divulgada mantiene un vástago 126 de válvula estacionario y permite a una boquilla 134 desplazarse arriba y abajo para proporcionar la dispensación o la obturación. Al hacer esto, a medida que la válvula se abre y la boquilla 134 cae para iniciar el flujo, la boquilla 134 proporciona una barrera parcial para el rociado que resulta del líquido a presión.
A fin de permitir que la boquilla 134 caiga lo suficientemente lejos como para proporcionar una longitud de boquilla efectiva, se ha proporcionado una obturación o cierre hermético superior 136 que mantiene su asiento hasta que una obturación o cierre hermético inferior 138 se desasienta o abandona su asiento. Esto permite un drenaje parcial y la reducción de cualquier presión acumulada en la cavidad de la válvula. Ello también reduce el efecto hidráulico sobre la cavidad de la válvula que provoca el rociado antes de la extensión o despliegue de la boquilla.
Puesto que el líquido retenido en la válvula se verá atrapado en una zona que quedará obturada en la entrada superior a la cavidad de la válvula por un cierre hermético, además del cierre hermético situado en la salida a la cavidad de la válvula, el vástago y los cierres herméticos se han diseñado de tal manera que, a medida que la válvula se cierra, el cierre hermético superior 136 se asienta en primer lugar, permitiendo que el líquido atrapado sea parcialmente drenado antes de que el cierre hermético inferior 138 se asiente, con lo que se evita que quede atrapada presión dentro de la cavidad de la válvula. Si la presión se viese atrapada, la válvula podría “escupir” al ser abierta. Además, cuando la válvula se abre, el cierre hermético inferior 138 abandona su asiento en primer lugar, lo que permite a la boquilla 134 caer lo suficientemente lejos como para evitar el rociado antes de que el cierre hermético superior 136 se salga de su asiento, y liberar también toda presión contenida en la cavidad de la válvula. En otras realizaciones se ha omitido el cierre hermético inferior 138. Con el fin de evitar el drenaje, el espacio de separación o intersticio entre el vástago 126 de la válvula y la boquilla 134 se mantiene pequeño.
La válvula 22 proporcionada a modo de ejemplo es controlada por microprocesador y se acciona mediante la apertura de un serpentín de gas que dirige gas a presión a través de una placa frontal situada en un cilindro enfriador, hacia una placa de presión que está fijada en la boquilla 134 de la válvula. Se han situado muelles o resortes en relación con el vástago 126 de la válvula con el fin de cargar la válvula 22 en una posición normalmente cerrada. Cuando la válvula 22 es accionada, la boquilla 134 desciende y ejerce fuerza contra los resortes que mantienen la válvula 22 en la posición normalmente cerrada. Los resortes se han diseñado de manera que no permiten que la válvula 22 se abra bajo las presiones normales de funcionamiento. En el caso de una sobrepresión o presión excesiva de la cámara 18, los resortes están dimensionados para actuar como un respiradero de seguridad con el fin de impedir la rotura de cualquier componente.
La válvula se ha diseñado para ser accionada ya sea apretando manualmente un botón de dispensación que interactúa con el microprocesador, ya sea durante un procedimiento de limpieza y esterilización automatizado que ha de ser completamente controlado por un programa informático que da instrucciones a la válvula sobre cuándo abrirse y cuándo cerrarse para llevar a efecto el procedimiento de limpieza y esterilización. La válvula puede también ser accionada con una manija de válvula manual que acciona un conmutador para abrirse.
Con el fin de controlar el flujo desde la cámara frigorífica presurizada, el mecanismo interno se ha diseñado para reducir la presión de forma escalonada, al objeto de proporcionar un recorrido de flujo suave desde la válvula. La válvula ilustrada a modo de ejemplo incluye un flujo restringido a través de una zona anular que rodea el vástago. A medida que el flujo pasa a través de la zona anular, éste incide en la placa 142 cargada por resorte, que reduce adicionalmente la energía que queda en el flujo y proporciona un flujo suave desde la abertura de salida 122 de la boquilla 134 extendida.
Las Figuras 5 y 6 ilustran un ejemplo del conjunto de “paquete de frío” que contiene la cámara frigorífica 18. La realización que se ilustra incluye dos cámaras frigoríficas 18, aunque en realizaciones alternativas se emplean otros números de cámaras frigoríficas. Una placa 40 de motor está fijada a la cámara frigorífica 18 en la parte trasera del paquete de frío. La Figura 7 es una vista en perspectiva de una realización proporcionada a modo de ejemplo de una placa 40 de motor. La placa 40 de motor define 2 aberturas de entrada 42 destinadas a recibir un ingrediente tal como sirope, y la otra abertura de entrada 44 es para recibir agua. En la realización que se ilustra, la abertura de entrada 44 de agua está conectada adicionalmente a una fuente de suministro de agente esterilizante. Cada una de las aberturas de entrada 42, 44 incluye una válvula de retención, de tal modo que únicamente se permite el flujo al interior de la cámara 18.
La placa 40 de motor incluye adicionalmente una válvula de ventilación 34, la cual se ha proporcionado para ventear el exceso de aire o de gases desde la cámara 18 antes de su llenado. El exceso de aire en el producto alimenticio mezclado en la cámara 18 puede causar un contenido de aire mayor de lo aceptable en algunos productos, lo que no es admisible en algunas aplicaciones. Un transductor de presión 46 se encuentra situado en la placa 40 de motor para proporcionar información relativa a la presión dentro de la cámara 18 al controlador 16, a fin de controlar el funcionamiento de la máquina 10.
La Figura 8 ilustra conceptualmente aspectos adicionales de la máquina de dispensación 10. Un mezclador / rascador, o “barra batidora”, 30 está situado en el interior de la cámara frigorífica 18 con el fin de mezclar y rascar el producto alimenticio contenido en su interior. La Figura 9 muestra una realización de una barra batidora 30 proporcionada a modo de ejemplo. Un motor 50 es recibido por la placa 40 de motor que tiene la barra batidora 30 conectada o unida a un árbol 52 del motor 50 que se extiende en el interior de la cámara 18. El controlador 16 controla el funcionamiento del motor 50 para mezclar el producto contenido en la cámara 18 según se desee. Con los dispositivos mezcladores / rascadores rotativos conocidos, puede producirse el “helamiento”, lo que constituye un problema en el caso de que el producto alimenticio contenido en la cámara se hiele sobre la barra batidora rotativa. La barra batidora se hace rotar, típicamente, a una velocidad constante en un solo sentido, lo que crea una configuración de flujo que conduce al helamiento.
Para acometer problemas tales como el helamiento asociado con los dispositivos rascadores / mezcladores rotativos, ciertas realizaciones de la máquina de dispensación 10 que aquí se divulga cambian periódicamente el sentido de rotación de la barra batidora 30. Generalmente, la barra batidora 30 rascará el producto desde la superficie interior de la cámara 18 cuando gire en un sentido, y no lo rascará cuando gire en el sentido contrario. El controlador 16 está programado para hacer rotar la barra batidora 30 en un sentido durante un intervalo de tiempo predeterminado y, seguidamente, invertir el sentido de rotación durante un periodo de tiempo predeterminado. En una implementación, la barra batidora se hace rotar en cada sentido durante un minuto cuando la máquina 10 no está en un modo de congelación, con el sistema de refrigeración 20 enfriando la cámara frigorífica 18. Cuando se encuentra en el modo de congelación (sistema de refrigeración 20 activado), la barra batidora 30 se hace rotar únicamente en el sentido de rascado. Si la construcción de la barra batidora 30 proporciona el rascado en los dos sentidos de rotación, entonces el sentido de rotación puede ser periódicamente invertido, ya se esté en el modo de congelación o no. Se contemplan realizaciones adicionales en las que el sentido de rotación se cambia basándose en variables diferentes del tiempo.
En aún otras realizaciones, la barra batidora 30 se sirve de un movimiento alternativo o de vaivén axial, en lugar de un movimiento de rotación. Esto puede aumentar significativamente la turbulencia de la mezcla y puede suprimir el cierre hermético rotativo situado en el árbol del motor de accionamiento que hace rotar el mezclador / rascador. El cierre hermético rotativo puede ser reemplazado por un diseño de fuelle que permite un movimiento axial adecuado para rascar las paredes del cilindro.
El mezclador / rascador de vaivén puede ser accionado axialmente por un cierto número de dispositivos de accionamiento que incluyen, si bien no están limitados a éstos, dispositivos impulsores de gas, dispositivos impulsores eléctricos o motores eléctricos situados perpendicularmente al motor axial del mezclador / rascador, con un dispositivo de leva montado en el árbol para proporcionar el desplazamiento necesario. Este movimiento de vaivén proporciona una mezcla y/o rascado concienzudos y puede eliminar los problemas de servicio de un cierre hermético rotativo con un árbol de accionamiento rotativo.
En algunas realizaciones de la máquina de dispensación 10, el agua y el sirope se mantienen separados hasta que entran en la cámara frigorífica 18. Como se muestra en la Figura 7, unas conducciones de sirope y de agua independientes están conectadas a las aberturas de entrada 42, 44 de la cámara 18, procedentes de las fuentes de suministro respectivas. En otras realizaciones, un bloque de mezcla recibe los ingredientes de la fuente de suministro 12, tales como agua y sirope, para mezclar los ingredientes antes de que en la cámara de refrigeración 18. La mezcla de los ingredientes antes de que entren en la cámara de refrigeración garantiza que los ingredientes no se congelan separadamente durante el proceso de congelación. Un tal bloque de mezcla se divulga en las Patentes norteamericanas Nos.
6.536.24 y 6.625.993, aquí incorporadas. En otras realizaciones, el bloque de mezcla se mecaniza dentro de la abertura de entrada de suministro que conecta la fuente de suministro de ingredientes con la parte trasera de la cámara de refrigeración 18, a fin de garantizar que la solución mezclada permanece lo suficientemente fría como para evitar el crecimiento acelerado de bacterias, y simplificar el circuito de entrada con el fin de permitir su completa limpieza y esterilización.
Las funciones de limpieza y esterilización de la máquina de dispensación 10 permiten a un usuario desconectar la abertura de entrada 42 de ingredientes de la cámara 18 de producto de una fuente de suministro de ingredientes, tal como una bolsa de sirope dentro de una caja (“BIB” –“bag-in-box”), y conectarla directamente a la abertura de salida de la válvula de dispensación 22 a través de un conectador. Una vez conectado de esta manera, el circuito de flujo forma un bucle de recirculación completa que puede ahora bombear soluciones de limpieza, esterilización y aclarado de una forma continua, a través de los sistemas de suministro de sirope y de congelación.
Con el fin de iniciar el procedimiento de limpieza, una manguera que previamente conectaba la fuente de suministro de sirope a la abertura de entrada de la cámara frigorífica, es ahora desconectada de la fuente de suministro de sirope y conectada de nuevo a un adaptador 60 que rodea la válvula de dispensación. La Figura 10 muestra la conducción de suministro 32 de ingrediente, fijada de esta forma a la válvula 22. Al hacer esto, se establece un circuito de recirculación completo que provoca que el líquido sea bombeado desde la cámara frigorífica 18, pasando por la válvula 22, y a través del circuito de sirope completo, de la cámara frigorífica así como de los componentes asociados expuestos. Una vez completado el procedimiento de limpieza, la conducción 32 se desconecta de la válvula 22 y se vuelve a conectar a la fuente de suministro de sirope. La cámara frigorífica 18 es rellenada de forma manual o automática con sirope y agua, y la máquina 10 se vuelve a poner en marcha.
La Figura 11 es una vista en perspectiva del adaptador 60, y la Figura 12 es una vista en corte. El adaptador 60 que se ilustra está roscado en la válvula 22, si bien pueden utilizarse otros métodos de fijación adecuados. Si un operario de la máquina 10 trata de poner en marcha una operación de limpieza de la máquina sin conectar la conducción 34 a la válvula 22, la solución de limpieza podría fluir desde la cámara 18 a través de la válvula abierta 22. Para asegurarse de que el adaptador está en su lugar, se ha proporcionado un mecanismo de conmutación que únicamente permite que se inicie la operación de CIP si el adaptador 60 se encuentra en su lugar. En la realización que se ilustra, el adaptador 60 incluye un imán 62 que activa un conmutador dentro de la máquina cuando el adaptador 60 está asegurado a la válvula. Con el fin de garantizar que la conducción 34 está conectada al adaptador 60, el adaptador incluye, adicionalmente, una válvula de retención 64 que impide el flujo a través del adaptador 60 a menos que la conducción 34 esté conectada al adaptador 60.
La Figura 13 es un diagrama de bloques que muestra el recorrido del flujo para una realización particular de la máquina de dispensación 10 que tiene dos cámaras frigoríficas 18. En aras de la simplicidad, la ilustración de la Figura 13 está dirigida fundamentalmente a la cámara frigorífica 18 de la izquierda y a sus componentes asociados, entendiéndose que la máquina frigorífica 18 de la derecha y sus componentes asociados son generalmente idénticos.
Como se ha destacado en lo anterior, la cámara 18 incluye dos aberturas de entrada 42, 44. Una de las aberturas de entrada, la 42, es susceptible de conectarse a una fuente de suministro de ingrediente, tal como una BIB 210 de sirope. La otra abertura de entrada 44 es susceptible de conectarse a una fuente de suministro 212 de solución de limpieza. La abertura de entrada 44 está también conectada a una fuente de suministro 214 de agua con el fin de recibir agua que es mezclada con el sirope 210 en la cámara 18. En el sistema ilustrado, la solución de limpieza 212 también se mezcla con agua a través de una válvula de tres vías 216, antes de ser recibida dentro de la cámara 18.
La conducción de suministro 32 conecta, alternativamente, la abertura de entrada 42 ya sea a la BIB 210 de sirope, ya sea a la abertura de salida de la válvula de dispensación 22, utilizando el adaptador 60. La línea discontinua 32 de la Figura 13 muestra el circuito de flujo de recirculación cuando la abertura de entrada 42 está conectada a la válvula 22. Cuando se conecta de esta manera, la BIB 210 de suministro de sirope no forma parte del circuito de flujo. El circuito de recirculación incluye una válvula de tres vías 220 que se conecta directamente a una conducción de drenaje 222, de tal manera que pueden drenarse sirope, esterilizante, agente de limpieza y agua de aclarado en los momentos apropiados del ciclo de limpieza / esterilización.
El ciclo de limpieza ilustrado está automatizado y es controlado por microprocesador a través de una programación o software (controlador 16) para llevar a cabo todas las funciones de limpieza y esterilización mediante el soporte físico o hardware automatizado apropiado. Además, los sistemas de software avisan al operario acerca de los ciclos de limpieza y esterilización necesarios e impiden el funcionamiento de la máquina si no se ha completado la limpieza o si las temperaturas del ciclo aumentan por encima de valores permitidos durante un periodo de tiempo inaceptable que pueda causar un crecimiento bacteriano acelerado.
Los agentes de limpieza y esterilización 212 son inyectados en la conducción de suministro de agua conectada a la abertura de entrada 44 a través de la válvula de tres vías 216, a intervalos apropiados. La solución de limpieza y esterilización es una solución concentrada contenida en una BIB, que puede diluirse con agua y puede emplazarse dentro o fuera de la máquina 22. En esta realización, está ubicada fuera de la unidad, en un armario o carrito de base. Una bomba de esterilización 230, unas bombas 232 de sirope y una bomba 234 de agua se encuentran ubicadas en una carcasa o envuelta 236 de bombas de “limpieza en el sitio” (“CIP” –“clean-in-place”), que está situada en un armario, bajo la máquina 22. La bomba 232 de sirope está situada de tal manera que forma parte del bucle de flujo de recirculación. La conducción 32 está conectada entre la BIB 20 de sirope y la abertura de entrada de la bomba 232 con el fin de bombear el sirope hasta la abertura de entrada 42 de la cámara desde la fuente de suministro 210,
o bien la conducción 32 conecta la abertura de entrada de la bomba 232 al adaptador 60. Cuando se conecta de esta manera, la solución de limpieza se hace circular desde la cámara 18, pasando por la válvula 22 y a través de la bomba 232, de vuelta a la abertura de entrada 42 de la cámara. La envuelta 236 de la bomba de CIP puede utilizarse también con “máquinas de tolva abierta”, a fin de proporcionar capacidades de limpieza en el sitio para tales máquinas. La bomba 236 de CIP puede ubicarse, alternativamente, en la máquina 22 ó estar situada en un emplazamiento remoto. Una bomba de engranaje resulta adecuada para constituir la bomba de CIP 236, ya que bombea altas viscosidades y puede medir los ingredientes que se introducen en la cámara frigorífica
18. En otras realizaciones, se utilizan dispositivos de control del flujo en lugar de una bomba de engranaje o en combinación con ella. Pueden utilizarse otros tipos de bombas si éstas pueden ser limpiadas en el procedimiento de CIP.
Una vez que se han inyectado en el agua los agentes de limpieza y esterilización 212, y la cámara 18 y el circuito de flujo de sirope se han llenado con la solución de limpieza, se activa el motor mezclador 50 que acciona el sistema rascador y mezclador. El motor 50 es capaz de desarrollar múltiples velocidades y, en esta realización, la velocidad del motor se incrementa desde la velocidad de rascado hasta la velocidad de limpieza. En la presente realización, la velocidad es incrementada desde 170 rpm [revoluciones por minuto] hasta 340 rpm para la limpieza. Esto garantiza la extrema turbulencia en la cámara frigorífica 18 para limpiar y esterilizar todos los componentes. Se activa entonces la bomba 232 del circuito de flujo de sirope y la solución se hace recircular desde la cámara 18, a través de la válvula de dispensación 22 y el adaptador 60, pasando por la conducción 32 y de vuelta a la cámara frigorífica 18 a través de la abertura de entrada 42, al tiempo que se aplica agitación a la cámara frigorífica.
El sistema controlado por software pasa entonces secuencialmente por un cierto número de ciclos de drenaje, limpieza, esterilización y aclarado (el agua puede ser calentada a una temperatura lo suficientemente elevada como para quitar la grasa u otros depósitos de difícil eliminación –típicamente, entre 103ºC y 113ºC (entre 120ºF y 130ºF)), hasta que la máquina se limpie y esterilice. Como se ha destacado anteriormente, la máquina 10 incluye la válvula de venteo 34 para ventear el exceso de aire o de gases desde la cámara 18. A fin de limpiar y esterilizar la válvula de venteo en el procedimiento de CIP, puede dejarse que la solución de limpieza y esterilización 212 rebose la cámara frigorífica 18 de tal manera que discurra al exterior a través de la válvula de venteo 34, hacia la conducción de drenaje 222, y se deja entonces que limpie por circulación hasta el drenaje. La conducción 34 de circuito es entonces retirada del adaptador 60, el cual es también retirado de la válvula de dispensación 22, y la conducción 34 de sirope es reconectada a la BIB 232. El sistema controlado por microprocesador rellena entonces la cámara 18 con sirope 210 y agua con el fin de producir el producto alimenticio.
Los métodos de limpieza y esterilización descritos pueden ser utilizados con siropes premezclados o concentrados. Cuando se utilizan siropes premezclados, el sirope y el circuito de flujo de suministro de sirope deben ser refrigerados, puesto que el sirope y el circuito de flujo están sujetos al crecimiento bacteriano a temperaturas elevadas. Los productos tales como las soluciones de zumos (en una forma concentrada o premezclada) que forman deposiciones de hongos o levadura pueden ser también utilizados y limpiados usando esta máquina de CIP.
Si bien la válvula 22 aquí divulgada resulta particularmente aplicable para uso como mecanismo de dispensación automático en una máquina que tiene capacidades de limpieza automatizadas, puede también aplicarse en máquinas de dispensación de alimentos que carecen de tales capacidades de limpieza automatizada. Las ventajas de una válvula automatizada tal como la válvula 22 incluyen la facultad de no permitir la dispensación durante los lapsos de tiempo en los que el producto no está listo para ser dispensado. Esto incluirá los intervalos de tiempo en los que la máquina esté desconectada, el producto no esté listo para servir, o cuando la dispensación pueda provocar problemas de servicio y operativos. En el caso de una máquina que dispensa un producto alimenticio helado, la válvula automatizada puede impedir la dispensación cuando la máquina está en un modo de descongelación o eliminación de escarcha, o cuando el producto no está lo suficientemente helado.
Con el fin de controlar más estrechamente la consistencia del producto dispensado, en ciertas realizaciones de la máquina de dispensación 10, la viscosidad del producto contenido en la cámara 18 es supervisada por el controlador 16 con el fin de determinar cuándo encender el sistema de refrigeración 20 para congelar y cuándo apagarlo para detener la congelación. El conjunto electrónico que lleva a cabo este control es un cuadro o placa electrónica a la que se hace referencia aquí, en ocasiones, como “cuadro de potencia”. El cuadro de potencia controla el motor 50, que puede ser un motor de velocidad variable o de velocidad única. Puede ser especialmente útil en equipos de bebidas heladas y de postres que utilizan un mezclador / rascador dentro de la cámara frigorífica 18. Tiene también aplicación cuando debe supervisarse el par o los mezcladores / rascadores.
En la producción automatizada de bebidas heladas, es sumamente importante controlar la formación de cristales de hielo con un tamaño correcto. De acuerdo con ello, se proporciona un método para medir el grado en que se ha congelado o descongelado. El resultado de esta medición se utiliza para controlar el sistema de refrigeración con el fin de mantener una bebida uniforme.
Proporcionar una medición precisa de la formación de hielo se dificulta porque:
•
La química de las bebidas varía con los distintos sabores, el contenido de azúcar, las condiciones del agua, el grado de carbonatación y la presión.
•
Por razones de higiene, es deseable no hacer ningún contacto físico con el producto consumible.
•
La calidad de la energía eléctrica disponible en el lugar de uso varía ampliamente.
•
Los motores de engranaje eléctricos muestran pérdidas debidas al rozamiento de las ruedas de engranaje, de los cojinetes y de los cierres herméticos. También presentan pérdidas eléctricas que se manifiestan como calentamiento.
•
La forma del perfil de onda de la corriente en un motor de inducción no es necesariamente sinusoidal. La forma cambia con los cambios en la tensión de entrada, con los condensadores contenidos en el motor, y con los cambios en el grado de congelación de la bebida.
•
El par requerido para agitar la bebida es una buena medida del grado de congelación, si bien es difícil medir directamente este par.
Las tentativas previas para determinar el grado de congelación del producto midiendo la forma de onda de la corriente del motor han sido sólo en parte satisfactorios. Esta solución mide la forma cambiante del perfil de onda de la corriente en el motor. Sin embargo, es muy sensible a la tensión de entrada y puede fallar por completo en algunas zonas geográficas como consecuencia de la distorsión y de los cambios de amplitud en la potencia de la red de suministro.
El cuadro de potencia divulgado hace uso de una definición básica de la física: el par es igual a la potencia mecánica dividida por la velocidad de rotación. Puesto que la velocidad de rotación de un motor de inducción que funciona ampliamente por debajo de su capacidad de plena carga es casi constante, el par es aproximadamente proporcional a la potencia mecánica. La potencia mecánica es también igual a la potencia eléctrica menos las pérdidas debidas al rozamiento y las producidas en los arrollamientos del motor. Estas pérdidas son pequeñas comparadas con la potencia utilizable y son también casi constantes. En consecuencia, el par es proporcional a la potencia eléctrica menos una pequeña constante. La potencia eléctrica puede ser medida con precisión y la constante restada.
En implementaciones proporcionadas a modo de ejemplo, el controlador 16 incluye un circuito integrado de propósito especial que se emplea para medir la tensión y la corriente en el motor, y computar la potencia eléctrica. El circuito integrado realiza esta medición para los motores. Se utiliza un microprocesador para controlar el circuito integrado, para establecer la escala de la lectura de la potencia, y para quitar la pequeña constante. Es posible utilizar métodos alternativos para medir la potencia eléctrica, incluyendo circuitos integrados similares, multiplicadores dedicados para la tensión y la corriente, o convertidores de analógico a digital para digitalizar las formas o perfiles de onda. Éstos pueden aplicarse en cualquier momento en que se necesite medir con precisión el par suministrado por un motor. Además de la producción de bebidas heladas, éstos pueden incluir el pulido, la mezcla, el amolado, la agitación, la elevación y el desplazamiento.
Otras realizaciones de la máquina de dispensación 10 de producto alimenticio incluyen una única cámara 18 ó múltiples cámaras que contienen una base neutra a la que se añadirán aditivos, tales como diferentes sabores, cuando se dispense el producto. Dicha realización puede incluir o no las capacidades de limpieza automatizada que se han descrito aquí. Los sabores son inyectados en el vástago fijo de la válvula 22 e insertados en el seno del flujo de la base neutra a medida que ésta sale por la válvula. Las Figuras 14A y 14B ilustran una válvula proporcionada 22 a modo de ejemplo y que tiene cuatro conductos 70 conectados al vástago 126 con el fin de inyectar diferentes sabores en el seno del producto dispensado, según se desee.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una máquina de dispensación (10) de alimentos, que comprende:
    una cámara (18) de producto; una válvula de dispensación (22), conectada a la cámara
    (18)
    de producto y que tiene una abertura de salida (122) a través de la cual es dispensado un producto contenido en la cámara (18) de producto; de manera que la cámara (18) de producto tiene una abertura de entrada (44) de solución de limpieza, susceptible de conectarse a una fuente de suministro (212) de solución de limpieza con el fin de recibir solución de limpieza al interior de la cámara (18) de producto; de tal modo que la cámara (18) de producto tiene una abertura de entrada (42) de ingredientes, susceptible de conectarse, alternativamente, ya sea a una fuente de suministro (12, 210) de ingredientes, ya sea a la abertura de salida (22) de la válvula de dispensación; y una fuente de suministro (212) de solución de limpieza, susceptible de conectarse a la abertura de entrada (44) de solución de limpieza de la cámara (18) de producto; estando la máquina de dispensación (10) de alimentos caracterizada por que comprende un adaptador (60) que tiene un primer extremo susceptible de conectarse a la abertura de salida
    (22)
    de la válvula y un segundo extremo susceptible de conectarse a la abertura de entrada (42) de ingredientes.
  2. 2.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una segunda cámara de producto.
  3. 3.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual la cámara (18) de producto
    comprende una cámara frigorífica que tiene un sistema de refrigeración (20), asociado operativamente con ella para refrigerar la cámara frigorífica.
  4. 4.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual el primer extremo está roscado.
  5. 5.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un dispositivo de conmutación, de tal manera que el adaptador (60) activa el dispositivo de conmutación cuando el adaptador se conecta a la abertura de salida de la válvula.
  6. 6.
    La máquina (10) de dispensación de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual el adaptador (60) incluye un dispositivo (64) que permite el flujo a través del adaptador en respuesta a su conexión a la abertura de entrada (42) de ingredientes.
  7. 7.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una conducción
    (32) de ingrediente, susceptible de conectarse, alternativamente, bien a la fuente de suministro (12, 210) de ingredientes, bien al adaptador (60).
  8. 8.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual la abertura de entrada (44) de solución de limpieza está conectada, adicionalmente, a una fuente de suministro (214) de agua.
  9. 9.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una bomba (232) conectada a la abertura de entrada (42) de ingredientes, de tal manera que la abertura de entrada de ingredientes es susceptible de conectarse, alternativamente, a la fuente de suministro (12, 210) de ingredientes o a la abertura de salida (22) de la válvula de dispensación
    a través de la bomba.
  10. 10.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:
    un dispositivo de mezcla (30), situado dentro de la cámara
    (18) de producto; un motor (50), conectado operativamente al dispositivo de mezcla; un controlador (16), conectado operativamente al motor (50), de tal manera que el controlador (16) está programado para aumentar la velocidad del motor cuando la máquina se está limpiando.
  11. 11.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 10, en la cual el controlador (16) está programado para hacer funcionar el motor (50) para hacer rotar el dispositivo de mezcla (30) en unos primer y segundo sentidos.
  12. 12.
    La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 10, en la cual la cámara (18) de producto comprende una cámara frigorífica que tiene un sistema de refrigeración
    (20) asociado operativamente con ella con el fin de refrigerar la cámara frigorífica, de tal manera que el controlador (16) está conectado operativamente al sistema de refrigeración (20) y programado para controlar el sistema de refrigeración (20) en respuesta a la corriente y la tensión del motor.
  13. 13. La máquina de dispensación (10) de alimentos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una pluralidad de conductos en comunicación de fluido con la válvula de dispensación (22) para inyectar aditivos a un producto dispensado desde la cámara (18) de producto, a través de la válvula de dispensación (22).
  14. 14. Un método para limpiar una máquina de dispensación
    (10) de producto, de tal manera que la máquina de dispensación incluye una fuente de suministro (12, 210) de ingredientes, una fuente de suministro (212) de solución de limpieza, una cámara (18) de producto 5 que tiene una abertura de entrada (42) de ingredientes, conectada a la fuente de suministro (12, 210) de ingredientes, y una abertura de entrada (44) de solución de limpieza, conectada a la fuente de suministro (21) de solución de limpieza, así como una válvula de dispensación (22), conectada a la cámara (18) de producto, de tal modo
    10 que el método comprende las etapas de:
    conectar una abertura de salida de la válvula de dispensación
    (22) a la abertura de entrada (42) de ingredientes de la
    cámara (18) de producto; 15 bombear la solución de limpieza desde la fuente de suministro
    (212) de solución de limpieza al interior de la cámara (18) de producto; hacer circular la solución de limpieza a través de la cámara
    (18) de producto, de la válvula de dispensación (22) y de la 20 abertura de entrada (42) de ingredientes.
  15. 15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende adicionalmente desconectar la abertura de entrada (42) de ingredientes de la fuente de suministro (12, 210) de ingredientes.
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