ES2424063B1 - Máquina expendedora de leche - Google Patents

Abstract

Máquina expendedora de leche para dispensar leche caliente y/o fría, con y sin espuma que particularmente usa vapor de agua para complementar el calentamiento de la leche, facilitar la espuma y mejorar a limpieza de la máquina. La máquina comprende para ello unos depósitos de agua fría (2) y caliente (3), una caldera de vapor (4) y una boquilla (8) que se acopla al envase (1) de concentrado lácteo, que se conectan con un dispositivo mezclador (5) donde tiene lugar la mezcla agua, concentrado, vapor y aire ocasionalmente. Por otra parte, la máquina comprende un circuito de lavado que puede conectarse con la caldera de vapor (4) para realizar el lavado y esterilización de los conductos por donde circula la leche o concentrado. Una serie de electroválvulas (EV1 a EV10) que controlan el paso de agua concentrado y vapor, y unas bombas impulsoras (B1 a B4) completan la máquina.

Description

MÁQUINA EXPENDEDORA DE LECHE

Sector técnico de la invención

La presente invención tiene su aplicación dentro del sector industrial dedicado a la

5

fabricación de máquinas para el acondicionamiento de bebidas y disoluciones

comestibles, en especial para su uso en hostelería. La invención que se describe se

refiere a un aparato concebido para el suministro de leche a partir de leche

concentrada. Más concretamente, la presente invención hace referencia a una

máquina expendedora de leche que requiere la carga de leche concentrada envasada

1 O

en un recipiente contenedor y que es mezclada con agua.

Antecedentes de la invención

Dentro de hostelería es muy habitual el consumo de leche caliente para preparados de

bebidas. La operación normal de calentamiento se realiza al sumergir una lanza de

vapor en el contenedor de la leche, esta operación dura un tiempo que exige al

15

manipulador toda su dedicación. Además, el vapor de agua se disuelve dentro de la

leche produciendo un producto aguado y de calidad empobrecida respecto a la leche

original.

Una alternativa a este proceso es el calentamiento de leche en depósitos calefactados

que mantienen la leche caliente, sin embargo estos depósitos presentan el

20

inconveniente de que deben de vaciarse diariamente con la consiguiente pérdida de

leche contenida en él. Por otra parte, estos depósitos no permiten la formación de

espuma en la leche por ellos mismos, la cual es necesaria para el preparado de

bebidas tales como el café cappuccino.

El documento ES2258945 describe un sistema de calentamiento de leche, en el que la

25

leche es calentada en la máquina dentro de su envase original. Sin embargo esta

máquina limita la opción de dispensar leche no caliente, exige calentar el contenido

total del envase y no permite la formación de espuma.

El documento ES1071866 se refiere a una máquina dispensadora de leche a partir de

concentrado lácteo. La invención describe una máquina que mezcla agua caliente y

30

concentrado lácteo para producir leche caliente. En tal ejecución, el agua caliente es

almacenada en un calderín a la temperatura deseada. Esta agua es mezclada

posteriormente con el concentrado de leche. Como resultado la leche tendrá una

temperatura de salida que estará limitada por la temperatura de entrada del agua y por

la temperatura del concentrado de leche. Además, esta invención no resuelve el

35

problema de facilitar espuma con la leche suministrada.

Los documentos DE102010028729, EP1707090, US 2011/0311694 describen

sistemas de calentamiento y formación de espuma basados en una succión de leche

generalmente por un efecto Venturi y una mezcla con vapor de agua y aire. Todos los

sistemas por tanto producen una alteración de la leche por la disolución de agua en

5

forma de vapor durante la mezcla.

La presente invención trata de solucionar los problemas descritos, ya que parte de la

producción de leche a partir de leche concentrada que ha de ser mezclada con agua.

Así se pueden controlar los caudales de agua y leche concentrada de forma que al

unirlos con el vapor se consiga en su conjunto hacer una mezcla perfecta,

1 O

garantizando las proporciones de agua y concentrado de leche. Así mismo se puede

garantizar una temperatura muy por encima de la obtenida por el simple hecho de

mezclar agua caliente y concentrado de leche. Por otro lado se logra la formación de

espuma al introducir aire en la leche.

Descripción de la invención

15

La máquina de la presente invención tiene por objeto el suministro de leche a través

de la mezcla de un concentrado de leche y agua. En adelante, se hará referencia al

concentrado de leche como "concentrado" y a la mezcla reconstituida de leche como

"leche".

La botella o envase (en general, recipiente) de concentrado se coloca en la máquina

20

de forma vertical y con su orificio de salida hacia arriba. A continuación se procede a

un giro del mismo en la máquina de forma que el orificio de salida del recipiente quede

hacia abajo y por lo tanto se pueda extraer el total del concentrado.

Para conseguir un producto final de calidad, las proporciones de concentrado y agua

deben estar bien definidas. Para conseguir ajustar las proporciones a diferentes

25

grados de concentración las velocidades de extracción pueden variarse

independientemente para el agua y concentrado.

La leche puede servirse fría o caliente. Para servir la leche caliente se toma el agua de

un depósito con agua que previamente se ha calentado. Posteriormente se mezcla con

el concentrado y finalmente con vapor de agua hasta conseguir la temperatura

30

deseada.

La leche caliente se puede servir con espuma o sin espuma y adicionalmente variar la

cantidad de espuma.

Cuando el recipiente se ha vaciado la máquina se detiene automáticamente e informa

de la falta de concentrado.

35

La máquina permite efectuar un programa de autolimpieza de forma que se elimine

todo rastro de leche y concentrado con agua y detergente, adicionalmente para lograr

una esterilización se pasa vapor de agua a través de todos los conductos y elementos

que han estado en contacto con leche y concentrado.

Para realizar todas estas acciones, la máquina comprende los siguientes elementos:

5

• Un bastidor provisto de un sistema giratorio para realizar la carga del recipiente de

concentrado en la máquina, este sistema giratorio incluye una boquilla para acoplar el

recipiente de concentrado y un elemento de giro sobre el cual el recipiente realiza un

movimiento de rotación entre dos posiciones extremas. La primera permite llevar a

cabo la carga del recipiente en posición vertical con el orificio de salida hacia arriba,

1 O

mientras que la segunda, en la que el recipiente permanece en posición vertical con el

orificio de salida hacia abajo, permite la salida del concentrado para poder vaciar

completamente el recipiente en un funcionamiento normal de la máquina.

• Una bomba para extraer el concentrado del recipiente que lo contiene.

• Una caldera de vapor que incluye una resistencia eléctrica para calentar el agua y

15

producir vapor. Adicionalmente, la caldera podrá disponer de un presostato, una

válvula de seguridad, una válvula depresora para evitar el vacío en la caldera, y un

sensor de nivel de agua.

• Un depósito de agua caliente, que también incluye una resistencia eléctrica para

calentar el agua a la temperatura deseada; podrá disponer además de un sensor de

20

temperatura.

• Un depósito de agua a temperatura ambiente (en adelante "depósito de agua fría").

• Un dispositivo mezclador de concentrado, agua, vapor y aire. Este dispositivo, aparte

de mezclar los componentes, realiza la función de formador de espuma. El conducto

de salida del dispositivo mezclador constituye la salida de la máquina al exterior por

25

donde se suministra la leche. El dispositivo mezclador consta de un conducto que se

acopla a la línea de producción de vapor de la máquina, este conducto reduce su

sección en la parte central formándose un estrechamiento del mismo, de forma que se

produce un aumento de la velocidad del vapor. Este tramo donde la sección se ha

reducido se conecta con una entrada para concentrado y una entrada para agua, que

30

puede tratarse de agua fría o agua caliente. Adicionalmente se incluye una entrada de

aire, que será el encargado de formar la espuma en la leche. Al aumentar la velocidad

del vapor en el estrechamiento del conducto, se reduce la presión en esta zona y por

el efecto Venturi se succiona el aire que es disuelto en la leche ya formada y por tanto

produce la espuma. Un obturador regulable permite mayor o menor paso de aire al

35

dispositivo mezclador y, en consecuencia, se puede reducir o aumentar la formación

de espuma. Dado que la leche obedece a una mezcla de proporciones bien definidas, el concentrado y agua se deben introducir a través de bombas en el dispositivo mezclador.

• Una serie de conductos que conectan los depósitos de agua, la caldera de vapor y el 5 recipiente de concentrado con el dispositivo mezclador.

•

Una bomba para extraer el agua de los depósitos y dirigirla al dispositivo mezclador.

•

Una serie de electroválvulas situadas en los conductos para controlar el paso de agua, leche, vapor y de concentrado.

•

Una entrada de aire para el envase provista de un tubo que va conectado a la

1 O boquilla. A medida que se extrae concentrado del recipiente, se genera un vacío dentro del mismo, y por consiguiente, se produciría una deformación del contenedor y/o se influye negativamente en el trabajo de las bombas. Para compensar este vacío el concentrado extraído se reemplaza con aire procedente de la entrada de aire, por lo que no es necesario efectuar ningún agujero o rotura en la botella que imposibilite el

15 poder utilizarla si la botella ha de extraerse de la máquina.

• Un circuito de lavado que comprende un depósito para almacenar detergente que puede disponer de un sensor de nivel para detectar falta de detergente en el depósito; también comprende una bomba para introducir el detergente en el circuito de lavado y una electroválvula que controla el paso de detergente y agua, dirigiendo el agua 20 extraída de los depósitos hacia el circuito de lavado. Durante la operación de limpieza se sustituye el envase de concentrado por una tapa y se conecta la salida de lavado con la entrada de de aire mediante una unión mecánica. De esta forma se introduce agua y detergente en los conductos por donde pasa el concentrado y leche. Adicionalmente, para proceder a la esterilización de los conductos y componentes en 25 contacto con el concentrado y leche, se hace una limpieza con vapor, por ello existe una toma de vapor adicional provista de una electroválvula que conecta la caldera de vapor con el circuito de lavado. En caso de falta de detergente, la máquina no permite efectuar la operación de lavado. El agua, detergente y vapor usados en el lavado pasarán a través de la boquilla, conductos y dispositivo mezclador durante el proceso

30 de lavado.

• Un dispositivo de control electrónico para controlar las diferentes funciones de la máquina. Adicionalmente, la máquina podrá tener un sensor de nivel de concentrado conectado a la boquilla, de forma que cuando el concentrado contenido en el recipiente se agota,

35 la máquina detiene su operación. La máquina se parará antes de que la mezcla venga

adulterada por falta de concentrado.

El orificio de salida del recipiente de concentrado se acopla en la boquilla de la

máquina. Una vez acoplado el recipiente en su posición vertical normal, es decir, con

el orificio de salida de concentrado hacia arriba, se efectuará el giro del mismo gracias

5

al sistema de giro de la máquina, de forma que el orificio de salida de concentrado

queda orientado hacia abajo. De esta forma se permite que el vaciado del recipiente

se haga de forma completa; sin embargo, el hecho de introducir el recipiente en la

máquina con el orificio de salida de concentrado hacia arriba facilita enormemente la

introducción, evitando los derrames durante su manipulación.

1 O

Para la extracción del concentrado se usa la bomba de extracción de concentrado, que

está gobernada por el dispositivo electrónico de control, de forma que dependiendo del

grado de concentración del concentrado lácteo se puede variar la velocidad de la

bomba. El concentrado es dirigido por un conducto al dispositivo mezclador.

Dependiendo del requerimiento del consumidor, se puede suministrar leche fría o

15

leche caliente, por ello la máquina dispone de los dos depósitos, el de agua fría y el de

agua caliente. Una bomba extrae el agua de cada depósito y lo impulsa hacia el

dispositivo mezclador. El dispositivo electrónico de control permite variar el caudal de

la bomba para ajustarse al grado de concentración deseado. El paso de agua fría o

caliente está determinado por las electroválvulas situadas a la salida de los depósitos.

20

El depósito de agua caliente mantiene el agua a una temperatura dada gracias a la

resistencia eléctrica de la que dispone. La resistencia es activada o desactivada

dependiendo de la señal recibida de un sensor de temperatura.

En la caldera donde se produce vapor de agua, el agua también es calentada por una

resistencia eléctrica, que es activada o desactivada en función de la presión interior

25

que indica el presostato.

Los depósitos de agua caliente, agua fría y la caldera de vapor deben mantener un

nivel adecuado de agua, para ello cada uno de ellos dispone de un sensor que

determina el nivel de agua independientemente.

En caso de que el nivel sea insuficiente, se abre una electroválvula colocada a la

30

entrada de cada depósito permitiendo que el depósito en cuestión se llene hasta el

nivel correcto. La entrada de agua a los depósitos se efectúa directamente desde el

agua de red en caso de tener presión suficiente a la salida de filtros y/o depurador de

agua en caso de llevarlos. Si no se dispone de presión suficiente en la red de agua, la

máquina incluirá una bomba de impulsión de agua al interior de los depósitos.

35

En caso de suministro de leche fría, se lleva al dispositivo mezclador solamente agua

fría y concentrado.

En caso de suministrar leche caliente, el agua caliente y concentrado son llevados al

dispositivo mezclador, allí son mezclados con vapor de agua que contribuye a elevar

aún más la temperatura de la mezcla. En caso de querer la leche con espuma, se

5

incluirá aire en la mezcla.

Para el suministro de vapor se dispone de una electroválvula que al abrirse permite la

salida del vapor por la propia presión interna que existe dentro de la caldera de vapor y

dirigirla hacia el dispositivo mezclador.

Dado que la formación de espuma se hace por la disolución de aire en la leche, el

1 O

obturador del dispositivo mezclador obstruye el paso de aire en caso de no querer

espuma. Para graduar la cantidad de espuma se varía la dimensión del orificio de la

entrada de aire. En una realización preferida de la invención, la variación de la

dimensión del orificio de la entrada de aire se lleva a cabo mediante un movimiento de

giro del elemento obturador. Así pues, la presente invención representa un sistema

15

que es capaz de producir, a partir de un concentrado de leche y agua, leche caliente

con o sin espuma, y/o leche fría, y que particularmente usa vapor de agua para

complementar el calentamiento de la leche, facilitar la espuma y mejorar la limpieza

automática de la máquina.

Descripción de las figuras

20

A continuación se describen unas figuras que ayudan a comprender mejor la

invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención

y se presentan como ejemplos ilustrativos y no limitativos de ésta.

Figura 1-Representa de forma esquemática la máquina expendedora de leche de

la presente invención.

25

Figura 2-Se muestra el sistema giratorio para la carga del recipiente en la máquina

expendedora de leche de la presente invención con el recipiente en la posición de

funcionamiento (con el orificio de salida del recipiente de concentrado hacia abajo).

Figura 3-Representa una vista en sección del dispositivo mezclador para

generación de espuma en tres posiciones: a) generación de espuma máxima, b)

30

generación de espuma media, y e) sin generación de espuma.

Figura 4-Representa de forma esquemática el recipiente en la posición de

funcionamiento de la máquina.

Figura 5-Representa de forma esquemática la colocación de la tapa de lavado en

sustitución del recipiente para realizar el ciclo de lavado.

35

Las referencias numéricas que aparecen en la figura corresponden con las

siguientes partes y elementos:

1.

Recipiente (Botella)

2.

Depósito de agua fría

3.

Depósito de agua caliente

4.

Caldera de vapor

5.

Dispositivo mezclador

6.

Depósito de detergente

7.

Toma de aire

8.

Boquilla

9.

Salida del circuito de lavado 1O. Bastidor

11.

Elemento de giro

12.

Conducto de entrada de vapor al dispositivo mezclador

13.

Conducto de entrada de agua al dispositivo mezclador

14.

Conducto de entrada de concentrado al dispositivo mezclador

15.

Conducto de entrada de aire al dispositivo mezclador

16.

Conducto de salida de la mezcla al exterior

17.

Obturador

18. Tapa de lavado Las diferentes electroválvulas (EV) de la máquina se describen a continuación: EV1.-Electroválvula a la entrada del depósito de agua fría (2) EV2.-Electroválvula a la entrada del depósito de agua caliente (3) EV3.-Electroválvula a la entrada de la caldera de vapor (4) EV4.-Electroválvula a la salida del depósito de agua fría (2) EV5.-Electroválvula a la salida del depósito de agua caliente (3) EV6.-Electroválvula situada en el conducto que conecta la caldera de vapor (4) con el dispositivo mezclador (5) EV7.-Electroválvula que conecta la caldera de vapor (4) con el circuito de lavado EV8.-Electroválvula situada en el conducto de salida del concentrado lácteo EV9-Electroválvula del circuito de lavado EV1 C.-Electroválvula situada en el conducto de agua que conecta la bomba de extracción de agua (B2) con el dispositivo mezclador (5) Las diferentes bombas (B) de la máquina se describen a continuación: B1.-Bomba de extracción del concentrado lácteo B2.-Bomba de extracción de agua de los depósitos (2) y (3) B3.-Bomba del circuito de lavado B4.-Bomba impulsora de agua desde la red de agua a los depósitos (2) y (3) y a la caldera de vapor (4)

Descripción detallada de la invención

Para lograr una mayor comprensión de la invención, a continuación se va a describir, en base a la figura presentada, una realización preferente de la presente invención. En la Figura 1 se observa una representación esquemática de la máquina expendedora de leche para la obtención de un reconstituido de leche a partir de un concentrado de leche y agua. En la botella (1) se dispone el concentrado de leche. En la figura se ha representado la botella (1) en posición invertida, que es la posición que debe tener para la extracción del concentrado. La máquina dispone de una boquilla (8) que se acopla a la boca de la botella. La boquilla (8) va unida al conducto por el que se extrae el concentrado de leche. El concentrado se extrae gracias a la bomba de extracción B1 que lo dirige a un dispositivo mezclador (5}, donde se mezclará con el agua y opcionalmente con vapor. Por otra parte, para evitar que se genere vacío en la botella (1) a medida que se extrae el concentrado, la boquilla (8) se conecta a una toma de aire (7) a través de un tubo que permite la introducción de aire en la botella

(1) a medida que ésta se vacía de concentrado. La boquilla (8) también se conecta a un sensor de nivel (no representado}, de forma que cuando se agota el concentrado de la botella (1}, la máquina se detiene automáticamente. La máquina incluye un depósito de agua fría (2), otro de agua caliente (3) y una caldera de vapor (4}, así como una serie de electroválvulas a la salida de los mismos que controlan el paso del agua y del vapor hacia el dispositivo mezclador (5). El agua fría o caliente es impulsada gracias a la bomba B2 desde el depósito correspondiente (2 ó 3) al dispositivo mezclador (5) donde se mezcla con el concentrado. Para la dispensación de leche fría, se abre la electroválvula EV4, que permite el paso de agua fría al dispositivo mezclador, así como la electroválvula EV8, que permite el paso de concentrado al dispositivo mezclador, y se cierra la EV5, mientras que para la dispensación de leche caliente se abren las electroválvulas EV5 y EV8 y se cierra la EV4. La electroválvula EV1 O que permite el paso del agua al dispositivo mezclador (5) permanece abierta mientras la máquina está en funcionamiento. Adicionalmente, para la dispensación de leche caliente se abre la válvula EV6 que permite la salida del vapor desde la caldera de vapor (4) al depósito mezclador (5), donde se mezclará con el agua y el concentrado. El llenado de los depósitos de agua fría (2), de agua caliente (3) y de la caldera de vapor (4) se realiza gracias a las electroválvulas EV1, EV2 y/o EV3 respectivamente, que, una vez abiertas, permiten el paso del agua de red a cada uno de los depósitos y a la caldera. Si la presión de la red de agua no es suficiente para llenar los depósitos (2 y 3) y la caldera (4), la máquina incluye la bomba 84 conectada al circuito de agua de red, que impulsa el agua hacia los mismos. Por otra parte, la máquina comprende un circuito de lavado provisto de un depósito de detergente (6) y una electroválvula EV9 que, una vez abierta, es la que permite el paso de agua a al circuito de lavado. Antes de efectuar la operación de lavado, se realiza una conexión mecánica de la salida del circuito de lavado (9) con la toma de aire (7) y se coloca la tapa de lavado (18) en lugar del recipiente (1) (véase Figura 5). Luego lo que se hace al conectar de forma mecánica (automática o manualmente) la salida del circuito de lavado (9) con la toma de aire (7), es recircular la mezcla de agua con detergente por los conductos dosificadores de leche para realizar la limpieza. Asimismo, el circuito de lavado incluye una bomba 83 que es la encargada de impulsar el detergente por el circuito. Durante la fase de lavado con agua se activa EV5 y la bomba 82., a continuación se activa EV9, de esta forma se dirige el agua caliente al circuito de lavado en vez de hacia el dispositivo mezclador. La electroválvula EV9 permanece cerrada mientras la máquina está en funcionamiento y se abre cuando se lleva a cabo la operación de lavado. Por el contrario, la electroválvula EV1 O que permanece abierta mientras la máquina está en funcionamiento, se cierra durante la operación de lavado. También se activa durante el lavado la bomba 81 y se abre EV8 para que el agua y detergente pasen por los conductos que están en contacto con la leche y el concentrado. A su vez se impulsa detergente con la bomba 83. Durante la fase de aclarado se activan EV4, 82 y EV9, para dirigir agua fría al circuito de lavado, asimismo 81 y EV8 permanecen activadas. Finalmente en la fase de esterilización se activa EV7 para dar salida al vapor y dirigirlo desde la caldera al circuito de lavado, 81 y EV8 permanecen activadas. La figura 2 muestra en detalle cómo se coloca la botella (1) en el sistema giratorio unido al bastidor (1 O) de la máquina. El elemento de giro (11) permite girar la botella

(1) y situarla con su orificio de salida hacia arriba o hacia abajo según corresponda. El orificio de salida de la botella se conecta a la máquina a través de la boquilla (8). En la posición de trabajo, la botella (1) estará situada con su orificio de salida hacia abajo, tal y como muestra la Figura 4. La Figura 3 muestra en detalle una sección del dispositivo mezclador (5) que incluye un conducto de entrada de vapor (12}, el cual sufre un estrechamiento que provoca el

aumento de velocidad del vapor. Este tramo estrechado está conectado con un

conducto de entrada de agua (13) (caliente o fría) y un conducto de entrada de

concentrado (14), produciéndose así la mezcla de concentrado y agua.

5 Adicionalmente, el dispositivo (5) incluye un conducto de entrada de aire (15) regulado

por un obturador regulable (17), de forma que cuando el obturador se abre, el aire

entra y permite la formación de espuma (Figura 3a). Se puede regular la formación de

espuma abriendo o cerrando más el obturador para controlar la cantidad de aire que

entra. En la Figura 3b muestra una posición intermedia del obturador. En el caso de no 10 querer espuma, el obturador se cierra completamente (Figura 3c). La mezcla sale por

el conducto de salida (16) al exterior.