ES2469943T3

ES2469943T3 - Mejoras en, o relativas al enfriamiento

Info

Publication number: ES2469943T3
Application number: ES10739686.3T
Authority: ES
Inventors: Vartan Grigorian
Original assignee: Enviro Cool UK Ltd
Current assignee: Enviro Cool UK Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2014-06-20
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: CN102686959B; HRP20140644T1; AP2012006084A0; JP2013500458A; BR112012002066A2; EA021184B1; WO2011012902A1; MX2012001334A; CA2768605A1; ZA201200496B; EA201290900A1; DK2459840T3; CN102686959A; EA020370B1; EP2459840B1; CA2768605C; PT2459840E; NZ597762A; KR20120048650A; US20130160987A1

Abstract

Un aparato de enfriamiento que comprende una cavidad para la recepción de un producto a enfriar; un medio de giro para hacer girar un producto recibido en la cavidad y un medio de suministro de líquido de enfriamiento para proporcionar un líquido de enfriamiento a la cavidad, en el que el medio de giro se adapta para hacer girar el producto a una velocidad de giro de 90 revoluciones por minuto o más y está caracterizado por que está adaptado para hacer girar el producto durante al menos un ciclo de: giro durante un período de giro predeterminado y no-giro durante un período de pausa predeterminado; seguido de un período adicional de giro predeterminado.

Description

Mejoras en, o relativas al enfriamiento

La presente invención se refiere a mejoras en, o relativas al enfriamiento.

En los sectores de restauración, venta al por menor y de entretenimiento, diversas formas de dispositivos expendedores se utilizan con el fin de mantener los productos enfriados. Para las bebidas frías estos dispositivos forman dos grupos t�picos - refrigeradores de bebidas comerciales y máquinas expendedoras de bebidas frías. Ambos tipos de dispositivos son esencialmente grandes refrigeradores con puertas de vidrio con bisagras o puertas corredizas en el caso del primer grupo (para la dispensación manual) o un mecanismo de dispensación en el caso de la segunda. Los mismos pre-enfrían y almacenan las bebidas listas para su compra. En muchos casos, las bebidas se mantienen a bajas temperaturas durante largos períodos de tiempo antes de que sean finalmente compradas. Como resultado, se utiliza una energía considerable, potencialmente innecesaria. Para agravar el problema, ambos tipos de dispositivos funcionan de manera ineficiente. Durante su uso, los refrigeradores de bebidas del primer grupo sufren pérdidas sustanciales de aire frío cada vez que su gran puerta se abre. Las máquinas expendedoras deben proporcionar una paso fácil a la bandeja expendedora donde el artículo es recogido por el usuario, dando como resultado un sellado deficiente. Los sistemas de refrigeración tienen, en general, que ejecutarse a través de ciclos de funcionamiento de fondo para mantener la eficiencia, pero esto utiliza energía adicional que no contribuye directamente al enfriamiento de los contenidos.

Tambi�n es conocido por muchos minoristas de bebidas almacenar las bebidas en armarios refrigerados abiertos para facilitar el acceso y la visibilidad del producto. Estos armarios, obviamente, sufren aún más el desperdicio de energía.

El resultado neto es un alto nivel de energía eléctrica desperdiciada utilizada para mantener las bebidas en un estado frío a largo plazo en preparación para su compra, sin tener en cuenta cuando pueda ocurrir.

El desperdicio de energía no se limita a sitios corporativos que alojan máquinas expendedoras. Muchas pequeñas tiendas de barrio, gasolineras y cafeterías poseen armarios de enfriamiento de bebidas. Para estos operadores, los costes de energía eléctrica representarán una alta proporción de sus gastos de funcionamiento. El derroche de energía no es el único problema. Dado que los sistemas de refrigeración generan calor, a menudo subproducto de la energía térmica desperdiciado del sistema de refrigeración causa el calentamiento indeseado del área localizada alrededor de las máquinas. Esto crea la inconsistencia de que los usuarios deben tomar sus bebidas satisfactoriamente enfriadas en áreas insatisfactoriamente c�lidas.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce a partir de documento US5505054.

La velocidad de enfriamiento es también un problema, sobre todo en los establecimientos que tienen un alto volumen de ventas de bebidas, como en eventos especiales - conciertos, eventos deportivos y as� sucesivamente. A menudo, al inicio del evento, las bebidas est�n adecuadamente frías habiéndose refrigerado durante varias horas. Sin embargo, una vez que el evento est� en marcha, el volumen de las bebidas vendidas excede la capacidad de los refrigeradores para enfriar más bebidas. Entonces las bebidas se tienen que vender solo parcialmente enfriadas o no enfriadas en lo absoluto.

La presente invención trata de abordar estos problemas al proporcionar un aparato que permite el enfriamiento de las bebidas bajo demanda. El aparato puede ser un dispositivo independiente o se puede incorporar en una máquina expendedora.

La presente invención proporciona un aparato de enfriamiento que comprende una cavidad para la recepción de un producto a enfriar. El aparato comprende un medio de giro para hacer girar un producto recibido en la cavidad y medios de suministro del líquido de enfriamiento para proporcionar un líquido de enfriamiento a la cavidad. El medio de giro se adapta para hacer girar el producto a una velocidad de giro de 90 revoluciones por minuto o más y se adapta además para hacer girar el producto durante al menos un ciclo de: giro durante un periodo de giro predeterminado y no giro durante un periodo de pausa predeterminado; seguido por un periodo de giro adicional predeterminado.

Preferentemente, el medio de giro se adapta para hacer girar el producto al menos aproximadamente 180 revoluciones por minuto, más preferentemente al menos aproximadamente 360 revoluciones por minuto.

Preferentemente, el medio de suministro del fluido de enfriamiento se adapta para proporcionar un flujo de líquido de enfriamiento en la cavidad.

Preferentemente, el líquido de enfriamiento se suministra a la cavidad a una temperatura de -10�C o menos, más preferentemente -14�C o menos, incluso más preferentemente -16�C o menos.

Preferentemente, el medio de giro se adapta para hacer girar el producto alrededor de un eje del producto y

comprende además medios de retención para evitar o impedir sustancialmente el movimiento axial del producto durante su giro.

Preferentemente, el medio de giro realiza al menos dos ciclos, preferentemente de tres a seis ciclos, más preferentemente tres o cuatro ciclos.

Preferentemente, el período de giro predeterminado es de 5 a 60 segundos, preferentemente de 5 a 30 segundos, más preferentemente de 5 a 15 segundos, más preferentemente de aproximadamente 10 segundos.

Preferentemente, el periodo de pausa predeterminado es de 10 a 60 segundos, preferentemente de 10 a 30 segundos.

En ciertas realizaciones, el aparato comprende una pluralidad de cavidades como se ha definido anteriormente.

En las realizaciones típicas, el aparato se incorpora en un aparato expendedor y el aparato expendedor comprende, además, medios de inserción y retirada para insertar el producto a enfriar en la cavidad y retirar el producto enfriado de la misma.

Preferentemente, el aparato expendedor comprende además medios de almacenamiento para almacenar un producto o gama de productos y medios de selección para seleccionar un producto de los medios de almacenamiento para su inserción en la cavidad.

Los anteriores y otros aspectos de la presente invención se describirán ahora con más detalle, a modo de ejemplo solamente.

Las Figuras 1 a 4 muestran gráficamente los resultados de los ensayos de enfriamiento con una primera realización de un aparato de acuerdo con la presente invención.

Al discutir la presente invención, una breve revisión de los métodos actuales para enfriar selectivamente las bebidas sobre una base de contenedor-por-contenedor ser� útil. Una típica lata de aluminio de 330 ml que contiene una bebida se puede enfriar en un refrigerador fijado a una temperatura de funcionamiento típica de aproximadamente 4 a 5�C desde una temperatura ambiente de 25�C a una temperatura para su ingesta agradable de 6�C en aproximadamente cuatro horas más o menos. En un congelador, el plazo se reduce a unos 50 minutos.

Los enfriadores de Peltier est�n disponibles y se basan en la física del efecto Peltier, que se produce cuando una corriente pasa a través de dos metales diferentes acoplados en una disposición cara a cara. Uno de los metales se calentar� y el otro se enfriar�. El lado frío en contacto con la cámara de enfriamiento de la lata reduce la temperatura de lata. Los enfriadores Peltier ya son muy populares en los sistemas de enfriamiento de ordenadores de gama alta y sistemas de imagen CCD científicos. Los mismos se han aplicado a neveras portátiles y refrigeradores a bordo de vehículos, en los que un compresor sería demasiado ruidoso o voluminoso. Un tiempo de ciclo de enfriamiento para una lata estándar es en exceso de 30 a 45 minutos. Además, debido a que el elemento Peltier se sitúa típicamente adyacente a la base cóncava de la lata, la lata se enfría de manera muy desigual. Como resultado, estos dispositivos son solo realmente adecuados para mantener la temperatura de una bebida ya fría.

Camisas de enfriamiento a base de gel, pueden, dependiendo de su tamaño, enfriar una lata o botella en menos de 15 minutos. Estas funcionan mediante la encapsulaci�n de una alta concentración de material de cambio de fase a base de sodio en una funda, diseñada para ajustarse estrechamente alrededor de la lata. Esta funda se debe enfriar en el congelador y volverse a enfriar después de cada uso.

El estado actual de la metodología de la técnica para enfriar botellas y latas se considera que es el enfriador de Cooper. La unidad gira lentamente un envase de bebida horizontalmente, mientras cubre o sumerge el envase en agua enfriada con hielo. A partir una temperatura de inicio de 25�C una botella se puede enfriar a 11�C en 3,5 minutos y a 6�C en 6 minutos. Además, la unidad requiere un suministro sustancial de cubitos de hielo para enfriar adecuadamente. Esta tecnología no es lo suficientemente rápida para aplicaciones comerciales, se requiere un gran número de cubitos de hielo y da como resultado daños a las etiquetas de marca de la botella.

Dentro de una bebida carbonatada, el di�xido de carbono se disuelve en el líquido bajo presión (Ley de Henry). Cuando se reduce la presión (al abrir), el líquido se vuelve menos capaz de retener el di�xido de carbono (CO2), por lo que el CO2 saldr� de la solución. Por consiguiente, todas las bebidas carbonatadas hacen efervescencia (burbujean) después de su abertura dado que la presión interna de su reciente se reduce. Si burbujean (líquido sale del envase de forma explosiva) depende de la rapidez con la que el CO2 sale de la solución. La efervescencia es potenciada por la disponibilidad de sitios de nucleaci�n en el envase que actúan como focos para la formación de burbujas.

Hemos determinado que una bebida carbonatada no har� excesivamente efervescencia cuando se gira a altas velocidades debido a que no se produce la nucleaci�n. En comparación, cuando se agita una bebida carbonatada, la bolsa de aire encima de la bebida se divide en un gran número de pequeñas bolsitas dispersas en la bebida que actúan después como sitios de nucleaci�n cuando se abre la lata. El CO2 se expande rápidamente, llevando el

l�quido de la lata. Sin embargo, cuando una bebida solo se hace girar, la bolsa de aire permanece sustancialmente intacta. Hay pocos, si alguno, sitios de nucleaci�n dispersos por todo el líquido, y la lenta descarbonataci�n se realiza.

Hemos desarrollado un aparato que comprende una cavidad de recepción de una lata u otro envase de una bebida a enfriar. La cavidad incluye una mesa giratoria accionada por motor para permitir que la lata gire a una velocidad e incluye también una abrazadera para sujetar la lata en posición sobre la mesa giratoria, mientras permite su giro. El aparato incluye también medios de suministro para un líquido de enfriamiento.

En su forma más cruda, el líquido de enfriamiento se vierte simplemente en la cavidad y después se retira al final del proceso de enfriamiento. En las realizaciones preferidas, se proporciona un flujo de líquido de enfriamiento a través del aparato.

En los ensayos, se investigaron los efectos del enfriamiento por pulverización y el enfriamiento del flujo de líquido en una superficie de la lata. Estos ensayos mostraron que el enfriamiento del flujo de líquido proporcion� mejores resultados. La tecnología de enfriamiento por pulverización no enfri� de manera eficiente el punto central de la lata, proporcionando sola la impresión externa de una lata fría, pero no de una bebida suficientemente enfriada.

A continuación, realizamos una serie de ensayos investigando la metodología óptima de agitar una lata a diferentes velocidades buscando evitar el burbujeo. Estos experimentos mostraron que una lata se puede hacer girar a 360rpm durante más de 5 minutos sin presentar burbujeo. Los movimientos de agitaci�n axiales resultaron en una mezcla no uniforme o violentadas acciones burbujeantes.

Para desarrollar aún más el concepto, se ha fabricado una plataforma de enfriamiento de latas selladas para utilizar una solución de agua salada que se enfría hasta aproximadamente -16�C, en un tanque de enfriamiento con un agitador giratorio para reducir la solidificación de la sal. Una bomba de diafragma se utilizó para llenar el recipiente de enfriamiento, a una velocidad de hasta 5 litros/min. El recipiente de enfriamiento se ha diseñado para aceptar una lata estándar, que se puede hacer girar hasta 12Hz/720rpm. La velocidad de flujo de la bomba y la velocidad de giro de la lata son controlables. Se registraron tasas de enfriamiento en tiempo real de la bebida.

Hemos determinado que, durante el giro de una lata, se desarrolla un v�rtice forzado, cuya profundidad en el interior de la lata depende de la velocidad de giro. La convecci�n forzada tiene lugar y crea corrientes de convecci�n artificialmente inducidas en el interior de la lata. Cuando se detiene a continuación, el giro, se forma un v�rtice libre o de colapso y tiene lugar la convecci�n natural, promoviendo la mezcla de los contenidos de la lata pero sin la incorporación de burbujas de aire que puedan llevar a la nucleaci�n y efervescencia excesiva.

Sin embargo, en una lata est�tica sin este v�rtice de colapso, las bebidas frías que son más densas, se hunden hasta la base de la lata. La mezcla de los contenidos de la lata es muy pobre lo que conduce a una mala uniformidad térmica, y conduce también, en muchos casos, a la formación de hielo o "mezcla de cristal y hielo".

Hemos realizado una serie de ensayos para evaluar el éxito de diversas velocidades de giro en la producción de una bebida uniformemente enfriada. Los siguientes experimentos ayudan a ilustrar la invención.

Ensayo Comparativo

Inicialmente, se realizó un ensayo sin ninguna agitaci�n giratoria de la lata. Los resultados se muestran en la Tabla

1.

Tabla 1

Tiempo de enfriamiento (seg): Número de ciclos de vuelta Temp. inicial del tanque (�C) Temp. final del tanque (�C) Temp. de la base de lata (�C) Temp. de la parte media de la lata (�C) Temp. de la parte superior de la lata (�C) Temp. media (�C)

60: 0 -17 -16 5 18 20 14,3

Como se puede observar, a partir de una temperatura ambiente de 20-22�C El contenido de la base de la lata se enfría satisfactoriamente hasta una temperatura deseable, pero hay un enfriamiento mínimo de la parte superior de la lata, proporcionando un amplio intervalo de temperaturas a lo largo de la lata y un pobre enfriamiento medio.

Pruebas experimentales

En el primer grupo de pruebas, hemos tratado de examinar el efecto de la velocidad de giro en los resultados de enfriamiento. Los resultados se muestran en la Figura 1 en la que la escala de temperatura representa la temperatura media de los contenidos de la lata. Se observar� que mejores resultados se obtienen a velocidades de

giro más elevadas, con un enfriamiento más rápido consigui�ndose a 360rpm (Prueba 3) en comparación con 180rpm (Prueba 2) o a 90rpm (Prueba 1). En estos ensayos, se observ� que, como era de esperar, el preenfriamiento de la cavidad más fría tuvo un efecto sustancial en el exitoso enfriamiento de los contenidos de la lata. También se observ� que, a 180rpm, quedaba una diferencia de 6�C entre las temperaturas en la parte superior y en la base de la lata.

Despu�s investigamos si el giro intermitente tuvo un mejor efecto en el enfriamiento que el giro continuo. Se apreciar� que el giro intermitente permite que el v�rtice se colapse varias veces durante el proceso de enfriamiento y por lo tanto se podría esperar la promoción de una distribución de temperatura más uniforme. Los resultados se muestran en la Figura 2 e ilustran que un enfriamiento más rápido se logr� con el enfriamiento intermitente.

A continuación, realizamos ensayos adicionales, variando el número de vueltas por ciclo de enfriamiento. Los resultados se muestran en la Figura 3. Se puede observar que el giro a velocidades más altas y con un mayor número de pausas en el giro produce un gradiente de enfriamiento más pronunciado.

En base a los resultados anteriores, se realizan ensayos adicionales a 360rpm con el giro durante 10 segundos, seguido por una pausa de 20 segundos para mostrar el efecto en el tiempo de la temperatura de la lata. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2

0: - - - 24 24 24 24

30: 1 -16 -15 13 14 14 13,6

60: 2 -14 -12 8 9 9 8,6

90: 3 -15 -14 7 6 6 6,3

90: 3 -14 -12 7 6 6 6,3

120: 4 -14 -13 1 1 1 1

Estos resultados muestran un enfriamiento óptimo, en términos de lograr una bebida uniformemente enfriada a la temperatura deseada en el intervalo de 6�C, se puede lograr con tres ciclos, de más de 90 segundos. Se ha observado que el líquido de enfriamiento (4 litros) se elev� en temperatura en 1,5�C para cada ensayo. La Figura 4 muestra los resultados medios de una gran serie de estos ensayos con latas a temperaturas iniciales de 24�C.

Hemos calculado que la energía total necesaria para enfriar una lata desde una temperatura ambiente de aproximadamente 24�C hasta aproximadamente 6�C es de aproximadamente de 6 julios; de acuerdo con los siguientes cálculos:

Masa de lata de bebida = 355g de agua + 39g de azúcar (normalmente)

Energ�a Térmica, Q = Masa x Capacidad Calorífica Específica X Cambio en la temperatura

C�lculo Teórico de la bebida

Qbebida = M x C x ΔT Qbebida = 394 x 0,58 x -18 Qbebida = 4,11 julios

C�lculo Teórico de la lata

Qlata = M x C x ΔT Qlata = (área superficial x espesor x masa de aluminio) x 237 x -18 Qlata = (0,032012 x 0,00025 x 56,5) x 237 x -18 Qlata = 1,93 julios

La energía total necesaria para enfriar una única lata + la bebida = Qlata + Qbebida = 6,04 julios

A continuación se establecen las principales ventajas del aparato de la presente invención con respecto al estado de las metodolog�as de enfriamiento de la técnica:

1. El giro de la lata a una velocidad óptima para mejorar la convecci�n forzada;

2. La generación de un v�rtice libre (decadente) dentro de la lata para promover la convecci�n de enfriamiento 5 natural; y

3. La combinación de una serie de v�rtices forzados y libres (decadentes) para enfriar una bebida rápidamente, con una temperatura uniformemente distribuida.

En las realizaciones preferidas, el aparato comprende además una funda dentro del que el envase a enfriar se carga, tal como una membrana de caucho, preferentemente una membrana que incluye partículas met�licas para 10 mejorar la conductividad térmica. La inclusión de una membrana estrechamente ajustada actúa para reducir o evitar el daño al etiquetado del envase, especialmente si se utilizan etiquetas de papel.

Los datos resultantes completos de la Pruebas 1 a 7 se proporcionan en la Tabla 3.

Para usos comerciales, es ventajoso que el aparato incluya una pluralidad de cavidades del tipo descrito anteriormente para el enfriamiento simultáneo de varios envases.

15 En las realizaciones típicas, el aparato se incorpora en un aparato expendedor y comprende, además, medios de inserción y retirada para insertar el producto a enfriar en la cavidad y retirar el producto enfriado de la misma.

Preferentemente, el aparato expendedor comprende además medios de almacenamiento para almacenar un producto o gama de productos y medios de selección para seleccionar un producto desde los medios de almacenamiento para su inserción en la cavidad.

20 El aparato expendedor incluir� típicamente también un aparato de cobro, tal como un mecanismo que funciona con monedas o un aparato de lectura de tarjetas para deducir un cargo de una tarjeta.

Tiempo deEnfriamiento(seg): Conjunto dePrueba 190rpm continuo(1,5Hz) Conjunto dePrueba 2180rpmcontinuo(3Hz) Conjunto dePrueba 3360rpmcontinuo(6Hz) Conjunto dePrueba 490rpmintermitente(6Hz) Conjunto dePrueba 5180rpm(3Hz) Intermitente(3 vueltas) Conjunto dePrueba 6180rpm(3Hz) Intermitente(2 vueltas) Conjunto dePrueba 7360rpm(6Hz) Intermitente(3 vueltas)

Temperatura de Lata
Temperatura de Lata
Temperatura de Lata
Temperatura de Lata
Temperatura de Lata
Temperatura de Lata
Temperatura de Lata

0: 22,021 22,021 20,023 22,522 17,51 16,002 16,002

2: 21,52 21,52 19,52 22,021 17,008 15,5 15,5

4: 21,52 20,518 19,52 21,52 17,008 15,5 15,5

6: 21,52 20,017 19,52 21,019 17,008 15,5 14,997

8: 21,019 19,015 19,018 20,017 16,505 14,997 14,997

10: 20,518 18,514 19,018 19,516 16,505 14,494 15,5

12: 20,017 18,012 18,515 18,514 16,002 14,494 15,5

14: 20,017 17,511 18,515 18,012 16,002 13,991 15,5

16: 19,516 17,01 18,013 17,01 15,5 13,488 14,997

18: 19,015 16,008 18,013 16,509 14,997 13,488 14,997

20: 18,514 15,507 17,51 16,008 14,494 12,986 14,997

22: 18,012 15,507 17,51 15,507 14,494 12,483 14,494

24: 17,511 15,507 17,008 14,505 13,991 12,483 14,494

26: 17,511 15,507 17,008 14,004 13,991 11,98 13,991

28: 17,01 15,507 16,505 13,502 13,488 11,98 13,488

30: 16,509 15,507 16,002 13,001 13,488 11,477 12,986

32: 16,509 15,507 16,002 11,999 13,488 11,477 12,483

34: 16,509 15,006 15,5 11,498 13,488 10,974 11,477

(continuación)

Tiempo de Enfriamiento (seg): Conjunto de Prueba 1 90rpm continuo (1,5Hz) Conjunto de Prueba 2 180rpm continuo (3Hz) Conjunto de Prueba 3 360rpm continuo (6Hz) Conjunto de Prueba 4 90rpm intermitente (6Hz) Conjunto de Prueba 5 180rpm (3Hz) Intermitente (3 vueltas) Conjunto de Prueba 6 180rpm (3Hz) Intermitente (2 vueltas) Conjunto de Prueba 7 360rpm (6Hz) Intermitente (3 vueltas)

36: 16,008 15,006 14,997 10,495 13,488 10,974 11,477

38: 16,008 14,505 14,494 9,994 13,488 10,974 10,974

40: 16,008 13,502 13,991 9,492 13,488 10,471 10,471

42: 15,507 13,001 13,991 8,991 13,488 10,471 10,471

44: 15,507 11,999 13,488 8,49 13,488 9,968 9,968

46: 15,507 11,498 12,986 7,487 12,986 9,968 9,968

48: 15,507 10,996 12,483 6,986 12,986 9,464 9,464

50: 15,507 9,994 11,98 6,986 12,483 9,464 9,464

52: 15,507 9,492 11,477 6,484 12,483 8,961 8,961

54: 15,507 8,49 10,974 6,484 11,98 8,961 8,961

56: 15,507 7,989 10,974 6,484 11,98 8,961 8,961

58: 15,507 7,487 10,471 6,484 11,477 8,458 8,961

60: 15,006 6,484 10,471 6,484 11,477 8,458 8,458

62: 14,505 5,983 10,471 6,986 10,974 7,955 8,458

64: 14,004 5,482 9,968 7,989 10,974 7,955 8,458

66: 14,004 4,98 9,968 8,49 10,471 7,452 8,458

68: 13,502 4,479 9,968 8,991 10,471 7,452 7,955

70: 13,502 3,977 9,464 9,492 9,968 7,452 7,955

72: 13,001 3,476 9,464 9,994 9,968 7,452 7,452

74: 13,001 2,975 8,961 10,495 9,968 6,948 7,452

76: 13,001 2,473 8,961 10,495 9,968 6,948 6,948

78: 13,001 1,972 8,458 10,495 9,464 6,948 6,948

80: 13,502 1,972 8,458 10,495 9,464 6,445 6,948

82: 13,502 1,47 7,955 10,495 9,464 6,445 6,445

84: 13,502 0,969 7,955 10,495 8,961 5,942 6,445

86: 13,502 0,467 7,452 10,495 8,961 5,942 5,942

88: 13,502 0,467 7,452 10,495 8,458 5,439 5,942

90: 13,502 -0,035 7,452 10,495 7,955 5,439 5,439

92: 13,502 -0,035 6,948 10,495 7,955 5,439 5,439

94: 13,502 -0,035 6,948 10,495 7,452 4,935 4,935

96: 13,502 -0,035 6,445 10,996 7,452 4,935 4,935

98: 13,502 -0,035 6,445 10,996 7,452 4,935 4,935

100: 13,502 -0,035 5,942 10,996 6,948 4,432 4,432

102: 13,502 -0,035 5,942 10,996 6,948 4,432 4,432

104: 13,502 -0,035 5,942 10,996 6,445 4,432 3,928

106: 13,502 -0,536 5,942 10,996 6,445 4,432 3,928

108: 13,001 -0,536 5,942 10,996 5,942 4,432 3,425

110: 13,001 -0,536 5,942 10,996 5,942 3,928 2,921

112: 13,001 -0,536 5,942 10,495 5,942 3,928 2,921

114: 13,001 -0,536 5,942 10,495 5,439 3,928 2,418

116: 12,5 -0,536 5,942 10,495 5,439 3,928 2,418

118: 12,5 -0,536 5,942 9,994 5,439 3,425 1,914

120: 12,5 -0,536 5,942 9,994 5,439 3,425 1,914

122: 12,5 -1,038 5,439 9,492 4,935 3,425 1,914

124: 11,999 -1,038 5,439 8,991 4,935 3,425 1,41

126: 11,999 -1,038 4,935 8,991 4,935 3,425 1,41

128: 11,999 -1,038 4,935 8,49 4,432 2,921 1,41

130: 11,498 -1,038 4,432 8,49 4,432 2,921 0,907

132: 10,996 -1,038 4,432 8,49 3,928 2,921 0,907

134: 10,495 -1,038 3,928 7,989 3,928 2,921 0,907

136: 9,492 -1,038 3,425 7,989 3,425 2,921 0,907

138: 8,991 -1,038 3,425 7,989 3,425 2,418 0,403

140: 7,989 -1,038 2,921 7,487 3,425 2,418 0,403

142: 7,487 -1,038 2,921 7,487 2,921 2,418 0,403

144: 6,986 -1,038 2,418 7,487 2,921 2,418 0,403

146: 6,484 -1,038 2,418 7,487 2,418 2,418 0,403

148: 5,983 -1,038 2,418 6,986 2,418 2,418 -0,101

150: 5,482 -1,038 2,418 6,986 1,914 1,914 -0,101

152: 4,98 -1,038 2,418 6,986 1,914 1,914 -0,101

154: 4,479 -1,038 2,418 6,484 1,914 1,914 -0,101

156: 4,479 -1,038 2,418 6,484 1,914 1,914 -0,101

158: 3,977 -1,038 1,914 6,484 1,41 1,914 -0,101

160: 3,476 -1,038 1,914 5,983 1,41 1,914 -0,101

162: 3,476 -1,038 2,418 5,983 1,41 1,914 -0,101

164: 2,975 -1,038 2,921 5,983 1,41 1,914 -0,101

166: 2,975 -1,038 2,921 5,482 0,907 1,41 -0,101

168: 2,473 -1,038 3,425 5,482 0,907 1,41 -0,604

170: 2,473 -1,038 3,928 5,482 0,907 1,41 -0,604

172: 1,972 -1,038 3,928 5,482 0,907 1,41 -0,604

174: 1,972 -1,038 4,432 4,98 0,907 1,41 -0,604

176: 1,972 -0,536 4,432 4,98 0,403 1,41 -0,604

178: 1,47 -0,536 4,935 4,98 0,403 1,41 -0,604

180: 1,47 -0,536 4,935 4,479 0,403 1,41 -0,604

182: 1,972 -0,536 4,935 4,479 0,403 1,41 -0,604

184: 1,972 -0,536 4,935 4,479 0,403 1,41 -0,604

186: 1,972 -0,536 5,439 3,977 0,403 1,41 -0,604

188: 2,473 -0,035 5,439 3,977 0,403 1,41 -0,604

190: 2,473 -0,035 5,439 3,977 -0,101 1,41 -0,604

192: 2,975 0,467 5,439 3,476 -0,101 1,41 -0,604

194: 2,975 0,969 5,439 3,476 -0,101 0,907 -0,604

196: 2,975 1,47 5,439 3,476 -0,101 0,907 -0,604

198: 3,476 1,972 5,439 2,975 -0,101 0,907 -0,604

200: 3,476 2,473 5,439 2,975 -0,101 0,907 -0,604

202: 3,476 2,975 5,439 2,975 -0,101 0,907 -0,604

204: 3,977 2,975 5,439 2,473 -0,101 0,907 -0,604

206: 3,977 3,476 5,439 2,473 -0,101 0,907 -0,604

208: 3,977 3,476 5,439 2,473 -0,101 0,907 -0,604

210: 3,977 3,977 5,439 2,473 -0,101 0,907 -0,604

212: 3,977 3,977 4,935 1,972 -0,101 0,907 -0,604

214: 3,977 3,977 4,935 1,972 -0,604 0,907 -0,604

216: 4,479 4,479 4,935 1,972 -0,604 0,907 -0,604

218: 4,479 4,479 4,935 1,972 -0,604 0,907 -1,108

220: 4,479 4,479 4,935 1,972 -0,604 0,907 -0,604

222: 4,479 4,479 4,935 1,47 -0,604 0,907 -1,108

224: 4,479 4,479 4,935 1,47 -0,604 0,907 -0,604

226: 4,479 4,479 4,432 1,47 -0,604 0,907 -1,108

228: 4,479 4,479 4,432 1,47 -0,604 0,907 -1,108

230: 4,479 4,479 4,432 1,47 -0,604 0,907 -1,108

232: 4,479 4,479 4,432 1,47 -0,604 0,907 -1,108

234: 4,479 4,479 4,432 0,969 -0,604 0,907 -0,604

236: 3,977 4,479 4,432 0,969 -0,604 0,907 -1,108

238: 3,977 4,479 4,432 0,969 -0,604 0,907 -1,108

240: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -1,108

242: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -1,108

244: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -1,108

246: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -1,108

248: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -1,108

250: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -0,604

252: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -0,604

254: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -0,604

256: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -0,604

258: 3,977 4,479 3,928 0,969 -0,604 0,907 -0,604

260: 3,977 4,479 3,928 0,467 -0,604 0,907 -0,604

262: 3,977 4,479 3,928 0,467 -0,604 0,907 -0,604

264: 3,977 4,479 3,928 0,467 -0,604 0,907 -0,604

266: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,907 -0,604

268: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,907 -0,604

270: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

272: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

274: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

276: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

278: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

280: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

282: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

284: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

286: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

288: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

290: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

292: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

294: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,403 -0,604

296: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 0,907 -0,604

298: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 1,41 -0,604

300: 3,977 4,479 3,425 0,467 -0,604 2,418 -0,604

302: -0,604 2,921 -0,604

304: -0,604 3,928 -0,604

306: -0,604 4,432 -0,604

308: -0,604 5,439 -0,604

310: -0,604 5,942 -0,604

312: -0,604 6,445 -0,604

314: -0,604 7,452 -0,604

316: -0,604 7,955 -0,604

318: -0,604 8,458 -0,604

320: -0,604 8,961 -0,604

322: -0,604 9,968 -0,604

324: -0,604 10,471 -0,604

326: -0,604 10,974 -0,604

328: -0,604 11,477 -0,604

330: -0,604 11,98 -0,604

332: -0,604 12,483 -0,604

334: -0,604 12,986 -0,604

336: -0,604 13,488 -0,604

338: -0,604 13,991 -0,604

340: -0,604 14,494 -0,604

342: -0,604 14,997 -0,604

344: -0,604 15,5 -0,604

346: -0,604 16,002 -0,604

348: -0,604 16,505 -0,604

350: -0,604 17,008 -0,604

352: -0,604 17,008 -0,604

354: -0,604 17,51 -0,604

356: -0,101 18,013 -0,604

358: 0,907 18,013 -0,604

360: 1,41 18,515 -0,604

362: 1,914 19,018 -0,604

364: 2,921 19,52 -0,604

366: 3,928 19,52 -0,604

368: 4,432 20,023 -0,604

370: 4,935 20,525 -0,604

372: 5,439 20,525 -0,604

374: 6,445 21,028 -0,604

376: 6,948 21,028 -0,604

378: 7,452 21,53 -0,604

380: 7,955 21,53 -0,604

382: 8,458 -0,604

384: 8,961 -0,604

386: 8,961 -0,604

388: 9,464 -0,604

390: 9,968 -0,604

392: 9,968 -0,604

Tiempo de Conjunto de

Conjunto de

Enfriamiento Prueba 1

Prueba 2

Prueba 3

Prueba 4

Prueba 5

Prueba 6

Prueba 7

(seg)

90rpm continuo

180rpm

360rpm

90rpm

180rpm

360rpm

(1,5Hz)

continuo

intermitente

(3Hz)

(6Hz)

(3Hz)

(6Hz)

Intermitente

(3 vueltas)

(2 vueltas)

(3 vueltas)

Temperatura

de Lata

10,471

-: 0,604

10,974

-: 0,604

11,477

-: 0,604

11,98

-: 0,604

La transferencia de calor por convecci�n se rige en gran medida por el régimen de flujo de fluido dentro de la capa límite. El aumento del gradiente de velocidad en la capa límite incrementar� la transferencia de calor por convecci�n. Aunque el número de Reynolds es un parámetro clave que rige si la capa límite es laminar o turbulenta, puede ser una transición debido a la textura de la superficie o la rugosidad y el gradiente de presión local. El movimiento más complejo del envase y del líquido refrigerante proporcionado por esta disposición proporciona más grados de libertad para controlar el espesor y gradiente de velocidad en la capa límite. Esto permite que el aparato maximice la transferencia de calor por convecci�n, mientras elimina la formación de hielo o cristales que ha obstaculizado los intentos anteriores para lograr un enfriamiento rápido.

La presente invención busca también proporcionar una máquina expendedora que incorpore el aparato descrito anteriormente. En una máquina expendedora convencional, toda la cavidad de almacenamiento debe estar aislada, pero el aislamiento de una cavidad de almacenamiento de tal vez 400 latas se puede conseguir solo típicamente utilizando espuma aislante o esteras u otros materiales que atrapan el aire con el fin de evitar la transmisión de calor. Estos materiales son aislantes térmicos relativamente ineficientes.

Adem�s de proporcionar una máquina expendedora de bebidas que enfría exclusivamente bajo demanda, la presente invención proporciona una máquina expendedora en la que la mayoría de las latas u otros envases de bebidas se pueden almacenar a temperatura ambiente y sólo un número pequeño, tal vez 16 o as�, se pueden almacenar a una temperatura reducida o de bebida.

Como resultado, la cavidad en la que se almacenan los envases de temperatura reducida se puede aislar por medios más eficaces, tales como paneles de aislamiento al vacío. El aparato de enfriamiento se dispone entre la cavidad de almacenamiento a temperatura ambiente y la cavidad de almacenamiento fría.

El uso de dos zonas de almacenamiento reduce significativamente el consumo total de energía y reducir� también la potencia requerida para el dispositivo de enfriamiento rápido.

Un enfriamiento de nivel bajo adicional en la cavidad de almacenamiento fría se puede ser proporcionar para mantener la temperatura correcta, pero el consumo de energía para mantener la temperatura en una cavidad de pequeña capacidad con aislamiento al vacío es sustancialmente menor que en las máquinas convencionales. La Tabla 4 compara el consumo de energía de una máquina expendedora de este tipo en comparación con una máquina convencional en la que todas las latas se mantienen a una temperatura fría.

Tabla 4

M�quina Expendedora Convencional: Máquina Expendedora de la Invención

Clasificaci�n de potencia: 0,4kW 0,4kW

Capacidad de almacenamiento: 400 latas 400 latas

Aislamiento: Espuma PU Panel de aislamiento al vacío* (para un almacenamiento frío de 16 latas)

Tasa de enfriamiento: NA 60 segundos

Consumo de energía por lata: 1080kJ 25-50kJ

Consumo de energía por día de enfriamiento (asumiendo que se venden 16 latas): 4,8-5,5kWh 1kWh

Costes de funcionamiento por año: �340 �62

Como se puede observar, la máquina de la presente invención requerir� 50kJ para enfriar una lata desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de bebida (4-6�C). En un escenario t�pico, aproximadamente 30 latas se venden cada día. Suponiendo que estas se dispensan al azar en 24 horas, se estima un enfriamiento adicional para compensar las pérdidas térmicas en la cavidad de almacenamiento fría en un máximo de 0,5kWh por día. Por lo tanto, el consumo total de energía (en este escenario ser� de 1kWh para enfriar 30 latas, lo que sigue siendo un ahorro del 80% en comparación con las máquinas convencionales.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Un aparato de enfriamiento que comprende una cavidad para la recepción de un producto a enfriar; un medio de giro para hacer girar un producto recibido en la cavidad y un medio de suministro de líquido de enfriamiento para proporcionar un líquido de enfriamiento a la cavidad, en el que el medio de giro se adapta para hacer girar el producto a una velocidad de giro de 90 revoluciones por minuto o más y est� caracterizado por que est� adaptado para hacer girar el producto durante al menos un ciclo de: giro durante un período de giro predeterminado y no-giro durante un período de pausa predeterminado; seguido de un período adicional de giro predeterminado.
2.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el medio de giro realiza al menos dos ciclos, preferentemente de tres a seis ciclos, más preferentemente tres o cuatro ciclos.
3.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el período de giro predeterminado es de 5 a 60 segundos, preferentemente de 5 a 30 segundos, más preferentemente de 5 a 15 segundos, más preferentemente de aproximadamente 10 segundos.
4.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el periodo de pausa predeterminado es de 10 a 60 segundos, preferentemente de 10 a 30 segundos.
5.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el medio de giro est� adaptado para hacer girar el producto a una velocidad de giro de 180 revoluciones por minuto o más, más preferentemente de al menos aproximadamente 360 revoluciones por minuto.
6.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el medio de suministro de líquido de enfriamiento est� adaptado para proporcionar un flujo de líquido de enfriamiento a la cavidad.
7.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el líquido de enfriamiento se suministra a la cavidad a una temperatura de -10�C o menos, más preferentemente de -14�C o menos, incluso más preferentemente de -16�C o menos.
8.

Un aparato de enfriamiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el medio de giro est� adaptado para hacer girar el producto alrededor de un eje del producto y comprende además medios de retención para impedir o evitar sustancialmente el movimiento axial del producto durante su giro.
9.

Un aparato expendedor que comprende un aparato de enfriamiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 y que comprende además medios de inserción y retirada para insertar el producto a enfriar en la cavidad y retirar el producto enfriado de la misma.
10.

Un aparato expendedor como se reivindica en la reivindicación 9 que comprende además medios de almacenamiento para almacenar un producto o gama de productos y medios de selección para seleccionar un producto de los medios de almacenamiento para su inserción en la cavidad.