1. Campo de la invención

La presente invención se desarrolla en el campo de la ingeniería mecánica, específicamente en el sector de las máquinas dispensadoras o porcionadoras de material alimenticio extrudible, ya sea para venta y distribución, o para el uso interno institucional o doméstico.

Específicamente la invención se desarrolla en el sector de la industria de los alimentos; particularmente, se relaciona con el dispensar y servir material alimenticio extrudible, como es el helado blando congelado y porcionado en envases o cartuchos desechables termoformados. Lo anterior se logra ya que los envases en que se congela, almacena y distribuye el helado, son aplastados por una máquina que extrude el helado.

2. Descripción del estado de la técnica

Usualmente en el mercado existen dos tipos de helado, por un lado el helado denominado "duro", congelado en grandes recipientes y que se sirve mediante cuchareo o scooping, y por otro, el helado denominado "blando", servido por máquinas dispensadoras de helado.

Un método para dispensar helado blando es a través de máquinas dispensadoras de helado. Estas máquinas realizan la operación de congelar el helado blando y dispensarlo. Durante el proceso de dispensación del helado blando, se puede adicionar un porcentaje de aire que le da su consistencia cremosa al helado blando.

Otro método de dispensar helado blando es extrudirlo y hacerlo pasar por una boquilla para su dispensado. En este proceso el helado blando recupera la textura que tenía antes de ser congelado, dando la sensación al consumidor de tratarse de un helado recién preparado en una máquina dispensadora de helado.

La fuerza necesaria para extrudir un helado blando congelado a través de una boquilla, es entre 750 N y 850N. Es por ello que las maquinas utilizadas para dispensar helado blando congelado utiliza fuentes de potencia como aire comprimido, motores eléctricos, entre otros.

En el estado del arte se reportan algunas máquinas de accionamiento manual para extrudir alimentos congelados, sin colaboración de fuentes de potencia externa como motores eléctricos o aire comprimido, para extrudir alimentos congelados. Una de estas máquinas está divulgada en el documento de patente EP0995685B1, que divulga un sistema dispensador de postres congelados que incluye un cuerpo cilindrico para alojar los contenedores de los postres congelados y que tiene una boquilla hacia su extremo inferior, un pistón móvil y una palanca para accionar el pistón. El cuerpo cilindrico es fijo. El pistón se desliza en línea recta a o lo largo de un eje vertical, orientando el movimiento de elevación y descenso del pistón. El medio de accionamiento del pistón es una palanca ubicada en un extremo lateral del dispensador, que es la que permite el movimiento alternativo (elevación y descenso) del pistón a lo largo de su eje longitudinal en línea recta. Al entrar en contacto el pistón con el contenedor de los postres congelados, el pistón ejerce fuerza sobre el contenedor dispensando así su contenido.

El documento de patente US5918767 divulga otro dispensador de postres congelados dispuestos en contenedores deformables que tienen una abertura en un extremo para la salida del postre. El dispensador tiene una base para colocar el contenedor deformable, un pistón móvil y la palanca para accionar el pistón. La base donde se colocan los contenedores deformables es fija, es decir, no se eleva o desciende, pero sí puede pivotear para facilitar el intercambio de los contenedores de los postres. El pistón se desplaza verticalmente en línea recta y el mecanismo de accionamiento es igualmente mediante palanca.

Las invenciones reportadas en EP0995685B1 y US5918767 requieren que el componente donde se ubica el contenedor deformable con el alimento congelado sean estacionarios (no tienen desplazamiento vertical), razón por la cual la boquilla por la que sale el alimento congelado es fija. Al dispensar material alimenticio en un recipiente con estas invenciones, la columna de material alimenticio dispensado comienza ascender desde el recipiente donde se dispensa hacia la boquilla por la cual fue extruida. Aquí se presenta el inconveniente que, sí el operario de la máquina que dispensa el material alimenticio extruido no es diestra o se distrae, el material extruido puede entrar en contacto con la boquilla de salida, contaminándose con microorganismos o con residuos del material alimenticio adherido a ésta, y por consiguiente posibilitando la contaminación del material alimenticio a extrudir en los próximos procesos. 3. Breve descripción de los gráficos

FIG. 1. Una modalidad del dispositivo inventivo. FIG. 2. Muestra el pivoteo de la recámara móvil con respecto al soporte móvil.

FIG. 3. Posición operativa cuando el soporte móvil está alejado del pistón fijo y no se ejerce acción en la manivela. FIG. 4. Posición operativa cuando el pistón fijo es introducido en la recámara móvil y se ejerce acción en la manivela.

FIG. 5. Una vista superior y la sección A-A de la recámara móvil y el cartucho colapsable.

FIG. 6. Posición operativa de la recámara móvil y el pistón fijo cuando se extrude el material alimenticio del cartucho colapsable.

FIG. 7. Vista en perspectiva superior e inferior del cartucho colapsable.

FIG: 8. Vista del cartucho colapsable colapsado. La presente invención corresponde a un dispositivo de extrusión que aplica presión por medio de un pistón fijo a un cartucho colapsable lleno de material alimenticio extrudible, por ejemplo, un helado. En una modalidad, el dispositivo inventivo se caracteriza por utilizar un mecanismo de accionamiento manual para desplazar verticalmente una recámara móvil, la cual contiene un cartucho colapsable que contiene material alimenticio extrudible, hacia un pistón de tal manera que el pistón ejerce presión sobre el cartucho colapsable y fuerza la salida del material alimenticio extrudible a través de una boquilla en el cartucho colapsable. El mecanismo para desplazar la recámara móvil puede ser una manivela, que al ser accionada, desplaza verticalmente la recámara móvil hacia el pistón fijo, generando así la presión de compresión en el cartucho colapsable y la posterior dispensación del material alimenticio extrudible. El dispositivo de la presente invención resuelve uno de los inconvenientes del estado de la técnica en tanto, al permanecer fijo el pistón, y por el contrario permitir que sea la recámara móvil (que contiene el cartucho colapsable) la que se desplace hacia el pistón fijo, se logra que la boquilla, por donde sale el material alimenticio extrudible, se aleje del recipiente donde se dispensará el material alimenticio extrudible. De esta manera se minimiza tanto el riesgo de contacto del material alimenticio extrudible con la recámara móvil, como la acumulación de material alimenticio extrudible en la recámara móvil.

4. Descripción detallada de la invención

La presente invención corresponde a un dispositivo de extrusión para dispensar material alimenticio extrudible contenido en cartuchos colapsables. Acorde con la FIG. 1, una modalidad del dispositivo de extrusión comprende: a. Un pistón fijo (1)

b. Una recámara móvil (2)

c. Un soporte móvil (3)

d. Dos guías (4)

e. Una manivela (5)

f. Un piñón (6)

g. Una cadena (7)

h. Un resorte de tensión (8)

i. Un resorte de retorno (9)

j. Un soporte fijo (10)

k. Una base (15)

En la modalidad preferida, el chasis del dispositivo de extrusión son las dos guías (4), dado que a las dos guías (4) se ensamblan los componentes del dispositivo de extrusión, no obstante en otras modalidades de la invención, el chasis puede conformarse por una pluralidad de guías (4) o una sola guía (4). Un requerimiento adicional del chasis, además de ensamblar los componentes del dispositivo de extrusión, es incluir un mecanismo para guiar el desplazamiento de la recamara móvil (2), mecanismo que en la modalidad preferida son las guías (4). Por lo anterior otra modalidad de materialización del chasis es una estructura de geometría en tijera en la cual al cerrar los brazos de la tijera, la recamara móvil (2) se desplace hacia el pistón fijo (1). Al chasis se ensambla el pisto fijo (1) y el mecanismo para desplazar la recamara móvil (1). En la modalidad preferida de la invención, el pistón fijo (1) es ensamblado en el soporte fijo (10), el cual se ensambla a las guías (4), que son el chasis, por tanto, el pisto fijo (1) es ensamblado al chasis. En la modalidad preferida de la invención, el mecanismo para desplazar la recamara móvil (2) es conformado por manivela (5), piñón (6) y cadena (7), la cadena (7) abraza el piñón (6), el piñón (6) es ensamblado al soporte fijo (10) que a su vez es ensamblado a las guías (4) que son el chasis. La manivela (7) es ensamblada al piñón (6). Por lo anterior, en la modalidad preferida el mecanismo para desplazar la recamara móvil esta ensamblada al chasis. Acorde con la FIG 1, las dos guías (4) fijan el dispositivo de extrusión a una base (15) con los tornillos (16). Las dos guías (4) pueden fijarse directamente a una superficie fija y no directamente a la base (15). Adicional al uso de tornillos (16), se puede utilizar remaches, soldadura u otro medio de ensamble de fijación. Acorde con la FIG 1, el soporte fijo (10) se ensambla en la parte superior de las guías (4), fijando el soporte fijo (10) a las guías (4) por medio de los tornillos (16). Adicional al uso de tornillos (16), se puede utilizar remaches, soldadura u otro medio de ensamble de fijación. En caso de utilizarse un chasis de estructura geométrica en tijera, el soporte fijo (10) se localizaría en el brazo fijo de la tijera.

Acorde con la FIG 1, el soporte fijo (10) sostiene en uno de sus extremos el pistón fijo (1). El pistón fijo (1) es ensamblado al soporte fijo (10) restringiendo cualquier grado de libertad en movimiento del pistón fijo (1). Acorde con la FIG 1, el piñón (6) es ensamblado en el soporte fijo (10). El medio de ensamble del piñón (6) en el soporte fijo (10) debe permitir al piñón (6) girar con respecto a su eje de centro. En otras modalidades, el piñón (6) puede ser reemplazado por una polea.

La manivela (5) es ensamblada al piñón (6) en una de las paredes normales al eje central del piñón (6), preferiblemente y acorde con la FIG. 1, sobre la vista lateral derecha. La manivela (5) gira con respecto al eje de centro del piñón (6). Acorde con la FIG 1, al interior del resorte de retorno (9) pasa una de las guías (4), ubicando el resorte de retorno (9) entre el soporte fijo (10) y el soporte móvil (3). Se puede ubicar un resorte de retorno (9) por cada guía (4), es decir, el dispositivo de extrusión puede constar de dos resortes de retorno (9). En caso de utilizarse un chasis de estructura geométrica en tijera, el resorte de retorno (9) se podría localizar al interior del ángulo que se forma entre los dos brazos de la tijera.

Acorde con la FIG. 1, la recámara móvil (2) es ensamblada en uno de los extremos del soporte móvil (3) por medio del tornillo (17). En caso de utilizarse un chasis de estructura geométrica en tijera, el soporte móvil (3) se localizaría en el brazo móvil de la tijera.

Acorde con la FIG. 2, la recámara móvil (2) es ensamblada al soporte móvil (3) por medio del tornillo (17) permitiendo un grado de libertad en movimiento rotacional, logrando girar hasta 90° con respecto al soporte móvil (3). Es decir, el ensamble permite que la recámara móvil (2) pueda pivotear con respecto al soporte móvil (3). La acción de permitir que la recámara móvil (2) pueda pivotear con respecto al soporte móvil (3) es para facilitar la inserción del cartucho colapsable (18) en la recámara móvil (2). Otra alternativa para facilitar la inserción del cartucho colapsable (18) a la recámara móvil (2) es un ensamble que permite que la recámara móvil (2) se pueda desplazar horizontalmente con respecto al soporte móvil (3). Un ensamble que permite el desplazamiento horizontal es el uso de guías de desplazamiento, o utilizar un brazo que en posición de operación del dispositivo de extrusión esté alineado con el soporte móvil (3) y al momento de introducir el cartucho colapsable (18) se pueda girar con respecto al soporte móvil (3).

Acorde con la FIG. 1, la cadena (7) está sujetada en uno de sus extremos al soporte móvil (3) y en su otro extremo al resorte de tensión (8). La cadena (7) está sujetada en uno de sus extremos al soporte móvil (3), abraza el piñón (7), atraviesa el soporte móvil (3) a través del orificio para resorte (11) y en su otro extremo está sujetada al resorte de tensión (8). El resorte de tensión (8) se sujeta en uno de sus extremos a la cadena (7) y en el otro extremo se sujeta a la base (15). El soporte móvil (3) es atravesado por las guías (4) a través de los orificios (12). Para efectos de la presente invención, entiéndase por "comando externo" la aplicación de una fuente de energía para desplazar la recámara móvil (2). La fuente de energía es seleccionada del grupo que comprende fuente mecánica, eléctrica, neumática, hidráulica y una combinación de los mismos. Acorde con la FIG. 3 y la FIG. 4, el soporte móvil (3) se desplaza verticalmente a lo largo de las dos guías (4) en movimiento ascendente o descendente en respuesta a un comando externo. El desplazamiento vertical del soporte móvil (3) se da entre la parte inferior de la guía (4) y la parte superior de la guía (4), al accionar la manivela (5). Es decir, al girar la manivela (5), se gira el piñón (6) que es abrazado por la cadena (7), y la cadena (7) está sujeta en uno de sus extremos al soporte móvil (3). Por consiguiente el movimiento rotacional de la manivela (5) es convertido en movimiento de desplazamiento vertical del soporte móvil (3). Acorde con la FIG. 3 y 4, al desplazar verticalmente el soporte móvil (3), el soporte móvil (3) desplaza consigo la recámara móvil (2). Por consiguiente al desplazar el soporte móvil (3), la recámara móvil (2) se acercará o alejará del pistón fijo (1), dependiendo sí el movimiento de desplazamiento es ascendente o descendente respectivamente. Sí el movimiento de desplazamiento del soporte móvil (3) es ascendente, el pistón fijo (1) eventualmente entrará al interior de la recámara móvil (2).

El desplazamiento vertical en movimiento ascendente o descendente, dependerá del lado por donde abrace la cadena (7) al piñón (6), es decir, acorde con la FIG. 1, desde la vista lateral derecha, la cadena (7) abraza el piñón (6) en sentido contrario al giro de las manecillas de un reloj, por ende, al girar la manivela (5) en sentido contrario a las manecillas del reloj, la recamara móvil (2) se desplaza verticalmente en movimiento ascendente hacia el pistón fijo (1), en caso, de girar la manivela (5) en sentido de las manecillas del reloj, la recamara móvil (2) se desplazaría verticalmente en movimiento descendente alejándose del pistón fijo (1), por consiguiente el mecanismo para desplazar la recamara móvil (2) es conformado por manivela (5), piñón (6) y cadena (7), mecanismo al cual se aplica el comando externo.

En la modalidad preferida de la presente invención, el desplazamiento vertical de la recamara móvil (2) a causa del desplazamiento vertical del soporte móvil (3), es en línea recta, no obstante, el desplazamiento vertical de la recamara móvil (2) a causa del desplazamiento vertical del soporte móvil (3) puede seguir el contorno geométrico de cualquier línea, por ejemplo una parábola, curva, ondulada, entre otras. El resorte de tensión (8) tiene por función mantener la tensión de la cadena (7) cuando el soporte móvil (3) está en la posición más baja, es decir, cuando no se está ejerciendo algún comando externo en la manivela (5), e igualmente hala la cadena (7) cuando el soporte móvil (3) se desplaza verticalmente en movimiento ascendente, manteniendo tensión en la cadena (7).

El resorte de retorno (9) tiene por función de mantener el soporte móvil (3) en la parte inferior de la guía (4) cuando el dispositivo de extrusión no está siendo operado.

El cartucho colapsable (18) se inserta en la recámara móvil (2). Para ello y acorde con la FIG. 2, la recámara móvil (2) puede girar con respecto al soporte móvil (3) a fin de introducir el cartucho colapsable (18). El contorno interno de la recámara móvil (2) preferiblemente se ajusta al contorno externo del cartucho colapsable (18). El ajuste es prudente dado que durante el extruido, la presión que ejerce el pistón fijo (1) sobre el cartucho colapsable (18) es transferida a la recámara móvil (2). En caso de no realizarse un buen ajuste, el cartucho colapsable (18) podría agrietarse, generando un riesgo de derrame del contenido al interior de la recámara móvil (2).

El cartucho colapsable (18) contiene material alimenticio extrudible. Preferiblemente el material alimenticio extrudible es helado blando, no obstante también puede ser arequipe, yogurt, cremas, salsas, masas, postres, chocolate, entre otros.

El cartucho colapsable (18) tiene una boquilla (19) por la cual sale el material alimenticio extrudible cuando el cartucho colapsable (18) es extruido. Acorde con la FIG. 5, la recamara móvil (2) tiene dos extremos, un extremo superior que está dispuesto para recibir el pistón fijo (1) un extremo inferior que tiene un orificio de salida de recámara móvil (13), la recamara móvil (2) esta d dispuesta para alojar el cartucho colapsable (18) que contiene el material alimenticio extrudible que se extrude a través de la boquilla (19) que se alinea con el orificio de salida de recamara móvil (13). Acorde con la FIG. 5, la boquilla (19) tiene una longitud "L" que preferiblemente es superior a los 4mm. La boquilla (19) se extiende alejándose del cartucho colapsable (18), con el propósito de alejar la salida del material alimenticio extrudible de la recámara móvil (2) y del dispositivo de extrusión en general, de tal manera que se minimiza el riesgo de contaminación cruzada y se reduce la necesidad de estar limpiando el dispositivo de extrusión después de cada dispensación de material alimenticio extrudible.

Acorde con la FIG. 7, el cartucho colapsable (18) tiene un extremo superior (20), el cual tiene una protuberancia (21). La profundidad de la protuberancia (21) es igual o mayor a la longitud "L" de la boquilla (19). El cartucho colapsable (18) también tiene un extremo inferior (22), donde está ubicada la boquilla (19). Como se puede apreciar en la FIG. 8, la protuberancia (21) está operativamente dispuesta para encajar en la boquilla (19) al colapsar el cartucho colapsable (18). Al colapsar el cartucho colapsable (18), a causa del ingreso del pistón (1) a la recamara móvil (2), las superficies del extremo superior (20) y extremo inferior (22) entran en contacto, y en particular la protuberancia (21) encaja con la boquilla (19) de tal manera permite maximizar el retiro de la mayor cantidad del material alimenticio extrudible del cartucho colapsable (18).

Una vez el cartucho colapsable (18) es insertado en la recámara móvil (2), acorde con la FIG. 6, la manivela (5) es accionada por un comando externo a fin de desplazar el soporte móvil (3) en movimiento vertical ascendente. A su vez, la recámara móvil (2) se desplaza con el soporte móvil (3), y por consiguiente el pistón fijo (1) ingresa por el extremo superior de la recámara móvil (2). De esta manera el pistón fijo (1) ejerce presión sobre el cartucho colapsable (18), lo que permite que el material alimenticio extrudible salga por la boquilla (19) del cartucho colapsable (18) y sea dispensado en el recipiente (14). A causa del desplazamiento de la recámara (2), la boquilla (19) se aleja del recipiente (14) donde se dispensa, generando de manera automática una columna creciente de material alimenticio extrudido sin tener que mover el recipiente (14). Esto facilita la dispensación del material y reduce el riesgo que el usuario ponga el material alimenticio extruido en contacto con el dispositivo de extrusión.

Para operar el dispositivo de extrusión de material alimenticio extrudible, en el caso de que el material alimenticio extrudible sea helado blando, se requiere ejercer un comando externo con una fuerza entre 45 N y 90 N al mecanismo para desplazamiento de la recamara móvil (2). Comando externo que puede ser ejercido por una fuente mecánica, tal como puede ser la fuerza de un operador del dispositivo.

Se debe entender que la presente invención no se halla limitada a las modalidades descritas e ilustradas, pues como será evidente para una persona versada en el arte, existen variaciones y modificaciones posibles que no se apartan del espíritu de la invención, el cual solo se encuentra definido por las siguientes reivindicaciones.