CN107427161B - 奶起泡装置、包含该装置的饮品制备机及奶起泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有混合室的奶起泡装置，该混合室构造为使得当奶流经该混合室时，剪切力作用于奶并且导致奶中包含的蛋白质机械裂解，因此改善奶起泡的效果。本发明也涉及具有这种奶起泡装置的饮品制备机，以及使用这种奶起泡装置的用于奶起泡的方法。

Description

奶起泡装置、包含该装置的饮品制备机及奶起泡方法

技术领域

本发明涉及一种具有混合室的奶起泡装置，该混合室被构造成使得当奶流经混合室时，剪切力作用于奶并导致奶中包含的蛋白质机械裂解，因此产生改善奶起泡的效果。本发明还涉及一种具有该奶起泡装置的饮品制备机和采用该奶起泡装置的用于奶起泡的方法。

背景技术

可以调配奶或奶泡甚至混合饮品的现代咖啡机还可以调配冷奶或冷奶泡。为了调配奶或奶泡——或者冷奶或冷奶泡、或者热奶或热奶泡，采用了复杂的系统：例如，绕开加热器的装置(EP 2 120 656 B1)、或用于产生和调配冷产品以及用于产生和调配温产品是完全分开的(双)路径的装置(EP 2 294 952 B1)。

因此，系统方面的高复杂度是不利的。这也起因于这样的事实：与使冷奶起泡相比，因为粘度显著不同，为了使温奶起泡，对于产生相同微孔和相同均匀度的泡沫质量，需要相当高的能量输入。已知系统的一个很大的缺点在于：尤其低的灵活性，这是因为经常需要高操作压力(由于管线中的孔很小)。这导致了诸如泵、通流加热器等组件仅可以在非常窄的范围内使用并且彼此相互影响。由此，导致在可变性上相应地受到了限制。

发明内容

从技术的现状出发，本发明的目的是提供一种能够在泡沫一致性方面具有最大可能的灵活性的奶起泡装置。同时，该系统旨在具有简单且同时较少不可靠的结构，使得泡沫的产生尽可能地独立于各参数的变化，例如空气量、气压、奶量、奶压力或温度。

根据本发明，提供了一种具有混合室的奶起泡装置，该混合室具有至少一个用于奶和空气和/或蒸汽的入口以及至少一个用于奶泡的出口。在混合室中，另外设置径向或轴向可移动的轴，并且混合室在入口和出口之间有多个交替设置使奶从入口到出口能够曲折流动的剪切件。因此，混合室在奶的流动区域中具有对通流奶产生流动阻力的限制区，使得当奶流过限制区时，由于限制区，剪切力作用于奶，并导致奶中蛋白质的机械裂解。

单独的空气以及空气混合蒸汽形成的空气-蒸汽混合物都可以供应到混合室。在想要制作冷奶泡的情况下，选择仅供应空气。相反，如果要制作温奶泡，则加入空气-蒸汽混合物。基本上，通过单个的入口将奶和空气、或空气-蒸汽混合物供应到混合室也是可以的。

根据本发明，混合室现有剪切件，通过剪切件向流经混合室的奶传递多重剪切作用。该剪切作用由流动区域中的限制区引起，通过该限制区产生流动阻力，且该流动阻力导致在该限制区之前的压力升高以及紧接在限制区之后的突然压力下降。由于这种突然的压力下降，产生强烈的剪切力，结果导致奶中包含的蛋白质机械的细胞裂解。通过这种细胞裂解可以使奶更好地起泡。

混合室可以具有圆柱形或圆锥形的结构。在圆锥形结构的情况下，优选是混合室的直径从入口到出口递减。通过减小直径，可以减少朝向末端的能量输入，这引起泡沫沉降，作为其结果，可以改善奶泡的均匀化。

奶起泡装置的一个优选实施例提供了在轴的区域中的混合室中心设置至少一个用于奶和空气或空气-蒸汽混合物的入口。在这种情况下，剪切件被设置成使得通过入口进入的奶或奶和空气的混合物或奶和空气-蒸气混合物的混合物被交替地从室中心输送到室壁、然后又从室壁输送到室中心。这个曲折的流动路径可以重复若干次，曲折的数量仅受限于混合室的尺寸。

根据本发明的另一实施例提供了至少一个用于奶、空气或空气-蒸汽混合物的入口设置在室壁区域。在这种情况下，奶、空气或空气-蒸气混合物被交替地从室壁输送到室中心、然后又从室中心输送到室壁。这里同样产生曲折的流动。

另一优选实施例提供了剪切件设置在至少一个轴上并且相对于室壁有间隔，由此形成了壁侧开口，这些壁侧开口与剩余的流动区域(即相邻的剪切件之间的流动区域)相比，壁侧开口被制成使得这些壁侧开口表示为形成限制区的尺寸。另外，在室壁也设置了剪切件，由此形成了轴侧开口，这些开口与剩余的流动区域(即相邻的剪切件之间的流动区域)相比，开口的尺寸被制成使得这些轴侧开口形成开口表示为限制区的尺寸。限制区引起的流动阻力产生了在该限制区之前的压力升高并且随即在限制区之后直接的压力下降，由此导致了作用在奶上的特别强的剪切力。

混合室的一个优选结构提供了混合室中的剪切件交替地设置在混合室的壁上和轴上，并且在入口和出口的方向上其相邻的剪切件分别地设置在混合室的壁上和轴上。这导致了奶的曲折流动。

在一个优选的变型中，设置在混合室中的轴可以通过转子驱动装置旋转。转子转速从而优选在500r/min到7,000r/min之间，特别优选在2,000r/min到4,000r/min之间。

也可在混合室中设置多个可转动的轴，例如两个轴，并且这些多个可转动的轴在相对的方向上相对于彼此旋转。在这种情况下，由于这种旋转，奶被施加了额外的剪切力。

另一个优选实施例提供了轴可以通过轴向驱动装置在入口的方向和出口的方向上轴向移动。优选地，本文包括振荡电枢驱动器，例如在振荡电枢泵中所使用的那种。轴因此在一端具有铁芯或永磁体(电枢)和弹簧。另外还使用被供应交流电压并产生振荡磁场的线圈。在两个独立线圈的情况下，可以无需弹簧。振荡电枢驱动器可以集成在混合室中，从而使弹簧和电枢经受奶的环流。振荡电枢驱动器也可以设置在混合室外部。

根据本发明的剪切件优选地从以下构成的组中进行选择：圆盘、薄片、以及圆盘和薄片的组合。圆盘因此可以额外具有贯通开口，特别是以孔、槽或其结合的形式。这些贯通开口相对于剩余的流动区域，即相邻的圆盘之间的区域，被制作成使得贯通开口表示为限制区的尺寸。这些限制区则对通流的奶形成流动阻力。当流经该贯通开口，则在贯通开口之后也产生突然的压力下降，该压力下降与通流奶上增加的剪切力有关。相邻的圆盘的贯通开口因此优选地相对于彼此偏移设置，使得流经贯通开口的奶必须被偏转以便流经下一个圆盘中的贯通开口。

另一优选实施例提供了将奶起泡装置连接到控制单元，通过该控制单元，奶起泡装置的以下参数中的至少一个是可调节的：

·供应到混合室中的奶量，

·每单位时间供应到混合室中的空气的量或空气-蒸汽混合物的量，

·供应到动态混合单元中的空气-蒸汽混合物中空气和蒸汽的混合比，

·用于奶、空气和/或蒸汽的输送速率，

·供应给轴的机械能，特别是冲程中的转速和/或冲程频率。

优选地，由于能量输入主要归因于蒸汽的冷凝，因此通过蒸汽的量和/或蒸汽的温度可以控制或调节奶的温度和/或奶泡的温度。可替代地或附加地，也可提供对混合室进行加热，或提供用于加热奶和/或奶泡的通流加热器。这也可以由控制单元进行控制或由控制和调节单元进行调节。

根据本发明也提供了一种饮品制备机，其具有如前文所描述的奶起泡装置。根据本发明的饮品制备机中尤其包括用于调制热饮的那些饮品制备机。

根据本发明，提供了一种在混合室中用于奶起泡的方法，混合室具有至少一个用于奶和/或空气、和/或空气-蒸汽混合物的入口以及至少一个用于奶泡的出口。在混合室中设置有径向或轴向的可移动的轴。奶沿着设置在混合室中的剪切件流动，从入口到出口曲折流经混合室。由于奶的流动区域中的多个限制区，产生了流动阻力，使得当奶流经限制区时，剪切力作用于奶并引起奶中所含的蛋白质机械裂解。

为了将混合物(奶泡)调配成温热的状态，可以向混合室供应蒸汽。此外，也可在混合室中(例如以糖浆的形式)混合调味品，例如，混合咖啡或起泡巧克力饮品或类似饮品。

根据本发明，通过改变例如转子驱动装置的转速、轴向驱动装置的冲数、空气量(体积流量)、奶量(体积流量)、和/或蒸汽温度、和/或蒸汽量、或者其任意组合，能够灵活地响应于诸如以受奶温度影响的奶粘度为例的重要参数，可以在宽的范围上调节泡沫稠度。

奶可以通过例如泵供应到混合室。混合室也可以设置在泵的上游，使得泵用于额外的泡沫精制。此外，混合室还可用于精制如本领域技术人员已知的由经典文丘里系统产生的泡沫。也可以通过文丘里系统(在文丘里系统中通过未供应空气的蒸汽加热奶)将加热的奶供应给混合室，在混合室中通过仅供应空气(即没有蒸汽)能够使已经加热的奶起泡。奶起泡装置也可以包含用于加热起泡奶的通流加热器(即混合室的下游)。还可在混合室的上游提供这样的通流加热器，以便在其起泡之前(或在供应空气之前)加热奶。

相对于从技术现状已知的奶起泡装置，根据本发明的奶起泡装置具有若干优点。

输入侧压力(相比需要大于2巴、部分高达6巴的孔隙系统)可以相对较低，即<2巴(例如600至1,200毫巴)。因此，根据本发明的奶起泡器不需要在高压下工作，因此在泡沫稠度和泡沫质量方面允许明显更宽的变化范围。

由于系统的各参数(例如，轴的转子驱动装置的转速、轴向驱动装置的冲数、供应的空气量、供应的奶量、空气和蒸汽的混合程度)在实践中不相互影响，因此根据本发明的奶起泡装置具有非常高的灵活性。也正是由于这种灵活性，在最不同的泡沫质量的情况下形成均匀的泡沫。

根据本发明的奶起泡装置具有相对简单且紧凑的结构，该结构具有很少的组件。因此存在的死角很小。

根据本发明的奶起泡装置允许无需拆卸的、简单而有效的清洁，能够通过移动轴来机械辅助清洁。在旋转轴的情况下，该机械辅助清洁可以通过例如改变旋转方向来产生。

由于较低的系统压力，密封垫和罩子可以设计成使得组件可以在没有工具的情况下更换。因此，根据本发明的奶起泡装置其维护是特别方便的。

根据本发明的装置允许大范围的不同输送功率，尽管是不同的输送功率，但是可以保证一致的泡沫质量。特别地，通过本发明，简单的加热功能(通过流入的蒸汽)也是可以实现的，其结果是围绕在转子外圆周的环流区域中的蒸汽凝结。

附图说明

参照后面的附图和示例，旨在对本申请的主题进行更详细的解释，而不希望将该主题限制在本申请所示的具体实施例中。在这方面，附图中的单个特征也可以以任何方式与根据本发明的装置的其它组件结合。

图1示出根据本发明的奶起泡装置的第一实施例。

图2示出根据本发明的奶起泡装置的第二实施例。

图3示出根据本发明的奶起泡装置的第三实施例。

图4示出根据本发明的剪切件的不同变型。

图5示出根据本发明的奶起泡装置的第四实施例。

图6示出根据本发明的第四实施例的截面图。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的第一实施例，其具有混合室1，其中，具有剪切件3、3’和3”的轴2设置在混合室1的中心。此外，在混合室的壁上也同样设置了剪切件4、4’和4”。轴2在混合室1中从用于奶、空气或蒸汽-空气混合物的入口5延伸到出口6。剪切件3、3’和3”(以圆盘的形式)现在相对于混合室的壁有间隔，这样在混合室的壁和剪切件之间产生了开口或间隙7，与相邻的剪切件3和4之间的流动区域8相比，其开口或间隙做成显著更小的尺寸并由此表示为限制区。在图1中，仅对于一个剪切件进行描述，类似地，在其它剪切件的情况下，存在相应的限制区。这些限制区产生的流动阻力直接导致了在该限制区之前压力升高。在穿过限制区7之后，结果则是在通流奶中突然压力降低，其导致了作用在奶上的强剪切力，这反而具有促进奶起泡的效果。

在图1中，通过驱动装置在入口5和出口6的方向上可移动轴2，这也增强了促进奶起泡的效果。该驱动装置由电枢9和弹簧10构成。通过被供应交流电压的线圈11产生振荡磁场。由此产生轴2连带剪切件3、3’和3”在轴向上的振动运动。

在图2中示出了根据本发明的另一实施例，其在基本特征上与图1中的实施例对应。在这方面，请参考图1的相关描述。与图1的区别在于，具有电枢9和弹簧10的驱动装置不是集成在混合室1中，而是混合室1和驱动装置彼此独立。这里，用于奶、空气或空气-蒸汽混合物的入口5设置在混合室1和驱动装置之间。

在图3中示出了根据本发明的另一奶起泡装置，该奶起泡装置由混合室101组成，在该混合室101的中心设置有轴102。轴102具有多个剪切件103、103’和103”。这里，轴102通过旋转驱动装置(未示出)而旋转。轴从而位于旋转轴线上并且在用于奶、空气或空气-蒸汽混合物的入口105和出口106之间延伸。此外，剪切件相对于混合室的壁具有间隔，使得开口107与相邻的剪切件之间的流动区域108相比具有显著更小的尺寸，相邻的剪切件即分别设置在轴102上的剪切件103和设置在混合室1的壁上的剪切件104。

在图4中示出了根据本发明的剪切件3的不同示例。所有这三种情况都涉及可以具有不同形式贯通开口的圆盘。图4a涉及具有孔21、21’等的多孔圆盘20。根据图4b的另一变型提供了具有大致径向设置的槽22、22’等的圆盘20。根据第三种变型，盘20可具有以星形形状设置的槽23、23’等(参见图4c)。

在图5中示出了根据本发明的奶起泡装置的另一实施例，其示出了具有两个轴202和203的混合室201，且轴202和203是相对于彼此偏移设置的。在轴202上设置有大量的剪切件204、204’和204”。在图中，仅描述了一部分附加的相同剪切件。与轴202类似，第二轴203设置有剪切件，该剪切件未在此描述。与第一轴202的剪切件204、204’和204”相邻，还在靠近混合室的壁的位置处设置了剪切件205、205’和205”。混合室可以具有设置在混合室一侧的入口208或者具有也设置在端侧的入口208’和/或208”。出口209设置在混合室201的另一端。轴202和203都连接到驱动轮210，驱动轮210通过轴211连接到马达212。作为该驱动的结果，实现了两个轴202和203在相对的方向上的旋转。在图6中示出了根据图5的奶起泡装置的截面图，通过该截面图可以检测两个轴在相对方向上的运动。

Claims (14)

1.具有混合室(1、101、201)的奶起泡装置，所述混合室具有：至少一个用于奶和空气或空气-蒸汽混合物的入口(5、105、208、208’、208”)，和至少一个用于奶泡的出口(6、106、209)，以及轴(2、102、202)；所述轴设置在所述混合室(1、101、201)中并且是径向或轴向可移动的，所述混合室在所述入口(5、105、208、208’、208”)和所述出口(6、106、209)之间具有多个交替设置的剪切件(3、3’、3”、4、4’、4”、103、103’、103”、104、104’、104”、204、204’、204”、205、205’、205”)，多个所述剪切件引起奶从所述入口(5、105、208、208’、208”)到所述出口(6、106、209)的曲折流动；并且所述混合室(1、101、201)在奶的流动区域中具有限制区，所述限制区对通流奶产生流动阻力，使得当奶流经所述限制区时，剪切力作用于奶并且导致奶中包含的蛋白质机械裂解，其特征在于，所述至少一个所述入口(5、105、208、208’、208”)设置在：

a)所述轴(2)的区域中的所述混合室中心，并且所述剪切件(3、3’、3”、4、4’、4”、103、103’、103”、104、104’、104”、204、204’、204”、205、205’、205”)设置成使得通过所述入口(5、105、208、208’、208”)进入的奶被从所述混合室的中心到所述混合室的壁以及从所述混合室的壁到所述混合室的中心交替输送；或者

b)所述混合室的壁的区域中，并且所述剪切件(3、3’、3”、4、4’、4”、103、103’、103”、104、104’、104”、204、204’、204”、205、205’、205”)设置成使得通过所述入口(5、105、208、208’、208”)进入的奶被从所述混合室的壁到所述混合室的中心以及从所述混合室的中心到所述混合室的壁交替输送。

2.根据权利要求1所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述剪切件(3、3’、3”、103、103’、103”、204、204’、204”)设置在至少一个所述轴(2、102、202、203)上，并且相对于所述混合室的壁有间隔，形成壁侧开口(7、107)；相比剩余的流动区域，所述壁侧开口被制成使得所述壁侧开口(7、107)对奶产生流动阻力的尺寸。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于：

在所述混合室(1、101、201)中的所述剪切件(4、4’、4”、104、104’、104”、205、205’、205”)交替设置在所述混合室的壁和所述轴(2、102、202、203)上，并且相对于彼此有间隔。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述轴(102)通过转子驱动装置是可转动的。

5.根据权利要求1和2中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述轴(2、202、203)通过轴向驱动装置在所述入口(5、105、208、208’、208”)方向和所述出口(6、106、209)方向是轴向可移动的。

6.根据权利要求1和2中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述剪切件(3、3’、3”、4、4’、4”、103、103’、103”、104、104’、104”、204、204’、204”、205、205’、205”)从以下的组中进行选择：圆盘、薄片以及圆盘和薄片的组合。

7.根据权利要求6所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述圆盘(20)具有贯通开口；相对于剩余的奶流动区域，所述贯通开口被制成使得所述贯通开口对通流奶产生流动阻力和表示为限制区的尺寸。

8.根据权利要求7所述的奶起泡装置，其特征在于：

相邻圆盘(20)上的所述贯通开口设置成相对于彼此偏移使得通流奶偏转。

9.根据权利要求1和2中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述混合室(1、101、201)构造为圆柱形或圆锥形。

10.根据权利要求1和2中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于：

所述奶起泡装置连接到控制单元，通过所述控制单元，所述奶起泡装置的以下参数中的至少一个是可调节的：

·供应到所述混合室(1、101、201)中的奶量，

·每单位时间供应到所述混合室(1、101、201)中的空气的量或空气-蒸汽混合物的量，

·供应到动态混合单元中的空气-蒸汽混合物中空气和蒸汽的混合比，

·用于奶、空气和/或蒸汽的输送速率，

·供应给所述轴(2、102、202、203)的机械能。

11.饮品制备机，所述饮品制备机具有根据权利要求1-10中任一项所述的奶起泡装置。

12.在混合室(1、101、201)中用于奶起泡的方法，所述方法使用根据权利要求1-10中任一项所述的奶起泡装置，其特征在于

所述混合室(1、101、201)具有用于奶的至少一个入口(5、105、208、208’、208”)和至少一个出口(6、106、209)，以及轴(2、102、202、203)；所述轴设置在所述混合室(1、101、201)中并且是径向或轴向可移动的；其中，在所述混合室(1、101、201)中，奶沿剪切件(3、3’、3”、4、4’、4”、103、103’、103”、104、104’、104”、204、204’、204”、205、205’、205”)流动，从所述入口(5、105、208、208’、208”)到所述出口(6、106、209)曲折流经所述混合室(1、101、201)，并且通过奶流动区域中的多个限制区产生流动阻力，使得当奶流经所述限制区时，剪切力作用于奶并导致奶中包含的蛋白质机械裂解。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：

所述剪切件(3、3’、3”、4、4’、4”、103、103’、103”、104、104’、104”、204、204’、204”、205、205’、205”)从以下的组中进行选择：圆盘、薄片以及圆盘和薄片的组合。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：

所述圆盘(20)具有贯通开口；相对于剩余的奶流动区域，所述贯通开口被制成使得所述贯通开口对通流奶产生流动阻力和表示为限制区的尺寸。

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