小型碳酸冷飲料現場配製機的製作方法

2023-07-12 06:59:56

專利名稱：小型碳酸冷飲料現場配製機的製作方法
目前市場上使用的小型碳酸冷飲料現場配製機所配飲料，是由有製冷設備的現場配製的碳酸水和相應的飲料填加液混合而成的;是由自來水過濾器(1)水泵(2)、CO2壓縮氣並(9)、飲料填加液並(8)、碳酸水合成器(3)、第一冷卻倉(5)、第二冷卻倉(6)和液體混合閥(7)組成(見

圖1)飲料的提供過程是市用自來水經過濾器(1)過濾後，被水泵(2)壓進碳酸水合成器(3)中，同時被壓入碳酸水合成(3)中的還有由CO2壓縮並(9)中的CO2。在一定的氣壓下，在碳酸水合成器(3)中，加大水和CO2的接觸面積，使CO2和H2O在水中充分的溶解，形成碳酸水H2CO。H2O和H2CO3通過第一冷卻倉(5)冷卻，待混合閥(7)配製飲料;而存在飲料填加液並(8)的飲料填加液、被CO2壓進第二冷卻倉(6)中冷卻後，也被送進混合閥(7)中待配製。經混合閥的調節，(流量、溫度和兩液的比例)製成碳酸水冷飲料。這種現場配製機，體積小、移動自如，可以配製任何一種碳酸水冷飲料、包括可口可樂、百事可樂……等。很受市場的歡迎。但現有技術存在一些問題，這些問題，防害了對碳酸冷飲料質量的提高，在一些水質條件差的地方，現有技術的產品，不能很好滿足衛生要求。比如，現技術的產品對自來水水質的要求比較高，較差水質配出的飲料，不符合衛生標準的要求。碳配水最主要的質量標準是在每升水中所溶CO2的重量，用含氣倍數大小表示。含氣倍數的概念是15℃時水在1kg/cm2的壓力下，每升水所溶(含)CO2的克數;當達到2克/升時，為含氣一倍，一般加氣飲料需達到2.5-3.5倍，方認為是合格的。
本發明的目的在於(1)使飲料機能適於各種水質水的要求，(2)提高CO2在H2O中溶解重量比，大大提高碳酸冷飲料的質量，(3)改進混合閥，提高飲料質量。為提高對各種水質的適應性，本設計在水進入碳酸化前經過懸浮物過濾器(13)、經過水質淨化過濾器(14)和除菌過濾器(15)，為提高CO2在H2O中的含量，首先要了解要提高氣體在液體中溶解量有5個條件，(一)是加大氣和液的接觸面積，(二)是降低溶解時的溫度，(在水溫高於3℃的條件下)，(三)是加大溶解時的壓力，(四)然而更重要的一點是，需儘可能的排除H2O中已溶入的空氣，實驗表明溶入水中一倍的空氣，會影響50倍的CO2溶入，(五)並不是滿足以上條件，CO2就可立即溶入H2O中，這個溶解仍需要一定的時間，時間越長，溶解的越充分。現有技術正是在以上幾方面，其設備沒有很好滿足客規規率。首先配製碳酸飲料的水，在進入碳酸水合成器以前應充分的釋放已溶入的空氣，現有技術沒有任何釋放水中空氣的機構，而是直接把過濾後的自來水，用泵壓入碳酸水合成器中，因此產生幾個問題，如進入碳酸水合成器的水含空氣多;再想溶入CO2極不易;進入的水在一些地區溫度過高，對提高含CO2倍數極不利;且碳酸化的時間不足，這就是現有技術在有些地區，其制出的飲料不能滿足含氣(CO2)的倍數要求的問題所在。
本設計正是對現有技術的以上不足加以改進，或提出新的設計，充分滿足CO2在水中溶解的5條件所設計出的新產品，對水的適應性強，在更大範圍內可以滿足衛生標準的要求，且大大提高了飲料的含氣(CO2)倍數。
本發明共有兩套設備，第一套是生產低溫碳酸水的，其各部件的順序，也就是工藝的順序。即自來水通過電磁閥(12)進入懸浮物過濾器(13)，再進入水質淨化過濾器(14)中，再進入除菌過濾器15中，(對不同水質可以採用不同的淨化設備，我們在水質淨化過濾器(14)和除菌過濾器(15)的管路上，都設計有可跨過其流程的開關或閥門)。淨化後的水進入第三冷卻倉(16)，並由此進入水質優化器(10)中，對水質優化，除去水中的空氣。水質優化後的水，被泵(2)壓入碳酸水合成塔(3′)中，在塔中和壓入的CO2充分接觸，合成碳酸水，未合成的H2O和CO2和已合成的H2CO3一起被壓入碳酸水優化器(11)中。由於水質優化器(10)、碳酸水合成塔(3′)及碳酸水優化器(11)都置於冷卻裝置中，在低溫下使CO2在H2O中的溶解更加充分，最後輸進第一冷卻倉(5)中，待從混合閥(7)輸出;第二套設備是生產飲料填加液的(比如糖水、汽水填加液料、酒液料、飲料飲料填加液料……。罐中的填加液在高壓的CO2推動下進入第二冷卻倉(6)，待從混合閥(7)中輸出。
和現有技術比較本發明有獨到設計的是，提出了相應的淨化設備，提出了第三冷卻倉(16)、水質優化器(10)和碳酸水優化器(11)，的設計，又設計出新的混合閥(7);在本發明中，對碳酸水合成器(3)加以改進，提出碳酸水合成塔(3)的設計。本設計所提的淨化設備懸浮物過濾器(13)，水質淨化過濾器(14)和除菌過濾器(15)如圖(7)懸浮物過濾器(13)使水在其筒體內通過5μ過濾芯來實現的，它可以濾去水中大小5μ(微米)懸浮物的雜質，提高水的純淨度，從懸浮物過濾器(13)出來的水再經過水質淨化過濾器(14)，其過濾是由PAC-5濾芯來實現的，PAC-5是微孔塑料過濾介質構成的，在加工中滲入了活性碳，其形成的微孔更小，可以濾去水中的不溶性更微細的懸浮物和部分種類的細菌，也可以去除部分可溶性有機物和無機物，可以除去水中溶入的氯、酸、色味，其去除率可達90%以上，且可以降低水的硬度，PAC-5濾芯還可以對鐵、鋅、汞、砷等元素，起到很好的過濾作用，其去除率也相當高。除菌過濾器(15)的濾芯是中空纖維組成，其微孔的直徑可達0.02μ以下，而細菌在體積在0.022μ以上。所以它可以濾濾去全部的細菌由其是大腸桿菌。
在淨化過濾器(14)和除菌過濾(15)的管路中都設計有相應的閥門，對不同清潔度的自來水源，可以啟動不同的閥門，使其跨過相對應的過濾過程，達到節能的要求。本設計所提的三種濾芯都可以自由折卸，經清洗除去濾芯上的阻塞物，濾芯可反覆使用，從而降低了成本。
本設計所提出的第一、第二、第三冷卻倉和碳酸水優化器(11)(見圖2)是一組散熱器，其中包括金屬盤管散熱器，其管逕取決於飲料最大流量，其長度一般取380cm-560cm為好。
本設計所提出的水質優化器(10)，如圖3，是由一腔體組成，需碳酸化的水從腔體的上端噴入，自下端被抽出，在腔體內水需在底部形成一個一定體積的穩定區，在腔體的上部還設有一排氣孔，並另設有一必要時使用的抽氣孔和抽氣泵(64)。水質優化器(10)上還設計有相應的控制閥門。
本設計提出的碳酸水合成塔(3′)如圖3，由塔體(52)，CO2進氣管(17)，噴頭(18)，塔體出液管(19)，穩液板(20)，碳酸水穩壓區(21)，和液位測位控制電極(53)組成。在合成塔中，加壓的優質水在充滿高壓CO2的塔體內噴射霧化，而後凝入腔底，整個過程中塔體一直在冷卻中，因此在合成塔中充分滿足了氣體溶解的三要素，①接觸面積大，②低溫，③高壓。合成的碳酸水H2CO3及水和CO2的混合液，凝集在塔底層的穩定區，由塔體出液管(19)，在液面上的CO2的壓力作用下，壓至碳酸水優化器(11)。
本設計所提出的混合閥(7)是由兩個液體流量調節與控制閥和一個液體混合器總成，其方框圖結構如圖6，液體流量調節與控制閥見圖在分別生產出碳酸水和飲料填加液之後，如何保證兩液的輸出流量穩定和兩液充分均勻地溫合，就成為混合閥(7)要解決的問題了。本發明是通過液體流量調節與控制器(66)見圖4來實現對液體流量的穩定，封嚴圈甲(25)、密封圈乙(32)、活塞(30)、密封圈甲(31)和環套(27)將該控制器分成兩個腔體PF腔(39)和PE腔(36)，液體從液體進口(38)進入PF腔(39)，可由小孔d(62)進入PE腔(36)。並可以從其上設有的多個小孔ε(61)進入Pa腔(37)，並由液體出口(63)輸出。在活塞(30)上壓有彈簧(26)，調節調節壓杆(35)可以調節錐體閥芯(28)伸縮的長度，使錐體閥芯(28)伸縮，控制(63)的液體流量。當調節到適當位置時，如果液體輸進壓力加大(有變動)，則推動活塞(30)向上運動，從而縮小了錐體閥芯(28)和小孔d(62)的縫隙，雖然流速加快，但液體通過的面積減小;反之則流速減小，但液體通過的面積加大，從而達到控制液體總流量的穩定。本發明是通過液體混合器(65)見圖5來實現兩液的均勻混合的。兩液中的一個液體可從空腔a(46)進入空腔c(48)，再經錐體管(43)上的小孔甲(49)進入空腔d(50)，並從下口輸出;兩液中的另一液體可以從空腔b(47)進入導液管(44)，從其上的小孔乙(51)進入空腔d(50)，並從下口輸出。為達到更好地混合均勻，在設計中錐體管(43)和導液管(44)之間的交角成45°，因此從錐體管(43)上的小孔甲(49)噴出的液體和從導液管(44)上的小孔(51)噴出的液體，此兩液的噴出方向的交角為135°。
本發明所提的裝置，經精心設計，已將以上提出的設備及必要的製冷設備總裝在一個高度適中，體積為03M3之內，便於移動，可以用作各飲料市場各門市飲食服務單位、各大旅店、酒吧、各集體活動場所的現場飲料配製，也可以提供機關單位消暑冷飲料的現場配製機。
我國各地水質相差較大，南方水的硬度低，但水中懸浮物多，夏天水溫高;北方水的硬度高，夏天水的清潔度差，這些變化本發明均可以適應。本設計經過較惡劣條件的測試，其環境溫度達36℃，自來水溫度達38℃(這種條件在全國來說是少見的)，其測試結果是①飲料溫度6～12℃，②飲料產量單閥28升/H，雙閥2×28升/H，③含氣倍數2.6～4.1倍而現行的美國機器，在北京的測試是環境溫度29℃自來水溫29℃其所制出的飲料溫度為13℃，含氣倍數為22左右，可見本發明在質量上有很大的提高。
冷卻是本發明的根本要點之一，第三冷卻倉(16)、第一冷卻倉(5)、第二冷卻倉(6)、碳酸水合成塔(3)、水質優化器(10)和水優化器(11)的冷卻機構，可以單獨進行，也可以組合進行，其中包括構成第一冷卻器(4)完成對第一冷卻倉(5)第二冷卻倉(6)和第三冷卻倉(16)的冷卻;第二冷卻器(60)完成對水質優化器(10)碳酸水優化器(11)和碳酸水合成塔3的冷卻。
本發明的示意圖如下圖1為市場現行的飲料配製機示意圖。
其圖各標號為過濾器(1)，水泵(2)，碳酸化器(3)，第一冷卻器(4)，第一冷卻倉(5)第二冷卻倉(6)混合閥(7)，飲料填加液並(8)，二氧化碳並(9)。
圖2為本發明的小型碳酸冷飲料現場配製機示意圖。
其圖各標號為二氧化碳並(9)，飲料填加液並(8)，第二冷卻倉(6)，電磁閥(12)，懸浮物過濾器(13)，水質淨化過濾器(14)，除菌過濾器(15)，第三冷卻倉(16)，水質優化器(10)，水泵(2)碳酸水合成塔(3)，碳酸水優化器(11)，第一冷卻倉(5)，第一冷卻器(4)，混合閥(7)，第二冷卻器(60)。
圖3為碳酸水生成示意圖。
其圖中各標號是進氣管(17)，噴頭(18)，塔體出液管(19)，穩液板(20)，碳酸水穩液區(21)，水質優化器出液管(23)，吸液管(22)，碳酸水優化器(11)，水質優化器(10)，水泵(2)，第三冷卻倉(16)，塔體(52)，液位測控電極(53)。
圖4為液體流量調節與控制閥圖。
其圖各標號是調節壓杆(35)，索緊螺帽(34)，封嚴圈(23)，封嚴蓋(24)，封嚴圈甲(25)，彈簧(26)，環套(27)，錐體閥芯(28)，封嚴圈乙(32)，腔壁(40)，PE腔(36)，Pa腔(37)PF腔(39)，液體入口(38)，小孔ε(61)，小孔d(62)。活塞(30)密封圈甲(31)，密封圈乙(32)。
圖5為液體混合器圖其圖中各圖標是閥體(41)，封嚴圈丙(42)，錐體管(43)，導液管(44)，出液咀(45)，小孔甲(49)，小孔乙(51)，空腔a(46)，空腔b(47)，空腔c(48)，空腔d(50);
圖6為混合閥總示意圖。
其圖中各圖標是液體混合器(65)，液體流量調節與控制閥(66)、碳酸冷飲料出口(67)、液體進口(38)。
圖7為水淨化系統示意中各圖標是5μ濾芯(71)，懸浮物過濾器筒體(72)，進水咀甲(73)，出水導管甲(74)，PAC-5淨化濾芯(75)，淨化過濾器筒體(76)，出水導管乙(77)，除菌過濾器筒體(78)，中空纖維(79)，出水咀(80)。
圖8為本發明的第二實施例示意圖。
本發明的第一實施例如圖2，其設計共分兩套，第一套為碳酸水生產設備，其組成由如下分結構組成，其結構的順序即本套設備的工藝順序，自來水經電磁閥(12)，進入懸浮物過濾器(13)，再經水質淨化過濾器(14)，經除菌過濾器(15)後，進入第三冷卻倉(16)，冷卻後進入水質優化器(10)，優化後的水質被水泵2抽出，並壓入碳酸水合成塔(3′)中和同時壓入的CO2充分接觸，充分溶解，已生成的碳酸水及未溶入的CO2及水一起被壓入碳酸水優化器(11)，使CO2進一步溶於H2O中，最後被壓進第一冷卻倉5中，待從混合閥(7)中和另一飲料配製。其中，第一、第二、第三冷卻倉及水質優化器(10)碳酸水合成塔(3′)，及碳酸水優化器(11)都需在低溫下工作。本發明備有完整的製冷設備(由電機、氣體壓縮機必要的管路、闊散器、散熱器等組成的)其製冷結構形成第一冷卻器(4)和第二冷卻器(60)，第一冷卻器(4)完成對第一第二第三冷卻倉的冷卻，第二冷卻器(60)完成對，水質優化器(10)，碳酸水合成塔(3′)和碳酸水優化器(11)的冷卻;本實施例的第二套設備為飲料填加液生產設備，它由二氧化碳並(9)、飲料填加液並和第二冷卻倉(6)組成。飲料填加液被CO2壓入第二冷卻倉(6)中，待從混合閥(7)中和碳酸水混合生成低溫碳酸水飲料。本發明的第二實施例如圖8和第一實施例不同的是將水質優化器(10)的位置提到除菌過濾器(15)後，在第三冷卻倉(16)之前且不對水質優化器(10)冷卻，並使碳酸水合成塔(3′)的輸出和碳酸水優化器(11)的輸入接通，其他和第一實施例相同。
權利要求
1.一種有製冷設備的小型碳酸冷飲料現場配製機，其生產工藝順序也就是各部件組成結構的順序，其兩路結構依次順序是第一路過濾器(1)、水泵(2)、二氧化碳壓縮氣並(9)、碳酸水合成器(3)，第一冷卻倉(5)、混合閥(7)組成，其第二路二氧化碳壓縮氣並(9)、飲料填加液並(8)第二冷卻倉(6)、混合閥(7)組成，本發明的特徵是為提高水的清潔度變過濾器(1)為懸浮物過濾器(13)，水質淨化過濾器(14)，除菌過濾器(15)；為除去水中已溶入的空氣和提高水中二氧化碳含量，變碳酸水合成器(3)為碳酸水合成塔(3)、在除菌過濾器(15)後依次加入第三冷卻倉(16)水質優化器(10)、碳酸水合成塔(3)和碳酸水優化器(11)；為使碳酸冷飲料的供應穩定，兩液混合均勻，重新設計了混合閥(7)，且第一第二第三冷卻倉，水質優化器(10)、碳酸水合成塔(3)、碳酸水優化器(11)均在低溫下工作。
2.根據權利要求1所述的飲料機，其特徵在於對第一冷卻倉(5)、第二冷卻倉(6)、第三冷卻倉(16)、水質優化器(10)，碳酸水合成塔(3)和碳酸水優化器(11)的冷卻機構，可以單獨進行，也可以組合進行，其中包括構成第一冷卻器(4)完成對第一、第二、第三冷卻倉的冷卻;構成第二冷卻器(60)完成對水質優化器(10)、碳酸水優化器(11)和碳酸水合成塔(3)的冷卻。
3.一種有製冷設備的小型碳酸冷飲料現場配製機，其生產工藝順序也就是各部件組成結構的順序，其兩路結構依次順序是，第一路過濾器(1)，水泵(2)、二氧化碳壓縮氣並(9)、碳酸水合成器(3)、第一冷卻倉(5)、混合閥(7)組成，其第二路二氧化碳壓縮氣並(9)、飲料填加液並(8)、第二冷卻倉(6)、混合閥(7)組成，本發明的特徵是，為提高水的清潔度變過濾器(1)為懸浮物過濾器(13)、水質淨化過濾器(14)、除菌過濾器(15);為除去水中已溶入的空氣在過濾器之後加入水質優化器(10)，為提高水中二氧化碳含量變碳酸水合成器(3)為碳酸水合成塔(3′)，在水質優化器(10)之後依次加入第三冷卻倉(16)、碳酸水合成塔(3′)和碳酸水優化器(11);為使碳酸冷飲料的供應穩定，兩液混合均勻，重新設計了混合閥(7)，且第一第二第三冷卻倉、碳酸水合成塔(3)、碳酸水優化器(11)均在低溫下工作
4.根據權利要求3所述的飲料機，其特徵在於對第一冷卻倉(5)、第二冷卻倉(6)、第三冷卻倉(16)、碳酸水合成塔(3′)和碳酸水優化器(11)的冷卻機構，可以單獨進行，也可以組合進行，其中包括構成第一冷卻器(4)完成對第一、第二、第三冷卻倉的冷卻;構成第二冷卻器(60)完成對碳酸水優化器(11)和碳酸水合成塔(3′)的冷卻。
5.根據權利要求1或3所述的飲料機，其特徵在於第三冷卻倉(16)和碳酸水優化器(11)是由散熱器組成，其中包括由散熱快的金屬盤管散熱器組成，其管徑由飲料最大供應量決定，其長度在560cm-380cm為好。
6.根據權利要求1或3所述的飲料機，其特徵在於需碳酸化的水從優化器腔體的上端噴入，自下端被抽出，在腔體內水需在底部形成一個一定體積的穩定區，在腔體的上部，還沒有一排氣孔，並另設有一必要時使用的抽氣孔和抽氣泵。
7.根據權利要求1或3所述的飲料機，其特徵在於碳酸水合成塔(3′)是由塔體(52)、進氣管(17)、噴頭(18)、塔體出液管(19)、穩定板(20)、碳酸水穩液區(21)和液位測位控制電極(53)組成。
8.根據權利要求1或3所述的飲料機，其特徵在於其一組混合閥(7)是由二個液體流量調節與控制閥和一個液體混合器組成，其液體流量調節與控制閥是由封嚴圈甲(25)、密封圈乙(32)、活塞(30)、密封圈甲(31)、環套(27)、調節壓杆(35)、索緊螺帽(34)、封嚴圈(33)、封嚴蓋(24)、彈簧(26)、錐體閥芯(28)、封嚴圈乙(29)、小孔ε(61)、小孔d(62)、液體出口(63)、腔壁(40)組成;其液體混合器是由閥體(41)、封嚴圈丙(42)、錐體管(43)、導液管(44)、出液咀(45)、小孔甲(49)、小孔乙(51)組成。
9.根據權利要求1或3或8所述的飲料機，其特徵在於錐體管(43)和導液管(44)之間的交角為45°，小孔甲(49)垂直於錐體管壁，小孔乙(51)垂直於導液管管壁。
10.根據權利要求1或3所述的飲料機，其特徵在於懸浮物過濾器(13)的5μ濾芯(71)、水質淨化過濾器(14)的PAC-5淨化濾芯(75)、除菌過濾器(15)的中空纖維濾芯(79)都是可折卸的，可反覆使用。
全文摘要
一種小型碳酸冷飲料現場配製機，體積小，移動自如，可以現場配製任何一種碳酸冷飲料，如可口可樂、百事可樂、天福可樂……由於加進了碳酸水優化器水質優化器等先進技術並對各部件重新布局，重新設置，提高了對水源的適應能力，且大大提高了，其碳酸水中CO
文檔編號A23L2/00GK1061894SQ9010938
公開日1992年6月17日 申請日期1990年11月24日 優先權日1990年11月24日
發明者張萬友 申請人:國營長空機械廠