CN117396112A - 用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元和包括其的饮料制作机 - Google Patents

用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元和包括其的饮料制作机 Download PDF

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CN117396112A CN202280038805.8A CN202280038805A CN117396112A CN 117396112 A CN117396112 A CN 117396112A CN 202280038805 A CN202280038805 A CN 202280038805A CN 117396112 A CN117396112 A CN 117396112A
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托斯顿·伯恩施
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    • A47J31/00Apparatus for making beverages
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Abstract

本发明涉及一种用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元,该起泡单元具有蒸汽供给管线、奶供给管线、具有第一流动区域和第二流动区域的混合单元以及具有用于奶泡的出口开口的出口管线,该出口管线连接到第二流动区域。

Description

用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元和包括其的饮料 制作机
技术领域
本发明涉及一种用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元,该起泡单元具有蒸汽喷嘴、奶供给管线、具有第一流动区域和第二流动区域的混合单元以及具有用于奶泡的出口开口的出口管线,该出口管线连接到第二流动区域。
背景技术
从现有技术中已知各种起泡系统,其中奶经由蒸汽产生的文丘里效应被吸入,通过蒸汽的冷凝被加热,然后在起泡室中与空气一起旋转以便产生奶泡。这种系统描述于DE4445436 C2、EP 2229851 B1和EP 1785074B1中。为了提高奶的定量分配精度,使用软管或齿轮泵来吸入奶。
然而,这些基于文丘里效应的系统具有奶量和泡沫质量波动的缺点,因为当使用文丘里效应时可能发生某些波动。此外,所述系统需要单独的起泡室。
现有技术中已知的其它系统使用驱动搅拌器来使奶、空气和蒸汽的混合物起泡(EP 2326224 B1)。对于具有齿轮泵的起泡系统,齿轮还用作搅拌器以使奶、空气和蒸汽混合物起泡。然而,具有驱动搅拌器的系统需要更多的设备,并且由于各种部件而不易于清洁,这导致更高的卫生风险和清洁工作。泵壳体和齿轮形成所述系统中的起泡室。
此外,存在这样的系统,其中奶、空气和蒸汽的混合物在压力下通过泵被挤压通过喷嘴,然后由于压降在喷嘴的下游起泡。所述系统可从EP 2294952B1和EP 3649904A1中获知。
在这些系统中,喷嘴必须在耗时的过程中被清洁,以防止喷嘴在暂停时间期间的积聚和堵塞。这将负面影响奶泡的形成或导致奶泡质量的大波动。
还有静态混合器,空气、奶和蒸汽与其混合以产生奶泡(EP 2042063A1)。尽管静态混合器没有移动部件,但它们具有大数量的角落、边缘和死区,这些也非常难以清洁。
发明内容
由此出发,本发明的目的是提供一种起泡单元,其消除了现有技术的缺点,并且能够在设备费用低和清洁需要少的同时实现均匀的泡沫质量。
该目的通过具有权利要求1的特征的起泡单元和具有权利要求16的特征的饮料制作机来实现。进一步的从属权利要求示出了有利的进一步实施方案。
根据本发明,提供了一种用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元,起泡单元包括以下部件:
用于供给蒸汽或蒸汽-空气混合物的蒸汽供给管线,其包括具有喷嘴出口的蒸汽喷嘴,
用于供给奶或奶和空气的混合物的奶供给管线,
呈中空型材形式的混合单元,其包括具有内截面面积的第一流动区域和具有内截面面积的第二流动区域,第二流动区域的内截面面积小于第一流动区域的内截面面积,
出口管线,其直接邻接第二流动区域,具有用于奶泡的出口开口。
混合单元被设计成中空型材的形式,特别是软管或管。中空型材具有限定的内截面面积。
蒸汽供给管线、奶供给管线和混合单元经由连接元件、特别是三通连接元件、优选地T形件彼此连接,并且蒸汽喷嘴轴向地对准混合单元。
蒸汽/空气和奶在连接元件中被集合在一起。空气-蒸汽射流通过喷嘴供给到连接元件,并且奶垂直于连接元件供给。可替代地,也可以将空气供给给奶而不是蒸汽,或者将空气供给给奶和蒸汽。
在随后的第一流动区域中,均匀的奶鞘流包围蒸汽射流,蒸汽射流相对于奶具有高速度,因此将最小的气泡压入奶中。奶/空气混合物通过蒸汽的冷凝而被加热。在混合单元中,接着是相对于第一流动区域具有较小截面的第二流动区域,在第二流动区域中发生泡沫的进一步混合和均化。
利用根据本发明的起泡单元,可以实现由连接元件和蒸汽喷嘴组成的简单设备结构,其中所述起泡单元不需要附加的马达或移动部件。此外,可以免除起泡室的使用。根据本发明的起泡单元也是易于清洁的单元。
蒸汽喷嘴优选地相对于蒸汽供给管线轴向地定位在连接元件中,喷嘴出口布置在奶供给管线的区域中,使得在所述混合单元的第一流动区域中,蒸汽射流由奶的鞘流圆柱形地包围。喷嘴出口优选地布置在蒸汽流的下游,但是喷嘴出口也可以布置在奶供给管线的中心的延伸部中。
在一个优选的实施例中,第一流动区域具有7至20mm2范围内的内截面面积和/或20至100mm范围内的长度和/或第二流动区具有3至7mm2范围内的内截面面积和/或100至1200mm范围内,优选300至700mm范围内的长度。
优选地,第二流动区的内截面面积与第一流动区域的内截面面积之比优选为1:1至1:7,优选为1:1.5至1:4,和/或第一流动区域的长度与第二流动区的长度之比优选为1:1至1:60,优选为1:5至1:20。
此外,优选的是,第一流动区域和第二流动区域一体地形成,或者第一流动区域和第二流动区域利用连接元件、尤其是二通连接元件或三通连接元件、优选是T形件彼此连接。
起泡单元优选地具有至少一个温度传感器,利用该温度传感器能够确定奶和/或蒸汽的温度。至少一个温度传感器可以直接布置在第一和第二流动区域之间的连接元件上或布置在所述连接元件的下游。温度的确定用于设定或达到奶泡的预定目标温度。如果温度太低,则用于输送奶的泵的输送速率降低,以便将更多的蒸汽引导到奶中。如果温度太高,则用于输送奶的泵的输送速率增加。可替代地,也可通过蒸汽供给管线中的阀来改变蒸汽量。蒸汽与奶的比例以这种方式调节。
在优选的实施例中,奶供给管线和混合单元由软管构成,所述软管优选由塑料制成,特别优选由含氟聚合物制成,所述含氟聚合物特别地选自PTFE、PFA、FEP及其组合。
混合单元优选具有圆柱形、矩形或椭圆形横截面。
优选地,在奶供给管线中布置有用于输送奶的泵。
蒸汽供给管线优选地连接到蒸汽发生单元和/或用于控制蒸汽流的阀布置在蒸汽供给管线中。
奶供给管线优选地可连接到奶容器或连接到用于清洁液的容器。
优选地,出口管线具有在出口开口的方向上变宽的内径,并且特别优选地具有锥形几何形状。
出口管线优选由热塑性或弹性体塑料形成。例如根据法规(EC)No.1935/2004和(EU)No.10/2011被批准用于与食品接触的热塑性或弹性体塑料,特别是聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)或硅树脂(silicone)是优选的。优选地,出口管线具有40至80mm范围内的长度和/或在邻近混合单元的端部处具有2至4mm范围内的内径和/或在出口开口处具有3至8mm范围内的内径。
此外,优选的是,出口管线基本上垂直于混合单元布置,特别优选地以90°角布置,并且出口管线的邻近混合单元的端部用作冲击表面。
为了实现奶或泡沫的均匀流动而不飞溅,最后穿过出口管线。这优选地起始于90°角,其用作冲击表面。接着是锥形部分,其具有朝向出口管线变宽的截面。90°角对于总体结果是有利的,但它不是必须使用的。它用于缩短出口管线。
出口管线用于产生具有较低的流速的层状奶泡射流,使得在分配奶泡时,即在奶泡撞击杯子的底部时,不会再有气泡由于湍流或飞溅而引入到奶泡中。所述气泡会相当大并且明显地积聚在奶泡的顶部。
根据本发明的起泡单元的特征在于,可以省去根据现有技术所使用的起泡室,其结果是,可以显著地减少设备上的费用。
根据本发明,还提供了一种具有上述起泡单元的饮料制作机,特别是咖啡机。因此,所述饮料制作机也不需要单独的起泡室。
附图说明
将参考以下附图更详细地解释根据本发明的起泡单元,而不将其限制于这里示出的具体实施例。
图1示出了根据本发明的起泡单元的第一变型;
图2示出了根据本发明的具有温度传感器的起泡单元的另一变型;
图3示出了根据本发明的具有温度传感器的起泡单元的第三变型。
具体实施方式
图1示出了起泡单元1,其中心元件构成具有第一流动区域6和第二流动区域7的混合单元5。
第一流动区域6通过蒸汽供给管线2连接到蒸汽发生单元13。蒸汽供给管线2还具有用于控制蒸汽流的阀12。蒸汽供给管线2通过三通连接元件10与第一流动区域6连接,其中,蒸汽流通过具有喷嘴出口3a的喷嘴3被引导到第一流动区域中。
通向奶容器14的奶供给管线4通过三通连接元件10的另一分支连接。泵11用于将奶从奶容器14通过奶供给管线4输送到三通连接元件10。奶供给管线4现在基本上垂直地与蒸汽喷嘴3相接,包围从喷嘴出口3a流出的蒸汽流的奶为鞘流,并引导所述蒸汽流通过第一流动区域6。由于相对于供给的奶而言,蒸汽射流的相对速度高,最小的气泡被压入奶中,从而引起起泡。蒸汽的冷凝导致奶/空气混合物升温。
混合单元的设计使得第一流动区域6的直径在第一流动区域6与第二流动区域7的连接部16处相对于第二流动区域7变窄。这种变窄构成了流阻,并且使得奶泡能够在第二流动区域7中进一步混合和均化。
然后,形成的泡沫经通过具有出口开口9的出口管线8被引导到饮料容器20,例如杯子。此处,出口管线具有锥形结构,该锥形结构具有加宽的横截面,这允许泡沫被均匀地分配而不飞溅。
作为替代,图1示出了连接具有清洁液15的容器而不是奶容器14的可能性。这使得可以通过奶供给管线4将清洁液而不是奶引导到混合单元5,这允许系统以简单的方式被清洁。
图2中所示的变型基本上对应于根据图1的变型,其中在从第一流动区域6到第二流动区域7的连接处布置有连接元件16,该连接元件附加地具有温度传感器17,用于确定在从第一流动区域6到第二流动区域7的过渡处的奶泡的温度。
图3所示的变型基本上对应于根据图2的变型的结构,其中从第一流动区域6到第二流动区域7的过渡在此通过三通连接元件16实现。用于确定奶泡温度的温度传感器布置在所述连接元件16的第三支路上。

Claims (18)

1.一种用于使奶或奶/空气混合物起泡的起泡单元(1),包括
用于供给蒸汽或蒸汽-空气混合物的蒸汽供给管线(2),其包括具有喷嘴出口(3a)的蒸汽喷嘴(3),
用于供给奶或奶和空气的混合物的奶供给管线(4),
呈中空型材形式的混合单元(5),其包括具有内截面面积的第一流动区域(6)和具有内截面面积的第二流动区域(7),所述第二流动区域(7)的内截面面积小于所述第一流动区域(6)的内截面面积,
出口管线(8),其直接邻接所述第二流动区域(7),具有用于奶泡的出口开口(9),
所述蒸汽供给管线(2)、所述奶供给管线(4)和所述混合单元(5)经由三通连接元件(10)彼此连接,并且所述蒸汽喷嘴(3)轴向地对准所述混合单元(5)。
2.根据权利要求1所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述蒸汽喷嘴(3)与所述蒸汽供给管线(2)轴向对准地定位在所述三通连接元件(10)中,其中所述喷嘴出口(3a)布置在所述奶供给管线(4)的区域中,使得在所述混合单元(5)的所述第一流动区域(6)中,所述蒸汽射流由奶的鞘流圆柱形地包围。
3.根据权利要求1或2所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述三通连接元件(10)是T形件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述第一流动区域(6)具有7至20mm2范围内的内截面面积和/或20至100mm范围内的长度,
和/或所述第二流动区域(7)具有3至7mm2范围内的内截面面积和/或100至1200mm范围内,优选300至700mm范围内的长度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述第二流动区域(7)的内截面面积与所述第一流动区域(6)的内截面面积之比为1:1至1:7,优选为1:1.5至1:4,
和/或所述第一流动区域(6)的长度与所述第二流动区域(7)的长度之比为1:1至1:60,优选为1:5至1:20。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述第一流动区域(6)和所述第二流动区域(7)一体地形成,或者所述第一流动区域(6)和所述第二流动区域(7)利用连接元件(16)、特别是二通连接元件或三通连接元件、优选是T形件彼此连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述起泡单元(1)具有至少一个温度传感器(17),利用所述温度传感器能够确定奶和/或蒸汽的温度,其中,所述温度传感器(17)直接布置在第一和第二流动区域之间的所述连接元件(16)上或布置在所述连接元件(16)的下游。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述奶供给管线(4)和所述混合单元(5)由软管构成,所述软管优选由塑料制成,特别优选由含氟聚合物制成,所述含氟聚合物特别地选自PTFE、PFA、FEP及其组合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述混合单元(5)具有圆柱形、矩形或椭圆形横截面。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,用于输送奶的泵(11)布置在所述奶供给管线(4)中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述蒸汽供给管线(2)连接到蒸汽发生单元(13),并且用于控制蒸汽流的阀(12)布置在所述蒸汽供给管线(2)中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述奶供给管线(4)可连接到奶容器(14)或连接到用于清洁液的容器(15)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述出口管线(8)具有在所述出口开口(9)的方向上变宽的内径,并且优选地具有锥形几何形状,并且所述出口管线(8)优选地由塑料形成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述出口管线(8)具有40至80mm范围内的长度和/或在邻近所述混合单元(5)的端部处具有2至4mm范围内的内径和/或在所述出口开口(9)处具有3至8mm范围内的内径。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述出口管线(8)基本上垂直于所述混合单元(5)布置,特别优选地以90°角布置,并且所述出口管线(8)的邻近所述混合单元(5)的端部用作冲击表面。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的起泡单元(1),
其特征在于,所述起泡单元(1)不具有起泡室。
17.一种饮料制作机,特别是咖啡机,其包含根据权利要求1至16中任一项所述的起泡单元。
18.根据权利要求17所述的饮料制作机,
其特征在于,所述饮料制作机不具有起泡室。
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