CN105407769A - 具有防垢管道系统的食品或饮料制备机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种食品或饮料制备机(M)，其包括壳体、含矿物质流体源(1)、适于功能性地包围至少一种食品或饮料配料容器(C)的容座(10)、用于将含矿物质流体(13)从所述源(1)导流至所述胶囊(C)内部的装置(3)、任选的加热和/或冷却设备(4)，以及将该源(1)、该导流装置(3)、该容座(10)和该加热和/或冷却设备(4)流体接通的流体管道系统(2,20,21,22)，其特征在于：该流体管道系统(2,20,21,22)和/或导流装置(3)和/或加热/冷却设备(4)的至少一部分由智能记忆合金(SMA)或智能记忆聚合物(SMP)制成，该智能记忆合金或智能记忆聚合物被设计成能够在高于所设定的温度阈值时可逆地膨胀或收缩，以在制备机运行期间，通过机械作用消除水垢或其他沉积物在接触含矿物质流体(13)的表面上的积聚。

Description

具有防垢管道系统的食品或饮料制备机
技术领域
本发明涉及一种食品或饮料制备机，所述制备机包括具有防垢性能的流体管道系统。
背景技术
在已知的食品或饮料制备机中，特别是家庭使用的制备机中，由于在制备食品或饮料时使用的混合液体中所含的矿物质沉积而存在结垢的问题。通常，矿物质例如钙积聚在制备机的流体管道系统中，还可能积聚至其他接触所述含矿物质流体的功能部件，例如流体泵或流体加热器，最终导致制备机堵塞。更确切地讲，在制备机的流体导流元件接触表面上的矿物质沉积主要发生在所述流体导流元件部分中，其中所述流体经历热变化或湍流，特别是在导管直径突然发生变化时。
在现有的解决方案中，制备机管道系统的除垢是通过使用化学品进行的。然而这是不利的，因为它需要消费者购买额外的物品。此外，这种方法还存在轻度危害性，因此在使用后需要冲洗若干次以清除系统中的化学品。这种化学除垢方法需要频繁且重复进行，并要求消费者记住并安排适时进行这些除垢循环操作。此外，如果消费者忘记除垢，一段时间后机器将不可避免地堵塞，并且可能会变得无法修复。对消费者造成的这种过度的负担很不人性化，因此是不可取的。
作为由用户执行的已知化学除垢技术的替代，还存在另一种对制备机流体管道系统进行除垢的可能，即机械技术。在这种情况下，迫使机械元件穿过流体管道系统的至少一些部分，例如将流体注入配胶囊内的流体注射针。作为手动操作的替代，当制备机运行时，流体管道系统中一些部分的机械除垢可通过自动方式进行。这种自动机械除垢在例如本申请人的欧洲专利公布EP2460449A1中有所描述。然而，虽然这种技术具有一定的优势，但它给机器增加了额外的复杂性，因此也给产品带来了额外的失败可能，还增加了机器的额外成本，这使得消费者购买该机器时花费更多。
考虑到上文讨论的现有制备机和除垢技术，看来需要一种饮料制备机，这种饮料制备机需要消费者执行很少操作来执行除垢过程，同时制造简单、成本低廉，并且需要很少维护或无需维护。
发明内容
上述主要目的通过一种食品或饮料制备机得到满足，该制备机包括壳体、含矿物质流体源、适于功能性地包围至少一个食品或饮料配料容器的容座、用于将所述含矿物质流体从所述源导流至所述胶囊内部的装置、任选的加热和/或冷却设备，以及流动地连接所述源、所述导流装置、所述容座和所述加热和/或冷却设备的流体管道系统。
根据本发明的制备机的特征在于：流体管道系统、和/或导流装置的流体导管、和/或加热/冷却设备的流体导管的至少一部分是由智能记忆合金(SMA)或智能记忆聚合物(SMP)制成的，SMA或SMP被设计成在高于所设定的温度阈值时可逆地膨胀或收缩，以在所述制备机运行期间，通过机械作用消除水垢或其他沉积物在接触含矿物质流体的表面上的积聚。
在本发明的一个优选实施例中，流体管道系统、和/或导流装置、和/或加热/冷却设备的由SMA或SMP制成的部分是所述流体管道系统、和/或导流装置、和/或加热/冷却设备的内表面，该内表面在制备机运行过程中直接接触含矿物质流体。由SMA或SMP制成的所述内表面可为所述流体管道系统、和/或导流装置、和/或加热/冷却设备的金属涂层或嵌入金属层。作为另外一种选择，流体管道系统、和/或导流装置、和/或加热/冷却设备可整体地由SMA或SMP制成。
形状记忆合金(或“SMA”、智能金属、记忆金属、记忆合金、形状记忆合金、智能合金)是一种“记得”其初始的冷锻形状并在加热时恢复其变形前形状的合金。这种材料是常规致动器(如液压、气动和基于电机的系统)的一种轻质、固态替代品。
在本发明中，合适的SMA由镍钛合金(NiTi)制成，该合金已是食品安全的，并且由于与其表面构造和一些电化学效应相关的自然属性，这两种材料都已表现出比普通更强的阻止钙积聚的能力。当加热至高于工程温度(engineeredtemperature)时，形状记忆合金膨胀(呈现出超弹性)至预先可设定的机械形状，然后在冷却时恢复至其初始形状。这种机械膨胀和收缩形成一种动态表面环境，使得显著的钙沉积物将难以附着在其上。
优选地，所述含矿物质流体源为流体储存器，并且还优选地，所述导流装置为泵。
然而作为另外一种选择，导流装置可为泵致动器，其适于致动内置于容器中的泵装置，如本申请人的欧洲专利申请EPAN13175955.7中所述。
在本发明的一个高度优选的实施例中，SMA或SMP的转变温度包括在50℃至120℃的范围内，优选介于60℃和95℃之间，更优选介于65℃和80℃之间。
有利地，所述智能记忆合金选自：钛镍合金(NiTi)、铜-铝-镍，和通过将锌、铜、金和铁合金化而生成的SMA。
优选地，含矿物质流体为水。
附图说明
本发明的其它特征和优点在参照附图给出的现有优选实施例的描述中说明并且将由此变得明显，其中：
图1是示出食品或饮料制备机内部的示例性透视剖视图。
具体实施方式
图1中示出的根据本发明的制备机M是一种与单次使用的配料胶囊C一起使用的饮料制备机。
制备机M包括可拆卸地附接到制备机主体并通过流体连接管2流动地连接到流体泵3的水储存器，当所述胶囊功能上插入所述制备机M时，该流体泵适用于使水从储存器经过制备机功能元件流向胶囊C。泵3是例如螺线管活塞泵。然而，还可使用其他类型的泵装置。
制备机M还包括从泵输出端延伸的两根管，根据用户所选的温度选择，这两根管中的每根管对应于一可选的水流路径，如下文所述。第一流体连接管20将泵3连接至加热元件4，从而旨在将所述泵3排出的水朝加热元件4导流，通过该加热元件，所述水被加热到适于制备热饮的温度，进入流体通道。然后将所述加热的水从加热元件4通过热水导管22朝制备机的注射针11输送。
可选的流体管21从泵出口朝流路选择阀和注射针11直接延伸，如图1所示。换句话说，冷水管21绕过加热元件4，其目的是将泵排出的冷水经由流路选择阀8和注射针11直接导流至胶囊C。
胶囊C包括胶囊壁、顶部可刺穿的注射壁12，当所述胶囊功能上插入制备机M内时，制备机M的水注射针11将刺穿该注射壁。注入其中的水13流经配料层14，例如烘焙研磨咖啡或与可溶性配料(咖啡或牛奶)的混合物，以制成饮品，然后将其通过胶囊C的分装开口15进行分装，如图1中虚线箭头所示。
当将胶囊C装到胶囊保持器10内且所述胶囊保持器10功能上插入制备机内部时，可通过用选择杆5致动来启动制备机以制备饮料。然后水13从储存器1中被抽出，并流经制备机的管道和功能性元件(泵、加热元件、流路选择阀、注射针)，如图1中箭头所示。饮料制备循环启动后，根据选择杆5所处的位置，水有两条可选路径。
在第一种情况下，如果选择杆位于其冷却位置6，水将不会流经加热元件4。在这种情况下，水13的流动绕过加热元件4，从储存器1穿过管道2然后穿过泵3并穿过冷管21朝流路选择阀8和注射针11流动，其通过注射针并注入到胶囊C中。
在第二种情况下，如果选择杆5位于加热位置7，水13的流动从储存器1穿过管道2，然后穿过泵3并穿过连接泵3和加热元件4的管道20，然后从加热元件4穿过热水管22朝流路选择阀8和注射针11流动，其通过注射针并注入到胶囊C中。
作为最低要求，按照本发明用SMA或SMP制造的制备机的水引导元件是那些引导加热状态的水的那些元件，和/或呈现出直径的突然变化从而导致其中的水发生湍流的元件。那些元件特别是指加热元件的内部导管、热水导流管道部分22和注射针11。
根据本发明，SMA(智能记忆合金)或SMP(智能记忆聚合物)在被加热时改变形状，并在所述管内的温度降至转变温度以下时恢复至其初始室温形状，所述转变温度为介于65℃和80℃之间的温度。在下一个加热周期内，当随管道内表面膨胀材料再次膨胀，而然后收缩时，任何沉积的水垢将难以附着在表面上，因此提供了对矿物质沉积物的机械擦拭功效。
重要的是，根据本发明的制备机的SMA部件可被流经它们的水加热(这是SMA的被动加热)，或者作为另外一种选择，所述SMA部件或其至少一些可通过加热装置(例如其温度由温度控制器控制和致动的电阻)进行主动加热。
在一些情况下，根据本发明的制备机的特征可在于完全由SMA和/或SMP材料制成的水注射针11。
应当理解，对本文所述的现有优选实施例的各种修改和变型对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。可在不脱离本发明的精神和范围且不减损其伴随的优点的情况下做出此类修改和变型。因此，旨在此类修改和变型由所附权利要求书涵盖。

Claims (10)

1.一种食品或饮料制备机(M)，所述制备机包括壳体、含矿物质流体源(1)、适于功能性地包围至少一个食品或饮料配料容器(C)的容座(10)、用于将含矿物质流体(13)从所述源(1)导流至所述胶囊(C)的内部的装置(3)、任选的加热和/或冷却设备(4)，以及将所述源(1)、所述导流装置(3)、所述容座(10)和所述加热和/或冷却设备(4)流体接通的流体管道系统(2,20,21,22)，其特征在于：所述流体管道系统(2,20,21,22)和/或所述导流装置(3)和/或所述加热/冷却设备(4)的至少一部分由智能记忆合金(SMA)或智能记忆聚合物(SMP)制成，所述智能记忆合金或所述智能记忆聚合物被设计成能够在高于规定的温度阈值时可逆地膨胀或收缩，以在所述制备机(M)运行期间，通过机械作用消除水垢或其他沉积物在接触所述含矿物质流体(13)的表面上的积聚。
2.根据权利要求1所述的制备机(M)，其中所述含矿物质流体源是流体储存器(1)。
3.根据前述权利要求1或2所述的制备机(M)，其中所述导流装置是泵(3)。
4.根据前述权利要求1或2所述的制备机(M)，其中所述导流装置是适于致动内置于所述容器(C)中的泵装置的泵致动器。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的制备机(M)，其中所述温度包括在50℃至120℃的范围内，优选介于60℃和95℃之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制备机(M)，其中所述智能记忆合金选自：钛镍合金(NiTi)、铜-铝-镍，和通过将锌、铜、金和铁合金化制成的SMA。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的制备机(M)，其中所述含矿物质流体是水(13)。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的制备机(M)，其中用于将所述流体导流到所述胶囊内的装置包括流体注射针(11)。
9.根据权利要求8所述的制备机(M)，其中所述注射针(11)完全由SMA和/或SMP材料制成。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的制备机(M)，其中所述加热和/或冷却设备(4)的内部流体导管完全由SMA和/或SMP材料制成。
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