容器中的冷冻加气产品及分配冷冻加气产品的阀门

摘要

本发明提供了一种容器中的冷冻加气产品。这种产品所处压力在4至18巴之间，所述容器设有一阀门。阀门的流量超过6克/秒，优选是在10至30克/秒之间。阀门的流量是温度为－18℃的冷冻加气产品通过完全打开的阀门排出到大气压力下的质量流量。本发明还提供了阀门，适合于在保持较低开启力和致动力的同时以高流量分配粘性产品。

说明书

技术领域

本发明涉及一种容器中的冷冻加气产品以及分配这种冷冻加气产品的阀门。本发明具体涉及通常被称作气溶胶的产品。

背景技术

气雾酪(aerosol cream)和浇头的应用性导致了其在定制甜品和饮料中的广泛应用。冰淇淋和类似的冷冻加气产品通常被用作生奶油和浇头的代用品。然而，由于缺乏气雾形式的这种产品，也就意味着不能如生奶油那样以可控和便利的方式应用冷冻产品，因而限制了冷冻产品的多用性。从而，长期以来需要一种作为大众化室外甜品的软冰淇淋，具有可从家用冷冻箱取出直接分配的形式。

可分配冷冻加气产品的喷雾剂系统早就已经提出。国际专利申请WO 03/096821公开了这样一种系统，其中冷冻加气产品装在容器中，容器具有至少两个腔室，而且冷冻加气产品含有数量在20％至40％重量百分比之间的冷冻点抑制剂，冷冻点抑制剂的平均分子量数<M>_n取决于冷冻加气产品中的脂肪水平。容器可以设有一个阀门，其N值(牛顿流体的流量以及粘度与阀门两侧压降的比)在5×10^-11m³至1×10^-7m³之间。此外，还介绍了在-18℃时流量达到4.7克/秒的实施例。

这种技术使得能够在家用冷冻箱的温度(-18至-22℃)下从喷雾罐分配冷冻加气产品，而且与早先技术相比有很大的改进。然而，发现有必要进一步改进分配冷冻加气产品的喷雾系统。更具体地，现有技术中分配产品的速率要求使用者保持阀门打开相当长的时间。而且，如果所使用的是传统的喷雾阀门，可以发现致动力太高而不适宜于单指操作。因此所述产品可能并不适合于使用气雾生奶油和浇头的所有应用场合。

所以需要一种改进的喷雾系统，能够在家用冷冻箱的温度下以便利的方式分配加气产品。

已经发现实现这一目标可通过一种容器中的冷冻加气产品，容器装有流量在特定范围内的阀门。而且，通过对阀门进行仔细的设计，已经发现能够提供适合于以高速率从喷雾罐分配粘性产品但又具有低开启力和低致动力的阀门。

试验和定义

压力

在本说明书中，“barg”指的是“表压”(即，相对1个大气压)且压力是在-10℃下测量的。

流量

从容器分配冷冻加气产品的阀门的流量被定义为温度为-18℃的冷冻加气产品通过完全打开的阀门排出到大气压力下的质量流量。

流量是按以下方法确定的。

在装有阀门和致动器的容器中的四个冷冻加气产品试样在-18℃下保持24个小时。致动器设计成能够避免对流出阀门的产品有任何限制，因此流量的任何测量值是单独流经阀门的真实测量值。接着从-18℃的仓库取出各试样，通过阀门和致动器分配大约10克产品，然后将试样送回到-18℃的仓库。这种预先试分配可确保阀门和致动器完全充满了产品，而分配少量体积的产品可确保容器中的压力减小可忽略。在测试之前使罐子在-18℃下再贮存24个小时。

进行测试时，将罐子从-18℃的仓库中取出并立即致动阀门10秒钟。阀门被开启到其最大程度。在致动过程中分配的产品被收集起来称重。然后用所收集到的质量除以10秒来计算试样的流量。对其它三个试样，重复进行这一过程。阀门流量是四个试样流量的平均值，而所具有的不确定性是对应的95％置信区间。

颈缩部分的定义

颈缩部分被定义为通过阀门分配的产品所必须经过的通道或孔口。颈缩部分的横截面积是在通过颈缩部分分配产品时所述通道或孔口在垂直于产品流动方向的平面中的面积。

开启力

用来从容器分配冷冻加气产品的阀门的开启力被定义为，直接施加在阀门上的最小的力，可使阀门以100毫米/分钟的速度开启到其最大程度，其中冷冻加气产品的温度为-22℃。

开启力是按以下方法确定的。

装有阀门(但没有致动器)的容器中的四个冷冻加气产品试样被用来进行测试。试样在试验之前保持在-22℃下24个小时。

进行测试时，将罐子从-22℃的仓库中取出并立即固定在位于Instron^TM万能试验机环境室的台架。台架被设计成能够确保容器在试验过程中保持静止，而且阀门所处的位置使得Instron^TM试验机中十字头的下降或上升能够开启阀门。环境室充有液氮并保持-22℃的恒温。十字头被设计成能够完全致动，不会对流出阀门的产品造成任何限制。移动十字头使其离开阀杆(或其它施加外力可开启阀门的阀门件)大约0.5毫米并使试验机上的测力计归零。然后以100毫米/分钟的速度移动十字头，直至阀门被开启到最大程度，每隔0.1秒将所施加的力记录下来。试样的开启力是试验过程中所施加的最大的力。对其它三个试样重复进行这一过程。阀门的开启力是四个试样开启力的平均值，所具有不确定性是对应的95％置信区间。

致动力

由致动件提供给阀门用来从容器分配冷冻加气产品的致动力被定义为直接施加在致动件上的最小的力，以使阀门以100毫米/分钟的速度开启到其最大程度，其中冷冻加气产品的温度为-22℃。

确定致动力的方法与所介绍的确定开启力的方法相同，但有两个不同之处。首先，阀门上装有致动器。其次，所使用的十字头是一简单圆柱体，且不是直接作用在阀杆(或其施加外力可开启阀门的阀门件)上，在试验过程中，十字头移动到致动器上，以模仿使用者分配产品时手指的动作。

平均分子重量

冷冻点抑制剂(fdps)混合物的平均分子量用平均分子量数<M>_n(公式1)定义。其中w_i是试样i的质量，M_i是试样i的摩尔量，而N_i是摩尔量为M_i的试样i的摩尔数。

冷冻点抑制剂

本发明中所规定的冷冻点抑制剂(fpds)包括：

·单糖和双糖。

·低聚糖，包括用配糖键连接起来的三至十个单糖单元。

·玉米糖浆，葡萄糖当量值(DE)大于20，优选的是＞40，更为优选的是＞60。玉米糖浆是复杂的多组分糖混合物，而葡萄糖当量值是一种常用的工业分类法。由于是复杂的混合物，其平均分子量数<M>_n可以由以下公式计算得到。(食品工程期刊，33期(1997)221-226页)。

$>>DE>=>18016>>>⟨>M>⟩>>n>>>>s>$

·赤藻糖醇、阿糖醇、丙三醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、乳糖醇和马里多尔。

膨胀率的定义

膨胀率是用以下公式定义的

测量是在大气压力下进行。

R值的定义

对于分配加压产品的阀门，通过施加开启力到阀杆或第一部件其中之一可以打开阀门，参数R用下面的公式定义：

R＝A_m/A_b.

其中A_b是阀杆内腔在垂直于产品流动方向的平面的最大横截面积，而A_m是正投影到垂直于施加了开启力的阀杆或第一部件的实心部分的开启力方向的平面上的面积，当阀门处于闭合状态时，产品压力沿与开启力相反的方向作用在实心部分。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种容器中的冷冻加气产品，这种产品所处压力在4至18巴之间，所述容器设有一阀门，其特征在于，所述阀门的流量超过6克/秒，优选的是在10至30克/秒之间。已经发现这样的系统可非常方便地直接用于家用深度冷冻箱，尤其是一般使用气雾生奶油和浇头的场合，比如为顾客定制饮料和甜品。它还提供了多变的方式，用于输送从家用冷冻箱中直接取出来的软冰淇淋的各个部分。

所述阀门最好包括颈缩部分，其横截面积小于200mm²，最好是小于150mm²。所述横截面积最好要大于30mm²。具有这样颈缩部分的阀门是有利的，因为如果通过阀门的产品流动不受约束，那么对于给定的产品质量流量，产品分配的线速度将低于实际应用比如为顾客定制甜品和饮料所要求的线速度。

优选的是，阀门的开启力小于300N，更为优选的是在20至200N之间。阀门最好还设有致动件，其致动力小于50N，优选的是在20至35N之间。发现通过使用具有低开启力和低致动力的阀门和致动件，可以使用户能够用单手甚至单指操控阀门而更加灵活地分配冷冻加气产品。

在一优选实施例中，容器具有至少两个腔室(A)，(B)，腔室相互之间通过一至少可部分移动的间壁气密隔开，腔室(A)装有推进剂，腔室(B)装有冷冻加气产品，且腔室(B)还设有阀门。这种两腔室系统可确保产品总是靠近阀门。这是合乎需要的，因为冷冻加气产品的高度粘性意味着反转容器并不能克服产品的屈服应力使产品流向阀门。而且还可以避免使用汲取管，因为产品流经狭长的管道会使产品流量大大降低。

在另一优选实施例中，冷冻加气产品含有冷冻点抑制剂，其数量在20％至40％重量百分比之间，最好超过25％，并且还含有0％至15％之间的脂肪，优选的是在2％与12％之间，冷冻点抑制剂的平均分子量数<M>_n遵从以下条件：

<M>_n＝＜(330-8*FAT)克/摩尔

其中，FAT是产品中脂肪水平的重量百分比。发现这种成分的冷冻加气产品即使在家用深度冷冻箱的温度下也是柔软并可挤出。

在一更为优选的实施例中，所述阀门包括：具有一个或多个孔的阀杆，阀杆包括产品出口、从产品出口延伸至孔的内腔、和纵轴线；具有一个或多个孔的第一部件；和弹性偏压的第二部件；阀杆或第一部件其中之一可滑动地同轴安装在阀杆或第一部件中的另一个上；阀杆和第一部件设置成，当开启力施加在阀杆或第一部件其中之一时，阀杆和第一部件沿平行于阀杆纵轴线的方向彼此相对滑动，从而使第一部件的一个或多个孔与阀杆的一个或多个孔流体连通，第二部件在开启力释放时迫使第一部件和阀杆的孔不发生流体连通；其特征在于，比率R小于2.0，优选是小于1.1，更为优选的是R小于0.1。第二部件最好还包括一个或多个弹簧。

对已知喷雾阀门的调查显示比率R总是比2大很多。举例来说，对于美国专利US 3,780,913中图4所介绍的阀门，R大约为11.6；而对于美国专利US 6,149,077中图1所介绍的阀门，R大约为10.6。即使在设计成具有高排出率的阀门中，比如在设计上与本申请书图1a所示阀门类似的由Coster Aerosol有限公司(英国，Stevenage)提供的EM8阀门中，R不小于大约3.7。已经发现在这样的设计方案中当A_b的值大到足以分配冷冻加气产品时会导致很高的A_m值，由此所需要的很大的开启力，使这种系统变得不符合使用要求。当R小于2.0时可以使阀门具有足够高的流量和可被接受的开启力。发现当阀门的R值小于0.1时特别有利，更为优选的是小于0.05，而最好是小于0.01，因为开启力基本上，即使不是完全，与阀门所要分配产品的压力和流变能力无关。

在另一优选实施例中，当施加了开启力时变成流体连通的第一部件和阀杆的孔都位于容器主体内并保持流体连通。要求可流体连通的孔位于容器主体内的优点是，如果阀门的外突部分在使用时或者在运输途中遭到破坏，冷冻加气产品仍然可以保留在容器内。

在一优选实施例中，在没有施加开启力的情况下，第二部件基本上不与容器中的冷冻加气产品接触。更为优选的是，在施加开启力的情况下，第二部件也基本上不与容器中的冷冻加气产品接触。已经发现在某些情况下，冷冻产品与第二部件的相互作用会影响开启阀门的容易程度，尤其是当这种产品具有高粘度时，这样会影响第二部件的偏压能力。

在另一优选实施例中，第二部件整个位于容器主体内。这样布置第二部件可确保如果阀门的外突部分在使用时或者在运输途中遭到破坏，第二部件的性能不会受到影响。

在还有一个优选实施例中，阀门设有致动件，其包括：第一部分和第二部分，第二部分通过铰链连接在第一部分上，第二部分设置成，用户施加力到第二部分时，将力施加在阀杆或第一部件。优选的是，致动件的第二部分具有第一端和第二端，第一端可连接至在致动件的第一部分上的铰链，而第二端是自由的，其中，从致动件的铰链到第二部分自由端的距离大致上是从铰链到阀杆中心纵轴线距离的三至八倍，优选的是五至七倍。

这样的致动件特别有利，由于使用杠杆而引起的致动力放大使用户能够使用具有高开启力的阀门，而不会由于需要高致动力而感到不便。然而杠杆的长度应当受限定，以防止致动件变得太大而不便使用和贮存，尤其是在用一只手握住容器并用同一只手操纵阀门的情况下。

本发明的第二个目的是提供一种阀门，包括：具有一个或多个孔的阀杆，所述阀杆包括产品出口、从产品出口延伸至孔的内腔、和纵轴线；具有一个或多个孔的第一部件；和弹性偏压的第二部件；阀杆或第一部件其中之一可滑动地同轴安装在阀杆或第一部件中另一个上；阀杆和第一部件设置成，当开启力施加在阀杆或第一部件时，阀杆或第一部件沿平行于阀杆纵轴线的方向相对滑动，从而使第一部件的一个或多个孔与阀杆的一个或多个孔流体连通，第二部件在开启力释放时迫使第一部件和阀杆的孔不发生流体连通；其特征在于，比值R小于2.0，优选的是小于1.1。第二部件最好还包括一个或多个弹簧。

优选的是，当阀门处于闭合状态时，施加开启力的阀杆或第一部件与任何高于大气压力并沿与开启力相反方向作用的压力隔绝，因此R小于0.1，更为优选的是小于0.05，而且最好是小于0.01。

由于阀杆和第一部件沿平行于纵轴线的方向彼此相对滑动，所以通过这种阀门能够有效地进行灌充，因为在开启过程中产品的流动方向平行于阀门的运动方向。

优选的是，阀杆具有底部和沿纵向延伸穿过阀杆底部的阀杆内腔。阀杆具有延伸穿过其底部的内腔的优点是可以使底部面积减到最小，因此在开启力施加在阀杆上且底部与容器内部压力接触的情况下，可以使面积A_m最小。

本发明的还有一个目的是提供一种从加压容器分配产品的阀门，这种阀门包括：可固定连接到所述容器的第一零件；可在第一零件上面或里面同轴平移的第二零件；第一和第二零件之间并构成密封件的阀座，阀座位于容器主体内；和从阀座延伸至产品出口的内腔；打开阀门可通过第二零件沿开启方向在第一零件上面或里面的同轴平移；其特征在于，第二零件的总表面积(A_m)小于内腔横截面积(A_b)的30％，其中容器的的内部压力沿与开启方向相反的方向作用于第二部分。

由于通过同轴平移可以打开阀门，所以与旋转阀门相比通过这种阀门能够更加有效地进行灌充，因为在开启过程中产品的流动方向可以平行阀门的运动方向。

优选的是，第二零件的总表面积(A_m)小于内腔横截面积(A_b)的10％，其中容器内部压力沿与开启方向相反的方向作用于第二部分，更为优选的是小于5％，而最好是小于内腔横截面积(A_b)的1％，因为那时开启力基本上，即使不是完全，与容器的内部压力和/或阀门所要分配产品的流变能力无关。

而且，将阀座布置在容器内可确保如果阀门的外突部分在使用时或者在运输途中遭到破坏，冷冻加气产品仍然可以保留在容器内。

在一优选实施例中，阀门还包括来施加闭合力到第二零件的弹性偏压部件(比如一个或多个弹簧)。这种构造方式使得阀门能够自动闭合，也就是阀门开启之后用户不必将第二零件平移回到闭合位置。而且，弹性偏压部件最好位于容器主体内，使得阀门的外突部分在使用或者运输中遭到破坏时，弹性偏压部件的性能不会受到影响。

优选的是，内腔还包括一个或多个进料口，并从所述进料口延伸至产品出口。在一更为优选的实施例中，内腔的进料口设置成，分配过程中产品流入内腔的方向基本上垂直于阀门开启方向。文中“基本上垂直”指的是产品流动方向在正交方向的20°之内，优选在10°之内，更优选的是在5°之内。这样的布置方式使得阀座的设计(因而也是面积A_m)能够发生很大变化，即使不是完全，而种变化与产品进入内腔的流量无关。

而且内腔最好位于第二零件内。

这种阀门尤其适合于分配在上述容器中的冷冻加气产品。

附图说明

现在将参考附图通过示例方式来介绍本发明的具体实例，附图中：

图1a是传统喷雾阀门的剖视图；

图1b是图1a的阀杆的剖视图；

图1c是图1a和1b的阀杆在垂直于开启力方向的平面上的正投影图；

图2是用于本发明实施例的喷雾罐的示意性截面图；

图3a是根据本发明一实施例的闭合状态的阀门的剖视图；

图3b是图3a的阀门的透视图；

图4a是用于根据本发明实施例的阀门中阀杆的正面图；

图4b是图4a的阀杆的平面图；

图4c是图4a和4b中阀杆的截面图；

图4d是图4a-4c的阀杆的透视图；

图5a是根据本发明一实施例的阀门外壳的平面图；

图5b是图5a的外壳的立面图；

图5c是图5a和5b的外壳的截面图；

图5d是图5a-5c的外壳的透视图；

图6a是图3的阀门一部件的平面图；

图6b是图6a的部件沿A-A剖面的截面图；

图6c是图6a和6b中部件的透视图；

图7是用于本发明一实施例的阀座的截面图；

图8a和8b是用于本发明一实施例的致动器的立面图；

图8c是图8a和8b的致动器的平面图；

图8d是图8a-8c的致动器的剖视图；

图9a是根据本发明一实施例的另一可选阀门的截面图；

图9b是图9a中阀杆的截面图；

图9c是垂直于图9b的阀杆开启力方向的平面上的正投影图；

图9d是图9b和9c的阀杆的透视图；

图10是根据本发明一实施例的另一种阀门的截面图。

具体实施方式

现在将参考优选实施例和示例来进一步介绍本发明。

图1a示出了一种传统的喷雾阀门2，具有可滑动地同轴安装在阀套6中的阀杆4，还装有作用在阀杆4上的弹簧8。阀套6安装在阀座10中，当使用时，可以将阀座10连接在喷雾罐(未示出)上。图1b显示阀杆4包括一管状部分12，其一端由环形端部14封闭。在端部14上面的管状部分12侧壁设有若干个狭缝或孔16。内腔15沿纵向从产品出口18延伸至孔16。在端部14下面沿纵向延伸出指状部分13，用来定位弹簧8。阀套6具有沿纵向延伸穿过的带台阶的内腔19，其一端的直径大于另一端的直径。若干个狭缝或孔20设置在阀套6的底部，因此阀杆的端部14和指状部分13一直与阀门连接的喷雾罐中的任何加压产品接触。阀杆密封圈17设置在阀套6的内腔19中，位于阀杆4的端部14的顶面与阀座10之间。

安装到阀套6时，弹簧8迫使阀杆4的端部14紧靠在阀杆密封圈17的底部，这样形成阀座26，因此阀杆4的管状部分12侧壁中的狭缝或孔16被阀杆密封圈17覆盖，因而可防止阀门连接的喷雾罐中的任何产品和/或推进剂逸出。

施加开启力时，阀杆4被按下，使弹簧8克服其固有的偏压状态压缩，阀杆中的狭缝或孔16移动到延伸穿过阀套的内腔19的较宽直径部分中，于是使狭缝或孔16露出，产品能够通过阀套内腔19向上运动，然后通过阀杆中的狭缝或孔16以及阀杆内腔15和出口18。

阀套6可以设有汲取管22，从阀杆延伸到阀门所连接的喷雾罐底部，使得不必将喷雾罐反转过来就能分配产品。

使用时阀座10密封到罐上，在阀座的外表面与用来安置阀座的内腔边缘之间设有垫圈24，以防止产品和推进剂泄漏。

除了罐中的压力以及所要分配产品的粘度之外，阀杆4的尺寸比如阀杆4的长度、阀杆4中内腔15的直径、狭缝或孔16的大小等，也会影响产品通过阀门的流量，在阀套包括较大狭缝或孔的情况下能够使产品过分受限地流经阀套。内腔15在垂直于流动方向的平面的横截面积A_b越大，通过阀杆4的流量也越大。内腔15越长，流量越小。因此，通常的做法是为了能够分配粘性产品，将所述横截面积A_b设计到最大。

在传统的喷雾阀门比如图1a所示的阀门中，内腔15的横截面积A_b与打开阀门所需要的力之间存在一定的关系。在图1系统中，压下阀杆4从而使孔16露出所需的开启力的大小不仅取决于压缩弹簧8的力而且还取决于由罐内产品作用在阀杆4的压力所形成的力。

产品压力对开启力大小的影响正比于阀杆4的实心部分在垂直于开启力方向的平面上的正投影面积A_m，当阀门处于闭合状态时，罐内的压力沿与开启力方向相反的方向作用在阀杆4的这些实心部分上。图1c示出了图1a和1b的阀杆4在垂直于开启力方向的平面上的正投影。在这种情况下投影面积A_m是端部14和指状部分13的投影面积，等于环形端部14独自的横截面积。由于端部14的与如图1所示传统阀门的阀杆密封圈17形成密封的作用，所以环形端部14的横截面积也就是面积A_m要比内腔15的横截面积A_b大很多。因此在传统的阀门中，比率R＝A_m/A_b总是大于2，而且开启力随着内腔18直径的增大而提高。

图2示出了适合于分配根据本发明实施例的冷冻加气产品的间隔的密封罐。喷雾罐30装有下面所要介绍的阀门32和致动件33。活塞34将喷雾罐分隔成两个腔室，上腔室36含有要分配的产品，下腔室38含有压缩空气、氮气或其它形式的气态或液化推进剂。

在生产时，推进剂将通过喷雾罐30底部中的孔39压入下腔室38，孔39用橡皮塞(未示出)密封起来，而所要分配的产品将通过阀门32压入喷雾罐30的上腔室36。

图3至7示出了根据本发明一优选实施例的阀门，包括阀杆部分40、壳体42、底座部分44、可以是一个或多个弹簧的弹性件46、第一密封圈48、阀座50、阀座垫圈52、第二密封圈54以及第三密封圈49。

阀杆部分40具有基本上是直的第一管状部分56和与之相连的第二锥形部分58。第二锥形部分58至第三部分59的直径增大，第三部分59基本上是圆筒形的因而具有基本上恒定的直径。第一部分56具有产品出口64和底部68。在第一部分56中设有若干个孔66。沿纵向延伸的内腔65从产品出口64延伸至孔66。第三部分59包括用以容纳第二密封圈54的凹槽62，第二密封圈54最好用具有低玻璃态转化温度的橡胶制成，因此在家用深度冷冻箱的温度下可以变形。这种橡胶的玻璃转化温度优选的是在-40℃以下，更为优选的是在-50℃以下。

壳体42包括第一部分70和第二部分72。第一和第二部分由若干个不同外径的同轴环形段构成，而内径基本上是不变的。第一和第二部分70、72沿轴向相互隔开并同轴对准。第一和第二部分70、72通过若干个支承柱74，比如四个支柱，相连。支柱74基本上以环形构造方式等间隔布置，因此在支柱74之间形成孔或狭缝75。第一部分70的外表面包括数个凹槽76以容纳第一密封圈48，第一密封圈48最好是用具有低玻璃态转化温度的橡胶制成。第二部分72的外表面在支柱74底部基本上是圆柱形的，然后其直径以台阶方式增大并终止于锥形段79，锥形段79的直径朝壳体底部80减小。

第一橡胶密封圈48装配在第一部分70的外面，与阀杆部分40的管状部分56形成移动密封。密封圈48外侧的形状与使用时可固定阀门系统32的阀座50密封。第二橡胶密封圈54在阀杆的第三部分59与壳体的第二部分72形成密封。

底座部分44包括两个圆筒形部分82、84，其中第一圆筒形部分82形成圆盘。围绕第一圆筒形部分82的外缘延伸并从其顶面向上突起的是短管状部分83。底座部分44的第二部分84与第一部分82同轴对齐，第二部分84的直径大于第一部分82的直径。第二部分84在管状部分83的顶部边缘与管状部分83相连，形成环形凹腔91。环形凹腔91的形状可以容纳第三橡胶密封圈49，第三橡胶密封圈49最好是用低玻璃态转化温度的橡胶制成。第二部分84具有数个等间隔的切口部分86，如有四个切口部分。沿径向向外突出的固定卡90从各切口部分86的上周缘延伸。管状部分83具有延伸穿过的轴向内腔92，内腔的一端由第一部分82的顶面封闭。短圆柱形部分88中心定位于第一部分82的顶面。

可包括一个或多个螺旋弹簧的弹性件46设置在底座部分44的内腔92中并从底座突出。阀门系统32的阀杆部分40设置成，同轴坐落在底座部分44并使弹性件46突出到阀杆部分40的下端。短圆柱形部分88可使弹性件46的一个自由端中心定位于管状部分83的内腔92。弹性件46的另一端接触从阀杆部分40的第二锥形部分58和/或底部68向下延伸的若干个指状部分95。

壳体42位于阀杆部分40的第一部分56，因此阀杆部分40通过壳体42的第一部分70的内腔突出，而壳体42的第二部分72装配在底座部分44的环形凹腔91，所以设置在壳体42底部的锥形段79卡在底座部分44的固定卡90下面。第三橡胶密封圈49在壳体底部80与底座部分44之间形成密封。阀杆部分40的下部在壳体的第二部分72内滑动，同时第二橡胶密封圈54在阀杆40与壳体的第二部分72之间形成移动密封。阀杆部分40的第二锥形部分58受弹性件46推压紧靠在壳体4的第一密封圈48的内表面。

如图7所示，阀座50的设计与参考图1所介绍的传统喷雾系统使用的标准阀座10类似，其仅有的差别是，本发明实施例中所使用阀座的孔直径大于传统装置中相应孔的直径，其中阀门位于所述孔。

使用中，当处于闭合状态时，阀杆40的孔66通过第一密封圈48与装有阀门组件32的容器的产品腔室36是密封隔开的，其中第一密封圈48形成阀座48a。当开启力施加在阀杆40上时，阀杆40沿纵向向下朝底座部分44滑动，使弹性件46克服其固有的偏压状态压缩，并使阀杆40的第二锥形部分58离开第一密封圈48运动，于是通过阀杆40中的孔66以及壳体42中支柱74之间的孔75建立流体连通，使得喷雾罐中的产品能够通过这些孔进入阀杆40的内腔65然后从阀杆出口64排出。

应当知道，当阀门处于闭合状态时，阀杆部分40与喷雾罐中的压力隔离，该压力的作用方向与开启力的方向相反。因此，图2至7中所示阀门的R值为零。

由于设置了第二密封圈54和第三密封圈49，当阀门处于闭合状态时弹性件46与产品以及容器中的压力隔离。而且，阀杆部分的底部68可确保弹性件46基本不与产品接触。然而，底部68最好包括一个或多个针孔69，以防止在打开阀门时因底部68下面的空气压缩而带来问题。已发现利用两个直径大约为0.2毫米的针孔69就足以消除与空气压缩有关的问题，同时这些针孔又足够小，弹性件46在施加开启力的情况下也就是当灌充和使用时基本上不与产品接触。

当阀门打开时，加压产品与阀杆40的底部68以及锥形部分58的顶面接触，因而向阀杆40施加一个向下的力。这会对阀门关闭产生不希望有的阻力，所以需要使用一个弹簧常数比传统阀门所用弹性件的弹簧常数更大的弹性件。这种较高的弹簧常数可通过使用如图3a所示的两个平行作用的螺旋弹簧来实现。

当连接到喷雾罐上使用时，阀门组件32装配有致动件，如图8中所示。致动组件包括形状可装配到喷雾罐顶部的第一部分100，第一部分100有中心孔。致动组件还包括通过铰链103装配在第一部分100中心孔的第二部分102，第二部分102具有沿半径方向从铰链103突出的致动杆104。第一和第二部分100，102以及铰链103可以在单独单元中整体形成。

喷嘴106延伸穿过第一部分100的中心孔，其内腔与阀门组件32中阀杆40的产品出口64流体相通。当致动件装配在图3-7中的阀门上时，致动组件的第二部分102的底面支承在喷嘴106中法兰的顶部。对致动杆104施加的致动力使操作装置的第二部分102绕其铰链103朝致动组件的第一部分100运动。于是喷嘴106和阀杆40被迫向下运动，使阀门打开而允许产品经过阀杆部分40后通过喷嘴106排出。当致动杆104被释放时，弹性件46迫使阀杆40向上运动以关闭阀门并使致动件和阀门返回到其闭合状态。

在一优选实施例中，从铰链103到操纵杆104边缘的距离与从铰链103到阀杆40中心的距离的比值大约为三至八倍，因此致动力为阀门开启力的三分之一到八分之一。

图9示出了根据本发明的阀门还有一个实施例，包括阀杆部分240、壳体242、底座部分244、可以是弹簧的弹性件246、第一密封圈248、阀座250、阀座垫圈252以及第二密封圈254。

阀杆部分240具有基本上是直的第一管状部分256和与之相连的第二锥形部分258。第二锥形部分258至第三部分259的直径增大，第三部分259基本上是圆筒形的，因而具有基本恒定的直径。连接到第三部分259的是基本为圆锥形的第四部分262，其直径减小因此朝阀杆部分240的底部267逐渐变细。纵向延伸的内腔265通过阀杆部分240的四个部分256、258、259、262以及端部267从产品出口264延伸出。在第一部分256设有若干个孔266。

壳体42包括第一部分270和第二部分272。第一和第二部分270、272通过在其间延伸的若干个支承柱274，比如四个支柱，相连。支柱274基本上以环形构造方式等间隔布置，因此在支柱274之间形成孔或狭缝275。

第一橡胶密封圈248装配在第一部分270的外面，与阀杆部分240的管状部分256形成移动密封。密封圈248外侧的形状可与使用时固定阀门系统的阀座250密封。

底座部分244的中心柱的内腔292设有若干个指状部分294，用来保持弹性件246其中一个自由端。圆筒形的第二密封圈254围绕底座部分244的中心柱的外围延伸。可以是螺旋弹簧的弹性件246设置在底座部分244的内腔292并从那里突出。阀杆部分240设置成，同轴坐落在在底座部分244上，弹性件246突出到阀杆部分240的下端中。阀杆部分240的下部在底座部分244的密封件254上面滑动，因此密封件254以及底座部分244的中心柱位于阀杆部分240的内腔265。弹性件246的另一端与若干个指状部分295接触，指状部分295从锥形第二部分258和/或圆筒形第三部分259朝阀杆部分240的底部延伸到阀杆部分240的内腔265中。

壳体242坐落在阀杆部分240的第一部分256，因此阀杆部分240通过壳体242的第一部分270的内腔突出，而壳体242的第二部分272装配在底座部分244，所以壳体底部280卡在底座部分244的固定卡290下面。阀杆部分240的第二锥形部分258受弹性件246推压紧靠在壳体242的密封件248的内表面。

使用中，当处于闭合状态时，阀杆240的管状第一部分256的孔266借助于密封件248与阀门所分配的加压产品密封隔开，该密封件248形成阀座248a。朝底座部分244压下阀杆240可使弹性件246克服固有的偏压状态而压缩，并使阀杆240的锥形第二部分258离开密封件248运动，于是通过阀杆240的孔266以及壳体242中支柱274之间的孔275建立流体连通，使喷雾罐中的产品能够通过这些孔进入阀杆240的内腔265，然后从阀杆出口264排出。

图9c示出了阀杆240在垂直于开启力方向的平面上的正投影。面积A_m是阀杆240中实心部分，也就是锥形第四部分262以及底座部分267，的正投影面积，当阀门处于闭合状态时，分配产品的压力沿与开启力相反的方向作用在这些实心部分。因此可以计算出图9所示阀门的比值R大约为1.03。

图10示出了根据本发明的阀门的还有一个可供选择的实施例。在此实施例中，圆筒形的阀杆部分300密封在喷雾罐320的阀座310内，阀杆部分300具有从产品出口324延伸到阀杆底部孔323的内腔322。致动杆340连接到圆筒形的鞘套部分327，鞘套部分327可滑动地同轴安装在阀杆300的主体上。喷嘴342与鞘套327侧面的孔328流体相通。安装于致动杆340和喷嘴342下面的鞘套部分327的弹簧344靠在阀座310的顶面上，而固定鞘套327和344的盖帽350装配在阀杆300的顶部。

当使用时，弹簧344使鞘套327保持压紧在盖帽350上，于是鞘套327复盖住阀杆300中的孔324，从而防止产品流经阀杆300逸出。橡胶O型圈326在阀杆300与鞘套327之间形成密封，从而形成阀座326a。按下杆340可迫使鞘套327克服弹簧344的偏压力沿阀杆300滑下，于是鞘套327中的孔328与阀杆300中的出口324重合而使产品能够流过。当杆340被释放时，弹簧344使鞘套327返回原始位置，从而关闭阀杆300的出口324防止产品进一步流出。

在图10所示实施例中，开启力施加在鞘套327上。由于鞘套没有实心部分可由所要分配的产品沿与开启力相反的方向施加作用力，所以R为零。因此图10中阀门的开启力主要由弹簧344的强度决定。

在图3至7所示阀门的优选实施例中，包括壳体、阀杆部分和底座部分的阀门是通过注射模制形成的。

图3至7所示各部分尺寸的优选实例在下面公开：

阀杆部分

阀杆部分40的长度                大约31.28毫米

管状第一部分56的长度            大约18.78毫米

锥形第二部分58的长度            大约1.5毫米

圆筒形第三部分59的长度          大约11.0毫米

管状第一部分56的外径                      大约12毫米

管状第一部分56的内径                      大约10毫米

孔66的高度                                大约5毫米

孔66的底部与锥形第

二部分58的顶部之间的距离                  大约0.5毫米

孔66的宽度                                大约8毫米

圆筒形第三部分59的外径                    大约14.5毫米

圆筒形第三部分59的内径                    大约10.5毫米

圆筒形第三部分59中凹槽62的高度            大约1.2毫米

圆筒形第三部分59中凹槽62的深度            大约0.5毫米

圆筒形第三部分59的底部与

凹槽62的底部之间的距离                    大约1毫米

壳体

支柱74的长度                              大约7.22毫米

第一部分70的内径                          大约11.5毫米

第二部分72的内径                          大约15毫米

底座部分

底座部分44的总高度                        大约13.73毫米

第二部分84的高度                          大约9.5毫米

第一部分82的直径                          大约14.76毫米

第二部分84的外径                          大约23.5毫米

第二部分84的内径                          大约21毫米

从环形凹腔91的底部

到固定卡90下缘的距离                      大约2.77毫米

因此认为上述阀门可被用来分配冷冻加气产品如软冰淇淋，即使在家用冷冻箱的典型温度范围内，如-18至-22℃之间。

图3和9中所示的阀门系统实施例尤其带来益处，因为在装配好的状态下阀门基本上包括在容器内。在图10所示的阀门中，鞘套327中的孔328在容器320主体的外面。即使当阀门打开使鞘套327中的孔328与阀杆300中的孔323流体相通的时候也如此。因此阀座326a在容器320主体的外面，如果图10所示阀门的外突部分遭到破坏，阀门就有可能不能使冷冻加气产品保持在容器内。

在本发明的范围之内可以对上面所介绍的实施例作出修改。举例来说，虽然上面所给出的阀门组件中部件的尺寸是优选尺寸，但是这些尺寸的其中任何一个或多个都可以变化。

而且，图2至10所示的阀门系统尤其适合于分配具有以下成分的冷冻加气产品：

冷冻点抑制剂的数量在20％至40％重量百分比之间，优选是在25％以上，且脂肪的数量在0％和15％之间，优选是在2％和12％之间，冷冻点抑制剂的平均分子量数<M>_n遵从以下条件：

<M>_n＝＜-8FAT+330

其中，FAT是产品中脂肪水平的重量百分比。

冷冻点抑制剂可以用纯度至少为98％(w/w)的单糖、双糖或低聚糖制成。在一优选实施例中，冷冻加气产品含有少于0.5％w/w的丙三醇，优选的是少于0.25％w/w，更为优选的是少于0.1％w/w。

优选的是，冷冻加气产品的膨胀率小于150％，更为优选的是小于140％，但最好超过80％。在另一个可供选择的优选实施例中，冷冻加气产品的膨胀率大于150％，而且最好是超过170％。

平均分子量优选的是在250以下，更为优选的是在230以下。

在更为优选的实施例中，冷冻加气产品容纳在图2所示类型的容器内，这种容器具有至少两个由至少可部分移动的间壁气密隔开的腔室，其中一个腔室装有推进剂，而另一个腔室装有冷冻加气产品，并设有如图3至7所示类型的阀门装置。

适用于本发明的容器种类包括已知的活塞罐、袋式罐和阀袋罐。

实例1

配方

脱脂奶粉                            10.00

椰子油                              10.00

葡萄糖                              14.60

低果糖玉米糖浆                      08.90

蔗糖                                01.20

单酸甘油酯乳化剂                    00.70

乙酸酯                              00.40

刺槐豆胶LBG                         00.20

香草香精                            00.02

水                                  53.98

(冷冻点抑制剂固体                   27.7)

(<M>_n(克/摩尔)                     225)

所有浓度是％w/w。

特殊材料如下：

LBG是由法国Degussa Texturant系统公司提供的Viscogum FA。

单酸甘油酯乳化剂是由英国Bromborough port的Quest国际公司提供的ADMUL MG 40-04。

单酸甘油酯的乙酸酯是由英国Wellingborough的Danisco Cultor公司提供的Grinsted ACETEM 50-00A。

低果糖玉米糖浆是由英国曼彻斯特的Cerester公司提供的水分含量为22％、葡萄糖当量值为63的C^*TruSweet 017Y4。

阀门

本实例中所使用的阀门与图3至7中所示的类似，其中阀杆部分40的管状第一部分56的内径为10毫米。

阀杆部分40是用POM聚甲醛，由德国法兰克福的Ticona股份有限公司提供的Hostaform^TM C27021，注射模制成。壳体42是用含有20％玻璃纤维的PP聚丙烯，由德国弗赖堡的PiO Kunststoffe股份有限公司提供的PiolenP G20CA67，注射模制成。末端部分44是用聚甲醛Hostaform^TM C9021注射模制成。第一密封圈48是用玻璃态转化温度小于-60℃的TPE热塑性弹性体，由俄亥俄州阿克伦的先进弹性体系统公司提供的Santoprene271-55EU模制成。第二和第三密封圈54、49是用标准的食品级硅橡胶制成的。

弹性件46包括两个平行作用的螺旋钢弹簧，如图3a中所示。由于弹簧是一个在另一个里面同轴装配的，如图3a中所示，所以其中一个弹簧必须是右旋的而另一个弹簧必须是左旋的，以防止弹簧可能互相缠住。两个弹簧都用不锈钢制成，且每个弹簧在未压缩状态下的长度为40毫米。内弹簧的直径为5.85毫米，是用0.9毫米粗的金属线制成。外弹簧的直径为8.45毫米，是用1.3毫米粗的金属线制成的。当阀门处于闭合状态时，弹簧压缩至24毫米的长度L1。当阀门完全打开时，弹簧压缩至19毫米的长度L2。当弹簧压缩至L1时，施加在内弹簧上的力为60牛顿而施加在外弹簧上的力为30牛顿。当弹簧被压缩至L2时，施加在内弹簧上的力为80牛顿而施加在外弹簧上的力为40牛顿。因此当处于闭合状态时弹性件46在阀杆40上所施加的总的力为90牛顿，而当处于开启状态时所施加的总的力为120牛顿。

容器

使用了活塞型铝制喷雾罐(西班牙巴塞罗那Cebal公司提供，灌满容量686毫升、屈服压力18巴。这些罐具有壁擦式活塞(体积150毫升，最大产品容积为536毫升)和用以容纳底部插头的孔。在使用之前，将带粘性的绝热标签加到每个罐的主体上。所使用的标签属于膨胀聚苯乙烯类[FoamTac II S2000，美国加利福尼亚州帕萨迪纳的Avery Dennison集团提供]，其厚度大约为150微米，在273开氏温度下的热导率大约为0.03瓦/米*开。

工艺

混合

所有成分除了脂肪和乳化剂外一起放入混合槽加热搅拌。将脂肪熔化并在液态脂肪中加入乳化剂，然后将它们倾倒入混合槽中。当所有成分混合在一起之后，使混合物在65℃的温度下高剪切混合2分钟。

均匀化和巴氏灭菌

混合物在150巴和70℃下经过匀化器，接着在83℃下巴氏灭菌20秒，然后通过板式换热器被快速冷却至4℃。

时效

混合物于冷冻之前在搅拌槽中保持在4℃下5小时。

充气

在安装阀门之前，将正空气压力施加在每个罐的底部孔以确保活塞被推到顶部。然后用常见的方式将阀门卡紧到罐上以形成气密密封。接着用压缩空气对罐进行底部充气使其达到1.8巴，同时用Pamasol P593X双室推进剂填料(英国埃塞克斯郡Laindon的DH工业公司提供)填充。

冷冻

用普通的冰淇淋冷冻器(刮板式换热器SSHE)，使用了开口式搅拌器(80系列)，其混合流量为150升/小时，挤出温度为-9℃，膨胀率在大气压力下为135％。

灌充

从冷冻箱中取出之后，冰淇淋在10.5巴的管道压力下被直接送入喷射剂计量室(英国埃塞克斯郡Laindon的DH工业公司提供)。当充满时，借助于增压器计量室被加压至60巴，接着已知体积的冰淇淋通过阀门注入罐中。注入体积在管道压力为10.5barg时大约是512毫升，最终的罐内压力在-10℃下大约为10巴。然后在每个阀门上安装如图8所示的致动件，其中从铰链103至致动杆104边缘的距离与从铰链103至阀杆40中心的距离的比值为六倍。接着罐被输送到-25℃的仓库进行硬化和贮存。

贮存

罐贮存在-25℃下一个星期，然后在使用前在-18℃或-22℃下软化24个小时。

最终产品

阀门的流量为15.2±0.8克/秒。阀门的开启力为155±12牛顿，当安装有致动件时，给出的致动力大约为25牛顿。这种系统用单手很容易使用，而且发现当从家用深度冷冻箱中取出时就可将冷冻加气产品直接加到甜品和饮料上。

实例2

以与实例1中所介绍同样的配方和同样的方式制备了容器中的冷冻加气产品，其区别在于。使用了不同的阀门。

在此实例中使用的阀门与图9所示的类似，其中阀杆部分240的管状第一部分256的内径为10毫米。弹性件246由单个不锈钢螺旋弹簧构成，在未压缩状态下的长度为25毫米。弹簧的直径为7毫米并且是用1毫米粗的金属线制成的。当阀门处于闭合状态时，弹簧被压缩至17毫米的长度L1。当阀门完全打开时，弹簧被压缩至11毫米的长度L2。弹簧当被压缩至L1时所施加的力为45牛顿而当被压缩至L2时所施加的力为75牛顿。

阀门的流量为14.7±2.7克/秒。阀门的开启力为290±100牛顿，当安装有致动件时给出的致动力大约为48牛顿。与实例1中的阀门相比，本实例中的阀门具有较高的开启力和致动力，这是因为本实例中所用阀门的R值较高，为1.03，而实例1所使用阀门的R值为零。而且，由于实例2中弹簧246位于阀门的敞口内腔265中，因而在施加开启力的情况下弹簧246不与冷冻产品隔绝，导致冷冻产品与弹簧246相互作用，使开启力在上述较大的置信区间内变化。