CN103281939A - 乳品乳化方法及装置 - Google Patents

Abstract

乳品乳化方法及装置，其中，沿着第一供给线（7）供给至乳化室（5）的第一乳品流吸入沿着第二供给线（8）的来自外部的第二空气流，第二供给线与第一供给线（7）在乳化室（5）的上游会聚；第二流经受重复截切操作，其中，在频率和占空比两个方面对截切进行调节。

Description

乳品乳化方法及装置

技术领域

本发明涉及乳品乳化方法及装置。

本发明可具有特定优势地用于在自动或非自动的灌装（infusion，泡制）设备中使乳品乳化，以用于生产卡布奇诺或类似的灌装饮料，并且在以下的描述中对所述灌装设备进行具体参照。

背景技术

以上类型的灌装设备通常采用例如在EP1785074中所描述的类型的乳品乳化装置，该装置通常包括第一乳品供给线；第二空气供给线；以及第三蒸汽供给线，其能由阀切断以生产冷的乳化乳品。

这三个供给线大致独立地在乳化室（通常为文丘里室）内部会聚，所述第一乳品供给线始终与其他两个供给线完全独立，所述乳化室将乳品、空气和蒸汽（如果有的话）混合以在出口处提供乳化的乳品，即，具有表面泡沫或“乳脂”的乳品，所述表面泡沫或“乳脂”的温度和体积取决于蒸汽是否存在，蒸汽的温度，以及乳品、空气和蒸汽的比例。该比例通过以下方式来控制：调节沿着所述第一线的来自泵的流；以及利用用于连续地或以可调频率脉冲式地调节流的液压流阻器，来调节沿着所述第二线的空气流。

尽管乳化乳品中的空气（为气泡的形式）的量是可调节的，然而以上类型的已知乳化装置的缺点在于，其几乎不能在“纹理”（texture）（即气泡的直径）上实现任何控制，所述纹理决定所产生的泡沫的稳定性，即，气泡越小，泡沫越稳定。

由于所述乳化室为文丘里室（其中，空气在如此高的速度下被注入乳品流中以致完全不能控制所产生的乳化液），所以通常无法预测所注入的空气产生大量相对小直径的气泡还是仅仅产生少量大直径的气泡，在后一种情况下，还无法预测气泡是否在乳化室的出口处破裂。

发明内容

本发明的目的在于提供被设计成消除以上缺点的乳品乳化方法及装置。

更具体地，本发明的目的在于提供被设计成控制所产生的乳化乳品中的空气气泡的数量和纹理的乳品乳化方法及装置。

根据本发明，提供一种如在权利要求1中并且优选地在直接或间接地从属于权利要求1的权利要求中任一项所要求的乳品乳化方法。

根据本发明，还提供一种如在权利要求7中并且优选地在直接或间接地从属于权利要求7的权利要求中任一项所要求的乳品乳化装置。

附图说明

将参照附图以示例的方式来描述本发明的非限制性实施例，附图中：

图1示出了根据本发明的乳品乳化装置的优一个选实施例的示意图。

图2示出了图1中的细节的操作图。

具体实施方式

图1中的数字1指示灌装设备整体，该灌装设备包括用于接收包含乳化乳品的饮料（例如卡布奇诺）的可移除杯3的可从外部接近的支座2，并且在制备饮料时，该可移除杯定位在灌装设备1的乳化装置6的乳化室5（优选地为已知的文丘里乳化室）的出口4的下方。

乳化装置6包括乳品供给线7；空气供给线8，在中间“Y”配件9处与供给线7连通，并且具有与供给线7共用且在乳化室5内部终止的端部10；以及直接在乳化室5内部终止且与供给线7和8分离的蒸汽供给线11。

供给线7包括一般的冷藏罐12，并且经由泵13（通常但非必然为齿轮泵）从罐12延伸至中间配件9。

供给线8具有与外部连通的入口14，并且经由以下部件且以所示顺序从入口14延伸至中间配件9：可选的空气过滤器15；用于控制沿着供给线8的空气流的阀组件16；以及可选的校准止回阀17，该校准止回阀允许向中间配件9的空气流，但是在任何情况下决不允许乳品经由中间配件9向阀组件16的回流。

供给线11包括被供应以来自诸如总水管的源头（未示出）的水的锅炉18，该锅炉经由电致动的截止阀20并且在给定的温度下将蒸汽供给至乳化室5，所述给定温度由恒温器装置19控制并且优选地根据由位于中间配件9处的感应器（未示出）记录的乳品温度来控制。

如在图2中所示，阀组件16为重复截切的类型，并且包括：限定一部分供给线8的通路21；可在打开位置与关闭位置之间穿过通路21移动的优选地为电致动的开闭器22，该开闭器在打开位置和关闭位置分别打开和关闭通路21；用于启动开闭器22的常规电磁致动器或压电致动器23；以及通过电控制系统实现的重复截切（chopping，斩波）装置RCU24，所述电控制系统被设计成除了其他以外提供足够的功率以控制电磁致动器23。

示意性地，RCU24包括：用于产生一组方波的方波发生器SWG25，所述方波的频率由控制电路26根据给定数目的部分设定且部分记录的量（例如，给定的范围；外部温度；由使用灌装设备1的国家中的平均消费者偏好指定的饮料特性等）来调节；以及用于调节占空比（即每个脉冲内的起作用时间）的脉宽调制器PWM27，且该脉宽调制器由控制电路28根据给定数目的其他的部分设定且部分记录的量（例如，给定的范围；蒸汽温度；杯3内部的温度等）来控制。

RCU24优选地在PLC中或者一般地在集成电子控制系统或分布式电子控制系统中实现，所述PLC或者所述集成电子控制系统或分布式电子控制系统被设计成接收和处理所记录的量、计算必要的频率和占空比、以及向致动器23提供必要的功率。

阀组件16为商用的类型，具有非常快的反应时间（为千分之一秒的量级），并且用在乳化装置6中以将经由入口14吸入的连续的空气流打散或“截切”成一组的“段”，每个所述段均限定在中间配件9处进入乳品流时的空气气泡。

因为空气是通过沿着供给线8（位于紧邻中间配件9的上游）产生的压力从外部吸入的，所以沿着供给线8移动至中间配件9的空气的“段”全部以相同的速度（如同由阀组件16调制的单个压力波的峰一样）行进，保持独立，并且由于空气的“段”以大致为零的相对速度进入乳品流，因而在不挤压结合的情况下（即，仍保持独立）渗入来自供给线7的乳品流。

换句话说，由于阀组件16的存在，因此沿着共用的端部10发生预乳化作用，使得从共用的端部10流出乳品与离散空气气泡的高度稳定的混合物。

在乳化装置6中，RCU24用于调节这些空气气泡的大小和数量以及因此调节所产生的泡沫的数量和纹理两者，而不必干涉通道21的横截面尺寸，该通道的横截面尺寸因此可制成足够大以减少清洗，能使用空气过滤器15来进一步减少清洗。

能通过利用SWG25调节方波控制致动器23的频率，来调节所产生的空气气泡的数目；并且能通过利用PWM27调节占空比的长度（即，开闭器22的打开时间），来调节空气气泡的大小（即“纹理”）。

换句话说，通过利用PWM27调节开闭器22的起作用脉冲的频率和持续时间，提供动态“平均调节”和空气流的扼流两者，从而在乳化液中实现最佳数量和大小的空气气泡。

由于气泡的大小受饮料温度强烈地影响，因此使电致动阀20保持关闭以生产冷的乳化乳品，并且以上调节还优选地将环境温度考虑在内；并且相反地，为了生产热的乳化乳品，使电致动阀20保持打开，并且以上调节还优选地将温度调节装置19的温度设定考虑在内。

明显地，可使阀组件16保持关闭以生产无泡饮料（flat beverage），尽管如此，该操作模式在此处所解决的技术问题的范围之外，并且仅仅出于透彻的目的而将其包括在此。

Claims (18)

1.一种乳品乳化方法，包括以下步骤：

-沿着第一供给线（7）将乳品的第一流供给至乳化室（5）；以及

-在所述乳化室的上游处，通过经由所述第一流吸入沿着第二供给线（8）的空气的第二流而对所述乳品与所述空气进行预乳化，所述第二供给线与所述第一供给线（7）沿着位于所述乳化室（5）的上游的预乳化端部（10）会聚；在沿着所述第二供给线（8）且位于所述端部（10）的上游的一点处，所述第二流经受重复截切操作，其中，在频率和占空比两个方面对截切进行调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二流在沿着所述第二供给线（8）的所述点的上游从外部被吸入，并且所述第二流为连续的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在沿着所述第二供给线（8）的所述点的上游对所述第二流进行过滤。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述重复截切操作由阀组件（16）执行，所述阀组件位于沿着所述第二供给线（8）的所述点处并且包括由重复截切装置（24）控制的电致动开闭器（22）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过以下方式在频率和占空比方面对截切进行调节：利用一组方波来控制所述电致动开闭器（22），所述一组方波由方波发生器（25）发射并具有能调节的给定频率；以及利用脉宽调制器（27）而能调节地对所述一组方波进行调制。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述第一流由泵（13）推动。

7.一种乳品乳化装置（6），包括：乳化室（5）；第一供给线（7），用于将乳品的第一流供给至所述乳化室（5）；第二供给线（8），与所述第一供给线（7）沿着位于所述乳化室（5）的上游的共用端部（10）会聚，并且所述第二供给线用于将空气的第二流供给至所述共用端部（10）以及用于将乳品和空气的预乳化流供给至所述乳化室（5）；以及阀组件（16），位于沿着所述第二供给线（8）且处于所述共用端部（10）的上游的一点处；所述阀组件包括：电致动开闭器（22），能在分别使所述第二供给线（8）打开和关闭的打开位置与关闭位置之间移动；以及重复截切装置（24），用于在频率和占空比方面控制所述开闭器（22）。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述重复截切装置（24）包括方波发生器（25）以及脉宽调制器（27），所述方波发生器和所述脉宽调制器两者结合在所述重复截切装置（24）中；所述方波发生器（25）以给定的能调节频率发射一组方波；并且所述脉宽调制器（27）介于所述方波发生器（25）与所述电致动开闭器（22）之间，并且所述脉宽调制器被设计用于接收并能调节地调制所述一组方波，以便在频率和占空比方面控制所述电致动开闭器（22）。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述重复截切装置（24）在PLC中或者在集成电子控制系统或分布式电子控制系统中实现，所述PLC或者所述集成电子控制系统或分布式电子控制系统用于接收和处理所记录的量、计算必要的频率和占空比、以及供应启动所述开闭器（22）所需的功率。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述重复截切装置（24）包括控制工具（26），所述控制工具用于根据给定数目的部分设定且部分记录的量来控制所述方波发生器（25）的频率。

11.根据权利要求8至10中的一项所述的装置，其中，所述重复截切装置（24）包括连接至所述脉宽调制器（27）的控制工具（28），以根据给定数目的部分设定且部分记录的量来控制所述电致动开闭器（22）的占空比。

12.根据权利要求7至11中的一项所述的装置，其中，所述第二供给线（8）具有与外部连通的入口（14）。

13.根据权利要求7至12中的一项所述的装置，还包括空气过滤器（15），所述空气过滤器沿着所述第二供给线（8）位于所述阀组件（16）的上游。

14.根据权利要求7至13中的一项所述的装置，还包括止回阀（17），所述止回阀沿着所述第二供给线（8）位于所述阀组件（16）的下游。

15.根据权利要求7至14中的一项所述的装置，其中，所述第一供给线（7）包括乳品泵（13）。

16.根据权利要求7至15中的一项所述的装置，还包括第三供给线（11），所述第三供给线独立于所述第一和第二供给线（7，8）并且用于将蒸汽供给至所述乳化室（5）。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述乳化室（5）为文丘里乳化室。

18.一种灌装设备，用于生产灌装饮料，并且所述灌装设备包括根据权利要求7至17中任一项所述的乳品乳化装置（6）。

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