CN117500414A - 饮料制备机器 - Google Patents
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Abstract
一种饮料制备机器(1)，包括：混合室(4)；牛奶管线(5)，用于将牛奶从牛奶容器(6)供应到混合室(4)；空气管线(8)，用于将空气供应到混合室(4)以制备发泡饮料；气泵(33)和液体泵(17；26)，流体地连接到牛奶管线(5)和空气管线(8)；以及电子控制单元(22)，编程为使饮料制备机器(1)在清洗模式下运行，在该清洗模式中，首先使液体泵(17；26)运行以向空气管线(8)和牛奶管线(5)供应给定量的清洗液体，随后使气泵(33)运行以向空气管线(8)和牛奶管线(5)供应给定量的加压空气，以清空空气管线(8)和牛奶管线(5)中的清洗液体。
Description
相关申请的交叉引证
本专利申请要求于2021年3月23日提交的欧洲专利申请第21164392.9号和于2022年2月14日提交的意大利专利申请第102022000002663号的优先权，这些申请的全部公开内容通过引证并入本文。
技术领域
本发明涉及一种饮料制备机器，特别是基于牛奶的饮料制备机器。
背景技术
如已知的，在基于牛奶的饮料制备机器的领域中，需要优选地在已经输送饮料之后或以预定的时间间隔清洗机器的在运行期间与牛奶接触的部分，特别是牛奶流经的管道以及牛奶的加热和发泡设备。
系统地去除牛奶残留物使得可以避免形成水垢和细菌繁殖，并且避免污染所制备的饮料。
已经提出了各种解决方案来满足清洗要求，其中一些从WO2017/155400、EP2299881B1和EP1561407B1中已知。
大多数已知的解决方案包括在输送完饮料之后用清洁流体(通常是水)冲洗。
通常，在清洗结束时，将一部分清洁流体从牛奶回路排出，而一部分清洁流体保留在牛奶回路中并且在下一次开始输送饮料时排出，因此稀释了所输送的饮料。
发明内容
本发明的目的是提供一种饮料制备机器，特别是基于牛奶的饮料制备机器，其具有清洗回路，该清洗回路与已知系统相比适于在输送基于牛奶的饮料之后更有效且成本效益高地去除牛奶残留物。
根据本发明，提供了一种如所附权利要求所要求保护的饮料制备机器。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施方式，在附图中：
图1示意性地示出了本发明的饮料制备机器的优选实施方式的液压回路；以及
图2、图3和图4示出了图1中的液压回路，其中突出显示了液压回路的涉及液压回路的清洗的那些部分。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明，以使得本领域技术人员能够实现和使用本发明。对所描述的实施方式进行的各种变型对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下，一般公开的原理可以应用于其他实施方式和应用。因此，本发明不应被认为限于所描述和示出的实施方式，然而，必须授予符合在本文中所描述和要求保护的原理和特征的最宽的保护范围。
在图1中，附图标记1表示饮料制备机器，特别是用于制备基于牛奶和/或基于咖啡的饮料的机器，例如热的或冷的发泡牛奶、浓咖啡、卡布奇诺、“拿铁玛奇朵”等。
为此，饮料制备机器1包括：牛奶回路，用于制备发泡的或非发泡的热牛奶或冷牛奶；以及咖啡回路，用于制备咖啡。如将在下文中更详细地描述的，牛奶回路和咖啡回路可以具有一些共同的部分并且具有输送喷嘴2形式的相应出口，这些出口布置在通常可以由消费者从外部接近的饮料输送隔室3处，以将饮料输送到杯子中。
牛奶回路包括：混合室4；牛奶管线5，将液体牛奶从牛奶容器6供应到混合室4；蒸汽管线7，将蒸汽流供应到混合室4；以及空气管线8，当需要发泡牛奶时将空气流可控地供应到混合室4。优选地，牛奶容器6布置在冰箱9内，该冰箱可以布置在饮料制备机器1的内部或外部。
空气管线8具有环境空气入口10和机械或电子可调节的气流控制阀11，以控制进入空气管线8的空气流。空气截止阀12也沿着空气管线8布置，并且根据要制备的是发泡牛奶还是非发泡牛奶而打开或关闭。
蒸汽管线7包括：第一区段13，从水箱14延伸到热水器15，以向热水器供应水流；以及第二区段16，从热水器15延伸到混合室4，以向混合室供应蒸汽流。
优选地，水箱14是空断(air-break)水箱的形式，其直接从总水管接收水并将其供应到蒸汽管线7，而不受总水管中的任何水压变化的影响。从水箱14抽吸水，并且将水通过沿着第一区段13布置在流量计18下游的水泵17沿着蒸汽管线7供应。
沿着第二区段16，在热水器15的下游，阀组件19布置和配置为将热水器15的出口流体地连接到混合室4或终止于废水收集箱21中的排放管道20。优选地，阀组件19包括两个独立的截止阀，这两个独立的截止阀具有各自的入口和各自的出口，两个入口均与热水器15的出口流体连通，其中一个出口通过蒸汽管线7的端部部分与混合室4流体连通，并且其中另一个出口通过排放管道20与废水收集箱21流体连通。
在优选实施方式中，混合室4成形为使得牛奶流和空气流通过文丘里效应被抽吸到混合室4中，该文丘里效应是通过经由蒸汽管线7供应到混合室4的蒸汽流引起的。
沿着蒸汽管线7和牛奶管线5布置的所有部件(特别是流量计18、泵17、加热器15、阀组件19和空气截止阀12)电连接到饮料制备机器1的电子控制单元22，从而基于待输送饮料的类型进行电子控制。
例如，在需要发泡的热牛奶的情况下，电子控制单元22设计成控制水泵17、热水器15、阀组件19和空气截止阀12以使得将给定的蒸汽流供应到混合室4，从而使得将给定量的牛奶和空气吸入到混合室4中，因此也使牛奶的温度升高。这样产生的发泡的热牛奶通过相应的输送喷嘴2从混合室4流出，并且被输送到杯子中。
在需要非发泡的热牛奶的情况下，控制空气截止阀12以防止空气进入空气管线8。
在未示出的实施方式中，也可以使用牛奶回路，经过适当的修改，以制备发泡的或非发泡的冷奶。特别地，在该实施方式中，牛奶回路包括沿着牛奶管线布置的奶泵，以从容器6抽吸牛奶并将其供应到混合室4。可以通过由供应到混合室4的牛奶流引起的抽吸作用或通过沿着空气管线8设置的气泵将空气供应到混合室4。当通过气泵将牛奶泵送到混合室4中时，混合室4不需要成形为使得蒸汽流产生能够从牛奶容器6抽吸牛奶的文丘里效应，而是可以以适合于混合目的的任何其他方式来成形。
如图1所示，咖啡回路平行于牛奶回路延伸并且包括冲泡组件23和将加压热水供应到冲泡组件23的水管线24。
为此，水管线24包括热水器25和水泵26，该水泵沿着水管线24的第一区段27布置在热水器25的上游，以从水箱14抽吸水并将水供应到热水器25。方便地，如图1所示，水管线24的第一区段27和蒸汽管线7的第一区段13共用布置有流量计18的初始区段。在未示出的实施方式中，水管线24完全独立于蒸汽管线7并且包括其自己的流量计。
T形接头29沿着水管线24的第二区段28布置在热水器25与冲泡组件23之间，并且水管线24的引出分支30从T形接头29分出，以将热水供应到饮料输送隔室3中的输送喷嘴2。
将热水供应到引出分支30由布置在T形接头29与泡制组件23之间的截止阀(未示出)和布置在旁路30上的截止阀31来控制。这两个截止阀都电连接到电子控制单元22并由此被电子控制。
如图1所示，饮料制备机器1还包括清洗回路，以允许清洗牛奶回路的在使用中与牛奶接触的那些部分，以去除牛奶残留物并避免形成水垢，众所周知，这些是细菌生长和发育的肥沃土地。
牛奶回路的在使用中需要清洗以去除任何残留牛奶的部分是牛奶管线5和混合室4，包括将牛奶从混合室4运送到混合室4的输送喷嘴2的管道。牛奶回路的可能与牛奶接触并需要清洗的另一部分是空气管线8，特别是空气管线的流入到混合室4中的端部部分。在输送基于牛奶的饮料时，混合室4中的牛奶残留物可以通过低压(即由于在空气管线8与混合室4之间存在的压力差)而被抽吸到空气管线8中。
根据本发明，清洗回路设计成执行液压-气动清洗，即首先包括实际清洗步骤和紧接着的吹气步骤的清洗，其中，在实际清洗步骤中，将给定量的清洗液体供应到牛奶管线5和空气管线8，其中，在吹气步骤中，将给定量的加压空气供应到牛奶管线5和空气管线8，以将清洗液体从空气管线8和牛奶管线5中清空。
为此，清洗回路包括：清洗管线32，以将清洗液体流供应到牛奶管线5和空气管线8；以及气泵33，以在已经将清洗液体供应到牛奶管线5和空气管线8中之后将加压空气引入到该牛奶管线和空气管线中。
方便地，将水用作清洗液体，并且由于这个原因，在下文中仅将水称为清洗液体。此外，方便地，用作清洗液体的水取自供应牛奶回路的蒸汽管线7和咖啡回路的水管线24的同一水源，即水箱14。在未示出的实施方式中，水可以取自独立于水箱14的水源，并且在这种情况下，不仅纯水，而且水和清洗剂的混合物都可以用作清洗液体。
在附图所示的优选实施方式中，清洗管线32包括第一部分和第二部分，第一部分布置成接收来自水箱14的清洗水或者由气泵33喷射的加压空气，第二部分通过分流阀34流体地连接到第一部分并且包括两个平行分支，第一分支35布置成向牛奶管线5供应从第一部分接收的清洗水或加压空气，并且第二分支36布置成向空气管线8供应从第一部分接收的清洗水或加压空气。
在附图所示的实施方式中，分流阀34方便地沿着空气管线8布置，因此该空气管线是清洗管线32的第一部分和第二部分两者的一部分。
特别地，关于清洗管线32的第二部分，分支35包括将分流阀34的第一出口与牛奶管线5流体连接的管道，而分支36包括空气管线8的从分流阀34的第二出口延伸到混合室4的一部分。分支35在连接到软管38的接头37处终止于牛奶管线5中，该软管使牛奶管线5与牛奶容器6流体连接。
接头37的形状及其在饮料制备机器1内的布置被选择成使得通过分支35输入到接头37中的水或空气优选地趋于朝向牛奶管线5流动而不朝向软管38流动。因此，清洗水或加压空气不能通过软管38到达牛奶容器6。
方便地，软管38是一次性的并且可以在牛奶容器6是空的或牛奶容器在冰箱9中已经达到其最大储存时间时与牛奶容器一起替换。
关于清洗管线32的第一部分，其包括：清洗水管线39，在T形接头40处终止于空气管线8中，该T形接头在空气管线8上布置在分流阀34的上游和空气截止阀12的下游；以及加压空气管线41，流体地连接到气泵输送装置33并在接头40的上游终止于空气管线8中，在加压空气管线中插入有截止阀42。
换句话说，如图1所示，将清洗水和加压空气分别通过清洗水管线39和加压空气管线41供应到接头40，并且通过从接头40的出口延伸到分流阀34的入口的公共管道到达分流阀34。如所示的优选实施方式中一样，接头40和分流阀34顺序地布置在空气管线8上，公共管道由空气管线8的一部分构成。
在优选实施方式中，清洗水管线39布置成通过分流阀34向清洗管线32的第二部分供应热水或冷水。为此，清洗水管线39布置成选择性地向分流阀34供应在咖啡回路的热水器25的下游取得的热水或在水泵17的下游和蒸汽管线7的热水器15的上游从牛奶回路取得的冷水。
特别地，为了供应热水，清洗水管线39包括管道43，该管道使水管线24与空气管线8直接流体连通，管道43通过布置在热水器25下游的接头44连接到水管线，管道43通过接头40连接到空气管线。
为了供应冷水，清洗水管线39还包括连接管道45，其将蒸汽管线7的水泵17的输送端与接头44流体连接，以将冷水供应到管道43，并且通过该管道和接头40供应到空气管线8。
由电子控制单元22通过致动水泵26或水泵17并控制布置在管道43上的截止阀46来控制将热水或冷水供应到管道43中。
在附图所示的实施方式中，接头44方便地沿着水管线24的引出分支30布置，更准确地，沿着水管线24的第二区段28布置。在未示出的变型中，接头44可以在加热器25与T形接头29之间的第二区段28的任何点处沿着水管线24布置在引出分支30的上游。
在未示出的实施方式中，其中清洗水不是取自水箱14而是取自独立水箱，该独立水箱可以包含水或者水和清洗剂的混合物，清洗水管线29包括：相应水泵，用于从水箱取得水；相应流量计，用于测量供应到管道43的水；以及可能的热水器，用于加热水。
在未示出的实施方式中，接头40和分流阀34不是沿着空气管线8布置，而是布置在管道的端部处，因此该管道等同于前述公共管道。在该实施方式中，将分流阀34的一个出口流体连接到混合室4的分支36不再由空气管线8的一部分形成，而是由从分流阀34的对应出口延伸到空气管线8的管道形成，以将清洗液体和加压空气运送到该管道。
最后，在图1所示的实施方式的变型中，加压空气管线41还限定空气管线8的初始部分，使得在要制备发泡牛奶饮料时经由空气管线8供应到混合室4的空气不是环境空气，而是由气泵33注射到空气管线8中的加压空气。
在使用中，在每次输送基于牛奶的饮料之后执行牛奶管线5和空气管线8的清洗，并且方便地还以预定时间间隔执行该清洗。
下面将参考图2、图3和图4描述清洗顺序，这些图示出了构成清洗顺序的两个步骤：
-水预加载步骤，在该步骤期间，对那些待清洗的部分预加载冷水(图2)或热水(图3)，以及
-加压空气吹送步骤，在该步骤期间，用加压空气吹送那些待清洗的部分(图4)。
在水预加载步骤期间，电子控制单元22控制牛奶回路、咖啡回路和清洗回路，使得将给定量的水供应到牛奶管线5和空气管线8。
方便地，供应到空气管线8和牛奶管线5的清洗液体的量是基于体积来确定的，使得清洗水的体积等于或略大于待清洗的空气管线8和牛奶管线5的管道的内部容积。清洗水的体积是基于流量计18的测量来控制的。
图2示意性地示出了当用冷水来执行清洗时的水预加载步骤。在该情况下，使水泵17运行以从水箱14取出给定量的水，并且截止阀46设置成允许冷水从连接管道45流到管道43，并且通过该管道流到空气管线8。
优选地，控制分流阀34以选择性地将水供应到分支35，该分支将水运送到牛奶管线5，并且将水供应到分支36，该分支形成空气管线8的终止于混合室4中的部分。
图3示意性地示出了当用热水来执行清洗时的水预加载步骤。在该情况下，使水泵26和热水器25运行，使得将给定量的热水通过截止阀46供应到管道43。热水通过管道43到达空气管线8，并且以与上述用于冷水的相同方式通过分流阀34供应到牛奶管线5和空气管线8。
关于分流阀34，应该指出这样的事实，将清洗水选择性地供应到牛奶管线5和空气管线8，即首先供应到一个管线然后供应到另一个管线使得可以向一个管线和另一个管线供应与待清洗的相应管道的容积相对应的量或者在任何情况下成比例的清洗水的量，并且因此使用适当量的水而没有浪费或短缺。
在未示出的变型中，并且可应用于待清洗的管道在牛奶管线5侧和空气管线8侧上的体积相等或相似的情况，分流阀34可以配置为同时将清洗水供应到分支35和36两者。
在水预加载步骤期间，关闭截止阀12和42并且防止空气进入空气管线8。
当水预加载步骤完成时，停止水泵17或水泵26和热水器25，并且如图4所示，控制气泵23和截止阀42以通过分流阀34向牛奶管线5和空气管线8供应给定量的加压空气，类似于利用清洗水时所发生的情况。同样在该情况下，实际上，控制分流阀34以选择性地将加压空气供应到分支35，该分支将加压空气运送到牛奶管线5，并且将加压空气供应到分支36，该分支形成空气管线8的终止于混合室4中的部分。
同样在该情况下，在未示出的变型中，分流阀34可以配置为同时向分支35和36供应清洗水。
当加压空气进入牛奶管线5和空气管线8时，加压空气具有将牛奶管线和空气管线中的清洗水冲走并将清洗水通过输送喷嘴2推出混合室4的作用。加压空气沿着牛奶管线5和空气管线8的流动具有双重优势，即对相关管道进行额外的强力清洁的优势以及清空牛奶管线5和空气管线8的清洗水以防止在随后开始输送基于牛奶的饮料时将清洗水输送到杯子中的优势。
方便地，通过致动气泵33达预定时间将一定量的加压空气供应到空气管线8和牛奶管线5，该加压空气的量储存在电子控制单元22中并且进行计算，使得将足够的加压空气供应到空气管线8和牛奶管线5，以完全吹走清洗水。
方便地，清洗步骤可以包括在清洗牛奶管线5和空气管线8的同时或之后清洁蒸汽管线7的步骤。为此，电子控制单元22致动水泵26和热水器15以向混合室4供应蒸汽脉冲，以对蒸汽管线7的端部部分和混合室4进行清洗并消毒。
在本发明的另一方面中，清洗回路还可以用于实现独立于由上述清洗顺序所产生的技术效果的其他技术效果。
该技术效果包括在输送基于牛奶的饮料之后中断从牛奶容器6到混合室4的牛奶流动，并且通过将给定量的加压空气引入到牛奶管线8中来实现。
这种牛奶流动是一种不期望的现象，例如当牛奶容器6位于饮料制备机器1中时，该牛奶容器完全或部分地处于混合室4上方的高度处并且从牛奶容器6到混合室4的牛奶供应通过将牛奶抽吸到混合室4中而实现，例如通过如附图所示实例的情况中的由蒸汽流引起的文丘里效应。
在这些条件下，由于公知的“虹吸效应”，即使在蒸汽供应中断时，牛奶从牛奶容器6到混合室4的流动以及由蒸汽流产生的抽吸所触发的流动也继续进行。在牛奶容器6完全布置在混合室4上方的情况下，由于连通器原理，通过虹吸效应而产生的牛奶流动可能导致完全清空牛奶容器6。通常通过使用沿着牛奶管线布置的截止阀来避免这种不期望的现象，该解决方案在回路的机械复杂性方面和在清洁牛奶管线方面都带来了所有负面后果。
在本发明的另一方面中，清洗回路使得可以在输送基于牛奶的饮料之后在没有附加机械部件的帮助下，而是通过控制气泵33、截止阀42和分流阀34以通过分支35将加压空气流注射到牛奶管线5中来消除这种现象，该加压空气流具有使进入到混合室4中的牛奶流终止的效果。
方便地，在不立即进行如上面所描述的利用水和加压空气的后续清洗的情况下，例如，当要制备诸如白咖啡或具有少于20g牛奶的其他混合饮料的“少”奶饮料时，清洗回路在输送基于牛奶的饮料之后在该防流动模式下运行。
Claims (8)
1.一种饮料制备机器(1)，包括：
混合室(4)；
牛奶管线(5)，用于将牛奶从牛奶容器(6)供应到所述混合室(4)；
空气管线(8)，用于将空气供应到所述混合室(4)以制备发泡饮料；
气泵(33)和液体泵(17；26)，流体地连接到所述牛奶管线(5)和所述空气管线(8)；以及
电子控制单元(22)，编程为使所述饮料制备机器(1)在清洗模式下运行，在所述清洗模式中，首先使所述液体泵(17；26)运行以向所述空气管线(8)和所述牛奶管线(5)供应给定量的清洗液体，随后使所述气泵(33)运行以向所述空气管线(8)和所述牛奶管线(5)供应给定量的加压空气，以清空所述空气管线(8)和所述牛奶管线(5)中的清洗液体。
2.根据权利要求1所述的饮料制备机器(1)，还包括流量计(18)，以用于测量由所述液体泵(17；26)供应到所述空气管线(8)和所述牛奶管线(5)中的清洗液体的量；并且其中，所述电子控制单元(22)还编程为接收所述流量计(18)的输出并且使所述液体泵(17；26)基于所述流量计(18)的所述输出来运行，以向所述空气管线(8)和所述牛奶管线(5)供应与所述空气管线(8)和所述牛奶管线(5)中的待清洗管道的内部容积相匹配的量的清洗液体。
3.根据权利要求1或2所述的饮料制备机器(1)，还包括：清洗液体管线(39)，设置成被供应以来自所述液体泵(17；26)的清洗液体；以及加压空气管线(41)，设置成被供应以来自所述气泵(33)的所述加压空气；所述清洗液体管线(39)和所述加压空气管线(41)分别将所述清洗液体和所述加压空气供应到公共管道，所述公共管道能通过分流阀(34)流体地连接到所述混合室(4)；所述分流阀(34)包括流体地连接到所述牛奶管线(5)的第一出口和流体地连接到所述空气管线(8)的第二出口。
4.根据权利要求3所述的饮料制备机器(1)，其中，所述电子控制单元(22)还编程为在所述清洗模式期间控制所述分流阀(34)，以使得首先执行预加载步骤，然后执行吹气步骤，在所述预加载步骤中，使所述液体泵(17；26)运行并控制所述分流阀(34)以将所述清洗液体持续供应到所述分流阀(34)的所述第一出口和所述第二出口，在所述吹气步骤中，使所述气泵(33)运行并控制所述分流阀(34)以将所述加压空气持续供应到所述分流阀(34)的所述第一出口和所述第二出口。
5.根据权利要求4所述的饮料制备机器(1)，其中，所述分流阀(34)沿着所述空气管线(8)布置，并且所述公共管道由所述空气管线(8)的在所述分流阀(34)与接头(40)之间延伸的部分形成，所述清洗液体管线(39)和所述加压空气管线(41)在所述接头处汇聚。
6.根据权利要求5所述的饮料制备机器(1)，其中，所述分流阀(34)的所述第一出口经由连接分支(35)将所述清洗液体和所述加压空气供应到所述牛奶管线(5)，并且所述分流阀(34)的所述第二出口将所述清洗液体和所述加压空气直接供应到所述空气管线(8)的从所述分流阀(34)延伸到所述混合室(4)的部分。
7.根据权利要求5或6所述的饮料制备机器(1)，其中，所述空气管线(8)具有：环境空气入口(10)；流量控制阀装置(11)；以及截止阀装置(42)，所述截止阀装置能由所述电子控制单元(22)控制，以当要制备发泡牛奶饮料时经由所述空气管线(8)将给定量的空气供应到所述混合室(4)。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的饮料制备机器(1)，其中，所述清洗液体管线(39)包括流体地连接到所述液体泵(17；26)的输送端的加热器(25)，以在所述清洗模式期间加热所述清洗液体。
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