(54) Título: DISPOSITIVO EMULSIFICANTE PARA PRODUZIR LEITE ESPUMANTE E SEMELHANTE E MÉTODO RELATIVO (73) Titular: KONINKLIJKE PHILIPS N. V.. Endereço: High Tech Campus 5, 5656 AE Eindhoven, HOLANDA(NL) (72) Inventor: GIUSEPPE FIN; MARCO SANTINI.
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 13/11/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 13/11/2018
Assinado digitalmente por:
Liane Elizabeth Caldeira Lage
Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
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DISPOSITIVO EMULSIFICANTE PARA PRODUZIR LEITE
ESPUMANTE E SEMELHANTE E MÉTODO RELATIVO
Descrição Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos em dispositivos emulsificantes para produzir leite emulsificado através de sucção de ar e leite por meio de um fluxo de vapor.
Estado da Técnica [002] Máquinas para produzir café são, em alguns casos, dotadas de dispositivos para produzir leite com espuma, para preparar cappuccino ou bebidas similares. Esses dispositivos incluem um tubo para aspirar leite de um reservatório específico e um duto de entrada de ar ambiente. Um fluxo de vapor, vindo de um gerador de vapor adequado, alimentado em um tubo adequado, tal como um tubo Venturi, causa uma pressão de vácuo, que aspira leite e ar. O fluxo de ar, leite e vapor cria uma emulsão, o vapor quente aquece o leite e, consequentemente, uma emulsão na temperatura requerida pode ser obtida.
[003] Um dispositivo emulsificante desse tipo é descrito, por exemplo, em EP-A-719514. A mistura de ar e leite é aspirada por meio da sucção produzida por um fluxo de vapor em uma câmara de emulsão em que a espuma é formada e daqui a espuma é distribuída através de uma bica de distribuição em um copo ou outro recipiente.
[004] WO-A-0016674 e EP-858757 descrevem dispositivos emulsificantes similares com um tubo Venturi alinhado axialmente com uma câmara de emulsão, em que leite e ar são aspirados pela sucção produzida no tubo Venturi pelo vapor pressurizado. Um dispositivo similar é descrito na
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2/13 patente norte-americana equivalente N° 6499389.
[005] W0-A-9100041 descreve uma máquina para produzir café cuja torneira de distribuição está associada a um dispositivo emulsificante que recebe leite de um recipiente, tal como um sachê de leite ou semelhante e ar ambiente aspirado por meio do vapor produzido em uma caldeira especifica. Outros dispositivos emulsificantes são descritos em US-A-4779519, USA-5265519, US-A-5330266, US-A-4715274, EP-A-1441626.
[006] Em alguns dispositivos emulsificantes também é possível desligar a sucção de ar para produzir apenas leite quente através da mistura do vapor quente pressurizado e do leite aspirado por meio de pressão de vácuo no tubo Venturi. Nesse caso, o vapor e o leite são misturados na câmara de emulsão para produzir leite quente sem espuma.
[007] Um dispositivo com essa função é descrito em EP-A-1688074, cujo conteúdo é incorporado completamente na presente descrição.
[008] EP-A-1132032, EP-A-0803220 e US-B-6253667 descrevem um dispositivo emulsificante com um tubo duplo para sucção de leite de um recipiente posicionado em uma câmara refrigerada. Os dois tubos de sucção tornam possível obter, na mesma câmara de emulsão, leite quente ou leite com espuma através da mistura com vapor quente sozinho ou com o vapor quente e ar.
[009] Em EP-A-1688074 e US-A-6253667 uma válvula de descarga é proporcionada no tubo de sucção de leite, alimentara ar no tubo de sucção no final do processo de emulsão. Essa válvula está localizada no ponto mais alto do tubo, em comunicação com o reservatório de leite, de modo que pela abertura da válvula o ar entra no tubo de leite, causando
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3/13 o esvaziamento do referido tubo por gravidade. Isso impede leite de permanecer no tubo de sucção com consequências prejudiciais para a qualidade do leite emulsificado e também efeitos negativos em termos de higiene, derivando da deterioração do leite, que, de outro modo permanecería nos tubos. O esvaziamento de outras áreas em que leite está presente não é tão eficiente.
De fato, a ausência de contrapressão adequada na câmara de emulsão não permite o esvaziamento seguro da área do dispositivo a jusante do ponto em que leite é misturado com ar.
[010] válvulas especiais descarregar leite
Além disso, esses dispositivos requerem com respectivos controles de abertura para dos tubos. O dispositivo de abertura e fechamento de válvula requer elementos de controle adicionais, sujeitos ao desgaste e que pode dar origem a não-funcionamentos e que, em qualquer caso, aumenta o custo global do dispositivo emulsificante.
Objetivos e Sumário da Invenção [011] De acordo com um aspecto particular, um objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo emulsificante que vence inteiramente ou em parte as desvantagens antes citadas. Mais especificamente, de acordo com uma modalidade vantajosa, o objetivo da invenção é produzir um dispositivo emulsificante que permite descarga de leite aperfeiçoada, mais eficiente e mais segura dos tubos do dispositivo emulsificante.
[012] Em substância, de acordo com uma modalidade possível, um dispositivo emulsificante proporcionado, compreendendo: um tubo de alimentação de leite;
um duto de entrada de ar; um tubo de alimentação de vapor
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4/13 pressurizado; uma enrolamento em que leite e ar, aspirados por meio de vapor pressurizado, são misturados e emulsifiçados. Uma passagem controlada é proporcionada ao longo do tubo de alimentação de vapor para colocar, seletivamente, o tubo de alimentação de vapor em comunicação com o exterior e para causar a descarga do tubo de alimentação de leite, quando a passagem controlada é aberta, isto é, no final de um ciclo operacional. Desse modo, é possível colocar o tubo de alimentação de vapor em comunicação com o exterior para fornecer uma quantidade suficiente de ar para o dispositivo, quando ainda há pressão de vapor residual. Isso assegura limpeza aperfeiçoada do dispositivo.
[013] De acordo com uma modalidade vantajosa, uma válvula para controlar a abertura e o fechamento da passagem é disposta na referida passagem. De preferência, a válvula é produzida de modo que abertura e fechamento são controlados pela pressão do vapor no tubo de alimentação de vapor pressurizado. Dessa maneira, a abertura da válvula e, consequentemente, descarga de leite dos tubos ocorre, automaticamente, sem a necessidade de dispositivos de controle secundários, por meio da variação na pressão no tubo de vapor sozinho. Quando o ciclo de produção é iniciado, a pressão do vapor no interior do tubo de alimentação de vapor aumenta rapidamente para quase de imediato fechar a válvula e, consequentemente, impede o vapor pressurizado de sair da passagem de comunicação entre o interior do tubo de alimentação de vapor e o exterior. No final do ciclo de operação, isto é, quando uma quantidade adequada de leite emulsificado tiver sido produzida, a pressão do vapor é reduzida mais ou menos gradualmente com uma válvula de borboleta ou em qualquer outra
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5/13 maneira adequada, o que causa a abertura automática da válvula de descarga que conecta o tubo de alimentação de vapor com o exterior.
[014] A válvula pode ser calibrada adequadamente de modo que ela se abra antes que a pressão no tubo de alimentação de vapor caia abaixo de um valor predeterminado em relação à pressão ambiente. Por exemplo, de acordo com uma modalidade vantajosa, a válvula pode ser projetada para abrir quando a pressão excessiva do vapor em relação à pressão ambiente está entre 0,5 e 4,5 kPa (5 e 45 mbar) , de preferência, entre 0,1 e 4 kPa (10 e 40 mbar) e mesmo mais preferivelmente, entre 2 e 4 MPa (20 e 40 mbar) . Dessa maneira, a válvula é aberta para permitir o influxo de grandes quantidades de ar antes que o fluxo de vapor em direção à câmara de emulsão termine. Isso resulta em um efeito de lavagem de todo a área em que leite pode estar presente, bem como descarga automática por gravidade do tubo de sucção de leite a montante da área em que é misturado com vapor.
[015] Portanto, além da vantagem de obter abertura e fechamento automáticos como uma função da variação da pressão do vapor no interior do tubo de alimentação de vapor, com essa modalidade particular da invenção, uma ação de limpeza e descarga de resíduos de leite do dispositivo emulsificante mais eficiente também é obtida.
[016] Ainda, características e modalidades vantajosas do dispositivo de acordo com a invenção são indicadas nas reivindicações anexas e serão descritas aqui em mais detalhes com referência a um exemplo não-limitativo da modalidade da invenção.
[017] A invenção também se refere a um método
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6/13 para produzir leite emulsificado por meio de um dispositivo do tipo descrito acima, compreendendo as etapas de:
alimentação de vapor pressurizado no referido tubo de alimentação de vapor, com a referida passagem fechada;
por meio do vapor pressurizado, aspiração de leite e ar através do referido tubo de alimentação de leite e do referido duto de influxo de ar, respectivamente;
distribuição de leite emulsificado através de mistura de ar e leite;
após a distribuição, redução da pressão do vapor, abertura da referida passagem e permissão para o ar entrar no tubo de alimentação de leite através da referida passagem, descarga do leite nele contido e ejeção do leite residual da área de mistura e da área de emulsão por meio de um fluxo residual de vapor.
Breve Descrição dos Desenhos [018] A invenção será melhor compreendida seguindo a descrição e o desenho anexo, que mostra uma modalidade prática não-limitativa da invenção. Mais especificamente, no desenho:
[019] a figura 1 mostra um diagrama simplificado de um dispositivo de acordo com a invenção encaixado em uma máquina para distribuir café, representada apenas esquematicamente;
[020] a figura 2 mostra uma seção da válvula para abertura e fechamento do tubo de influxo de vapor em uma modalidade possível;
[021] a figura 3 mostra um corte do dispositivo emulsificante real, com a câmara de emulsão, o tubo Venturi
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7/13 para aspirar leite e ar e o tubo de descarga de leite emulsifiçado; e [022] a figura 3A mostra um detalhe do dispositivo para definir a seção para passagem de ar.
Descrição Detalhada de uma Modalidade da Invenção [023] A figura 1 representa, na forma de um diagrama em blocos, uma máquina para produção de café e leite emulsif içado. Na máquina, indicada como um todo com 1, a unidade de produção de café 3 pode ser de qualquer tipo e não é descrita aqui em mais detalhes nesta descrição, é suficiente mencionar que tem uma torneira única ou dupla 5 para distribuir café em um copo T que pode ser colocado em uma superfície P da máquina.
[024] Posicionada no lado da torneira 5 para distribuição de café está uma segunda torneira 7 para distribuição de leite emulsifiçado, isto é, leite com espuma, distribuído de um dispositivo emulsificante, o corpo principal do qual é indicado com 9. O dispositivo emulsificante 9 está em conexão, através de um tubo de alimentação de leite 11, com um reservatório 13, em que o leite para preparar a emulsão está contido.
[025] O dispositivo emulsificante 9 também tem uma abertura 15, descrita em mais detalhes com referência à figura 3, para aspirar ar ambiente e um tubo de alimentação de vapor pressurizado 17, alimentado de um gerador de vapor 19 ou outra fonte de vapor adequada em uma pressão e temperatura adequadas. Uma válvula 21 é posicionada ao longo do tubo 17 para colocar o interior do tubo de alimentação de vapor pressurizado 17 em comunicação com o ambiente externo para os fins descritos abaixo. Uma modalidade possível da válvula 21
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8/13 está representada na figura 2. Ela tem um corpo 23 em que há um compartimento 25 fechado no topo por uma cobertura 2 7 perfurada em 27A para colocar o interior do compartimento 25 em comunicação com o exterior. Posicionado no interior do corpo 23 da válvula é um diafragma 29 com orifícios 31 que podem ser fechados por um elemento móvel de fechamento 33, guiado por uma haste 35, sob o efeito da pressão presente no interior do tubo de vapor 17. 0 elemento de fechamento 33, comprimido contra o diafragma 29 pela pressão do vapor no tubo 17, fecha os orifícios 31, impedindo a comunicação entre o interior do tubo 17 e o ambiente externo. Quando a pressão no interior do tubo 17 cai abaixo de um certo valor, determinado pelas especificações mecânicas da válvula, o elemento de fechamento 33, comprimido contra o diafragma é abaixado através do efeito de seu próprio peso ou, opcionalmente, com o auxílio de um elemento elástico (não-mostrado) , para abrir os orifícios 31 e colocar o interior do tubo 17 em comunicação com o ambiente externo através do furo 2 7A na cobertura 2 7 que fecha o compartimento 25 do corpo 23.
[026] Deve ser compreendido que a representação na figura 2 é apenas uma das muitas configurações possíveis da válvula 21, que pode assumir qualquer forma adequada. De preferência, a válvula será projetada de modo que ela se abre para colocar o interior do tubo 17 em comunicação com o ambiente externo, quando a pressão no tubo 17 cai abaixo de um valor mínimo e fechar a comunicação entre o interior do tubo 17 e o ambiente externo, quando a pressão no tubo 17 excede um segundo valor de pressão preestabelecido.
[027] Dessa maneira, conforme indicado acima, de acordo com o valor da pressão no interior do tubo de
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9/13 alimentação de vapor pressurizado 17, a válvula 21 abrirá ou fechará, permitindo ou impedindo a entrada de ar no tubo 17.
[028] A figura 3 mostra em detalhes um corte de acordo com um plano mediano do corpo 9 do dispositivo emulsificante em uma modalidade vantajosa. Deve ser compreendido que a descrição abaixo com referência à figura 3 se aplica a um dos métodos possíveis de produção do corpo do dispositivo emulsificante, que pode variar e tomar diversas formas em relação àquelas ilustradas, embora essas sejam particularmente vantajosas por uma série de razões que serão explicadas abaixo.
[029] O corpo 9 do emulsificador é composto, substancialmente, de três pedaços ou partes, indicadas com 9A, 9B e 9C. Os pedaços 9A, 9B e 9C podem ser produzidos através de moldagem em um material plástico adequado com rigidez apropriada. O pedaço 9A forma uma câmara de emulsão 41, em que leite e ar aspirados pelo fluxo de vapor formam uma espuma que é descarregada da câmara de emulsão através de um furo 43, proporcionado na base da câmara de emulsão. O furo 43 é conectado a um acoplamento 45 adaptado no pedaço 9A do corpo 9 do dispositivo emulsificante. O acoplamento 45 está comunicação de fluido direta ou indireta com a torneira 7 (figura 1) . Um furo 47, com o qual o tubo de alimentação de vapor pressurizado 17 se conecta, é produzido no pedaço 9B. O furo 4 7 tem uma porção com uma seção maior 4 7A e uma porção com uma seção menor 47B coaxial com o pedaço 9C, que forma um tubo Venturi. Em outras palavras, o pedaço 9C tem um furo axial com uma seção que diminui gradualmente de uma entrada posicionada na frente da saída do tubo 47B para uma saída em direção à câmara de emulsão 41.
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10/13 [030] O pedaço 9C, formando o tubo Venturi, é posicionado fendido em um assento 49 do pedaço 9A, em que uma aba do pedaço 9B é inserida para manter o pedaço 9C em posição, que, para esta finalidade, tem um ressalto específico e um flange que se apoia contra a protuberância que define a base do assento 49, conforme mostrado na figura 3.
[031] Também proporcionado no pedaço 9B está um furo 51 com uma porção 51A em que uma haste ou pino 53 é inserido e uma porção 51B com uma seção menor que leva a um volume 55 sobre o tubo Venturi formado do pedaço 9C e delimitado entre o pedaço 9C e uma porção de superfície do pedaço 9B, circundando o canal ou tubo 47B. Nesse volume 55 e no volume definido pelo furo 51A, 51B, o leito é misturado com o ar externo aspirado pelo fluxo de vapor que é alimentado no tubo Venturi, definido pelo pedaço 9C. A haste 53 tem uma seção apropriada mostrada melhor na figura 3A.
[032] Como pode ser visto na figura 3A, a haste 53 tem um chanfro ou parte achatada 53A e, consequentemente, a sua seção transversal não coincide com a seção do furo 51 em que é encaixada. 0 chanfro 53A define, junto com a superfície interna do furo 51, uma abertura para o ar aspirado do lado de fora passar. Através da mesma abertura, leite é aspirado através de um canal 57 ao qual o tubo 11 para aspiração de leite do reservatório 13 é conectado.
[033] A operação do dispositivo descrito acima é como segue. Quando leite emulsifiçado ou com espuma deve ser produzido, após a colocação do copo T sob a torneira de distribuição 7, uma derivação ou válvula 18 (figura 1) posicionada no tubo de influxo de vapor pressurizado 17 é aberto. O vapor no tubo 17 alcança, imediatamente uma pressão
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11/13 suficientemente alta, por exemplo, da ordem de 8 kPa (80 mbar) de pressão em excesso em relação ao ambiente externo, o que causa imediatamente fechamento da válvula 91, com isso isola a parte de dentro do tubo de influxo de vapor 17 em relação ao ambiente externo. O vapor pressurizado alcança o corpo 9 do emulsif icador e circular através do tubo 47A, 47B no tubo Venturi, definido pelo pedaço 9C do corpo 9.
[034] A aceleração do vapor no interior do tubo Venturi faz com que sucção seja produzida no volume 55, o que aspira o leite a ser emulsificado do reservatório 13 através do tubo 11. Junto com o leite, ar ambiente também é aspirado através da abertura definida entre o furo 51 e a haste 53. O ar e o leite são emulsif içados na câmara 41 e o vapor pressurizado em alta temperatura, aquece, simultaneamente, o leite.
[035] A bebida emulsificada é descarregada em direção à torneira 7 através do tubo de descarga 43.
[036] A câmara de emulsão 41 tem uma seção transversal, que é substancialmente maior do que o tubo Venturi e, assim, define um volume de compensação com a seguinte função. Se a quantidade de vapor e/ou a sua temperatura forem excessivas em relação à quantidade de leite, este último tenderá a alcançar o ponto de ebulição. Na ausência de um volume adequado na câmara de emulsão 41, a ebulição bloqueará o fornecimento de fluido e, em consequência, obstruirá a formação de fluxo com espuma e regular de leite emulsificado. O grande volume da câmara de infusão 41 assegura que a pressão excessiva produzida pela ebulição local do leite pode ser compensado, para impedir bloqueio do fornecimento de fluidos na câmara de emulsão. Portanto, o uso de uma câmara de emulsão
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12/13 tendo uma seção transversal que aumenta, substancialmente, a jusante da saída do tubo Venturi também forma um aspecto particularmente relevante da presente invenção.
[037] Um outro aspecto relevante da presente invenção é a configuração da haste 53. Com a modalidade ilustrada, que compreende uma haste com uma área achatada lateral, inserida em um furo com uma seção transversal que não coincide com aquela da haste, é possível definir um furo passante simples para a passagem de ar tendo dimensões muito pequenas, sem a necessidade de produzir furos calibrados na massa de material plástico formando o corpo 9 do emulsificador. Em substância, isso torna possível produzir um dispositivo emulsificante 9 sem a necessidade de prestar atenção particular às tolerâncias das aberturas de influxo de ar. Além disso, a conformação achatada da haste 53 torna possível, pela sua rotação em seu furo 51, remover quaisquer incrustações de leite que podem se formar e podem, caso contrário, obstruir o fluxo de ar. A conformação e a seção da haste também podem tais que regulem a seção da abertura de entrada de ar e a seção da abertura para alimentação de leite, visto que a saída do tubo de entrada de leite está perto da haste e da área em que ar e leite são misturados começa no volume que circunda a haste 53.
[038] A formação do corpo 9 do emulsificador em três pedaços 9A, 9B e 9C permite que o corpo do emulsificador seja formado com um processo de moldagem utilizando materiais relativamente rígidos, o que torna possível produzir peças de consistência dimensional considerável, assegurando conformidade mesmo com tolerâncias relativamente restringentes nas várias partes a serem conectadas uma à outra. Isso é importante para impedir vazamentos de fluidos e facilitar a
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13/13 montagem dos vários pedaços.
[039] Dentro do escopo deste contexto, é particularmente vantajoso produzir o corpo do emulsificador com uma porção principal 9A, definindo uma câmara de emulsão 41 e com uma porção 9B fechando a câmara de emulsão, em que o tubo de alimentação de vapor e o tubo de entrada de leite são produzidos, junto com a abertura de entrada de ar. Também particularmente vantajosa é a produção do tubo Venturi em um terceiro componente ou porção 9C, com um flange ou outro elemento de contato, com o qual o qual o tubo Venturi pode ser bloqueado em um assento produzido, por exemplo, na porção inferior 9A, por meio de uma porção flangeada da porção superior.
[040] Deve ser compreendido que o desenho mostra apenas um exemplo proporcionado por meio de uma disposição prática da invenção, que pode variar em formas e disposições sem, porém, se afastar do escopo do conceito subjacente da invenção. Quaisquer números de referência nas reivindicações anexas são proporcionados para facilitar a leitura das reivindicações com referência à descrição e ao desenho e não para limitar o escopo de proteção representado pelas reivindicações.
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