技术领域
[0001] 本
发明涉及
食品加工领域，更具体的说，涉及一种多功能3D打印冰淇淋 智能售卖机。
背景技术
[0002]
专利US20160324206AI采用料斗存放浆料，靠重
力向下供料，并通过加 热器加热以防止浆料冻结；专利CN201710228547采用
蠕动泵进行送料； CN201710037058是采用由上至下的重力供料模式；这些无法保证软冰淇淋料 的软硬度和连续性，并且冰淇淋造型成型率低。
[0003]
发明内容
[0004] 本发明的目的在于设计一种冰淇淋制作与造型的设备，以适应冰淇淋市 场庞大的需求。
[0005] 本发明是一种3D打印冰淇淋自动智能售卖机，包括：智能付费服务模
块、 贮料与给料机构、3D打印模块、容器供给机构、加料台、干辅料添加机构、 浆料添加机构、液氮制冷机构、智能交付模块、内部环境制冷机构、售卖机
外壳、控
制模块；
[0006] 所述3D打印模块101在售卖机
箱体内的左上方，所述贮料与给料机构102 在3D打印模块的左侧，所述加料台103在3D打印模块的前方，所述干辅料 添加机构104在加料台的左上方，所述浆料添加机构105在加料台的右上方， 容器供给机构106在3D打印模块的后上方；所述液氮制冷机构107在售卖机 箱体内的下部，所述智能交付模块108在加料台的前方，所述贮料与给料机 构的空气
压缩机109在售卖机箱体内的下部，所述内部环境制冷机构110在 售卖机箱体内的下部，所述
控制模块111在售卖机箱体内的右上方，所述售 卖机箱体112内含贮料与给料机构、3D打印模块、加料台、干辅料添加机构、 容器供给机构、浆料添加机构、智能交付模块、液氮制冷机构、内部环境制 冷机构(见图1)。售卖机箱体112上镶嵌智能付费服务模块屏幕201、控制 模块面板202，售卖机箱体前方开有方孔203，嵌有防紫外线玻璃204，以便 3D打印和加料过程可视(见图2)。
[0007] 所述的智能付费服务模块包括选择产品装置、付费扫码装置、
信号传输 系统。所述的智能付费服务模块是将所述的选择产品装置、付费扫码装置、
信号传输系统进行电性连接。当消费者通过手机APP或点击售卖机外壳屏幕， 选择所需产品、扫码付费后，反馈给信号传输系统，然后，信号传输系统将 指令输入至控制模块。
[0008] 所述的贮料与给料机构包括：贮料桶、空气压缩机、输料管、单向
阀、 四通管、混合器、
推进器。根据消费者要求的品种，三个贮料桶301分别装 有不同软冰淇淋料。通过空气压缩机109的压缩空气，推动推进器302，使冰 淇淋料依次通过由输料管连接的
单向阀303、四通管304、混合器305，进入 中间的3D
打印机101。也可以通过空气压缩机109的压缩空气，推动推进器 302，使每桶冰淇淋料各自由输料管连接的三通调节阀306、进入两边的3D 打印机101(见图3)。该机构防止了不同品种软冰淇淋料的倒流，也形成1～ 4种不同
风味、不同色泽的软冰淇淋。
[0009] 所述的3D打印模块包括：三面开放式
3D打印机、冰淇淋托座、紫外线 灯、SD卡。软冰淇淋料通过所述的贮料与给料机构进入装有SD卡的三面开放 式3D打印机，进行打印，打印出的冰淇淋落入冰淇淋托座。托座为平面，可 放置冰淇淋筒，该托座可以放置锥形容器和平底形容器。紫外线灯用于该模 块内环境的杀菌。
[0010] 所述的加料台103包括：台板401、三孔控温料槽402。台板401是用来 放置所述的3D打印模块打印出来的、所述智能交付模块移动的冰淇淋。这时 的冰淇淋可以通过所述的干辅料添加机构赋予各种坚果、
水果果粒。三孔控 温料槽402是对所述的3D打印模块打印出来的、所述智能交付模块移动的冰 淇淋蘸涂巧克力浆或果酱。这时的冰淇淋可以通过所述的浆料添加机构赋予 该冰淇淋表面以不同巧克力或果酱涂层(见图4)。
[0011] 所述的浆料添加机构包括：浆料料盒、
活塞泵定量装置、
喷嘴、连接管。 浆料料盒中的浆料通过
活塞泵定量装置由连接管送至喷头，再由喷头
喷涂 (撒)至软冰淇淋表面。调节喷头内径尺寸大小，来控制喷料的速度与喷料 占软冰淇淋面积比。
[0012] 所述的干辅料添加机构包括：干料料斗、螺旋推进器、
电机和电机机座。 电机带动螺旋推进器，将花生米脆、瓜子仁、榛子米脆、开心果米脆、饼干 屑及果干等掉落至冰淇淋上。通过调节螺旋推进器与料斗之间的缝隙大小调 整干料的添加量。
[0013] 所述的液氮制冷机构包括：液氮罐、变频泵、输送管、喷头。液氮罐中 的液氮通过变频泵定量装置，由输送管送至喷头，再由喷头喷至软冰淇淋表 面，达到使冰淇淋硬化的目的。喷头在软冰淇淋的斜上方，并包围着软冰淇 淋，达到均匀喷射的目的。
[0014] 所述的智能交付模块包括：自动化机械手、SD卡、冰淇淋成品架。自动 化机械手通过SD卡中的程序将冰淇淋成品放置到冰淇淋成品架上，便于消费 者取走。其程序路径主要有三个：(1)将所述的3D打印模块托座上的冰淇淋 取出，放置到冰淇淋成品架上。(2)将所述的3D打印模块托座上的冰淇淋取 出，放置到所述的加料台的台板上，然后再放置到冰淇淋成品架上。(3)将 所述的3D打印模块托座上的冰淇淋取出，放入所述的加料台的料槽中，蘸涂 巧克力，然后放置到冰淇淋成品架上。(4)将所述的3D打印模块托座上的冰 淇淋取出，放入所述的加料台的料槽中，蘸涂巧克力，然后放置到所述的加 料台的台板上，再放置到冰淇淋成品架上。
[0015] 所述的内部环境制冷机构包括：
制冷压缩机、贮液罐、
蒸发器、
冷凝器、
节流阀；由管道将制冷压缩机、冷凝器、节流阀、
蒸发器、储液罐依次连接， 形成密闭循环回路。该制冷机构保证售卖机外壳内的
温度在0～4℃之间，保 证所述的贮料与给料机构单元内的温度在-10～18℃之间。
[0016] 所述的售卖机外壳包括：不锈
钢外壳、保温层、具有防紫外线的玻璃。
不锈钢外壳的方孔处嵌有防紫外线的玻璃，不锈钢外壳内贴保温层。
[0017] 所述的控制模块包括：电源控制、智能付费服务系统控制、贮料与给料 机构控制、3D打印系统控制、容器供给机构、干辅料添加机构控制、浆料添 加机构控制、液氮制冷机构控制、智能交付系统控制、内部环境制冷机构控 制。控制系统由微型电脑组成，设置有
人机交互界面、USB插孔，3D打印冰 淇淋机可以预先在电脑上画好图，然后采用在线打印、将图形数据拷贝到移 动
硬盘上在插入3D打印机的USB孔打印或者采用无线传输打印等3种方式实 现冰淇淋的造型。按照冰淇淋生产控制的要求，通过编程，将上述每个控制 系统编入同一模块中，达到高智能化的目的。
[0018] 本发明在控制温度条件下，采用压力推进装置，输送浆料至3D打印机喷 头，保证软冰淇淋料的软硬度和连续性。克服了操作复杂、冰淇淋造型成型 率低的问题。
[0019] 本发明采用控制温度，压力推动浆料，软硬度合适。本发明采用成型后 液氮喷雾，冰淇淋硬
化成型。
[0020] 本发明采用三套贮料与给料机构、三套3D打印机，可生产单色、双色、 三色横层和三色立层冰淇淋。结合浆料添加机构，还可生产上述品种的夹心 产品。
[0021] 本发明在液氮输送系统增加了变频压力泵，保证了3D打印的冰淇淋硬化 成型要求。
[0022] 本发明在软冰淇淋表面喷撒(涂)花生米脆、瓜子仁、榛子米脆、开心 果米脆、饼干屑及果干等食物，不但能增加产品的多种组合、整体风味、营 养价值，还增加了产品的吸引性。
[0023] 本发明在软冰淇淋表面蘸涂巧克力浆或果酱，能提高产品的整体风味和 视觉效果。
[0024] 本发明采用
温度控制不同物料，防止
微生物的生长繁殖，紫外线灯用于 3D打印环境的杀菌。产品符合《中华人民共和国
食品安全法》和SB/T10418 软冰淇淋、GB2759冷冻饮品和制作料、GB/T31114冷冻饮品冰淇淋、GB/T31119 冷冻饮品
雪糕、SB/T10016冰棍的标准。
[0025] 本发明的售卖机外壳采用局部或全部可视材料，能观看制作过程。本发 明的售卖机，根据原辅料的卫生要求，对冷要求原辅料和热要求原辅料设置 独立单元，环境内温度按不同要求控制，并且内设紫外灯，防止食品安全问 题的发生。
附图说明
[0028] 图3是贮料与给料机构布置图；
[0029] 图4是加料台布置图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0031] 本发明如图1-4所示，3D打印模块101在售卖机箱体内的左上方，所述 贮料与给料机构102在3D打印模块的左侧，所述加料台103在3D打印模块 的前方，所述干辅料添加机构104在加料台的左上方，所述浆料添加机构105 在加料台的右上方，容器供给机构106在3D打印模块的后上方；所述液氮制 冷机构107在售卖机箱体内的下部，所述智能交付模块108在加料台的前方， 所述贮料与给料机构的空气压缩机109在售卖机箱体内的下部，所述内部环 境制冷机构110在售卖机箱体内的下部，所述控制模块111在售卖机箱体内 的右上方，所述售卖机箱体112内含贮料与给料机构、3D打印模块、加料台、 干辅料添加机构、容器供给机构、浆料添加机构、智能交付模块、液氮制冷 机构、内部环境制冷机构(见图1)。售卖机箱体112上镶嵌智能付费服务模 块屏幕201、控制模块面板202，售卖机箱体前方开有方孔203，嵌有防紫外 线玻璃204，以便3D打印和加料过程可视(见图2)。
[0032] 所述的智能付费服务模块包括选择产品装置、付费扫码装置、信号传输 系统。所述的智能付费服务模块是将所述的选择产品装置、付费扫码装置、 信号传输系统进行电性连接。当消费者通过手机APP或点击售卖机外壳屏幕， 选择所需产品、扫码付费后，反馈给信号传输系统，然后，信号传输系统将 指令输入至控制模块。
[0033] 所述的贮料与给料机构包括：贮料桶、空气压缩机、输料管、单向阀、 四通管、混合器、推进器。根据消费者要求的品种，三个贮料桶301分别装 有不同软冰淇淋料。通过空气压缩机109的压缩空气，推动推进器302，使冰 淇淋料依次通过由输料管连接的单向阀303、四通管304、混合器305，进入 中间的3D打印机101。也可以通过空气压缩机109的压缩空气，推动推进器 302，使每桶冰淇淋料各自由输料管连接的三通调节阀306、进入两边的3D 打印机101(见图3)。该机构防止了不同品种软冰淇淋料的倒流，也形成1～ 4种不同风味、不同色泽的软冰淇淋。
[0034] 所述的3D打印模块包括：三面开放式3D打印机、冰淇淋托座、紫外线 灯、SD卡。软冰淇淋料通过所述的贮料与给料机构进入装有SD卡的三面开放 式3D打印机，进行打印，打印出的冰淇淋落入冰淇淋托座。托座为平面，可 放置冰淇淋筒，该托座可以放置锥形容器和平底形容器。紫外线灯用于该模 块内环境的杀菌。
[0035] 所述的加料台103包括：台板401、三孔控温料槽402。台板401是用来 放置所述的3D打印模块打印出来的、所述智能交付模块移动的冰淇淋。这时 的冰淇淋可以通过所述的干辅料添加机构赋予各种坚果、水果果粒。三孔控 温料槽402是对所述的3D打印模块打印出来的、所述智能交付模块移动的冰 淇淋蘸涂巧克力浆或果酱。这时的冰淇淋可以通过所述的浆料添加机构赋予 该冰淇淋表面以不同巧克力或果酱涂层(见图4)。
[0036] 所述的浆料添加机构包括：浆料料盒、活塞泵定量装置、喷嘴、连接管。 浆料料盒中的浆料通过活塞泵定量装置由连接管送至喷头，再由喷头喷涂 (撒)至软冰淇淋表面。调节喷头内径尺寸大小，来控制喷料的速度与喷料 占软冰淇淋面积比。
[0037] 所述的干辅料添加机构包括：干料料斗、螺旋推进器、电机和电机机座。 电机带动螺旋推进器，将花生米脆、瓜子仁、榛子米脆、开心果米脆、饼干 屑及果干等掉落至冰淇淋上。通过调节螺旋推进器与料斗之间的缝隙大小调 整干料的添加量。
[0038] 所述的液氮制冷机构包括：液氮罐、变频泵、输送管、喷头。液氮罐中 的液氮通过变频泵定量装置，由输送管送至喷头，再由喷头喷至软冰淇淋表 面，达到使冰淇淋硬化的目的。喷头在软冰淇淋的斜上方，并包围着软冰淇 淋，达到均匀喷射的目的。
[0039] 所述的智能交付模块包括：自动化机械手、SD卡、冰淇淋成品架。自动 化机械手通过SD卡中的程序将冰淇淋成品放置到冰淇淋成品架上，便于消费 者取走。其程序路径主要有三个：(1)将所述的3D打印模块托座上的冰淇淋 取出，放置到冰淇淋成品架上。(2)将所述的3D打印模块托座上的冰淇淋取 出，放置到所述的加料台的台板上，然后再放置到冰淇淋成品架上。(3)将 所述的3D打印模块托座上的冰淇淋取出，放入所述的加料台的料槽中，蘸涂 巧克力，然后放置到冰淇淋成品架上。(4)将所述的3D打印模块托座上的冰 淇淋取出，放入所述的加料台的料槽中，蘸涂巧克力，然后放置到所述的加 料台的台板上，再放置到冰淇淋成品架上。
[0040] 所述的内部环境制冷机构包括：制冷压缩机、贮液罐、蒸发器、冷凝器、 节流阀；由管道将制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、储液罐依次连接， 形成密闭循环回路。该制冷机构保证售卖机外壳内的温度在0～4℃之间，保 证所述的贮料与给料机构单元内的温度在-10～18℃之间。
[0041] 所述的售卖机外壳包括：不锈钢外壳、保温层、具有防紫外线的玻璃。 不锈钢外壳的方孔处嵌有防紫外线的玻璃，不锈钢外壳内贴保温层。
[0042] 所述的控制模块包括：电源控制、智能付费服务系统控制、贮料与给料机 构控制、3D打印系统控制、容器供给机构、干辅料添加机构控制、浆料添加 机构控制、液氮制冷机构控制、智能交付系统控制、内部环境制冷机构控制。 控制系统由微型电脑组成，设置有人机交互界面、USB插孔，3D打印冰淇淋 机可以预先在电脑上画好图，然后采用在线打印、将图形数据拷贝到移动硬 盘上在插入3D打印机的USB孔打印或者采用无线传输打印等3种方式实现冰 淇淋的造型。按照冰淇淋生产控制的要求，通过编程，将上述每个控制系统 编入同一模块中，达到高智能化的目的。
[0043]
实施例1：三色、三味、竖向冷冻饮品的制作与交付。
[0044] 开启多功能3D打印冰淇淋智能售卖机电源控制，智能付费服务控制系统 同时开启。开启内部环境制冷系统和空气压缩机，确保贮料和给料机构、售 卖机外壳内的
环境温度分别在-10～-18℃、0～4℃之间，空气压缩机的输出压 力在1～1.5KG/CM2。这时，将生产好的软冰淇淋、软雪糕、软冰棍等分别注 入已经消毒、清洗好的三个贮料桶中，中间一桶为软冰棍料。将贮料桶装到 送料机构上。消费者点击
触摸屏，选择三色、三味、竖向冷冻饮品，付费后， 容器
输送机构开启，将圆形托盘放到冰淇淋托座上。给料机构开始运动，3D 打印控制系统开启，开始打印实心产品。打印至产品完成一半时，液氮制冷 机构启动，将产品硬化。当产品打印完成，智能交付模块启动，将产品放置 到冰淇淋成品架上，完成整个程序。
[0045] 实施例2：夹心脆皮冷冻饮品的制作与交付。
[0046] 开启多功能3D打印冰淇淋智能售卖机电源控制，智能付费服务控制系统 同时开启。开启内部环境制冷系统和空气压缩机，确保贮料和给料机构、售 卖机外壳内的环境温度分别在-10～-18℃、0～4℃之间，空气压缩机的输出压 力在1～1.5KG/CM2。这时，将生产好的软冰淇淋、软雪糕、软冰棍等分别注 入已经消毒、清洗好的三个贮料桶中，中间一桶为软冰棍料。将贮料桶装到 送料机构上。浆料添加机构启动，加热保温槽将巧克力浆料加热至50～60℃ 之间。消费者点击触摸屏，选择三色、三味、竖向、夹心、脆皮冷冻饮品， 付费后，容器输送机构开启，将圆形托盘放到冰淇淋托座上。给料机构开始 运动，3D打印控制系统开启，开始打印空心产品。打印至产品完成一半时， 液氮制冷机构启动，将产品外部硬化。当产品打印完成，智能交付模块启动， 将异型托座上的冰淇淋取出，放在加料台上，浆料添加机构将夹心料注入产 品空心中。液氮制冷机构再启动，将产品外部再硬化。智能交付系统将硬化 后地夹心产品放入所述的加料台的控温料槽中，蘸涂巧克力(其中可添加各 种坚果果脆、米脆、水果果粒等)，然后放置到冰淇淋成品架上，完成整个程 序。
[0047] 实施例3：果酱坚果冷冻饮品的制作与交付。
[0048] 开启多功能3D打印冰淇淋智能售卖机电源控制，智能付费服务控制系统 同时开启。开启内部环境制冷系统和空气压缩机，确保贮料和给料机构、售 卖机外壳内的环境温度分别在-10～-18℃、0～4℃之间，空气压缩机的输出压 力在1～1.5KG/CM2。这时，将生产好的软冰淇淋、软雪糕、软冰棍等分别注 入已经消毒、清洗好的三个贮料桶中，中间一桶为软冰棍料。将贮料桶装到 送料机构上。将花生米脆、瓜子仁、榛子米脆、开心果米脆、饼干屑及果干 等加入干辅料添加机构的干料料斗中。消费者点击触摸屏，选择果酱坚果冷 冻饮品，付费后，容器输送机构开启，将冰淇淋蛋筒放到冰淇淋托座上。给 料机构开始运动，3D打印控制系统开启，开始打印产品。打印至产品完成时， 智能交付模块将产品放置在加料台上，浆料添加机构将夹心料向下注在产品 表面。然后，干辅料添加机构中的电机带动螺旋推进器，将各种坚果等掉落 至冰淇淋上。液氮制冷机构启动，将产品硬化。然后，智能交付模块将加料 台上的冰淇淋取出，放置到冰淇淋成品架上，完成整个程序。
[0049] 当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背 本发明精神的前提下还可作出等同
变形或替换，这些等同的变型或替换均包 含在本
申请权利要求所限定的范围内。
