榨汁设备和榨汁方法与流程

本发明涉及榨汁设备和榨汁方法，并且特别地涉及减少(或消除)汁液中作为产出物输送的泡沫。

背景技术：

当新鲜榨汁搁置时，它会分成不同密度的层。通常，下层是清澈的汁液，中间层是具有高纤维含量的泡沫以及顶层是较轻的泡沫。

顶层和中间层的厚度取决于各种参数，例如正在被榨汁的食物的种类(例如苹果)，使用的榨汁技术(例如高速榨汁、咀嚼或搅拌)以及搁置时间。

泡沫层由被汁液层隔开的气穴组成。这些汁液层由于存在表面活性剂而极其稳定。表面活性剂是具有亲水侧和疏水侧的分子。分子以疏水侧指向气穴方向而亲水侧指向汁液层(其主要是水)的方式对准。

这种效果在图1中示出。两个表面活性剂层被显示为分子10的两个同心环，每个环具有亲水侧10a和疏水侧10b。亲水侧捕获主要包含水分子14的汁液层12。表面活性剂分子的内层捕获气泡16，并且这些气泡存在于泡沫层中。

泡沫本身不好吃，并导致顾客不满意。几乎每种类型的榨汁机都存在这种缺点。

本发明针对的是提供没有泡沫的榨汁机输出的问题。对于由于榨汁过程而产生泡沫的汁液的任何类型的榨汁机，本发明都是令人感兴趣的。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面的示例，提供了一种榨汁机，包括：

接收待被榨汁的食材的入口；

汁液提取装置，用于提供所提取的汁液；

离心单元，用于接收所提取的汁液并进行离心操作，以将所提取的汁液中的汁液成分与所提取的汁液中的泡沫成分分离，其中离心单元具有用于允许所述汁液成分通过的输出门；和

汁液成分从其输送的出口。

这种布置执行两阶段的榨汁过程。第一步是常规的榨汁操作，这可能会导致产生不期望的泡沫。第二阶段是离心操作，其将泡沫与纯液体分离，并且还可以任选地通过释放气穴来破坏泡沫。

汁液提取装置可以包括任何已知的用于提取汁液的器具，例如：

离心式榨汁器；

咀嚼式榨汁器；

磨碎式榨汁器；或

搅拌器。

汁液提取装置可具有竖直或水平的食物处理元件(例如，搅拌器刀片或螺旋钻)。

不同类型的食品加工设备将产生不同数量的泡沫，但是在每种情况下，添加离心单元都可使最终汁液出口的泡沫含量大大降低。

离心单元可包括接收所提取的汁液的腔室，其中该腔室具有腔室入口和从腔室的外部回撤设置的腔室出口。在本文中，术语“内部”和“外部”用于指径向位置。通过从腔室的外边缘回撤设置腔室出口，汁液的最后一部分将不会到达出口。因此，当所有汁液都已输送时，任何残留的泡沫都可以留在腔室内。

输出门可以例如包括阻挡元件，该阻挡元件覆盖腔室出口并且在阻挡元件的外边缘与腔室的外壁之间限定间隙，使得汁液成分适于在到达腔室出口之前穿过该间隙。以这种方式，仅在腔室的非常径向外边缘处的汁液被传递到出口。因此，只有较稠密的净汁液绕过迷宫式门口到达出口。

汁液提取装置例如包括旋转汁液提取构件和用于驱动旋转汁液提取构件的电机。

离心单元可包括由同一电机驱动以旋转的腔室。在这种情况下，可以设置传动装置以不同的转速驱动腔室和旋转汁液提取构件。

可替代地，离心单元可以包括腔室，该腔室由单独的电机驱动以旋转。因此，可能有向作为集成部件或附加部件的离心单元提供动力的不同方式。

因此，离心单元可以：

在榨汁机的外壳内形成；或

被形成为榨汁机外壳的可拆卸附件。

当离心单元形成在榨汁机的外壳内时，汁液提取装置和离心单元可以共用共同的汁液提取腔室。以这种方式，汁液提取和离心过程可以以更紧凑的方式执行。

离心加速度例如为至少50m/s²。已经发现这至少确保了汁液和泡沫的分离。

离心加速度可以在50至200m/s²之间。已经发现该范围能够实现泡沫和汁液的分离，而不需要高旋转速度，因此能够实现高效功率和低成本的操作。可以提供泡沫存储容器以存储分离的泡沫。

离心加速度可以在200至900m/s²之间。已经发现该范围能够至少部分破坏泡沫。这需要较高的旋转速度，但是其优点是减少了对分离泡沫的储存需求。该旋转速度可以被视为在中间范围内，从而功率效率仍然很高，并且可以容易地管理振动。

离心加速度可以在900至3000m/s²之间。已经发现该范围能够使泡沫基本上完全破坏，从而避免了泡沫存储的需要，从而使得装置更紧凑。

根据本发明的另一方面的示例提供一种榨汁方法，包括：

接收待被榨汁的食材；

提供所提取的汁液；

对所提取的汁液进行离心操作，以将所提取的汁液中的汁液成分与所提取的汁液中的泡沫成分分离；和

使所述汁液成分通过输出门到达所述汁液成分从其排出的出口。

该方法可以包括提供至少50m/s²，例如在200至900m/s²范围内的离心加速度。

附图说明

现在将参考附图详细地描述本发明的示例，其中：

图1显示了气泡如何在液体汁中形成；

图2以示意形式示出了根据本发明的榨汁机；

图3示出了如何可以通过离心力去除气泡；

图4更详细地示出了根据本发明示例的榨汁机的第一示例；

图5显示了输出门如何提供过滤功能；

图6示出了用于形成根据本发明的第二示例的榨汁机的一部分的离心单元；

图7示出了根据本发明的榨汁机的第三示例；

图8示出测试结果以说明本发明构思的性能；

图9示出了根据本发明的榨汁机的第四示例；

图10示出了离心单元的备选设计；以及

图11显示了榨汁方法。

具体实施方式

本发明提供了一种榨汁机，该榨汁机结合了用于提供所提取的汁液的汁液提取装置和用于将所提取的汁液的汁液成分与所提取汁液的泡沫成分分离的离心单元，后者可选地通过破坏泡沫成分来实现。离心机的输出门允许汁液成分通过至出口。以此方式，减少了(或消除了)泡沫含量，这是用户所欣赏的。

图2示出了根据本发明的榨汁机的示例。

榨汁机20包括用于接收待被榨汁的食材的入口22和用于提供所提取的汁液的汁液提取装置。汁液提取装置包括马达24和用于处理食材以提取汁液的旋转元件。该处理例如可以涉及切割、咀嚼或挤压。所提取的汁液30从中间出口28提供，并且该汁液将包括泡沫成分。

提供离心单元32，用于接收所提取的汁液30并进行离心操作，以将所提取的汁液的汁液成分与所提取的汁液的泡沫成分分离。离心单元具有用于允许汁液成分36通过至出口38的输出门34。

这种布置执行两阶段的榨汁过程。第一步是常规的榨汁操作，这可能会导致产生不期望的泡沫。第二阶段是离心操作，该操作将泡沫与纯液体分离，并且还可以通过释放气穴来破坏泡沫。

汁液提取装置24、26可以包括任何已知的用于提取汁液的器具，例如：

离心式榨汁器；

咀嚼式榨汁器；

磨碎式榨汁器；或

搅拌器。

离心式榨汁器通常用于研磨水果和蔬菜，然后通过以很高的转速旋转将所提取的汁液推过过滤器。浆肉被处理到容器中。离心式榨汁器通常是最快的选择。但是，浆肉往往很湿，这意味着的一些汁液的浪费。

咀嚼式榨汁器使用单个齿轮来咀嚼纤维并以螺旋旋转运动的方式破碎产出物的细胞。由于榨汁过程较慢，咀嚼式榨汁器提供了高质量的汁液。

磨碎(双齿轮)式榨汁器的旋转速度比大多数榨汁器慢，并且具有两步提取过程。第一步压碎食物，而第二步压榨汁液。这个过程提供了更多的纤维、酶、维生素和微量矿物质。由于榨汁过程较慢，双齿轮式榨汁器的榨汁时间较长。

搅拌器也可用于提取汁液，尽管搅拌过程会会使汁液的输出不够平滑。但是，它因此保留了更多的浆肉以供消费，因此浪费较少。

这些不同的食品加工方法将产生不同数量的泡沫。在每种情况下，离心单元32的添加使得最终的汁液出口具有显著降低的泡沫含量。

图3示出了离心操作对图1所示的被捕获的气泡16的影响。通过离心力，汁液的水分子被移动到气泡的一侧(产生离心加速度)。如图所示，气泡周围所形成的壁将最终破裂。因此，由于泡沫的密度不同，离心操作可以提供泡沫和更纯净的液体的分离，但是如果离心力足够的话，它也可以使气泡破裂。离心作用对泡沫的影响取决于处理时间、输入流速、汁液在腔室中的路径长度、流体密度、转速和腔室半径。其他力也可能起作用，例如振动或摇晃。

图4更详细地显示了离心单元的一个示例。所提取的汁液30通过咀嚼式榨汁器输送，其中螺旋齿轮被示为40，以及输出筛网被示为42。汁液被供应到离心单元32的腔室44。

汁液穿过螺旋帽46，该螺旋帽将汁液引导通过位于圆周处的传送孔进入腔室44。汁液可以在任何位置进入腔室。腔室被形成为旋转圆柱体。在旋转圆柱体内，汁液吸收旋转能量并也开始旋转。旋转圆柱体优选地具有搅拌叶片(未示出)，用于带动腔室内容物的旋转(除了由与旋转腔室壁的摩擦而带动的旋转之外)。

离心力将汁液径向向外推动，但是一旦汁液被压靠在腔室44的外部径向末端，则汁液在腔室的侧面上形成上升层。汁液的液位上升，直到其到达腔室的形式为一组孔的出口48。腔室出口孔从腔室的最外部回撤设置，使得只有上升至腔室的轴向出口壁50的汁液才能到达出口48。

在通过出口48之后，汁液被收集在旋转壁50和非旋转的圆柱体壳体52之间形成的腔中。然后，汁液经由外部出口38流到最终的汁液容器(例如未示出的玻璃杯或瓶(jar))中。

可以通过外部电源(即外部电机)经由轴54提供离心旋转。然而，该轴可以在榨汁机内部，并且可以是与旋转以驱动主榨汁机装置相同的轴，从而使得共用单个电机。

输出门34包括阻挡元件，其覆盖腔室出口48并且在阻挡元件34的外边缘与腔室44的外壁之间限定间隙56，使得汁液成分在到达腔室出口48之前穿过间隙56。以这种方式，只有位于腔室44的非常径向外边缘处的汁液才能被传送到出口。因此，只有较稠密的净汁液才能绕过迷宫式门口到达出口。

图5示出了输出门34的功能。其示出了液体汁液60和泡沫62。流动路径64示出了汁液进入腔室44的通道以及汁液通过间隙56到出口48的通道，该出口的直径例如大于入口孔的直径。只有没有气泡的汁液部分才能被迫通过间隙56。泡沫层保留在腔室44中。当所有汁液被提取时，剩余的泡沫仍停留在腔室中，因为腔室出口48在径向上处于从腔室44的外边缘向里的位置。

各个部分的尺寸将影响所执行的功能，例如间隙56的宽度以及出口48从外壁径向缩回的距离。

如上所述，本发明可以应用于提取可能含有泡沫的汁液的任何器具。图4的示例是水平咀嚼式榨汁机，其中离心单元是榨汁机的组成部分，但榨汁操作和离心操作是串行的。

图6示出了独立的泡沫分离离心单元70的示例。它是整个榨汁机设备的一部分，并且例如具有电连接器72，该电连接器使其能够连接到整个榨汁机装置的榨汁部分(未示出)。因此，泡沫分离单元可以由作为模块化整体系统的一部分的榨汁器提供动力。

单元70包括用于从榨汁器接收包括泡沫的汁液的入口74。汁液被手动地提供给单元70。

如在图4的示例中，离心单元70限定腔室44，该腔室44被形成为旋转圆筒，但是在该示例中被垂直安装。旋转圆筒可同样具有搅拌叶片(未示出)。旋转圆筒由电机75驱动。

离心力径向向外地推动汁液，然后汁液由于液体压力而流过出口门34的间隙56并到达出口48。

液体汁液76收集在离心装置下方的瓶部中，并且泡沫78保持存储在腔室44中。如下面进一步解释的，不同的设计将导致不同量的残留泡沫，因此将具有不同的泡沫存储要求。

图4和图6的示例提供了单独的顺序的榨汁和离心操作。虽然必须在榨汁后进行泡沫分离(或破坏)，但它们可以共用一个处理腔室。

图7示出了具有集成的离心单元和共享的处理腔室的垂直咀嚼式榨汁机80的示例。

榨汁机80包括用于接收整个水果或蔬菜的入口82。水果或蔬菜到达咀嚼式螺旋钻40，在其周围是输出筛子或网格42。离心处理体积44径向上处于筛子42的外部，并且从螺旋钻接收果汁和泡沫混合物。然后，离心单元以与图6中相同的方式工作，并且将汁液输送到出口84。旋转的圆筒可以同样具有搅拌叶片(未示出)。

螺旋钻的转速ω1可能低于离心单元所需的转速ω2。为此，螺旋钻40直接由电机75驱动，并且设置有齿轮装置86，用于逐步提高离心单元的转速。举例来说，齿轮装置86可以实现20倍的转速增加，齿轮比为20∶1。

榨汁机80在腔室44中存储泡沫。螺旋钻可以是切割器或提取汁液的任何其他食物加工元件。期望的转速将取决于装置的类型，例如取决于是使用水平布置还是竖直布置。

通常，需要在离心单元中具有足够的有效处理时间以能够分离液相和气相。为了确保这一点，测试表明，离心腔室44的容量优选地是榨汁器的流量(每秒)的至少10倍，从而至少有10秒的处理时间(因为容量是流量乘以处理时间)。为了最佳分离和/或破坏泡沫，离心室的容量可以至少是输入流量的20倍。举例来说，咀嚼器的输入流量在4至10毫升/秒之间，离心式榨汁器的输入流量在10至20毫升/秒之间。

如上所述，离心单元的运行速度和相应的离心力将影响对被处理液体的最终效果。通过实验已经发现，存在与不同的离心力以及因此的旋转速度有关三种不同的效果。

可以使用低速操作以产生50至200m/s²的离心加速度。在离心室内仅发生泡沫分离。这意味着需要大的泡沫存储体积，否则泡沫必须被排放到单独的容器(例如浆肉容器)中。

可以使用中速操作以产生200至900m/s²的离心加速度。离心腔室内有泡沫分离，但也有部分泡沫破坏。仅需要很小的泡沫存储体积，这导致离心腔室的构建体积更紧凑。由于离心鼓的转速仍然相对较低，因此没有严重的安全问题，并且机器保持静音且振动最小。

可以使用高速操作来产生900至3000m/s²的离心加速度。泡沫完全或几乎完全被破坏。因此，需要非常小的泡沫储存体积。由于高转速，产生高离心力，这意味着机械设计变得更加复杂。

得出这些发现的测试结果在图8示出，该图针对5种不同的离心设计绘制了相对于转速的离心加速度(m/s²)。注意，离心加速度为ω²r，其中r为离心半径，ω为角转速(绘制在x轴上)。

区域90示出了仅提供泡沫分离的低速操作。

区域92示出了中速操作，其提供了部分泡沫破坏。

区域94示出了提供完全泡沫破坏的高速操作。

如图所示，为了获得期望的离心加速度，将需要以不同的转速来操作具有不同有效半径的不同设计。

中间区域92可以是优选的，因为其在泡沫破坏(具有减少的存储需求和减少的浪费的优点)与功率消耗、振动和所需的机械公差之间取得折衷。泡沫破坏是特别令人感兴趣的，因为泡沫对许多其他机械破坏方法具有抵抗力，使得否则在使用后需要存储和清除。

榨汁机的一种特殊设计通常为离心操作提供一种操作速度，从而可以打开离心操作(达到系统被设计的速度)或关闭离心操作。

但是，离心装置的旋转速度也可以是可调节的。这使得可以定义不同的操作模式。例如，离心装置的旋转速度可以是可调节的，以限定第一较慢转速的泡沫分离模式和第二较快转速的泡沫破坏模式。

因此，单个榨汁机设备可能能够以图8所示的两种或甚至全部三种操作模式进行操作。

图9显示了带有泡沫破坏的离心榨汁机的另一个示例。它的总体配置类似于图7的示例，并且相同的参考标记被用于相同的组件。榨汁机通过离心力提取汁液，该离心力将食物压靠在筛子上，而不是使用螺旋钻。该设计还包括浆肉收集区域96。筛子42成角度，使得浆肉上升到筛子42上方并越过顶部，在此处它掉入收集区域96。离心机装置与上述相同的方式工作。

图10示出了离心单元可以具有锥形设计。

本发明还提供了一种如图11所示的榨汁方法，包括：

在步骤110中，接收待被榨汁的食材；

在步骤112中，提供所提取的汁液；

在步骤114中，对所提取的汁液进行离心操作，以将所提取的汁液中的汁液成分与所提取的汁液中的泡沫成分分离；以及

在步骤116中，使汁液成分通过输出门到达出口，汁液成分从该出口被输送。

在上面的示例中，输出门在腔室的外边缘周围限定了一个环形的通道开口。可能存在更复杂的通道路径。

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