专利名称：小型碳酸冷饮料现场配制机的制作方法
目前市场上使用的小型碳酸冷饮料现场配制机所配饮料，是由有制冷设备的现场配制的碳酸水和相应的饮料填加液混合而成的;是由自来水过滤器(1)水泵(2)、CO2压缩气并(9)、饮料填加液并(8)、碳酸水合成器(3)、第一冷却仓(5)、第二冷却仓(6)和液体混合阀(7)组成(见
图1)饮料的提供过程是市用自来水经过滤器(1)过滤后，被水泵(2)压进碳酸水合成器(3)中，同时被压入碳酸水合成(3)中的还有由CO2压缩并(9)中的CO2。在一定的气压下，在碳酸水合成器(3)中，加大水和CO2的接触面积，使CO2和H2O在水中充分的溶解，形成碳酸水H2CO。H2O和H2CO3通过第一冷却仓(5)冷却，待混合阀(7)配制饮料;而存在饮料填加液并(8)的饮料填加液、被CO2压进第二冷却仓(6)中冷却后，也被送进混合阀(7)中待配制。经混合阀的调节，(流量、温度和两液的比例)制成碳酸水冷饮料。这种现场配制机，体积小、移动自如，可以配制任何一种碳酸水冷饮料、包括可口可乐、百事可乐……等。很受市场的欢迎。但现有技术存在一些问题，这些问题，防害了对碳酸冷饮料质量的提高，在一些水质条件差的地方，现有技术的产品，不能很好满足卫生要求。比如，现技术的产品对自来水水质的要求比较高，较差水质配出的饮料，不符合卫生标准的要求。碳配水最主要的质量标准是在每升水中所溶CO2的重量，用含气倍数大小表示。含气倍数的概念是15℃时水在1kg/cm2的压力下，每升水所溶(含)CO2的克数;当达到2克/升时，为含气一倍，一般加气饮料需达到2.5-3.5倍，方认为是合格的。
本发明的目的在于(1)使饮料机能适于各种水质水的要求，(2)提高CO2在H2O中溶解重量比，大大提高碳酸冷饮料的质量，(3)改进混合阀，提高饮料质量。为提高对各种水质的适应性，本设计在水进入碳酸化前经过悬浮物过滤器(13)、经过水质净化过滤器(14)和除菌过滤器(15)，为提高CO2在H2O中的含量，首先要了解要提高气体在液体中溶解量有5个条件，(一)是加大气和液的接触面积，(二)是降低溶解时的温度，(在水温高于3℃的条件下)，(三)是加大溶解时的压力，(四)然而更重要的一点是，需尽可能的排除H2O中已溶入的空气，实验表明溶入水中一倍的空气，会影响50倍的CO2溶入，(五)并不是满足以上条件，CO2就可立即溶入H2O中，这个溶解仍需要一定的时间，时间越长，溶解的越充分。现有技术正是在以上几方面，其设备没有很好满足客规规率。首先配制碳酸饮料的水，在进入碳酸水合成器以前应充分的释放已溶入的空气，现有技术没有任何释放水中空气的机构，而是直接把过滤后的自来水，用泵压入碳酸水合成器中，因此产生几个问题，如进入碳酸水合成器的水含空气多;再想溶入CO2极不易;进入的水在一些地区温度过高，对提高含CO2倍数极不利;且碳酸化的时间不足，这就是现有技术在有些地区，其制出的饮料不能满足含气(CO2)的倍数要求的问题所在。
本设计正是对现有技术的以上不足加以改进，或提出新的设计，充分满足CO2在水中溶解的5条件所设计出的新产品，对水的适应性强，在更大范围内可以满足卫生标准的要求，且大大提高了饮料的含气(CO2)倍数。
本发明共有两套设备，第一套是生产低温碳酸水的，其各部件的顺序，也就是工艺的顺序。即自来水通过电磁阀(12)进入悬浮物过滤器(13)，再进入水质净化过滤器(14)中，再进入除菌过滤器15中，(对不同水质可以采用不同的净化设备，我们在水质净化过滤器(14)和除菌过滤器(15)的管路上，都设计有可跨过其流程的开关或阀门)。净化后的水进入第三冷却仓(16)，并由此进入水质优化器(10)中，对水质优化，除去水中的空气。水质优化后的水，被泵(2)压入碳酸水合成塔(3′)中，在塔中和压入的CO2充分接触，合成碳酸水，未合成的H2O和CO2和已合成的H2CO3一起被压入碳酸水优化器(11)中。由于水质优化器(10)、碳酸水合成塔(3′)及碳酸水优化器(11)都置于冷却装置中，在低温下使CO2在H2O中的溶解更加充分，最后输进第一冷却仓(5)中，待从混合阀(7)输出;第二套设备是生产饮料填加液的(比如糖水、汽水填加液料、酒液料、饮料饮料填加液料……。罐中的填加液在高压的CO2推动下进入第二冷却仓(6)，待从混合阀(7)中输出。
和现有技术比较本发明有独到设计的是，提出了相应的净化设备，提出了第三冷却仓(16)、水质优化器(10)和碳酸水优化器(11)，的设计，又设计出新的混合阀(7);在本发明中，对碳酸水合成器(3)加以改进，提出碳酸水合成塔(3)的设计。本设计所提的净化设备悬浮物过滤器(13)，水质净化过滤器(14)和除菌过滤器(15)如图(7)悬浮物过滤器(13)使水在其筒体内通过5μ过滤芯来实现的，它可以滤去水中大小5μ(微米)悬浮物的杂质，提高水的纯净度，从悬浮物过滤器(13)出来的水再经过水质净化过滤器(14)，其过滤是由PAC-5滤芯来实现的，PAC-5是微孔塑料过滤介质构成的，在加工中渗入了活性碳，其形成的微孔更小，可以滤去水中的不溶性更微细的悬浮物和部分种类的细菌，也可以去除部分可溶性有机物和无机物，可以除去水中溶入的氯、酸、色味，其去除率可达90%以上，且可以降低水的硬度，PAC-5滤芯还可以对铁、锌、汞、砷等元素，起到很好的过滤作用，其去除率也相当高。除菌过滤器(15)的滤芯是中空纤维组成，其微孔的直径可达0.02μ以下，而细菌在体积在0.022μ以上。所以它可以滤滤去全部的细菌由其是大肠杆菌。
在净化过滤器(14)和除菌过滤(15)的管路中都设计有相应的阀门，对不同清洁度的自来水源，可以启动不同的阀门，使其跨过相对应的过滤过程，达到节能的要求。本设计所提的三种滤芯都可以自由折卸，经清洗除去滤芯上的阻塞物，滤芯可反复使用，从而降低了成本。
本设计所提出的第一、第二、第三冷却仓和碳酸水优化器(11)(见图2)是一组散热器，其中包括金属盘管散热器，其管径取决于饮料最大流量，其长度一般取380cm-560cm为好。
本设计所提出的水质优化器(10)，如图3，是由一腔体组成，需碳酸化的水从腔体的上端喷入，自下端被抽出，在腔体内水需在底部形成一个一定体积的稳定区，在腔体的上部还设有一排气孔，并另设有一必要时使用的抽气孔和抽气泵(64)。水质优化器(10)上还设计有相应的控制阀门。
本设计提出的碳酸水合成塔(3′)如图3，由塔体(52)，CO2进气管(17)，喷头(18)，塔体出液管(19)，稳液板(20)，碳酸水稳压区(21)，和液位测位控制电极(53)组成。在合成塔中，加压的优质水在充满高压CO2的塔体内喷射雾化，而后凝入腔底，整个过程中塔体一直在冷却中，因此在合成塔中充分满足了气体溶解的三要素，①接触面积大，②低温，③高压。合成的碳酸水H2CO3及水和CO2的混合液，凝集在塔底层的稳定区，由塔体出液管(19)，在液面上的CO2的压力作用下，压至碳酸水优化器(11)。
本设计所提出的混合阀(7)是由两个液体流量调节与控制阀和一个液体混合器总成，其方框图结构如图6，液体流量调节与控制阀见图在分别生产出碳酸水和饮料填加液之后，如何保证两液的输出流量稳定和两液充分均匀地温合，就成为混合阀(7)要解决的问题了。本发明是通过液体流量调节与控制器(66)见图4来实现对液体流量的稳定，封严圈甲(25)、密封圈乙(32)、活塞(30)、密封圈甲(31)和环套(27)将该控制器分成两个腔体PF腔(39)和PE腔(36)，液体从液体进口(38)进入PF腔(39)，可由小孔d(62)进入PE腔(36)。并可以从其上设有的多个小孔ε(61)进入Pa腔(37)，并由液体出口(63)输出。在活塞(30)上压有弹簧(26)，调节调节压杆(35)可以调节锥体阀芯(28)伸缩的长度，使锥体阀芯(28)伸缩，控制(63)的液体流量。当调节到适当位置时，如果液体输进压力加大(有变动)，则推动活塞(30)向上运动，从而缩小了锥体阀芯(28)和小孔d(62)的缝隙，虽然流速加快，但液体通过的面积减小;反之则流速减小，但液体通过的面积加大，从而达到控制液体总流量的稳定。本发明是通过液体混合器(65)见图5来实现两液的均匀混合的。两液中的一个液体可从空腔a(46)进入空腔c(48)，再经锥体管(43)上的小孔甲(49)进入空腔d(50)，并从下口输出;两液中的另一液体可以从空腔b(47)进入导液管(44)，从其上的小孔乙(51)进入空腔d(50)，并从下口输出。为达到更好地混合均匀，在设计中锥体管(43)和导液管(44)之间的交角成45°，因此从锥体管(43)上的小孔甲(49)喷出的液体和从导液管(44)上的小孔(51)喷出的液体，此两液的喷出方向的交角为135°。
本发明所提的装置，经精心设计，已将以上提出的设备及必要的制冷设备总装在一个高度适中，体积为03M3之内，便于移动，可以用作各饮料市场各门市饮食服务单位、各大旅店、酒吧、各集体活动场所的现场饮料配制，也可以提供机关单位消暑冷饮料的现场配制机。
我国各地水质相差较大，南方水的硬度低，但水中悬浮物多，夏天水温高;北方水的硬度高，夏天水的清洁度差，这些变化本发明均可以适应。本设计经过较恶劣条件的测试，其环境温度达36℃，自来水温度达38℃(这种条件在全国来说是少见的)，其测试结果是①饮料温度6～12℃，②饮料产量单阀28升/H，双阀2×28升/H，③含气倍数2.6～4.1倍而现行的美国机器，在北京的测试是环境温度29℃自来水温29℃其所制出的饮料温度为13℃，含气倍数为22左右，可见本发明在质量上有很大的提高。
冷却是本发明的根本要点之一，第三冷却仓(16)、第一冷却仓(5)、第二冷却仓(6)、碳酸水合成塔(3)、水质优化器(10)和水优化器(11)的冷却机构，可以单独进行，也可以组合进行，其中包括构成第一冷却器(4)完成对第一冷却仓(5)第二冷却仓(6)和第三冷却仓(16)的冷却;第二冷却器(60)完成对水质优化器(10)碳酸水优化器(11)和碳酸水合成塔3的冷却。
本发明的示意图如下图1为市场现行的饮料配制机示意图。
其图各标号为过滤器(1)，水泵(2)，碳酸化器(3)，第一冷却器(4)，第一冷却仓(5)第二冷却仓(6)混合阀(7)，饮料填加液并(8)，二氧化碳并(9)。
图2为本发明的小型碳酸冷饮料现场配制机示意图。
其图各标号为二氧化碳并(9)，饮料填加液并(8)，第二冷却仓(6)，电磁阀(12)，悬浮物过滤器(13)，水质净化过滤器(14)，除菌过滤器(15)，第三冷却仓(16)，水质优化器(10)，水泵(2)碳酸水合成塔(3)，碳酸水优化器(11)，第一冷却仓(5)，第一冷却器(4)，混合阀(7)，第二冷却器(60)。
图3为碳酸水生成示意图。
其图中各标号是进气管(17)，喷头(18)，塔体出液管(19)，稳液板(20)，碳酸水稳液区(21)，水质优化器出液管(23)，吸液管(22)，碳酸水优化器(11)，水质优化器(10)，水泵(2)，第三冷却仓(16)，塔体(52)，液位测控电极(53)。
图4为液体流量调节与控制阀图。
其图各标号是调节压杆(35)，索紧螺帽(34)，封严圈(23)，封严盖(24)，封严圈甲(25)，弹簧(26)，环套(27)，锥体阀芯(28)，封严圈乙(32)，腔壁(40)，PE腔(36)，Pa腔(37)PF腔(39)，液体入口(38)，小孔ε(61)，小孔d(62)。活塞(30)密封圈甲(31)，密封圈乙(32)。
图5为液体混合器图其图中各图标是阀体(41)，封严圈丙(42)，锥体管(43)，导液管(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);
图6为混合阀总示意图。
其图中各图标是液体混合器(65)，液体流量调节与控制阀(66)、碳酸冷饮料出口(67)、液体进口(38)。
图7为水净化系统示意中各图标是5μ滤芯(71)，悬浮物过滤器筒体(72)，进水咀甲(73)，出水导管甲(74)，PAC-5净化滤芯(75)，净化过滤器筒体(76)，出水导管乙(77)，除菌过滤器筒体(78)，中空纤维(79)，出水咀(80)。
图8为本发明的第二实施例示意图。
本发明的第一实施例如图2，其设计共分两套，第一套为碳酸水生产设备，其组成由如下分结构组成，其结构的顺序即本套设备的工艺顺序，自来水经电磁阀(12)，进入悬浮物过滤器(13)，再经水质净化过滤器(14)，经除菌过滤器(15)后，进入第三冷却仓(16)，冷却后进入水质优化器(10)，优化后的水质被水泵2抽出，并压入碳酸水合成塔(3′)中和同时压入的CO2充分接触，充分溶解，已生成的碳酸水及未溶入的CO2及水一起被压入碳酸水优化器(11)，使CO2进一步溶于H2O中，最后被压进第一冷却仓5中，待从混合阀(7)中和另一饮料配制。其中，第一、第二、第三冷却仓及水质优化器(10)碳酸水合成塔(3′)，及碳酸水优化器(11)都需在低温下工作。本发明备有完整的制冷设备(由电机、气体压缩机必要的管路、阔散器、散热器等组成的)其制冷结构形成第一冷却器(4)和第二冷却器(60)，第一冷却器(4)完成对第一第二第三冷却仓的冷却，第二冷却器(60)完成对，水质优化器(10)，碳酸水合成塔(3′)和碳酸水优化器(11)的冷却;本实施例的第二套设备为饮料填加液生产设备，它由二氧化碳并(9)、饮料填加液并和第二冷却仓(6)组成。饮料填加液被CO2压入第二冷却仓(6)中，待从混合阀(7)中和碳酸水混合生成低温碳酸水饮料。本发明的第二实施例如图8和第一实施例不同的是将水质优化器(10)的位置提到除菌过滤器(15)后，在第三冷却仓(16)之前且不对水质优化器(10)冷却，并使碳酸水合成塔(3′)的输出和碳酸水优化器(11)的输入接通，其他和第一实施例相同。
权利要求
1.一种有制冷设备的小型碳酸冷饮料现场配制机，其生产工艺顺序也就是各部件组成结构的顺序，其两路结构依次顺序是第一路过滤器(1)、水泵(2)、二氧化碳压缩气并(9)、碳酸水合成器(3)，第一冷却仓(5)、混合阀(7)组成，其第二路二氧化碳压缩气并(9)、饮料填加液并(8)第二冷却仓(6)、混合阀(7)组成，本发明的特征是为提高水的清洁度变过滤器(1)为悬浮物过滤器(13)，水质净化过滤器(14)，除菌过滤器(15)；为除去水中已溶入的空气和提高水中二氧化碳含量，变碳酸水合成器(3)为碳酸水合成塔(3)、在除菌过滤器(15)后依次加入第三冷却仓(16)水质优化器(10)、碳酸水合成塔(3)和碳酸水优化器(11)；为使碳酸冷饮料的供应稳定，两液混合均匀，重新设计了混合阀(7)，且第一第二第三冷却仓，水质优化器(10)、碳酸水合成塔(3)、碳酸水优化器(11)均在低温下工作。
2.根据权利要求1所述的饮料机，其特征在于对第一冷却仓(5)、第二冷却仓(6)、第三冷却仓(16)、水质优化器(10)，碳酸水合成塔(3)和碳酸水优化器(11)的冷却机构，可以单独进行，也可以组合进行，其中包括构成第一冷却器(4)完成对第一、第二、第三冷却仓的冷却;构成第二冷却器(60)完成对水质优化器(10)、碳酸水优化器(11)和碳酸水合成塔(3)的冷却。
3.一种有制冷设备的小型碳酸冷饮料现场配制机，其生产工艺顺序也就是各部件组成结构的顺序，其两路结构依次顺序是，第一路过滤器(1)，水泵(2)、二氧化碳压缩气并(9)、碳酸水合成器(3)、第一冷却仓(5)、混合阀(7)组成，其第二路二氧化碳压缩气并(9)、饮料填加液并(8)、第二冷却仓(6)、混合阀(7)组成，本发明的特征是，为提高水的清洁度变过滤器(1)为悬浮物过滤器(13)、水质净化过滤器(14)、除菌过滤器(15);为除去水中已溶入的空气在过滤器之后加入水质优化器(10)，为提高水中二氧化碳含量变碳酸水合成器(3)为碳酸水合成塔(3′)，在水质优化器(10)之后依次加入第三冷却仓(16)、碳酸水合成塔(3′)和碳酸水优化器(11);为使碳酸冷饮料的供应稳定，两液混合均匀，重新设计了混合阀(7)，且第一第二第三冷却仓、碳酸水合成塔(3)、碳酸水优化器(11)均在低温下工作
4.根据权利要求3所述的饮料机，其特征在于对第一冷却仓(5)、第二冷却仓(6)、第三冷却仓(16)、碳酸水合成塔(3′)和碳酸水优化器(11)的冷却机构，可以单独进行，也可以组合进行，其中包括构成第一冷却器(4)完成对第一、第二、第三冷却仓的冷却;构成第二冷却器(60)完成对碳酸水优化器(11)和碳酸水合成塔(3′)的冷却。
5.根据权利要求1或3所述的饮料机，其特征在于第三冷却仓(16)和碳酸水优化器(11)是由散热器组成，其中包括由散热快的金属盘管散热器组成，其管径由饮料最大供应量决定，其长度在560cm-380cm为好。
6.根据权利要求1或3所述的饮料机，其特征在于需碳酸化的水从优化器腔体的上端喷入，自下端被抽出，在腔体内水需在底部形成一个一定体积的稳定区，在腔体的上部，还没有一排气孔，并另设有一必要时使用的抽气孔和抽气泵。
7.根据权利要求1或3所述的饮料机，其特征在于碳酸水合成塔(3′)是由塔体(52)、进气管(17)、喷头(18)、塔体出液管(19)、稳定板(20)、碳酸水稳液区(21)和液位测位控制电极(53)组成。
8.根据权利要求1或3所述的饮料机，其特征在于其一组混合阀(7)是由二个液体流量调节与控制阀和一个液体混合器组成，其液体流量调节与控制阀是由封严圈甲(25)、密封圈乙(32)、活塞(30)、密封圈甲(31)、环套(27)、调节压杆(35)、索紧螺帽(34)、封严圈(33)、封严盖(24)、弹簧(26)、锥体阀芯(28)、封严圈乙(29)、小孔ε(61)、小孔d(62)、液体出口(63)、腔壁(40)组成;其液体混合器是由阀体(41)、封严圈丙(42)、锥体管(43)、导液管(44)、出液咀(45)、小孔甲(49)、小孔乙(51)组成。
9.根据权利要求1或3或8所述的饮料机，其特征在于锥体管(43)和导液管(44)之间的交角为45°，小孔甲(49)垂直于锥体管壁，小孔乙(51)垂直于导液管管壁。
10.根据权利要求1或3所述的饮料机，其特征在于悬浮物过滤器(13)的5μ滤芯(71)、水质净化过滤器(14)的PAC-5净化滤芯(75)、除菌过滤器(15)的中空纤维滤芯(79)都是可折卸的，可反复使用。
全文摘要
一种小型碳酸冷饮料现场配制机，体积小，移动自如，可以现场配制任何一种碳酸冷饮料，如可口可乐、百事可乐、天福可乐……由于加进了碳酸水优化器水质优化器等先进技术并对各部件重新布局，重新设置，提高了对水源的适应能力，且大大提高了，其碳酸水中CO
文档编号A23L2/00GK1061894SQ9010938
公开日1992年6月17日 申请日期1990年11月24日 优先权日1990年11月24日
发明者张万友 申请人:国营长空机械厂