CN109561789A - 模块化起泡单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使液体起泡的设备(10)，包括一个管线系统和一个泵(18)，该泵经由该管线系统的至少一个第一管线(16)可连接到在其内储存待起泡的液体的至少一个储存容器(12，14)，并且经由该管线系统的第二管线(22)可连接到至少一个出口喷嘴(24)；一个空气富集元件(26)，借助于该空气富集元件该液体遍布有空气；以及一个加热元件(32)，该加热元件被设计为连续流加热器。此外，该加热元件(32)被布置在该设备(10)的该管线系统的该第二管线(22)中并且被构造为厚膜加热器，在该厚膜加热器中使用厚膜技术将一个电加热电阻器附接到一个载体，在该载体上设置一个用于该液体的流动路径。

Description

模块化起泡单元

本发明描述了一种用于使液体(特别是牛奶或牛奶替代品)起泡的设备。

已经形成的咖啡文化和与其相关联的对咖啡饮料的喜爱状态已经导致含有咖啡的饮料的广泛提供。与此同时，大量的咖啡机可用于制备咖啡饮料，范围从手动系统到完全自动化系统。可用咖啡机生产的咖啡特饮还包括饮品，诸如卡布奇诺咖啡、拿铁玛琪朵咖啡或拿铁咖啡，这些饮品需要用于制备它们的牛奶和牛奶泡沫。出于此目的，在咖啡机中或在咖啡机处需要牛奶供应，这由于储存寿命、新鲜度和卫生原因使冷却成为必需。

从现有技术中已知多种牛奶冷却设备，所述冷却设备被设计用于安装在饮料制造机(特别是咖啡机)中，或被设计用于外部连接到饮料机，特别是作为辅助设备为了能够在较长的时间周期内保持打开的牛奶的新鲜度和卫生，理想地在4℃存储牛奶。类似的条件适用于所谓的牛奶替代品。

同样已知多种用于牛奶泡沫制备的设备，所述用于牛奶泡沫制备的设备可应用在咖啡机中或也可作为辅助设备应用，并且所述用于牛奶泡沫制备的设备产生温热牛奶泡沫或热牛奶泡沫或冷牛奶泡沫。为了生成温热牛奶泡沫或热牛奶泡沫，牛奶起泡器通常包括一个储存容器，在该储存容器内加热牛奶。借助于泵，经由管线将牛奶从该储存容器引导到出口喷嘴，并且从而以合适的方式在空气富集元件中富集有空气或遍布有(durchsetzen)空气。鉴于储存的牛奶的储存寿命，这是不利的，并且由于细菌形成增加(特别是在管线系统和与牛奶接触的元件中)，因此这存在问题。通常，冷牛奶泡沫的生产在单独的系统中进行。

从DE 10 2008 058 934 A1已知一种牛奶起泡器，该牛奶起泡器包括：一个储存容器，可从该存储容器抽出液体；一个泵；一个出口喷嘴；以及一个空气富集元件，借助于该空气富集元件该液体能够遍布有空气。使以此方式富集的牛奶被挤压通过出口喷嘴处的筛，以使得产生稳定的泡沫。该空气富集元件的下游是热交换器，该热交换器被设计为用于生成温热牛奶泡沫的连续流加热器或被设计为用于生成冷牛奶泡沫的冷却元件。温度传感器被设置用于控制该热交换器的冷却能力，以将冷饮品冷却至1℃至5℃。未描述用于选择性地生产热泡沫和冷泡沫的组合设备。

从WO2008/083941A1已知一种用于生产冷牛奶泡沫和温热牛奶泡沫的牛奶泡沫系统。冷牛奶从容器中抽吸出、可能与一定比例的空气混合并且被引入出口。此外，在出口管线中设置一个平行区段，该平行区段能够经由一个阀而被选择性地接通，在该区段中布置一个连续流加热器以选择性地生产冷牛奶或热牛奶或冷牛奶泡沫或热牛奶泡沫。此系统包括复杂的管路系统和阀系统，这使较高的清洁费用成为必需。

从EP 3 042 592 A1已知一种用于生产冷牛奶、温热牛奶和热牛奶或牛奶泡沫的设备，其中借助于热交换器可以将冷牛奶-空气乳状液选择性地加热到中等温度，或经由替代的流动路径、借助于蒸汽注入可以将冷牛奶-空气乳状液加热到更高的温度。此系统包括多个管线路径和多个加热设备，所述管线路径和所述加热设备需要复杂的清洁。

本发明的目的是构造一种开篇提及的设备，以使得一个紧凑的设备可用于选择性地生产热泡沫/温热泡沫和冷泡沫。该紧凑的设备被包括在一个模块化单元中，该模块化单元能够被布置在一个冷却设备中。

此目的通过权利要求1的特征部分的特征来实现。本发明的有利改进由从属权利要求得出。

根据本发明，该设备适用于使液体(特别是牛奶和/或牛奶替代品)起泡。术语牛奶和牛奶替代品包含适合于制备热饮料的那些产品，所述热饮料特别是咖啡饮料和/或牛奶饮品，例如全脂牛奶、低脂牛奶、豆奶、杏仁奶等。

用于使液体起泡的设备包括：一个管线系统和一个泵，该泵经由该管线系统的至少一个第一管线可连接到在其内储存待起泡的液体的至少一个储存容器，并且经由该管线系统的第二管线可连接到至少一个出口喷嘴；一个空气富集元件，借助于该空气富集元件液体遍布有空气；以及一个加热元件，该加热元件被设计为连续流加热器。特别地，该加热元件被布置在该管线系统的该第二管线中并且被构造为厚膜加热器，在该厚膜加热器中使用厚膜技术将一个电加热电阻器附接到一个载体，在该载体上设置一个液体流动通过的流动路径。

该用于使液体起泡的设备被容纳在一个壳体中，在该壳体上设置用于液体的管线的套管(Durchführungen)和接线(Anschlüsse)。特别地，该设备可连接到其他设备，例如用于与控制单元电接触和/或用于与控制单元接触。除了空气抽吸设备之外，该设备还包括一个具有一个或多个第一管线的管线系统，以将它可拆卸地连接到至少一个储存容器，在所述至少一个储存容器中储存至少一种待起泡的液体。借助于泵可从所述至少一个储存容器中抽出储存的液体。此外，该泵经由第二管线连接到至少一个出口喷嘴，在所述至少一个出口喷嘴处能够取出所产生的液体泡沫。该出口喷嘴可以例如被设置在咖啡机(特别是全自动咖啡机)上。

例如设置该用于使液体起泡的设备与至少两个储存容器连接。因此，可以选择性地从第一储存容器取出全脂牛奶并且从第二储存容器取出低脂牛奶、豆奶、米奶或其他牛奶替代品。在将一个或多个储存容器连接到泵的所述至少一个第一管线中布置至少一个阀，以能够从一个或其他储存容器选择性地抽出液体。

从所述至少一个储存容器抽出的液体在对应地构造的空气富集元件中富集有从周围区域抽出的空气，例如以无压力的方式，由此液体起泡并且形成稳定的泡沫。例如，包括具有喷嘴的比例阀，其中优选地间歇地或以脉冲方式抽吸空气。

该用于使液体起泡的设备还包括一个加热元件，该加热元件在液体的流动方向上布置在该泵后面并且在该空气富集元件后面。已经富集有空气的牛奶可以在该加热元件中被温热或被加热，这对于牛奶起泡和稳定的泡沫的形成具有有利的效果。

已经证明非常有利的是连续流加热器形式的加热元件的设计，该连续流加热器可以被简单地集成在该设备的管线系统中并且为待调温的液体提供流动路径。从而，可以以紧凑且节省空间的方式设计该设备。

根据本发明，该加热元件基于厚膜技术，并且将在下文中被指定为厚膜加热器。例如，在EP 2 163 130 A中描述了这样的加热元件，其中该加热元件适用于加热液体。原则上，对应的加热元件包括具有一个加热区域的热传递元件，电阻加热元件被附接或被沉积在该加热区域上作为厚膜加热元件。该厚膜加热元件通常包括在(例如玻璃、陶瓷或其他材料的)载体或绝缘衬底上的电阻加热器轨道。为了形成热传递元件，例如，在该载体上设置一个流动路径。还设置了用于电阻加热器轨道的电接触和温度传感器的电接触的对应的电连接。用于以厚膜技术生产加热元件的方法是已知的。通过此种加热元件，可以实现非常快速的调节，同时可以实现高的过程可靠性和有利成本及能量效率。

在加热元件的载体上以合适的方式设置用于待被加热液体的流动路径，例如以在热传递元件中以螺旋形状布置的流通路径的形式。因此，被设计为连续流加热器的加热元件包括被实施为电阻加热器的厚膜加热元件和对应的热传递元件，该热传递元件将由该厚膜加热元件生成的热传递到待被调温的液体。从而从所述至少一个储存容器抽出的液体——该液体特别是被冷却——经由入口提供、沿着从外部延伸到内部的螺旋形流通路径输送到出口并且沿着该流动路径被加热到合适的温度，该温度优选地在50℃至80℃的温度范围内。通过以这样的方式构造的加热元件和短管线，可以实现紧凑的结构，以使得该加热元件能够以节省空间的方式布置在根据本发明的设备中。

根据本发明的用于使液体起泡的设备的加热元件提供的优点是，它的热生成率最小化，即由它释放到周围区域的热量非常低。因此，具有集成的加热元件的根据本发明的设备可以被放置在冷却设备中。由该加热元件释放的热从而被如此限制，使得冷却不受影响或仅受到轻微影响。

为了提高牛奶的储存寿命并且由于卫生原因，优选的是，用于使液体、特别是牛奶起泡的设备能够被容纳在一个冷却设备中。因此，优选的是，根据本发明的用于使液体起泡的设备能够被容纳在冷却设备中，使得用于电接触的接线和到控制单元的接线可连接到设置在该冷却设备中的联接单元。该冷却设备可以被设计为咖啡机(特别是全自动咖啡机)的辅助设备，或也可以被设计为可借助于对应的接线来连接到咖啡机的独立的冷却设备。

在一个实施方案中，根据本发明的用于使液体起泡的设备能够被容纳在一个模块化单元中，该模块化单元可插入该冷却设备中，例如能够被推入或插入。该模块化单元还包括用于电接触的装置并且提供与所供给液体的气密连接。该模块化单元包括所述至少一个储存容器，所述至少一个储存容器以可替换的方式接收在该模块化单元中。接收在该模块化单元中的用于使液体起泡的设备可连接到所述至少一个储存容器。优选设置的是，代替地或替代地，一个具有用于清洁循环的冲洗溶液的容器可插入该模块化单元中。

为了生产冷泡沫，从所述至少一个储存容器取出冷却的牛奶并且使该冷却的牛奶富集有空气。制备的牛奶沿着该流动路径流动并且经过关闭的加热元件到达至少一个出口喷嘴。借助于该设备或该模块单元在该冷却设备中的布置，待起泡的牛奶或起泡的牛奶的整个流动路径在很大程度上在冷却环境中延伸。

由于优选的构造，除了在接通状态期间的短阶段之外，使加热元件在很大程度上调温到环境温度。因此，可能的是，使用根据本发明的用于使液体起泡的设备一个接一个地首先生成温热泡沫，然后接着用相同的设备生成冷泡沫。根据本发明的用于使液体起泡的设备适用于两种牛奶泡沫，由此可以实现简单的系统，并且不需要具有对应的接线、元件和管线的两个单独的设备。特别地，在温热泡沫的生产期间，待起泡的液体可以从所述至少一个储存容器取出、可以被富集有空气，并且可以在流动通过时在接通的加热元件中被加热到期望的温度。当期望的量的牛奶泡沫已经经过该加热元件时，关闭该加热元件。优选地，在牛奶起泡过程结束之前关闭该加热元件，由此随后流动通过的冷液体(特别是冷牛奶、牛奶替代品或水)冷却该加热元件。替代地，该加热元件也可以通过在冲洗步骤的框架内用冷水冲洗来冷却。冷却该加热元件的步骤在短时间跨度内(例如在大约3秒内)发生。因此，除了短暂加热阶段之外，该加热元件是冷的。此外，这是最佳的，以阻碍随着温度上升而大大增加的细菌形成和污染。此外，不需要通过复杂的措施来从系统中带出由该加热元件产生的加热能量。

用于使液体、特别是牛奶起泡的设备的另一个问题是这样的设备的复杂清洁。在运转操作期间必需进行循环冲洗，并且在一天结束时必需进行强力清洁。管线系统的管线以及与牛奶接触的那些元件(例如泵、加热元件等)的循环冲洗通常导致高的水损耗和牛奶损耗。将根据本发明的用于使液体起泡的设备集成在冷却设备中能够使细菌形成最小化，以使得可以以较低的频率进行清洁循环。此外，通过能够通过根据本发明的设备实现的紧凑结构，管线路径被显著缩短，由此在清洁循环中产生较少的损耗。

在一个实施方案中，根据本发明的用于使液体起泡的设备可以被连接到一个在其中储存冲洗溶液的容器，而不是所述至少一个储存容器。此冲洗溶液可以是例如水和/或酸性清洁溶液或碱性清洁溶液。在清洁循环中，借助于泵，可以使该冲洗溶液冲洗通过该设备的管线系统，例如也在回路中，即该冲洗溶液经由对应的阀和接线而被引回到该冲洗溶液的容器。在清洁循环期间，从而可以清洁与待起泡的液体接触的元件以及在空气入口处的阀。

在根据本发明的用于使液体起泡的设备的一个实施方案中，一个电导传感器被布置在该管线系统中，以使得经由检测到的电导值可以确定在该管线系统中存在哪种液体，即空气、水、冲洗溶液。此外，可以确定是否进行了充分的清洁。

本发明的另一些细节、特征和优点从以下参考附图对一个特定实施例的描述中显现。

图1示出了根据本发明的第一配置的示意性框图；以及

图2示出了在清洁循环期间根据本发明的第二配置的示意性框图。

在图1中由10指定用于使液体起泡的设备。如从图1中可以获知的，一种类型的牛奶被储存在第一储存容器12中，并且另一种类型的牛奶或牛奶替代品被储存在第二储存容器14中。第一储存容器12和第二储存容器14经由第一管线16连接到泵18。在第一管线16中布置阀20，以使得可以从第一储存容器12或第二储存容器14选择性地取出牛奶或牛奶替代品。泵18在其压力侧经由第二管线22连接到出口喷嘴24。因此，可以将牛奶或牛奶替代品从第一容器12或第二容器14中的一个引导到出口喷嘴24。

第二管线22中容纳空气富集元件26。经由具有阀30的空气供应管线28，可以经由入口开口(未详细示出)抽吸空气，该空气富集抽吸的液体。

在第二管线22中布置被设计成连续流加热器的加热元件32。在加热元件32上设置用于富集有空气的牛奶的螺旋形流动路径。在沿着该流动路径流动期间，通过接通的加热元件32，富集的牛奶被温热或被加热到预定温度。可以通过温度传感器来调节该温度。

控制单元34被设置用于控制该设备，该控制单元34被连接到设备10的个体元件，例如阀20、30、泵18、加热元件32和出口喷嘴24，并且根据生产稳定的牛奶泡沫的要求来控制这些元件。借助于控制单元34，可以触发一部分牛奶泡沫的生产，由此可以确定空气量、牛奶的量和类型以及牛奶泡沫的温度。

图1中指示的是用于使牛奶起泡的设备10被布置在壳体36中。此外，仅示意性地指示的是该壳体被容纳在由38指定的模块化单元中。模块化单元38中容纳第一储存容器12和第二储存容器14。根据本发明，用于使牛奶起泡的设备10和模块化单元38被容纳在一个冷却设备中，该冷却设备在图1中由附图标记40指示。可以看出，用于使牛奶起泡的设备10的几乎所有部件都被容纳在冷却设备40中，其中第一储存容器12和第二储存容器14中的以及大体上在用于使液体起泡的设备10的管线系统中的牛奶被冷却。从而，冷却设备40可以被设计为用于咖啡机的辅助设备或也可以被设计为咖啡机的一体部件。

为了产生温热泡沫，借助于来自控制单元34的控制命令接通加热元件32，以使得流动通过的牛奶温热并且从冷却设备40出来、被引导到定位在冷却设备40外部的出口喷嘴24。

冷泡沫的生产发生在相同的用于使液体起泡的设备10中，其中仅关闭加热元件32。通过这一有利设计，加热元件32——作为用于使液体起泡的设备10的一个元件——可以被布置在冷却设备40中，因为其在接通状态下的废热是最小的。

图2中示出了第二实施方案中的用于使牛奶起泡的设备10的示意性框图。与第一实施方案的元件相对应的第二实施方案的元件由相同的附图标记指定。在图2中，代替第一储存容器12和第二储存容器14，容器42被容纳在模块化单元38中并且经由第一管线16被连接到用于使液体起泡的设备10。储存在容器42中的是冲洗溶液，该冲洗溶液使得可以循环冲洗管线系统和用于使液体起泡的设备10的元件，和/或该容器储存用于日常清洁的对应的清洁剂。来自控制单元34的控制命令使得能够从容器42抽出冲洗溶液，其中设置阀44、46，以使冲洗溶液冲洗通过管线系统，使得接触牛奶的所有元件可以被冲洗和被清洁。特别地，阀46可以被调整，使得可以以循环流动方式引导冲洗溶液。此外，在图2中，电导传感器48被布置在冲洗回路中。借助于电导传感器48，可以验证在用于使液体起泡的设备10的管线系统中存在哪种液体。特别地，可以提供关于是否已经进行了清洁循环的证据。

Claims (13)

1.用于使液体起泡的设备(10)，包括：一个管线系统和一个泵(18)，该泵经由该管线系统的至少一个第一管线(16)能够连接到在其内储存待起泡的液体的至少一个储存容器(12，14)，并且经由该管线系统的第二管线(22)能够连接到至少一个出口喷嘴(24)；一个空气富集元件(26)，借助于该空气富集元件该液体遍布有空气；以及，一个加热元件(32)，该加热元件被设计为连续流加热器，其特征在于，布置在该设备(10)的该管线系统的该第二管线(22)中的该加热元件(32)被构造为厚膜加热器，在该厚膜加热器中使用厚膜技术将一个电加热电阻器附接到一个载体，在该载体上设置一个用于该液体的流动路径。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，包括一个用于接收该设备(10)的壳体(36)，该壳体具有提供电接触和到控制单元(34)的连接的接线并且具有用于该管线系统的管线(16，22)的套管。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备(10)，其特征在于，待起泡的液体是牛奶或牛奶替代品。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中该设备(10)能够被接收在一个冷却设备(40)中。

5.根据权利要求4所述的设备(10)，其中该设备(10)能够被接收在一个模块化单元(38)中，该模块化单元能够插入该冷却设备(40)中并且在该模块化单元中接收所述至少一个储存容器(12，14)。

6.根据权利要求4所述的设备(10)，其特征在于，在该冷却设备(40)上设置一个联接模块，用于控制单元(34)到该设备(10)的连接并且用于该设备(10)的电接触。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的设备(10)，其特征在于，该冷却设备(40)是饮料制造机、优选咖啡机、特别优选全自动咖啡机的辅助设备。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备(10)，其特征在于，在该加热元件(32)关闭时生产冷泡沫。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备(10)，其特征在于，在该加热元件(32)接通时生产温热泡沫。

10.根据权利要求5至9中的任一项所述的设备(10)，其特征在于，在该模块化单元(38)中能够接收一个填充有冲洗溶液的容器(42)。

11.根据权利要求10所述的设备(10)，其特征在于，经由所述至少一个第一管线(16)，该设备(10)能够连接到用于冲洗溶液的容器(42)。

12.根据权利要求11所述的设备(10)，其特征在于，借助于在回路中泵送的冲洗溶液来冲洗该管线系统、该泵(18)、该空气富集元件(26)和该加热元件(32)。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的设备(10)，其特征在于，提供一个电导传感器(48)，用于确定存在于该管线系统中的液体的电导值。