DE4213895C2 - Vorrichtung zum Vermischen eines Gases mit einer Flüssigkeit, insbesondere von Luft mit Milch zur Erzielung eines schlagsahneartigen Milchschaumes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen eines Gases mit einer Flüssigkeit, insbesondere von Luft mit Milch, zur Erzielung eines schlagsahneartigen Milchschaumes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Ein schlagsahneartiger Milchschaum wird z. B. bei der Zubereitung von Cappuccino und dergl. benötigt.

Aus der DE-PS 39 02 281 ist eine derartige Vorrichtung zum Vermischen der Milch mit Luft zur Erzielung eines schlagsahneartigen Milchschaumes bekannt. Hierbei ist in einem durch Giesen hergestellten, höhenbewegbaren Gehäuse ein Injektor untergebracht, der Milch aus aus einem Vorratsbehälter ansaugt. Hierzu ist zwischen Injektoraußenfläche und Gehäusewandung ein Ringraum vorhanden, dem über das Einschraubgewinde Luft von außen unter Injektorwirkung angesaugt zuströmen kann. Die Vermischung von Luft und Milch erfolgt in einem anschließenden Mischraum. Das Ansaugen der Milch erfolgt über einen über ein Ventil unter Druck dem Gehäuse zugefügten Dampfstrom, der sich in einem weiteren Mischraum im Gehäuse mit Milch und Luft vermischt. Das Gemisch strömt dann einem nach abwärts gerichteten Auslaß zu. Durch Anheben des Gehäuses wird das in der Dampfzufuhr vorgesehene Ventil geöffnet und durch eine Feder nach Loslassen des Gehäuses wieder geschlossen. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung zum Vermischen von Milch und Luft, daß der Aufbau der Vorrichtung unnötig aufwendig und daher teuer ist. Zudem ist eine zusätzliche Dampfzufuhr notwendig. Der erzielte schlagsahneartige Milchschaum entspricht nicht vollständig dem erwünschten Ergebnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vermischung von Flüssigkeit und Gas zu verbessern und insbesondere einen dichteren, schlagsahneartigen Schaum zu erhalten, der wie eine richtige Creme beschaffen ist und der auf der Oberfläche von Getränken, wie Cappuccino, Schokolade und dergl. schwimmt. Zudem sollte der Aufbau einer solchen Mischvorrichtung vereinfacht und somit verbilligt werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Dadurch, daß die Flüssigkeitspumpe die Flüssigkeit mit Druck dem Injektor zufördert, wird eine durch die Injektorwirkung entsprechend erhöhte Luftmenge mit der Flüssigkeit vermischt. Zudem ist in dem anschließenden Mischraum eine Prallstufe mit Prallfläche vorgesehen, die die mit erhöhtem Druck zugeführte Flüssigkeit und das Gas durch Zurückwirbeln noch besser vermischt, bevor das Gemisch über den Ausfluß ausströmt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zwischenraum für das zuzuführende Gas so ausgebildet, daß ein radialer Durchflußspalt entsteht, wobei die Größe des Durchflußspaltes durch Verdrehen des Gehäuses gegenüber dem raumfesten Injektor einstellbar verändert wird.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Gehäuse im Hinblick auf den raumfesten Injektor in seiner Einstellung durch eine Reibschlußdichtung festgelegt. Eine ungewollte Veränderung der Einstellung ist damit verhindert.

Der Zufluß des Gases erfolgt über radiale Bohrungen im Gehäuse außerhalb der Gewindeverbindung mit dem Injektor und damit ist der Gaszufluß nicht durch ein Gewinde gestört und wird lediglich durch einen einstellbaren Durchflußspalt bestimmt.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind der Injektor und das übergreifende Gehäuse rohrförmig ausgebildet. Ein aufwendiges Gußgehäuse wird somit vermieden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenfläche des Gehäuses mit einem das Haften der Flüssigkeit verhindernden Belag versehen. Damit kann das Gehäuse weitgehendst von Verunreinigungen freigehalten werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Vorrichtung zum Vermischen eines Gases mit einer Flüssigkeit ist im vertikalen Schnitt dargestellt.

In der Zeichnung ist 1 ein Injektor, der in senkrechter Anordnung an einem Halter S befestigt ist. Das obere Einlaufende 301 des Injektors 1 ist als Schnellanschluß für einen nicht dargestellten Schlauch ausgebildet, der z. B. aus Silikonkautschuk besteht und der Mischdüse die warme Milch unter Druck zuführt. Dabei wird die Milch z. B. aus einem beliebigen Behälter durch eine vorzugsweise peristaltische Pumpe angesaugt, die z. B. eine Förderleistung von 60 Liter/Stunde und einen Förderdruck von etwa 1 bar aufweist. Die Milch wird von der Pumpe durch einen aus Glas hergestellten Wärmetauscher gedrückt, der in einem ebenfalls aus durchsichtigem Werkstoff bestehenden Kessel angeordnet ist. Der Kessel ist mit destilliertem Wasser gefüllt und wird von einem thermostatisch gesteuerten Elektroheizer erwärmt. Aus dem durchsichtigen Wärmetauscher wird die Milch durch den genannten, aus Silikonkautschuk hergestellten, ebenfalls durchsichtigen Schlauch zum Einlauf 301 des Injektors 1 geführt.

Der Injektor 1 ist an seinem unteren Auslaufende durch ein Ventilteller 2 od. dgl. abgeschlossen, der über einen Dichtungsring 3 mit dem darüberliegenden Ventilsitz zusammenwirkt und an einem Ventilschaft 102 befestigt ist. Der Ventilschaft 102 ersteckt sich axial nach oben im Injektor 1 und trägt an seinem oberen, mit einem Außengewinde versehenen Ende eine aufgeschraubte Schraubenmutter 4, gegen die sich eine als schraubenförmige Druckfeder ausgebildete Ventilschließfeder 5 abstützt. Das Ventil 2 bewirkt einen Druckverlust, der den Überdruck der ausfließenden Milch auf etwa 0,6-0,8 bar herabsetzt.

Das untere Auslaufende des Injektors 1 ist mit einer kegelförmigen, sich nach unten erweiternden Innenfläche 6 versehen, die dem aus dem Injektor 1 austretenden Milchstrom eine sich fächerartig erweiternde Form verleiht.

Auf den Injektor 1 ist von unten eine Ausgußtülle 7 gesteckt, die mit einem in ihrem oberen Ende vorgesehenen Innengewinde auf einem entsprechenden Außengewinde des Injektorkörpers geschraubt ist. Diese Schraubkupplung zwischen der Ausgußtülle 7 und dem Injektor 1 ist in der Zeichnung mit 8 bezeichnet. Im Inneren der Ausgußtülle 7 weist der Injektorkörper einen ersten, außen etwas abgesetzten Abschnitt 401 auf, der mit dem zugeordneten Teil der Ausgußtülle 7 einen ringförmigen luftleitenden Zwischenraum 9 begrenzt. Der untere Abschnitt 101 des Injektorkörpers ist gegenüber dem darüberliegenden, ersten, abgesetzten Injektorabschnitt 401 nochmals abgesetzt und bildet eine ringförmige, nach unten gerichtete Anschlagfläche 201. Unterhalb dieser Anschlagfläche 201 weist die Ausgußtülle 7 eine innere, vorspringende, ringförmige Stufe 307 auf, deren Oberfläche eine obere, ringförmige, gegen die Anschlagfläche 201 des Injektors 1 gerichtete Anschlagfläche 107 bildet. Der untere, abgesetzte Abschnitt 101 des Injektorkörpers ist frei mit einem für den Durchfluß der Milch ausreichend großen Spiel durch die Öffnung der inneren Stufe 307 der Ausgußtülle 7 durchgeführt und begrenzt unterhalb dieser Stufe 307 mit dem zugeordneten Teil der Ausgußtülle 7 einen ringförmigen, unten offenen luftleitenden Zwischenraum 10. Der oberhalb der Stufe 307 liegende, ringförmige Zwischenraum 9 steht über seitliche, in der Ausgußtülle 7 vorgesehene, radiale Bohrungen 11 mit der Außenluft in Verbindung.

Durch die Verengung des Milchströmungsquerschnitts im Bereich des Ventils 2 und durch die anschließende Erweiterung des Milchströmungsquerschnitts im Bereich des unteren, kegelförmig ausgesenkten Injektorendes 6, wird eine Injektorwirkung erzielt, d. h. die Außenluft wird durch die Bohrungen 11, durch den Zwischenraum 9 und durch den zwischen den Anschlagflächen 107 und 201 gebildeten Durchflußspalt, sowie anschließend durch die mittlere Öffnung der inneren ringförmigen Stufe 307 der Ausgußtülle 7 und durch den Zwischenraum 10 angesaugt und in dem an das untere Auslaufende des Injektors 1 anschließenden Innenraum der Ausgußtülle 7 mit der aus dem Injektor 1 ausfließenden Milch vermischt.

Durch Verdrehen der Ausgußtülle 7 gegenüber dem Injektor 1, wird die Ausgußtülle 7 infolge der Schraubkupplung 8 in axialer Richtung auf dem Injektor 1 verstellt, d. h. mehr oder weniger eingeschraubt bzw. abgeschraubt und infolgedessen angehoben und abgesenkt. Dadurch wird der Abstand zwischen den beiden ringförmigen, einander gegenüberliegenden Anschlagflächen 201 und 107 verändert, d. h. verkleinert oder vergrößert. Infolgedessen kann die lichte Weite des Durchflußspaltes zwischen den beiden Anschlagflächen 201 und 107 verändert und geregelt werden. Dadurch ist es möglich, die angesaugte und der Milch beigemischte Luftmenge abzuändern und einzustellen. Soll der ausströmenden Milch eine möglichst creme- bzw. schlagsahneähnliche Konsistenz verliehen d. h. möglichst viel bzw. ein möglichst fester Milchschaum erzeugt werden, dann wird die Ausgußtülle 7 so weit vom Injektor 1 abgeschraubt und dadurch nach unten verstellt, daß sich ein ausreichend größer, der angestrebten Milchschaumbildung angepaßter Luftdurchflußspalt zwischen den beiden ringförmigen Auschlagflächen 107 und 201 ausbildet. Wenn nur einfache Milch ohne Schaum- bzw. Cremebildung abgezapft werden soll, so wird die Ausgußtülle so weit auf den Injektor 1 aufgeschraubt und dadurch nach oben verstellt, daß die beiden Anschlagflächen 107 und 201 aufeinander zu liegen kommen und dadurch den Luftdurchflußspalt praktisch verschließen.

Zur Festsetzung der Ausgußtülle 7 in ihrer jeweils eingestellten Drehstellung gegenüber dem Injektor 1, ist zwischen der Ausgußtülle 7 und dem Injektor 1 ein Reibschlußglied vorgesehen, das im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gummiring 12′ besteht. Dieser Gummiring 12′ ist in einer äußeren Umfangsnut des Injektorkörpers gelagert und springt etwas aus dieser Umfangsnut vor, wobei er gegen die glatte, zylindrische Innenfläche 207 des oberen, etwas erweiterten Endabschnitts der Ausgußtülle 7 reibt.

Die Verdrehung der Ausgußtülle 7 kann z. B. mit Hilfe eines kleinen Handhebels 12 vorgenommen werden, der auf dem unteren Endabschnitt der Ausgußtülle 7 mit Hilfe eines Befestigungsrings 13 und einer Stellschraube 14 befestigt ist.

Die Innenfläche der Ausgußtülle 7 ist zumindest in ihrem mit der Milch in Berührung kommenden Teil mit einem Werkstoff beschichtet, der das Haften der Milch verhindert. Diese innere Auskleidung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform aus einem Teflonrohr 15 bestehen, dessen unteres Ende von einer auf einem Außengewinde des unteren Ausgußtüllenendes geschraubten Überwurfmutter 16 abgestützt ist.

Das untere Ausflußende der Ausgußtülle 7 ist mit einer inneren Prallstufe 17 versehen, die einstückig mit der Ausgußtülle 7 oder - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - einstückig mit der inneren Auskleidung 15 ausgebildet sein kann. Diese innere Prallstufe 17 weist eine obere, ringförmige Aufprallfläche 117 auf, gegen die die von oben fächerartig eingespritzte Milch-Luft-Mischung aufprallt und dabei wieder nach oben abgelenkt wird. Die Milch-Luft-Mischung erfährt dadurch eine energische Durchmischung und Homogenisierung, so daß eine feine Emulsion der Luft in dem sahnenartigen Anteil der Milch entsteht und gleichzeitig auch der Druck bedeutend herabgesetzt wird. Die Milch fließt also praktisch mit keinem nennenswerten Überdruck aus dem unteren Ende der Ausgußtülle aus, wobei der mit Luft emulgierte, sahnenartige Milchanteil den angestrebten dicken bzw. cremeähnlichen Milchschaum bildet.

Die innere Prallstufe 17, 117 der Ausgußtülle 7 kann im Quer- und/oder Längsschnitt beliebige andere Formen aufweisen, die die beschriebene Emulgierungs- und Homogenisierungswirkung unterstützen bzw. fördern.

Neben dem unteren Ausflußende der Ausgußtülle 7 können außerhalb dieser Ausgußtülle 7 eine oder mehrere zusätzliche, an sich bekannte, schematisch mit den Pfeilen U1, U2 angedeutete Abzapftüllen angeordnet sein, aus denen wahlweise ein Getränk wie Kaffee oder Schokolade abgezapft werden kann. Diesem Getränk kann dabei gleichzeitig die aus der Ausgußtülle 7 der erfindungsgemäßen Mischdüse abgezapfte, verschäumte Milch beigemischt werden, so daß automatisch und in kürzester Zeit ein Cappuccino oder ein flüssiges Schokolade-Milch-Getränk zubereitet wird. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Mischdüse und der eventuellen, zusätzlich zugeordneten Kaffee- bzw. Schokoladeabzapftüllen U1, U2 wird vom Bedienungspersonal mit Hilfe von Auslösetasten und an sich bekannten Zeitsteuervorrichtungen gesteuert.

Die verschiedenen, die Mischdüse zusammensetzenden Bauteile außer der Dichtungs- bzw. Reibschlußringe 3, 12′ und der Innenauskleidung 15 bestehen vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Vermischen eines Gases mit einer Flüssigkeit, insbesondere von Luft mit Milch, zur Erzielung eines schlagsahneartigen Milchschaumes, mit einem Gehäuse, mit einem Injektor in dem Gehäuse, mit einem Zulauf für die Flüssigkeit zu dem Injektor, mit einem Mischraum im Anschluß an den Injektor, mit einem Ringraum zwischen der Außenwandung des Injektors und der Innenwandung des Gehäuses, der an seinem einen Ende mit dem Gas in Verbindung steht und der an seinem anderen Ende in den Mischraum mündet, und mit einem Auslauf für das Gemisch am Ende des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zulauf (301) eine Pumpe angeordnet ist, und daß im Bereich des Ausflußendes des Mischraums eine Prallstufe (17) vorgesehen ist, die an der Innenwandung des Gehäuses (7) angeordnet ist und eine ringförmige Prallfläche (117) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ringraum (9, 10) für das zuzuführende Gas mit bildende Außenwandung des Injektors (1) eine Stufe (307) und die Innenwandung des Gehäuses (7) eine Stufe (201) aufweist, und daß das Gewinde zur Schraubverbindung von Gehäuse und Injektor dem Zutritt des Gases vorgeordnet ist, so daß der von den Stufen gebildete Durchflußspalt für das Gas veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) radiale Bohrungen (11) für den Zutritt des Gases vor dem regelbaren Durchflußspalt (307, 201) aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (1) lotrecht festgehalten ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Injektor (1) ein Reibschluß- und Dichtungsring (12′) in einer Nut gelagert ist, und daß die übergreifende Wandung des Gehäuses (7) mit seiner Innenwandung (207) an diesem Reibschluß- und Dichtungsring anliegt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (7) ein seitlich radial vorspringender Betätigungshebel (12) zur Drehung des Gehäuses vorhanden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (1) und das übergreifende Gehäuse (7) rohrförmig ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Gehäuses (7) einen das Haften der Flüssigkeit verhindernden Belag (15) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (15) an der Innenfläche des Gehäuses (7) aus einem Kunststoffrohr (15) besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr (15) aus Polytetrafluorethylen ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallstufe bzw. die Prallfläche (117) einstückig vom Kunststoffrohr (15) gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am auslaufseitigen Ende des Injektors (1) ein Ventil (2) vorgesehen ist, das durch eine Feder (5) geschlossen gehalten und durch den Flüssigkeitsdruck in Offenstellung überführbar ist.