CN114449927A

CN114449927A - 用于制备起泡奶液的设备和方法

Info

Publication number: CN114449927A
Application number: CN202080052296.5A
Authority: CN
Inventors: P·纳达莱特; A·佐内利
Original assignee: CMA Macchine per Caffe SRL
Current assignee: CMA Macchine per Caffe SRL
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2022-05-06
Also published as: WO2021014403A1; US20220248897A1; EP4003106A1; AU2020319152A1; IT201900012693A1

Abstract

用于使饮料尤其是奶液起泡的起泡设备(1)，包括：蒸汽源(2)；压缩空气源(3)；分配单元(4)，用于向饮料分配空气和蒸汽；设置在所述压缩空气源(3)下游的空气流量调节装置(6)；控制单元(16)，所述控制单元被编程为在使用时操作将蒸汽和空气分别从所述蒸汽源(2)和所述压缩空气源(3)同时供给到所述分配单元(4)。

Description

用于制备起泡奶液的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产热起泡饮料(通常是起泡奶液)的设备和方法，以及包括这种设备并实施这种方法的咖啡机。更具体地，本发明涉及一种在制备诸如卡布奇诺咖啡、拿铁咖啡等含有起泡奶液的饮料时用于使奶液起泡的设备。

本发明一般应用于适于起泡的液体食品。其中，起泡是指将空气混合入液体中的过程，即在液体中形成空气的乳液，从而导致气泡在起泡液体中的细分散。

发明背景

用于起泡和加热奶液的设备商业上是已知的；事实上，为了产生起泡奶液，通常通过蒸气喷射来加热奶液。

根据已知的技术，将奶液放置在容器中，将称为“蒸气棒”的递送蒸气的管浸入被保持在容器中的奶液中，从而形成起泡奶液；该方法通常用于商业机器和HoReCa(旅馆、餐厅、咖啡店的简称)机器中。

此外，为了改善所获得的泡沫而将蒸气与空气混合的用于起泡和加热奶液的设备在商业上是已知的。

EP 1501398描述了一种咖啡机，其设置有起泡设备，该起泡设备包括进入T形歧管的蒸气输入管线和空气输入管线，T形歧管具有从其延伸的递送管线，以递送空气和蒸气的混合物。空气输入管线连接到压缩空气源，在该情形中，压缩空气源是用于调整空气流量的压缩机。压缩机必须在大于蒸气压力的递送压力下工作，以便能够适当地运行。将从收集器所获得的空气和蒸气的混合物直接递送到容器中，在该容器中所保持的奶液被加热和起泡。

EP 2534986描述了一种设置有起泡设备的咖啡机，其中，压缩空气被馈送到服务锅炉，即被馈送到生成蒸气并且加热生产饮料所需的水的锅炉。然后将空气－蒸气混合物传送到浸在相应容器中的奶液中的递送管。

上述各方案具有在机器的运行期间不能提供一致的起泡结果的缺点。

发明目的

因此，需要一种用于使饮料、尤其是奶液起泡的起泡设备，该设备能够克服上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种用于加热和起泡奶液的设备，该设备能够使奶液精确地起泡，同时保持最大的效率。

本发明的再一个目的是提供一种生产简单的用于加热和起泡奶液的设备。

此类目的通过本发明实现，本发明涉及根据所附权利要求书中一项或多项所述的一种用于使饮料起泡的起泡设备、包含此类设备的机器以及相应的操作方法。

发明内容

具体地，根据权利要求1的用于使饮料起泡的起泡设备、根据权利要求8的机器和根据权利要求9的方法是本发明的目的。在从属权利要求中阐述了优选方面。

具体地，本发明的一个方面涉及一种用于使饮料、尤其是奶液起泡的起泡设备，包括：蒸汽源；压缩空气源；分配单元，用于向饮料分配空气和蒸汽，所述分配单元可浸入饮料中；设置在所述压缩空气源下游的空气流量调节装置；控制单元，所述控制单元被编程为在使用中操作，同时将蒸汽和空气分别从所述蒸汽源和所述压缩空气源供给到所述分配单元。

应该注意的是，控制单元被编程使得当从分配单元分配蒸汽时也分配空气(其中空气与蒸汽分离或与蒸汽混合)，并且当分配单元不分配蒸汽时也不分配空气。因此将控制单元编程成使得单个指令涉及同时分配蒸汽和空气，从而允许加热和起泡饮料。

空气流量调节装置允许精确调节压缩空气源下游的空气流量。事实上，众所周知，影响空气流量有不同因素，其中包括温度、湿度等。而且，空气是一种可压缩的流体，这一因素从空气源头开始就妨碍对空气流量的精确控制，尤其是当空气源头包括空气泵时。

使用流量调节器可以校准空气流，从而显著改善蒸汽和空气的混合，同时控制两种流体的量，这样可提高起泡奶液的质量并使形成泡沫的气泡更均匀。

流量调节装置的控制可以通过特定的传感器在开环或闭环中进行。

具体地，根据一个可能的方面，控制单元被编程为在使用中调节空气源下游的空气流量，同时根据分配时间和/或饮料的温度实施分配，以将流量调节到期望值。

如以上所讨论，根据一个可能的方面，压缩空气源包括泵。

根据一个可能的方面，所述设备包括传感器，用于在饮料起泡期间检测饮料的温度。优选地，将传感器与空气和蒸汽分配单元例如并排放置。传感器检测分配单元附近的奶液温度，并将检测到的数据传输到控制单元，一旦达到预设温度，控制单元就会中断向奶液分配起泡混合物，即空气和蒸汽混合物。在优选实施例中，当奶液的温度达到50℃和80℃之间，优选55℃和65℃之间，就中断通过诸如棒或喷雾器等本领域中已知的分配单元向奶液分配空气和蒸汽混合物。

根据一个可能的方面，所述设备还包括：用于将蒸汽源直接或间接连接到分配单元的第一管道；用于将压缩空气源直接或间接连接到分配单元的第二管道。

流量调节装置被构造成将从压缩空气源出来的一部分空气流转向不同的方向。

在优选实施例中，空气流量调节装置包括从第二管道分支的导流管，并且优选地包括可操作地连接到控制单元的比例阀(更优选地是电动阀)。

应该注意的是，本文讨论了“直接”或“间接”连接。换言之，管道在分配单元和相应的源之间建立了流体连接。每当管道从源直接抽取流体然后将其输送到分配单元时，这种连接是“直接的”，而每当管道始于或止于其他管道，该其他管道又流体连接到源或分配单元时，这种连接是间接的。通常，间接连接提供的是，相应的管道从源抽取流体并将其输送到其他管道，该其他管道将流体送到分配单元。此外，第一管道和第二管道可以合并成单个管道(即，第二管道与第一管道合并)，使得空气和蒸汽在到达分配单元之前至少部分地混合。

根据一个可能的方面，将阀，优选地是电动阀，布置在蒸汽源的下游并且被配置为至少交替地允许或阻止从蒸汽源供应蒸汽到分配单元。

本发明的一个方面还涉及一种用于制备饮料的机器，其包括根据上述方面中的一个或多个方面的起泡设备。

本发明的一个方面还涉及一种使用根据上述一个或多个方面的设备或机器使饮料尤其是奶液起泡的方法，其中控制单元执行以下步骤：从蒸汽源和空气源向分配单元同时供应蒸汽和空气；使用空气流量调节装置调节空气流量。

根据一个可能的方面，压缩空气源包括泵，并且阀设置在蒸汽源的下游，使得控制单元在阀打开的同时控制泵的运行，从而允许向分配单元同时供应空气和蒸汽。

本发明的一个方面还涉及根据权利要求11的数据介质。

附图说明

现在结合附图讨论本发明的示例性和非限制实施例，附图中：

－图1是根据本发明的设备的示意图；

－图2所示的图表描绘作为分配时间函数的空气压力的可能趋势。

具体实施方式

根据本发明的用于使饮料、尤其是奶液起泡的起泡设备1包括蒸汽源2和压缩空气源3。

可以使用本领域已知的适于供应蒸汽和压缩空气的不同类型的源2、3。通常，蒸汽源2包括锅炉2a。在优选实施例中，例如在图1中示意性示出的实施例，压缩空气源3包括泵11，且优选地还包括泵上游的喷射器或限流器(gicleur)19或适于限定通道截面减小的任何装置。

根据一个可能的实施例，由限流器19提供的通道截面的直径等于0.3mm，但是取决于结构要求不排除其他通道截面尺寸。

分配单元4通常被做成棒或类似元件的形式，并且被配置为将空气和蒸汽(来自相应的源3、2)分配到饮料中，这通常经由将分配单元4至少部分地浸入饮料中来实现。空气和蒸汽可以通过分配单元4的两个单独的喷嘴分配，或者优选地以混合物的形式分配。

管道5、7通常布置在源2、3和分配单元4之间，以便允许将蒸汽和空气供应到分配单元4。

具体地，第一管道5将蒸汽源2流体连接到分配单元4。

第二管道7将压缩空气源3流体连接到分配单元4。

如前所述，管道5、7不一定直接连接到分配单元4。在可能的实施例中，源和分配单元之间的流体连接可以是间接的，即通过其他管道。例如，在可能的实施例中，例如图示的实施例，第一管道5将蒸汽源2直接连接到分配单元4，而第二管道7将压缩空气源3间接连接到分配单元4。具体地，第二管道7连接到第一管道5，从而将空气和蒸汽的混合物输送到分配单元4。

每当第一管道和第二管道合并成单个管道时，优选实施例提供连接元件12，例如T形接头，其设置在第一管道和第二管道之间的连接点处，并且被构造成允许空气流入蒸汽流，例如利用文丘里效应。

在可能的替代方案中，蒸汽和空气可以分别到达分配单元4，即沿着彼此分开的管道(或任何形式的流体路径)到达分配单元4。

优选地，第一管道5设置有阀5a，优选地为电动阀，其适于至少替换地允许和阻止蒸汽流向分配单元4。通常，如上所讨论，蒸汽源包括锅炉2a，由此蒸汽在阀5a的上游被加压。因此打开阀5a允许阀5a上游的第一管道5中存在的蒸汽到达分配单元4。

根据一个可能的方面，阀5a可以是三通阀，从而能够将蒸汽(或冷凝物，例如在设备1的静止状态下)导向排放管5b。阀5a可以是比例阀，也可以是仅具有打开和关闭状态的阀。

空气流量调节装置6被设置在压缩空气源3的下游，即通常在泵11的下游。

可以使用不同类型的流量调节装置6。优选地，例如在图示的实施例中，流量调节装置6被配置为将从空气源3出来的一部分气流转向不同的方向，通常转向另一根管道或直接转向外部环境。换言之，流量调节装置6通常被配置为抽取在压缩空气源3下游流动的一部分空气。

根据一个可能的方面，流量调节装置包括从第二管道7分支的导流管6a。阀6b，通常是电动阀，优选用于控制空气流过导流管6a。该阀可以是比例阀，即可以控制开度的阀，从而在打开或关闭位置之间采取一个或多个中间位置。在其他可能的方案中，该阀可以是一个占空比可控的阀，以便快速连续地限定该阀的开启和关闭状态，从而控制流过导流管6a的空气量。根据例如图1所示的一个方面，阀6b单独布置在导流管6a上，即与导流管6a连接，优选地与导流管6a从管7分支的分支点相隔开。

通常，导流管6a排放到环境中。优选地，将喷射器或限流器18或适于限定通道截面减小的任何其他装置布置在阀6b的下游。根据一个可能的实施例，由限流器18提供的通道截面的直径等于0.2mm，但是取决于结构要求不排除其他通道截面尺寸。

一般而言，根据本发明的一个方面，放置在导流管6a中，优选地在阀6b下游的喷射器或限流器18的通道截面比放置在压缩空气源3上游，优选地放置在泵11上游的喷射器或限流器19的通道截面小。

从压缩空气源3出来的一部分空气可以被引导到导流管6a，从而精确地调节(尤其是精确地减小)流入位于导流管6a下游的第二管7内的空气流量，即供给分配单元4的空气流量。

通常，流量调节装置6被构成为能够调节压缩空气源3下游的空气流量。

根据一个可能的方面，在流量调节装置6的下游可以设置单向阀8，该单向阀8适于防止流体(空气、或蒸汽或空气/蒸汽混合物)返回压缩空气源3。

设备1还优选地还包括在奶液起泡步骤期间检测奶液的温度的传感器15。

这种类型的温度传感器是已知的、可商购的且在某些型号的咖啡机上使用。

设备1还包括控制单元16，该控制单元16至少与流量调节装置6连接并且被配置为能够操作将空气和蒸汽从相应的源3、2同时分配到分配单元4。

具体地，在优选实施例中，控制单元16与阀5a和泵11连接，从而发送致动泵11并打开阀5a的指令。换言之，控制单元16被编程使得蒸汽的分配取决于空气的分配，从而总是同时分配这两种流体(从单独的喷嘴分配或以混合物的形式分配)。

需要注意的是，控制单元16与各个相应部件之间的逻辑连接在图1中以虚线表示。

因此，一般而言，控制单元被编程为使得空气和蒸汽同时被输送到分配单元4(分开的或以混合物的形式)，并且以精确的方式通过流量调节装置6控制到达分配单元4的空气流量。控制单元16也可以以已知方式连接到其他部件，例如连接到饮料15的温度传感器。

本发明的一个方面还提供使奶液起泡的起泡设备1整合(或连接)在用于制备饮料的机器100中。

根据本发明的方法提供将分配单元4浸入饮料中并向分配单元4同时供应蒸汽和空气，使得分配单元4能分配空气和蒸汽，优选地分配空气－蒸汽混合物，以使饮料起泡；同时，通过流量调节装置6可以调节到达分配单元4的空气流量。这种控制可以通过相应传感器提供的反馈以开环控制(例如空气流量调节可以根据用户选择的饮料类型或质量来控制)或闭环控制来进行。

在可能的方案中，流量调节装置6可以根据分配时间来操作，即在分配时以预定方式调节空气流量。不同类型的饮料可能涉及流量调节器的不同行为。

另外或作为替代，流量调节装置6可以根据饮料的温度来操作，例如由温度传感器15检测到的温度。

应该注意的是，通过流量调节装置6进行的这种调节涉及改变(通常是减少)流向分配单元4的空气流量。然而，控制单元16被编程为使得分配单元4在使用是总是分配空气和蒸汽两者，即流量调节装置6被配置为改变空气流量，但不阻止从分配单元4分配空气，且分配单元4同时分配蒸汽，例如图2的示意图所示。

具体地，图2显示了作为分配时间(在图2的图表中的X轴上显示)函数的空气压力的可能趋势(在导流管6a的分支点下游的第二管道7中测量并且在图2的图表中的Y轴上显示，以巴为单位)。

具体地，在时间点t0，控制单元16操作同时致动泵11和打开阀5a。在该步骤中，阀6b也被打开，从而将一部分空气通过导流管6a转向外部。因此管道7中的空气压力通常达到第一压力值p1(例如等于约0.5巴)。之后，在时间点t1，阀6b被关闭，流入导流管6a的空气被中断。第二管道7中的空气压力升高。通常，第二管道7中的空气压力升高至达到第二压力值p2(例如大约0.9巴)，该第二压力值p2大于第一压力值p1。控制单元因此可以操作阀6b，从而进一步改变空气压力值。例如，在图2所示的实施例中，在时间点t2，阀6b被打开，将空气压力降低至第三压力值p3(通常基本上等于第一压力值P1)，并在时间点t3再次关闭阀6b，导致压力增加至第四压力值p4(通常等于第二压力值p2)。

显然，尽管参考了分别约为0.5巴和0.9巴的压力值p1和p2(例如见图2)，但是这些值是非限制性的，在其他可能的实施例中可使用另外的压力值。应当注意的是，也可以方便地选择从蒸汽源2例如锅炉分配的蒸汽的压力值。例如，根据一个可能的实施例，锅炉中的蒸汽可以具有大约1.1－1.2巴的压力。然而，不排除在锅炉中的蒸汽压力例如在0.8巴和1.9巴之间的实施例。

因此，控制单元16提供按照指令、或在预设时间之后、或在达到预设温度时(例如根据来自温度传感器15的信号)同时停止蒸汽和空气的分配。

需要注意的是，图2中没有显示中断蒸汽和空气分配后的空气压力趋势。管道中的空气压力以一种可以预见的方式下降至零，即恢复到环境压力值。

具体地，在优选实施例中，按照用户指令(例如用户在相应界面按下按钮后)，控制单元16致动泵11同时操作打开阀5a，因此可从分配单元4同时分配空气和蒸汽(通常以混合物的形式)。分配单元4一般地至少有一部分插入奶液(或要起泡的饮料)中，从而将空气和蒸汽分配进入奶液。

加热和起泡奶液的步骤从此时开始进行，直到温度传感器15检测到达到编程温度，该编程温度通常在50℃和80℃之间的范围内，优选地在55℃和65℃之间的范围内。如有必要，通过流量调节装置6，例如通过打开阀6b，调节到达分配单元4的空气流量(亦即由分配单元4输送到要起泡的饮料的空气流量)，以便将从泵11出来的空气流的一部分引导进入导流管6a。

因此，控制单元16关闭阀5a并停用泵11，从而(同时)中断来自分配单元4的空气流和蒸汽流。

根据本发明，还可以提供适于由逻辑单元16读取的非暂时性数据介质200，从而允许逻辑单元16执行上述方法。

应当注意，虽然在前面的描述中已经参考了示例性实施例，但是本发明可以根据大量变型来实施。事实上，所描述的实施例仅仅是示意性的，而不意于以任何方式限制本发明的保护范围、配置或应用。相反，以上描述应被认为是用于实施本发明的至少一个实施例的指导；可以对示例性实施例所描述的那些进行许多修改，而不脱离本发明的保护范围。

Claims

1.用于使饮料尤其是奶液起泡的起泡设备(1)，包括：

·蒸汽源(2)；

·压缩空气源(3)；

·分配单元(4)，用于向饮料分配空气和蒸汽，所述分配单元可浸入所述饮料中；

·设置在所述压缩空气源(3)下游的空气流量调节装置(6)；

·控制单元(16)，所述控制单元被编程为在使用时操作将蒸汽和空气分别从所述蒸汽源(2)和所述压缩空气源(3)同时供给到所述分配单元(4)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制单元被编程为在使用时根据分配时间和/或饮料的温度通过所述空气流量调节装置(6)调节所述源下游的空气流量。

3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述压缩空气源(3)包括泵(11)和/或所述蒸汽源包括锅炉(2a)、布置在所述锅炉(2a)下游的阀(8)，其中所述控制单元被编程以控制所述泵(11)和/或所述阀(8)。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备还包括传感器(15)，用于在所述饮料起泡期间检测所述饮料的温度。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述流量调节装置(6)被配置成将从所述压缩空气源(3)出来的一部分空气流转向。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述压缩空气源(3)通过第二管道(7)与所述分配单元(4)连接，并且所述流量调节装置(6)被配置成将从所述压缩空气源(3)出来的一部分空气流转向另一个管道(6a)。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述流量调节装置(6)被配置成将从所述压缩空气源(3)出来的一部分空气流转向外部环境。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：用于将所述蒸汽源(2)直接或间接连接到所述分配单元(4)的第一管道(5)；用于将所述压缩空气源(3)直接或间接连接到所述分配单元(4)的第二管道(7)，其中所述流量调节装置(6)包括从所述第二管道(7)分支的导流管(6a)，且优选地包括可操作地连接到所述控制单元(16)的阀(6b)。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述阀是定位在所述导流管(6a)上的调节阀(6b)，优选地，其中适于限定通道截面减小的两个装置(19；18)分别被布置在所述泵(11)的上游和所述调节阀(6b)的下游。

10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其特征在于，在所述蒸汽源(2)的下游布置阀(5a)，优选地是电动阀，该阀被配置为至少交替地允许或阻止从所述蒸汽源(2)供应蒸汽到所述分配单元(4)。

11.一种用于制备饮料的机器(100)，其特征在于，所述机器包括根据前述权利要求中一项或多项权利要求所述的起泡设备。

12.通过沉浸根据权利要求1至10中任一权利要求所述的设备的分配单元或借助根据权利要求11所述的机器来使饮料尤其是奶液起泡的方法，其中所述控制单元执行以下步骤：

i.操作以从所述蒸汽源和所述压缩空气源向所述分配单元同时供应蒸汽和空气；

ii.通过所述空气流量调节装置(6)调节空气流量。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述压缩空气源(3)包括泵(11)以及布置在所述蒸汽源下游的阀，并且在所述步骤i中，所述控制单元(16)控制所述泵的运行并且同时打开所述阀，从而允许向所述分配单元同时供应空气和蒸汽。

14.一种适于由计算机和/或逻辑单元(16)读取的非瞬时数据介质，所述介质包括指令，一旦所述指令由根据权利要求1至10中任一权利要求所述的设备的控制单元读取，就引起所述设备(1)执行根据权利要求12所述步骤i和ii。