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Es wird eine Kaffeemaschine bereitgestellt, die eine Fluidleitung enthält, die eine Fluidquelle der Kaffeemaschine fluidisch mit einer Getränkeausgabe der Kaffeemaschine verbindet und die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens eine UV-Leuchtdiode aufweist und konfiguriert ist, UV-Licht der UV-Leuchtdiode durch mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen. Ferner wird ein Modul zur Inaktivierung von Mikroorganismen in einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine bereitgestellt. Das Modul und die Kaffeemaschine ermöglichen eine hygienische Bereitstellung von Getränken (d.h. Kaltgetränken und/oder Heißgetränken) mit geringem apparativem Aufwand und ohne lange Ausfallzeiten bei der Getränkebereitstellung. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine UV-Leuchtdiode zu verwenden, um UV-Licht durch einen Bereich einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine zu strahlen.
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Durch Brühwassertemperaturen von 90°C und höher werden Keime abgetötet. Für eine Ausgabe von kaltem Kaffee findet im Anschluss an die Brühung bei diesen hohen Temperaturen ein Abkühlen des Kaffeegetränks (z.B. über Wärmetauscher) statt. Um eine schnelle Abkühlung zu erreichen, kann dem fertigen Kaffeegetränk Kaltwasser zugemischt oder Eis zugefügt werden.
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Bei der Ausgabe von heißen Kaffeegetränken war bisher eine Verkeimung und die Notwendigkeit einer Entkeimung des Getränks kein Problem, da Kaffee üblicherweise bei Wassertemperaturen von 90° bis 98°C gebrüht wird und somit eventuell vorhandene Keime abgetötet werden. Im Zuge neuer Trends, beispielsweise ein „Kaltbrühen“ von Kaffee (engl. „cold brew“), oder die Bereitstellung von kaltem Kaffee (z.B. Eiskaffee) über eine automatische Kaffeemaschine, können Keime im Getränk zu einem Problem werden. Auch bei der Ausgabe von kalter Milch über eine Kaffeemaschine kann eine Verkeimung der ausgegebenen Milch bislang nicht ausgeschlossen werden. Die Gefahr einer Verkeimung kann bereits dann bestehen, wenn die Temperatur des bereitgestellten Getränks ≤70°C beträgt.
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Um eine Verkeimung der Milch zu verhindern, wird diese in Kaffeemaschinen in der Regel gekühlt aufbewahrt und das Milchsystem der Kaffeemaschine nach einer Ausgabe der kalten Milch aufwändig mit Kaltwasser und Heißwasser gespült, sowie optional mit Dampf leergeblasen und entkeimt.
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Diese im Stand der Technik bekannten Maßnahmen sind mit einer Reihe an Nachteilen verbunden. Ein Kaltbrühen von Kaffee bzw. ein Brühen bei stark reduzierten Temperaturen führt zu einem Hygienerisiko. Ein weiteres Hygienerisiko ergibt sich durch ein Zumischen von Kaltwasser und/oder Eis in ein von einer Kaffeemaschine frisch gebrühtem Kaffeegetränk. Ferner ist die Ausgabe kalter Milch durch die Kaffeemaschine mit einem hohen apparativen Aufwand und umfangreichen Spülroutinen verbunden, was nicht nur viel Ressourcen (z.B. Spülmittel und Wasser) beansprucht, sondern auch die Zeit verkürzt, in welcher die Kaffeemaschine zum Bezug von Getränken zur Verfügung steht.
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Die
US 2016/031695 A1 offenbart eine Kaffeemaschine, die UV-Licht verwendet, um Komponenten einer Kaffeemaschine zu desinfizieren. Die Kaffeemaschine hat den Nachteil, dass die Bestrahlung mit UV-Licht am Ort der Getränkeausgabe auf das Ende der Fluidleitung erfolgt. Hierdurch werden auch Komponenten der Kaffeemaschine bestrahlt, die nicht desinfiziert werden müssen und durch die Einwirkung von UV-Licht beschädigt werden können. Zudem wird keine Fluidleitung der Kaffeemaschine durchstrahlt, sodass zwar eine Desinfektion der äußeren Komponenten der Ausgabe der Kaffeemaschine zwischen Bezügen von Getränken erfolgen kann, aber eine Desinfektion von einem Getränk, das während eines Bezugs aus dem Ausgang fließt, gar nicht gewährleistet werden kann.
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Ausgehend hiervon war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, mit denen die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere sollte eine Kaffeemaschine bzw. Teile hiervon und zudem Verfahren vorgestellt werden, mit dem/denen eine Bereitstellung von Getränken (d.h. Kaltgetränken und/oder Heißgetränken) mit möglichst geringem apparativen Aufwand, ohne lange (z.B. durch Reinigungsmaßnahmen bewirkte) Ausfallzeiten und ohne Hygienerisiko möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kaffeemaschine gemäß Anspruch 1, das Modul zur Inaktivierung von Mikroorganismen gemäß Anspruch 14 und die Verwendung einer UV-Leuchtdiode zur Strahlung von UV-Licht gemäß Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
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Erfindungsgemäß wird eine Kaffeemaschine bereitgestellt, die eine Fluidleitung enthält, welche eine Fluidquelle der Kaffeemaschine fluidisch mit einer Getränkeausgabe der Kaffeemaschine verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaffeemaschine mindestens eine UV-Leuchtdiode aufweist und die Kaffeemaschine konfiguriert ist, UV-Licht der UV-Leuchtdiode durch mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen.
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Die Kaffeemaschine hat den Vorteil, dass sie Getränke (d.h. Kaltgetränke und/oder Heißgetränke) mit einem geringen apparativen Aufwand, ohne lange Ausfallzeiten und ohne Hygienerisiko bereitstellen kann. Sie kommt ohne die Verwendung von chemischen Mittel zur Desinfektion aus und auch ohne aufwändige und teure physikalischen Maßnahmen zur Desinfektion aus. Die Kaffeemaschine erzielt eine Entkeimung ohne Veränderung des Geschmacks, Geruchs oder des pH-Werts des bereitgestellten Getränks. Da Leuchtdioden (LEDs) sehr klein ausgestaltet sind, kann die Kaffeemaschine zudem eine sehr kompakte Bauweise aufweisen.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass UV-LEDs robust sind, eine lange Lebensdauer aufweisen und sich durch einen geringen Energieverbrauch auszeichnen. Zudem hat eine UV-LED den Vorteil, dass sie nicht zwangsweise am Ort des Bereichs der Fluidleitung verbaut sein muss. Das UV-Licht der UV-LED kann den Bereich auch dann durchstrahlen, falls die UV-LED an einem entfernten Bereich in der Kaffeemaschine verbaut wird und das UV-Licht über einen (sehr schmal ausgestaltbaren) Lichtleiter zu dem zu durchstrahlenden Bereich der Fluidleitung geleitet wird. Dies schafft eine sehr hohe bauliche Flexibilität bei der Gestaltung der Kaffeemaschine.
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Bei der Kaffeemaschine kann es sich um einen Kaffeevollautomat oder einen Kaffeehalbautomat (z.B. eine Siebträgermaschine) handeln. Bevorzugt handelt es sich bei der Kaffeemaschine um eine Kaffeemaschine, die zur Zubereitung von Kaltgetränken (z.B. kaltgebrühter Kaffee, Eiskaffee, kalte Milch etc.) konfiguriert ist. Unter Kaltgetränken werden insbesondere Getränke verstanden, die eine Temperatur von ≤70°C aufweisen.
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Die Kaffeemaschine kann in einer ersten alternativen Ausgestaltungsform dadurch gekennzeichnet sein, dass die mindestens eine UV-Leuchtdiode im Inneren der Fluidleitung angeordnet ist und die mindestens eine UV-Leuchtdiode dazu konfiguriert ist, UV-Licht senkrecht zu einer Flussrichtung von Fluid durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen, besonders bevorzugt in einer Richtung weg von einer Längsachse des mindestens einen Bereichs der Fluidleitung (d.h. von einem Innenraum der Fluidleitung in Richtung eines Außenraums der Fluidleitung). Das UV-Licht wird somit senkrecht zur Flussrichtung von einem Innenraum der Fluidleitung in Richtung eines Außenraums der Fluidleitung gestrahlt. Die mindestens eine UV-Leuchtdiode kann beispielsweise im Inneren eines Rohrs (z.B. Quarzglasrohrs) angeordnet sein, das im Inneren der Fluidleitung angeordnet ist.
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In einer zweiten alternativen Ausgestaltungsform kann die mindestens eine UV-Leuchtdiode innerhalb der Fluidleitung angeordnet sein (insbesondere an einer Wandung der Fluidleitung angeordnet sein), wobei die mindestens eine UV-Leuchtdiode dazu konfiguriert ist, UV-Licht entlang einer Flussrichtung von Fluid durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen (d.h. in einer Richtung entlang einer Längsachse des mindestens einen Bereichs der Fluidleitung). Das UV-Licht wird somit entlang der Flussrichtung von einem Innenraum der Fluidleitung in Richtung eines gegenüberliegenden Innenraums der Fluidleitung gestrahlt. Die mindestens eine UV-Leuchtdiode kann beispielsweise im Inneren eines Rohrs (z.B. Quarzglasrohrs) angeordnet sein, das im Inneren der Fluidleitung (z.B. an dessen Wandung) angeordnet ist.
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In einer dritten alternativen Ausgestaltungsform kann die mindestens eine UV-Leuchtdiode außerhalb der Fluidleitung angeordnet sein (insbesondere an einer Wandung der Fluidleitung angeordnet sein), wobei die mindestens eine UV-Leuchtdiode dazu konfiguriert ist, UV-Licht senkrecht zu einer Flussrichtung von Fluid durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen (d.h. in einer Richtung hin zu einer Längsachse des mindestens einen Bereichs der Fluidleitung). Das UV-Licht wird somit senkrecht zur Flussrichtung von einem Außenraum der Fluidleitung in Richtung eines Innenraums der Fluidleitung gestrahlt.
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In einer vierten alternativen Ausgestaltungsform kann die mindestens eine UV-Leuchtdiode außerhalb der Fluidleitung angeordnet sein (insbesondere an einer Wandung der Fluidleitung angeordnet sein), wobei die mindestens eine UV-Leuchtdiode dazu konfiguriert ist, UV-Licht entlang einer Flussrichtung von Fluid durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen (d.h. in einer Richtung entlang einer Längsachse des mindestens einen Bereichs der Fluidleitung). Das UV-Licht wird somit entlang der Flussrichtung von einem Außenraum der Fluidleitung in Richtung eines Innenraums der Fluidleitung gestrahlt.
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Die oben beschriebenen Anordnungen der mindestens einen UV-Leuchtdiode können auch für mehrere UV-Leichtdioden (z.B. in Form eines UV-LED-Arrays) gelten.
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Der Vorteil der zweiten und vierten alternativen Ausgestaltungsform (Einstrahlung entlang der Längsachse des Bereichs der Fluidleitung) ist, dass das UV-Licht in einem flachen Winkel auf die Innenwandung der Fluidleitung trifft und somit an der Innenwandung der Fluidleitung reflektiert wird. Durch die Reflexion tritt das UV-Licht nicht aus der Fluidleitung aus, sondern wird wieder in das Fluid zurückgeleitet. Dadurch wird die UV-Strahlung in der Fluidleitung „gefangen“ und eine effektivere Ausnutzung der Strahlung erreicht als bei der ersten und dritten alternativen Ausgestaltungsform.
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Der Vorteil der ersten und dritten alternative Ausgestaltungsform (Einstrahlung senkrecht zur Längsachse des Bereichs der Fluidleitung) ist, dass lediglich eine geringere Länge (Dicke) der mindestens einen Fluidleitung durchstrahlt werden muss als bei der zweiten und vierten alternativen Ausgestaltungsform. Dies ist gerade bei Fluiden von Vorteil, die eine hohe Absorption und/oder Streuung im UV-Bereich aufweisen (wie z.B. Milch), da somit eine vollständige Durchstrahlung des Fluids auch bei einem hohen Volumenstrom durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung sichergestellt werden kann.
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Bei den oben genannten alternativen Ausgestaltungsformen ist auch möglich, dass die Kaffeemaschine mindestens einen Lichtleiter aufweist, der dazu konfiguriert ist, das UV-Licht der mindestens einen UV-Leuchtdiode zu leiten, wobei ein Eingang des Lichtleiters mit der mindestens einen UV-Leuchtdiode lichtleitend verbunden ist und an der (oben in den alternativen Ausgestaltungsformen) beschriebenen Position der mindestens einen UV-Leuchtdiode anstelle der mindestens einen UV-Leuchtdiode ein Ausgang des Lichtleiters angeordnet ist. Dies gilt bevorzugt für die dritte und vierte Ausgestaltungsform, d.h. für die Anordnung der mindestens eine UV-Leuchtdiode außerhalb der Fluidleitung. Der Ausgang des Lichtleiters nimmt also die Position der mindestens einen UV-Leuchtdiode ein und die UV-Strahlung wird in den Lichtleiter von der mindestens einen UV-Leuchtdiode, die sich an einer anderen Stelle befinden kann als der Lichtleiter, eingekoppelt. Diese Anordnung des Lichtleiters kann auch für mehrere Lichtleiter (z.B. in Form eines Lichtleiter-Arrays) gelten. Der Eingang der mehreren Lichtleiter kann hierbei lichtleitend mit nur einer einzelnen UV-Leuchtdiode, mit jeweils einer einzelnen UV-Leuchtdiode pro Lichtleiter oder mit mehreren UV-Leuchtdioden pro Lichtleiter (z.B. in Form eines UV-LED-Arrays) verbunden sein.
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Die mindestens eine UV-Leuchtdiode kann konfiguriert sein, UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 300 nm, bevorzugt 220 nm bis 280 nm, besonders bevorzugt 240 nm bis 260 nm, insbesondere 250 nm bis 255 nm, abzustrahlen.
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Ferner kann die mindestens eine UV-Leuchtdiode konfiguriert sein, eine maximale Strahlungsleistung (Emissionsmaximum) von UV-Licht bei einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 300 nm, bevorzugt 220 nm bis 280 nm, besonders bevorzugt 240 nm bis 260 nm, insbesondere 250 nm bis 255 nm, aufweisen. Vorteil an dem Bereich von 240 bis 260 nm ist, dass eine Wellenlänge in diesem Bereich stark schädigend für DNA ist, aber kaum von Proteinen (z.B. in Milch vorhanden) absorbiert wird. Folglich ist dieser Bereich gerade dann vorteilhaft, wenn das zu durchstrahlende Fluid in der Fluidleitung Proteine enthält (z.B. Milch ist).
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Ferner kann die mindestens eine UV-Leuchtdiode konfiguriert sein, UV-Licht mit einer Dosis im Bereich von 2 bis 400 mJ/cm2, bevorzugt 20 bis 400 mJ/cm2, besonders bevorzugt 50 bis 400 mJ/cm2, ganz besonders bevorzugt 100 bis 400 mJ/cm2, insbesondere 200 bis 400 mJ/cm2, durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen. Die höheren Bestrahlungsdosen stellen sicher, dass auch bestimmte pathogene Pseudomonas-Bakterien und auch Pilze mit hoher Sicherheit abgetötet werden. Die UV-Leuchtdiode weist eine Strahlungsleistung auf, um durch mindestens einen Bereich der Fluidleitung diese Dosis abzugeben. Die hierfür nötige Strahlungsleistung hängt von der Aufenthaltsdauer des Fluids in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung ab. Diese kann je nach Aufenthaltsdauer des Fluids durch den Fachmann leicht bestimmt werden. Die Strahlungsleistung berechnet sich aus der Dosis geteilt durch die Aufenthaltsdauer. Beträgt die Aufenthaltsdauer von Fluid in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung beispielsweise eine Sekunde, so muss die UV-Leuchtdiode beispielsweise eine Strahlungsleistung im Bereich von 2 bis 400 mW/cm2 aufweisen. Die Strahlungsleistung der UV-Leuchtdiode kann auch über einen Array mit mehreren UV-Leuchtdioden bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein Array mit 20 einzelnen UV-C-LEDs, die jeweils eine Strahlungsleitung von 20 mW/cm2 aufweisen, eine Gesamtstrahlungsleistung von 400 mW/cm2 erzielen.
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Die hier beschriebenen Eigenschaften der mindestens einen UV-Leuchtdiode können auch für weitere UV-Leuchtdioden gelten, z.B. in dem Fall, dass in der Kaffeemaschine und/oder dem erfindungsgemäßen Modul (siehe unten) mehr als eine UV-Leuchtdiode (z.B. ein UV-LED-Array) enthalten ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, eine Wandung auf, die für Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 300 nm, bevorzugt 220 nm bis 280 nm, besonders bevorzugt 240 nm bis 260 nm, insbesondere 250 nm bis 255 nm, transparent ist. Diese Ausgestaltungsform ist dann vorteilhaft, wenn die UV-Leuchtdiode nicht innerhalb der Fluidleitung angeordnet ist.
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Der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, kann stromabwärts einer Wasserquelle der Kaffeemaschine angeordnet sein, wobei die Wasserquelle bevorzugt ein Festwasseranschluss und/oder Wassertank ist.
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Ferner kann der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, stromabwärts einer Milchquelle der Kaffeemaschine angeordnet sein, wobei die Milchquelle bevorzugt ein Milchtank ist.
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Zudem kann der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, stromabwärts einer Gasquelle der Kaffeemaschine angeordnet sein, wobei die Gasquelle bevorzugt eine Quelle von Gas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Luft, CO2, N2 und Kombinationen hiervon ist. Der Vorteil der Gasquelle ist, dass Gas durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung geleitet werden kann und/oder ein flüssiges Fluid (z.B. Milch) in der Kaffeemaschine mit Gas versetzt (z.B. aufgeschäumt) werden kann (z.B. um Milchschaum zu erzeugen).
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Abgesehen davon kann der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, stromabwärts und/oder stromaufwärts einer Brühgruppe der Kaffeemaschine angeordnet sein, wobei die Brühgruppe bevorzugt eine Brühgruppe ist, die zur Brühung von heißem und/oder kaltem Kaffee geeignet ist. Die Kaffeemaschine kann ferner konfiguriert sein, an der Brühgruppe gebrühten heißen Kaffee auf eine Temperatur von ≤ 70°C zu kühlen. Dies dann beispielsweise durch Mischen mit kaltem Wasser und/oder kalter Milch (z.B. Wasser und/oder Milch bei einer Temperatur von >0°C bis 25°C) geschehen.
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Ferner kann der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, zumindest bereichsweise Glas und/oder einen UV-transparenten Kunststoff, bevorzugt Quarzglas und/oder PMMA, enthalten oder daraus bestehen. Quarzglas hat den Vorteil, dass es eine hohe Transparenz für UV-Licht aufweist. Es existieren jedoch auch Kunststoffe, die eine Transparenz für UV-Licht aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, zumindest bereichsweise eine elektrisch leitfähige Schicht an einer elektrisch nicht leitfähigen äußeren Wandung der Fluidleitung auf. Bevorzugt enthält die elektrisch leitfähige Schicht Zinnoxid oder besteht daraus. Die elektrisch leitfähige Schicht kann auf die äußere Wandung der Fluidleitung aufgedampft sein. Ferner kann die elektrisch leitfähige Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 100 bis 1000 nm, bevorzugt 200 bis 800 nm, besonders bevorzugt 300 bis 500 nm, aufweisen. Bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Schicht für Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 300 nm, bevorzugt 220 nm bis 280 nm, besonders bevorzugt 240 nm bis 260 nm, insbesondere 250 nm bis 255 nm, im Wesentlichen transparent. Ferner kann die elektrisch leitfähige Schicht an mindestens zwei voneinander entfernten Punkten entlang der Fluidleitung, bevorzugt an den jeweiligen Endpunkten der elektrisch leitfähigen Schicht entlang der Fluidleitung, elektrisch leitfähig mit einer Spannungsquelle, bevorzugt einer Spannungsquelle der Kaffeemaschine, verbunden sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, eine Länge von mindestens 0,5 cm bis 20 cm, bevorzugt 1 cm bis 18 cm, besonders bevorzugt 2 cm bis 16 cm, ganz besonders bevorzugt 5 cm bis 14 cm, insbesondere 8 cm bis 12, auf.
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Der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, kann zumindest bereichsweise einen runden Querschnitt aufweisen.
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Ferner kann dieser mindestens eine Bereich der Fluidleitung einen nicht-runden Querschnitt aufweisen, wobei Wandungen der Fluidleitung, welche die Fluidleitung in einer bestimmten Richtung senkrecht zur Flussrichtung durch die Fluidleitung begrenzen, bevorzugt einen Abstand von maximal 5 mm, bevorzugt maximal 4 mm, besonders bevorzugt maximal 3 mm, ganz besonders bevorzugt maximal 2 mm, insbesondere maximal 1 mm, aufweisen. Je näher die Wandungen des nicht-runden Querschnitts der Fluidleitung zusammen liegen, d.h. je flacher dieser Bereich ist, desto besser kann ein vollständiges Durchstrahlen dieses Bereichs mit UV-Licht auch bei Fluiden sichergestellt werden, die eine gewisse Absorption im UV-Bereich zeigen (z.B. Milch oder Kaffee).
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform enthält der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, einen UV-Sensor. Der UV-Sensor ist dazu konfiguriert, UV-Licht der UV-Leuchtdiode zu erfassen, das durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung gestrahlt wird, wobei der Sensor bevorzugt in einer Wandung in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung angeordnet ist und/oder an einer Stelle im Bereich der Fluidleitung angeordnet ist, auf die das UV-Licht der UV-Leuchtdiode im wesentlichen senkrecht auftrifft.
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Die Kaffeemaschine kann eine Steuereinheit enthalten, die dazu konfiguriert ist, die Strahlungsintensität von UV-Licht über die UV-Leuchtdiode durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu regulieren. Damit kann sichergestellt werden, dass die Strahlungsintensität ausreichend hoch für die Entkeimung ist, aber nicht zu hoch ist, um nicht unnötig viel Lichtleistung und damit elektrische Leistung zu verbrauchen.
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Die Steuereinheit kann dazu konfiguriert sein, UV-Licht der UV-Leuchtdiode durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen, wenn durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung Fluid strömt. Das in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung „strömende“ Fluid kann in dieser „Flussphase“ durch Bestrahlung mit UV-Licht entkeimt werden. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass nur dann desinfiziert wird, wenn es auch tatsächlich nötig ist und somit nicht unnötig elektrische Energie verbraucht wird. Ferner kann das in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung „strömende“ Fluid in dieser „Flussphase“ durch eine Heizvorrichtung beheizt werden. Bei der Heizvorrichtung kann es sich um die oben genannte elektrisch leitfähige Schicht an der elektrisch nicht leitfähigen äußeren Wandung der Fluidleitung handeln.
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Ferner kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, UV-Licht der UV-Leuchtdiode durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung zu strahlen, wenn durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung kein Fluid strömt, d.h. ein Fluid in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung vorhanden ist, sich das Fluid aber nicht durch die Fluidleitung bewegt. Das in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung „stehende“ Fluid kann in dieser „Standphase“ durch Bestrahlung mit UV-Licht entkeimt werden. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass eine Entkeimung mit niedrigerer Einstrahlleistung durchgeführt werden kann als bei einem strömenden Fluid, da die Aufenthaltszeit in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung länger ist. Ferner kann das in dem mindestens einen Bereich der Fluidleitung „stehende“ Fluid in dieser „Standphase“ durch eine Heizvorrichtung beheizt werden. Die Heizleistung kann in diesem Fall ebenfalls geringer ausfallen. Bei der Heizvorrichtung kann es sich um die oben genannte elektrisch leitfähige Schicht an der elektrisch nicht leitfähigen äußeren Wandung der Fluidleitung handeln.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, die Strahlungsintensität von UV-Licht über die UV-Leuchtdiode durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung basierend auf einem Messwert zu regulieren, der von einem UV-Sensor im mindestens einen Bereich der Fluidleitung erfasst wird. Ferner kann die Steuereinheit dazu konfiguriert sein, die Strahlungsintensität von UV-Licht über die UV-Leuchtdiode durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung basierend auf einer Flussgeschwindigkeit von Fluid zu regulieren, das durch den mindestens einen Bereich der Fluidleitung strömt, bevorzugt dergestalt, dass eine Inaktivierungsrate von Mikroorganismen in diesem Bereich der Fluidleitung von mindestens 99% sichergestellt wird. Die Erfassung und Verwertung der Sensorinformationen kann sicherstellen, dass eine ausreichende Strahlungsdosis appliziert wird und somit eine ausreichende Entkeimung vorgenommen wird.
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Der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, kann mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens sechs, optional mindestens zehn, UV-Leuchtdioden aufweisen. Bevorzugt weist dieser mindestens eine Bereich der Fluidleitung ein UV-LED-Array auf. Die UV-LEDs bzw. das UV-LED-Array ist insbesondere entlang einer Flussrichtung durch die Fluidleitung und/oder radial (bzw. konzentrisch) zu dieser Flussrichtung (z.B. ringförmig um die Fluidleitung) angeordnet. Der Vorteil an mehreren UV-Leuchtdioden bzw. UV-LED-Arrays ist, dass das UV-Licht über eine längere Strecke (bei einer räumlichen Ausdehnung in Flussrichtung) bzw. von mehreren Richtungen (bei einer räumlichen Ausdehnung radial bzw. konzentrisch zur Flussrichtung) auf das Fluid (Getränk) einstrahlt und somit auf sichere Art und Weise eine Keimabtötung gewährleisten kann.
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Ferner kann der mindestens eine Bereich der Fluidleitung, durch den das UV-Licht der UV-Leuchtdiode gemäß der Konfiguration der Kaffeemaschine strahlt, oder ein Bereich der Fluidleitung stromaufwärts hiervon, mindestens ein Verwirbelungselement, optional mehrere Verwirbelungselemente, aufweisen. Diese Ausgestaltungsform ist vor allem bei Fluiden (Flüssigkeiten) vorteilhaft, die im UV-Bereich eine starke Absorption aufweisen. Bei solchen Fluiden lässt die Strahlungsintensität in Abhängigkeit von deren Eindringtiefe in das Fluid (zum Teil deutlich) nach. Das mindestens eine Verwirbelungselement erzeugt eine turbulente Strömung in dem durchstrahlten Bereich der Fluidleitung und bewirkt somit, dass sämtliche Teile des durchströmenden Fluids von der UV-Strahlung erfasst werden. Es kann somit eine zuverlässigere Entkeimung sichergestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Modul zur Inaktivierung von Mikroorganismen in einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine bereitgestellt. Das Modul enthält ein Fluidleitungsstück mit einem Eingang und einem Ausgang zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine und ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine UV-Leuchtdiode aufweist und konfiguriert ist, UV-Licht der UV-Leuchtdiode durch mindestens einen Bereich des Fluidleitungsstücks zu strahlen.
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Es wird zudem die Verwendung einer UV-Leuchtdiode zur Strahlung von UV-Licht durch einen Bereich einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine vorgeschlagen, bevorzugt in einer Intensität und/oder Dauer, dass die Inaktivierungsrate von Mikroorganismen in diesem Bereich der Fluidleitung bei mindestens 99% liegt.
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Anhand der nachfolgenden Figuren soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier dargestellten, spezifischen Ausgestaltungsformen einschränken zu wollen.
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1A und 1B zeigen schematisch zwei verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Moduls zur Inaktivierung von Mikroorganismen in einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine. Das Modul enthält ein Fluidleitungsstück 1 mit einem Eingang 4 und einem Ausgang 5 zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine und ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Array aus UV-Leuchtdioden 2 aufweist. Das Modul ist konfiguriert, UV-Licht der UV-Leuchtdioden 2 durch mindestens einen Bereich 3 des Fluidleitungsstücks zu strahlen. In der vorliegenden Ausgestaltungsform ist der mindestens eine Bereich 3 des Fluidleitungsstücks in Form eines Zylinders ausgestaltet, der sich zwischen einem Eingang 4 und Ausgang 5 des Moduls erstreckt.
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2A und 2B zeigen schematisch zwei verschiedene Ansichten eines weiteren erfindungsgemäßen Moduls zur Inaktivierung von Mikroorganismen in einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine. Das Modul enthält ein Fluidleitungsstück 1 mit einem runden Eingang 4 und einem runden Ausgang 5 zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine und ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Array aus UV-Leuchtdioden 2 aufweist. Das Modul ist konfiguriert, UV-Licht der UV-Leuchtdioden 2 durch mindestens einen Bereich 3 des Fluidleitungsstücks zu strahlen. Dieser Bereich 3 des Fluidleitungsstücks ist im Gegensatz zum Eingang 4 und Ausgang 5 des Fluidleitungsstücks flach ausgestaltet. Hierbei ist vorteilhaft, dass bei einem vergleichbaren Volumen zu einer runden Ausgestaltung eine kürzere Distanz durchstrahlt werden muss. Vor allem bei Fluiden, die eine starke Absorption und/oder Streuung von UV-Licht aufweisen können (z.B. Kaffee und Milch) ist dies ein entscheidender Vorteil, da somit eine ausreichende Durchstrahlung gewährleistet werden kann.
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3A und 3B zeigen schematisch zwei verschiedene Ansichten eines weiteren erfindungsgemäßen Moduls zur Inaktivierung von Mikroorganismen in einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine. Das Modul enthält ein Fluidleitungsstück 1 mit einem Eingang 4 und einem Ausgang 5 zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine, eine Wandung 6, die elektrisch nicht leitfähig ist, und einen Array aus UV-Leuchtdioden 2. Der Array aus UV-Leuchtdioden 2 kann über Eingänge 7, 7' des Moduls elektrisch kontaktiert und mit elektrischer Spannung versorgt werden. Das Modul ist konfiguriert, UV-Licht der UV-Leuchtdioden 2 durch mindestens einen Bereich 3 des Fluidleitungsstücks zu strahlen. In der vorliegenden Ausgestaltungsform ist der mindestens eine Bereich 3 des Fluidleitungsstücks als Ringspalt ausgestaltet, der sich von einem Eingang 4 des Moduls zum Ausgang 5 des Moduls erstreckt. Vorteil dieser Ausgestaltungsform ist, dass der Array aus UV-Leuchtdioden 2 UV-Licht „nach draußen“ strahlt (d.h. in radialer Richtung weg von einer Längsachse des Fluidleitungsstücks 1 strahlt). Ein Vorteil dabei ist, dass bei einem durchstrahlten Volumen, das identisch ist zu dem durchstrahlten Volumen der in der 1 dargestellten Ausgestaltungsform (zylindrische Form des mindestens einen Bereichs 3 des Fluidleitungsstücks), nur eine kürzere Strecke (Dicke) durchstrahlt werden muss, was v.a. für eine Durchstrahlung von Fluiden von Vorteil ist, die eine relativ hohe Absorption bzw. Streuung im UV-Bereich aufweisen (z.B. Milch). Bei diesem Modul kann das Fluidleitungsstück 1 an seiner äußeren Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein (nicht dargestellt). Durch den elektrischen Widerstand einer solchen elektrisch leitfähigen Schicht ergibt sich die Möglichkeit, das in dem Fluidleitungsstück 1 strömende Fluid elektrisch zu beheizen.
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4A und 4B zeigen schematisch zwei verschiedene Ansichten eines weiteren erfindungsgemäßen Moduls zur Inaktivierung von Mikroorganismen in einer Fluidleitung einer Kaffeemaschine. Das Modul enthält ein Fluidleitungsstück 1 mit einem Eingang 4 und einem Ausgang 5 zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine und einen Array aus UV-Leuchtdioden 2. Der Array aus UV-Leuchtdioden 2 ist hier außerhalb der Fluidleitung angeordnet, kann aber auch innerhalb der Fluidleitung angeordnet sein. Der Array aus UV-Leuchtdioden 2 kann über Eingänge 7, 7' des Moduls elektrisch kontaktiert und mit elektrischer Spannung versorgt werden. Das Modul ist konfiguriert, UV-Licht der UV-Leuchtdioden 2 entlang einer Längsachse der Fluidleitung 1 durch mindestens einen Bereich 3 des Fluidleitungsstücks zu strahlen. Der Vorteil an der Durchstrahlung des Fluids entlang der Längsachse des Fluidleitungsstücks 1 (d.h. entlang der Flussrichtung des Fluids) ist, dass das UV-Licht in einem flachen Winkel auf die Innenwandung des Fluidleitungsstücks 1 trifft und somit an der Innenwandung des Fluidleitungsstücks 1 reflektiert wird. Durch die Reflexion tritt das UV-Licht nicht aus dem Fluidleitungsstück 1 aus, sondern wird wieder in das Fluid zurückgeleitet. Dadurch wird die UV-Strahlung in dem Fluidleitungsstück „gefangen“ und eine effektivere Ausnutzung der Strahlung erreicht als bei einer Durchstrahlung von Fluid senkrecht zur Längsachse des Fluidleitungsstücks. Bei diesem Modul kann das Fluidleitungsstück 1 an seiner äußeren Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein (nicht dargestellt). Durch den elektrischen Widerstand einer solchen elektrisch leitfähigen Schicht ergibt sich die Möglichkeit, das in dem Fluidleitungsstück 1 strömende Fluid elektrisch zu beheizen.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Fluidleitung bzw. Fluidleitungsstück, optional mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen;
- 2:
- UV-Leuchtdiode;
- 3:
- Bereich der Fluidleitung bzw. des Fluidleitungsstücks, der von der UV-Leuchtdiode durchstrahlt wird;
- 4:
- Eingang zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine;
- 5:
- Ausgang zum Anschluss an eine Fluidleitung einer Kaffeemaschine;
- 6:
- Wandung der Fluidleitung bzw. des Fluidleitungsstücks (elektrisch nicht leitfähig);
- 7, 7':
- Eingang für eine elektrische Kontaktierung des Arrays aus UV-Leuchtdioden 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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