CN116157045A - 牛奶发泡机 - Google Patents

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CN116157045A CN202180060733.2A CN202180060733A CN116157045A CN 116157045 A CN116157045 A CN 116157045A CN 202180060733 A CN202180060733 A CN 202180060733A CN 116157045 A CN116157045 A CN 116157045A
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亚历山大·高特-巴腾
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Ya LishandaGaote Bateng
Lai SiliGaote Bateng
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Ya LishandaGaote Bateng
Lai SiliGaote Bateng
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Abstract

牛奶发泡机具有加热器16和用于驱动搅拌器装置3的磁性驱动装置15，该搅拌器装置适于在牛奶或基于牛奶的液体中旋转以混合加热的牛奶或基于牛奶的液体并产生泡沫。该发泡机设置有配置成测量牛奶温度的温度传感器17以及控制驱动装置和加热器的致动的控制单元。该控制单元至少部分基于由温度传感器在预定时间间隔期间检测到的牛奶温度的变化来控制驱动装置和加热器的致动持续时间。

Description

牛奶发泡机
技术领域
本发明涉及一种牛奶发泡机(奶泡机，milk frother)和用于牛奶发泡机的驱动机构。
背景技术
基于浓缩咖啡的咖啡饮料如拿铁咖啡、卡布奇诺咖啡和平白咖啡越来越受欢迎，消费者希望能够在家中轻松可靠地制作这些饮料。通常，咖啡师接受过培训以利用浓缩咖啡机产生的蒸汽对壶中的牛奶进行加热和发泡，以形成这些饮料所需的热牛奶和奶泡。制作适量的热牛奶和奶泡而不烧焦牛奶或损坏壶需要一定培训或经验。较小的浓缩咖啡机也更难用于处理牛奶。
胶囊机由于其易于使用而在家庭市场中越来越占主导地位，并且在已知的胶囊机中，每个胶囊产生单份咖啡。
已经生产出许多适用于家庭或小规模商业用途的独立牛奶发泡机。EP1656866公开了一种带有容器的发泡机，该容器用于接收基于牛奶的液体食物以及磁性搅拌器。磁性搅拌器驱动系统产生磁场，该磁场驱动搅拌器在容器中旋转。该系统、搅拌器和搅拌器定位单元打破或防止绕容器中央垂直轴线的对称的液体环流。加热单元与用于加热液体的容器相关联地设置。这用于从基于牛奶的液体食品制备泡沫。
GB2454421公开了一种用于使牛奶发泡的设备，其设置有旨在被插入牛奶中的旋转加热元件。该设备设置有用于产生奶泡的搅拌器附件和用于产生更乳脂状表面的桨叶附件。
EP1827188公开了一种具有安装在主轴上的搅拌器的无线牛奶发泡机，其中搅拌器在容器中由搅拌器驱动系统磁力保持和驱动。
市场上的牛奶发泡机通常针对胶囊机市场，每个周期对足量的牛奶发泡以制作一份饮料。然而，传统风格的浓缩咖啡机一次可以制作不止一份浓缩咖啡。
可以在专利文献中找到尚未商业化的其他方法。WO2010106372公开了一种牛奶发泡机，其使用超声波信号来确定牛奶中奶泡的体积。AU2015202341公开了一种具有用户温度控制的发泡机。
虽然希望有一种能够处理多杯牛奶的发泡机，但要克服的技术问题相当多。对于任何给定体积的牛奶，搅拌器的速度都需要变化，以实现用户想要制作的理想饮料。通常，饮料是卡布奇诺——大约50％奶泡50％牛奶，和拿铁——90％牛奶10％奶泡。平白咖啡为约2/3牛奶与1/3奶泡。如果搅拌速度对于放入发泡机中的所需牛奶量不正确，则成品饮料中的泡沫体积百分比将不正确。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种能够将多杯牛奶发泡的牛奶发泡机
根据本发明，一种牛奶发泡机包括：用于接收牛奶或基于牛奶的液体的容器；适于驱动搅拌器装置的驱动装置，所述搅拌器装置适于在所述牛奶或基于牛奶的液体中旋转以混合加热牛奶或基于牛奶的液体并产生泡沫，所述发泡机还包括适于加热所述牛奶或基于牛奶的液体的加热装置和配置置成测量牛奶的温度的温度传感器，所述发泡机设置有控制单元以控制所述驱动装置和加热装置的致动，其中所述控制单元至少部分基于由所述温度传感器在预定时间间隔期间检测到的牛奶温度的变化来控制所述驱动装置和加热装置的致动持续时间。
优选的方面可以在从属权利要求中找到。
本发明解决了以下问题：如果搅拌速度对于放入发泡机中的所需牛奶量不正确，则成品饮料中的奶泡体积百分比对于期望饮料而言将不正确。用户不太可能能够准确控制他们放入发泡机中的牛奶量然后使用控制件输入该量和他们想要的饮料类型(奶泡百分比)。这可能会导致测量误差并且在输入期间导致成品饮料中的奶泡百分比不正确。
本发明的概念允许发泡机通过在加热/发泡循环的第一阶段监测牛奶的温度升高来检测放置在发泡机中的牛奶的体积。牛奶体积的确定可以基于预先编程的数据集/公式，并根据用户输入的饮料类型(所需的奶泡百分比)来设置搅拌速度。因此，每次只需最少的用户输入即可制作出具有正确奶泡百分比的饮料。
牛奶的温度有利地由靠近元件安装在加热板上的热传感器或牛奶容器中的探针控制。热传感器测量饮料温度，并用作完成搅拌和加热循环的信号。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明的一个示例性实施例，在附图中：
图1示出了牛奶发泡机的分解图；
图2示出了温度随时间变化的曲线图；
图3示出了电机速度值表。
具体实施方式
图1示出了包括底座1、主体2、搅拌器装置3和盖子4的发泡机的分解图。该发泡机是无线的，并且底座设置有直立的凸台以提供从市电到发泡机主体2的电连接，使得当对牛奶或液体发泡时，发泡机主体可在底座上旋转经过360°，无需将电缆附接到主体2上。
主体2在其上端处包括容器5，其接收待发泡和加热的牛奶或液体。该容器具有平坦底部14。磁性驱动装置15和加热装置16位于容器5的平坦底部下方的主体中。
搅拌器装置3包括环形直立壁7，该环形直立壁通过两个径向臂8与轴向主轴9连接。主轴9在径向臂8的上方和下方延伸。搅拌器10在主轴9的下端处可旋转地安装在可旋转的驱动轴上，该驱动轴被收纳在主轴9内。主轴的上部设置有第一环形突出壁11和第二环形突出壁12。下方的第一环形突出壁11指示发泡牛奶的建议最大液位。
上方的第二环形突出壁12指示加热牛奶的建议最大液位。径向臂的高度指示建议的最低牛奶液位。
盖子在其边缘周围设置有密封件以在使用中密封容器并且具有两个孔13，孔13允许经加热的空气逸出从而增加容器的工作容积，使其比其他情况下更大。
在使用中，搅拌器装置保持搅拌器10与位于主体中的磁性驱动装置基本同心。搅拌器10被保持在平坦底部的表面上方，通常高出约3mm，从而避免平坦底部的表面可能被搅拌动作划伤。这允许容器5的内部设置有抛光的不锈钢表面或替代的不粘涂层。这也有利于磁性驱动装置在加热元件关闭后继续运行20-30秒。这使得牛奶能够被加热到适合热巧克力饮料的较高温度。热量在整个牛奶中消散并且不会在容器底面上烧焦。
径向臂8还将打断由于搅拌器的旋转而产生的涡流，这有利地产生更好的奶泡并增加容器的工作容积。
在该示例性实施例中，发泡机设置有选择器和致动器。选择器使用户能够选择哪种饮料以及他们想要多少奶泡。选择器可以有几种设置：卡布奇诺、拿铁、平白和/或无奶泡。致动器也可以有两种设置：热和冷。可以将所有设置组合到单个按钮中。
除了针对不同奶泡水平(例如卡布奇诺和拿铁)的预设之外，还可以针对包含添加剂的牛奶饮料进行预设，例如热巧克力或其他牛奶类型。
随着容器中牛奶体积的增加，由于容器的横截面积是固定的，因此需要更高的速度来旋转牛奶并将其提升为涡流。涡流允许搅拌器暴露在空气中，从而将气泡引入牛奶中，从而形成奶泡。
为检测产品中牛奶的体积，该设备测量牛奶在发泡循环的初始部分期间的温度上升速率(ΔT)。在该循环的初始部分期间，电机以第一速度转动搅拌器。第一速度低于搅拌器在第二阶段期间的旋转速度。第一阶段的示例性时长是一分钟。在第一阶段期间，壶中的牛奶体积越大，温度上升越慢，牛奶体积越小则反之。然后，该ΔT可用于计算该循环的剩余(时间)部分的最佳搅拌速度，具体取决于饮料或致动时选择的奶泡百分比。
在第二阶段，搅拌器速度不需要保持恒定，可以变快或变慢，以微调产生的奶泡类型。例如，通过改变速度，可以通过加快电机速度以产生更多奶泡以及减慢电机速度以使奶泡塌陷到牛奶中来模拟咖啡师的技能。
对于100毫升牛奶，针对卡布奇诺而言，第二阶段的示例性时间是1分钟。循环长度可由目标温度(例如67℃)、电机速度(速度越快引入的空气越多，因此牛奶升温越慢)和牛奶体积(体积越大，升温越慢)决定。
加热器由壶的底座上/或壶中(探针)的热传感器18控制。探针具有触发温度，当检测到的牛奶温度达到该温度时，循环结束。示例性触发温度是67℃。该温度可以是可编程的温度范围或选定的预编程温度，使得用户可以控制最终温度。这在发泡机用于制作热巧克力的情况下可能是期望的，例如，因为这种饮料通常具有较高的温度。
在又一实施例中，ΔT的值也可以用于计算这样的加热循环，即其中元件的功率可以是变化的。例如，可以在循环开始时提供更多功率，然后在循环即将结束时节流减小，以微调所产生奶泡的类型。
图2示出了发泡机在循环的第一阶段60秒内从牛奶的不同起始温度(1度到20度)检测到的牛奶加热时间。对于100ml，ΔT为35度，而对于540ml，ΔT为11度。因此，两杯式发泡机的最小体积和最大体积之间存在25度的变化，即一杯卡布奇诺和两杯拿铁的体积之间存在25度的变化。使用低成本的热传感器可以轻松可靠地检测到这种温度变化。
在两杯式发泡机的一个优选实施例中，发泡机壶的几何形状和元件瓦数如下。壶/加热板的形状具有89.4mm的内径和126.4mm的深度。加热板设置有500w元件，电机电压为5V。在该实施例中，进行了两次温度测量：第一次在10秒时，第二次在60秒时。选择10秒的第一个时间间隔，以便可以在测量温度之前混合牛奶，从而避免由于前一次使用的余热或例如当部分牛奶来自从冰箱中取出的另一个瓶子并且部分处于室温下使用混合牛奶温度而产生的任何局部影响。
然后可以通过公式V＝aΔTb计算牛奶的体积，其中a和b是由发泡机的几何形状确定的常数。对于上述发泡机，a的示例值为11762，b的示例值为-1.275。
在第二种方法中，基于选定的预设来计算电机速度，并且牛奶体积在以下因素中的任何因素发生变化的情况下将会有所不同：
在该实施例中，壶/加热板的形状具有89.4mm的内径和126.4mm的深度。加热板设置有500w元件。
根据下式计算电机电压：
M＝aV2–bV+C
a、b和c的示例值可以在图3的表格中找到。当测得的温度达到67℃时，电机将关闭。
搅拌器的设计及其支架/安装方法也会影响这些值。
在元件关闭以避免静止的牛奶在壶上烧焦后，可以允许电机运行一段设定的时间，例如20秒。
如果计算出的牛奶体积低于下限或高于上限，则关闭发泡机元件和电机。
虽然这里专门描述了2杯式版本，但该概念可以扩展到供大家庭或商业用途使用的更大容量的设备。
牛奶的最高和最低液位可以标记在发泡机壶上，或者可以对发泡机进行编程以在检测到牛奶太少或太多时结束循环。这是一项有用的安全功能，可防止泡沫溢出或牛奶在元件上烧焦。
可以使用预设控制件、可编程控制件或从100％奶泡到0％奶泡的无极控制件来输入所需的奶泡百分比。控件件可以是触摸屏、电容、按钮、滑动条、蓝牙连接的应用程序、拨盘，或者是语音激活的。
控制件可以位于发泡机壶、手柄、电源底座或远程设备上。

Claims (14)

1.一种牛奶发泡机，包括：用于接收牛奶或基于牛奶的液体的容器；适于驱动搅拌器装置的驱动装置，所述搅拌器装置适于在所述牛奶或基于牛奶的液体中旋转以混合加热的牛奶或基于牛奶的液体并产生泡沫，所述发泡机还包括适于加热所述牛奶或基于牛奶的液体的加热装置和配置成测量牛奶的温度的温度传感器，所述发泡机设置有控制单元以控制所述驱动装置和加热装置的致动，其中所述控制单元至少部分基于由所述温度传感器在预定时间间隔期间检测到的牛奶温度的变化来控制所述驱动装置和加热装置的致动持续时间。
2.根据权利要求1所述的牛奶发泡机，其中，所述预定时间间隔在所述驱动装置致动之后的预定时间开始。
3.根据权利要求2所述的牛奶发泡机，其中，所述驱动装置在所述预定时间间隔期间以第一速度运行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的牛奶发泡机，其中，所述发泡机包括选择器，该选择器确定要在发泡循环期间产生的奶泡的比例。
5.根据权利要求3或4所述的牛奶发泡机，其中，所述驱动装置被控制成以第二速度运行以产生所选比例的奶泡。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的牛奶发泡机，其中，所述控制单元根据检测到的温度变化或温度变化率来确定牛奶的体积。
7.根据权利要求6所述的牛奶发泡机，其中，在所述预定时间间隔内检测所述温度变化或温度变化率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的牛奶发泡机，其中，根据检测到的温度变化或温度变化率来控制所述驱动装置的电压。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的牛奶发泡机，其中，根据要产生的奶泡比例来控制所述驱动装置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的牛奶发泡机，其中，当检测到的牛奶温度为预定温度时，关闭所述加热装置。
11.根据权利要求10所述的牛奶发泡机，其中，所述预定温度为67℃。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的牛奶发泡机，其中，通过公式V＝aΔTb来确定牛奶的体积。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的牛奶发泡机，其中，通过下式来确定所述驱动装置的电压：M＝aV2–bV+C。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的牛奶发泡机，其中，如果所述发泡机检测到所述容器中的牛奶太少或太多，则所述发泡机结束发泡循环。
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