ES2912608T3 - Procedimiento y dispositivo para la producción de espuma de leche - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable, en el que la leche de por lo menos un recipiente (12, 14) y el aire suministrado desde una bomba (20) son succionados como una mezcla de leche/aire, son transportados a través de un calentador de flujo continuo (28) y calentados de este modo, y a continuación, son transformados en una espuma de leche en un dispositivo de estrangulamiento (32) y son transportados hasta una salida (36), caracterizado por que la mezcla de leche/aire es calentada en el lado de presión de la bomba (20) en un calentador de flujo continuo (28) configurado como un calentador de capa gruesa con un elemento de resistencia eléctrica, cuya temperatura es regulable, y es transformada en espuma de leche, y una contrapresión es generada en el calentador de flujo continuo (28) en la mezcla de leche/aire mediante el dispositivo de estrangulamiento (32), pudiendo la característica de corriente aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento (32) adaptarse mediante una sección de conducto (34) con un diámetro interno, que es distinto de aquel del conducto (16) aguas arriba del dispositivo de estrangulamiento (32).
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para la producción de espuma de leche
Campo técnico de la invención
La invención describe un procedimiento para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable y un dispositivo para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable.
Estado de la técnica
La producción de espuma de leche, es decir de una mezcla relativamente estable de leche o sustitutivo de la leche y aire o gas, que dado el caso está calentada, se conoce en general y se utiliza de maneras variadas en diversas máquinas de café.
Así, el documento WO 2008/083941 A1 describe un procedimiento y un dispositivo para producir espuma de leche, en el que está prevista una única bomba tanto para transportar leche como para succionar el aire necesario para producir espuma de leche y alimentándose la mezcla aguas debajo de la bomba a través de un punto de estrangulamiento a una salida. Para la producción de espuma de leche caliente, se calienta la mezcla de lecheaire tras el punto de estrangulamiento por medio de una válvula prevista a través de un calentador de flujo continuo dispuesto en una sección de conducto paralela y se transporta hacia la salida.
Por el documento DE 102014216534 B3, se conocen un dispositivo y un procedimiento para espumar leche, que mezclada con aire es transportado por una bomba de transporte hasta una salida y estando dispuestos en el lado de presión de la bomba de transporte al menos un estrangulador y un calentador de flujo continuo. El dispositivo puede hacerse funcionar en un modo de espuma fría y en un modo de espuma caliente. En el modo de espuma caliente, una unidad de control activa el calentador de flujo continuo dispuesto aguas abajo del estrangulador y ajusta una sección transversal de circulación predeterminada en el estrangulador, que se diferencia de aquella en el modo de espuma fría.
Por el documento EP 1593330 A2, se conocen un procedimiento y un dispositivo para la producción de espuma de leche, alimentándose la leche, enriquecida con aire o gas, a través de un calentador de flujo continuo y un punto de estrangulamiento dispuesto aguas abajo del mismo a una salida. De manera condicionada por la disposición del punto de estrangulamiento aguas abajo de la bomba, la relación de presión en el calentador de flujo continuo no está optimizada en el sentido de limitar la producción de burbujas de aire grandes.
Por el documento US 2014/299001 A1, se conoce un sistema para la producción de espuma de leche, generándose en el lado de succión de una bomba de transporte espuma de leche, que se calienta en el lado de presión de la bomba de transporte por medio de vapor en un inyector de vapor. En el sistema, entre la bomba de transporte y el calentador y/o entre el calentador y el dispositivo de salida está dispuesta una resistencia hidráulica adicional
Por el documento DE 202011 110158 U1, se conoce un sistema para espumar líquido, que suministra una mezcla de leche/aire por medio de una bomba a través de un dispositivo de calentamiento a un dispositivo de salida. Al menos en el dispositivo de salida está prevista una resistencia de corriente, que comprende unos elementos de resistencia móviles, que en el caso de aplicación de presión mediante la mezcla de leche/aire pueden moverse en relación entre sí y transforman en el dispositivo de salida la mezcla de leche/aire en espuma de leche.
Por el documento WO 2008/120991, se conoce para el calentamiento de agua y la producción de vapor de agua en relación con la preparación de café y/o de té un calentador de flujo continuo, configurado como calentador de capa gruesa.
Los sistemas conocidos para la producción de espuma de leche de temperatura variable comprenden en general una bomba de transporte para succionar leche o en general el líquido que debe espumarse desde un recipiente y transportar el mismo mediante un sistema de conducto hasta una salida. Además, están previstos un dispositivo de suministro de aire por ejemplo regulable y un dispositivo de atemperado, para atemperar la leche o la mezcla de leche-aire según la necesidad a una temperatura ajustable.
En general, ya durante el suministro de aire a un flujo de leche tiene lugar una primera etapa de formación de espuma, que produce una espuma previa polidispersa, gruesa. Para la producción de una espuma monodispersa, lo más homogénea posible, son conocidos elementos de aumento de la presión o instalaciones de estrangulamiento o elementos de paso de resistencia, que están configurados para, mediante la producción de contrapresión, producir a partir de una mezcla de leche-aire una espuma, en la que se dispersa el aire en forma de burbujas con una cierta distribución de tamaños. En lugar de un elemento de aumento de la presión puede estar previsto un elemento de mezclado, que divide la corriente circulante en corrientes parciales y prevé un mezclado de las corrientes parciales de tal manera que se produzca una espuma de leche.
Sumario de la invención
El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable, mejorando de manera sencilla independientemente de la temperatura la consistencia y la calidad de la espuma producida con respecto a los procedimientos y dispositivos conocidos. El procedimiento según la invención está configurado preferiblemente para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable por medio del dispositivo según la invención.
En la presente invención, se utiliza el término mezcla de leche/aire o emulsión de leche-aire en el sentido de un término general, estando comprendida con el mismo también espuma de leche. La espuma de leche presenta una estructura de proteínas y grasas, que encierra burbujitas de aire o de gas. La espuma es en el sentido de la presente invención de consistencia y calidad mejoradas, cuando se produce una espuma estable, homogénea. Por el término “espuma estable” se entiende una espuma con una distribución de burbujas lo más uniforme posible durante todo el tiempo de referencia.
Este objetivo se alcanza mediante un procedimiento para la producción de espuma de leche según la reivindicación 1, así como mediante un dispositivo según la reivindicación 2. Variantes de configuración ventajosas del procedimiento y del dispositivo según la invención pueden extraerse de las reivindicaciones dependientes.
El procedimiento según la invención para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable prevé que la leche de por lo menos un recipiente y el aire suministrado de una bomba sean succionados como mezcla de leche/aire, sean transportados a través de un calentador de flujo continuo y se calienten de este modo, mediante un dispositivo de estrangulamiento para transformarla en una espuma de leche y transportarla hasta una salida. Además, el procedimiento prevé que la mezcla de leche/aire se caliente en el lado de presión de la bomba mediante un calentador de flujo continuo configurado como un calentador de capa gruesa con un elemento de resistencia eléctrica, cuya temperatura es regulable, y se transforme en espuma de leche, y en el calentador de flujo continuo en la mezcla de leche/aire por medio del dispositivo de estrangulamiento se genere una contrapresión, pudiendo la característica de corriente aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento adaptarse mediante una sección de conducto con un diámetro interno, que es distinto de aquel del conducto aguas arriba del dispositivo de estrangulamiento.
Según la invención, está previsto que en el lado de presión de la bomba mediante el dispositivo de estrangulamiento se genere una contrapresión en la mezcla de leche/aire. La compresión así óptima de la mezcla de leche/aire provoca la producción de una espuma de poro fino. Esto se basa al menos parcialmente en la acción que se produce en el calentador de flujo continuo de la contrapresión producida por el dispositivo de estrangulamiento conectada aguas abajo, que contrarresta la formación de burbujas de aire mayores en la mezcla de leche/aire que debe calentarse. Además, la regulación de temperatura en el calentador de flujo continuo puede simplificarse y se vuelve más exacta.
El dispositivo según la invención para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable según el procedimiento para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable comprende una bomba para transportar leche desde al menos un recipiente hasta una salida, un suministro de aire para suministrar aire, un calentador de flujo continuo y un dispositivo de estrangulamiento. Esta construcción básica corresponde esencialmente a dispositivos conocidos. El dispositivo prevé además que estén dispuestos en el lado de presión de la bomba el calentador de flujo continuo configurado como un calentador de capa gruesa con un elemento de resistencia eléctrica, cuya temperatura es regulable, y aguas abajo del calentador de flujo continuo el dispositivo de estrangulamiento y que los diámetros internos del conducto aguas arriba y de una sección de conducto aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento sean distintos. Mediante esta disposición según la invención se consigue que la contrapresión producida en el dispositivo de estrangulamiento también tenga un efecto ventajoso en el calentador de flujo continuo. En particular, así pueden conseguirse burbujas de aire más finas también en la mezcla de leche/aire calentada. Ventajosamente, se favorece también el control de temperatura del calentador de flujo continuo.
Según la invención está previsto un calentador de flujo continuo, en el que se calienta la leche o la mezcla de leche-aire transportada en el sistema de conducto mediante la bomba hasta una temperatura ajustable deseada.
Según la invención, el calentador de flujo continuo está configurado como calentador de capa gruesa con un elemento de resistencia eléctrica, cuya temperatura es regulable. El calentador de capa gruesa comprende un elemento de transmisión de calor para transmitir el calor generado por el calentador de resistencia eléctrica al líquido que debe calentarse, en particular a una mezcla de leche/aire. El elemento de transmisión de calor proporciona un camino de corriente para el líquido que debe calentarse, por ejemplo, en forma de una vía de paso en forma de espiral. A este respecto, la mezcla de leche/aire, que se alimenta al calentador de flujo continuo, fluye a lo largo de una vía de paso en forma de espiral que discurre de fuera adentro, calentándose hasta una temperatura ajustable, deseada. Además, en un punto adecuado están previstos unos sensores de temperatura, que están conectados con una unidad de control. Con un calentador de capa gruesa de este tipo, es posible una regulación de temperatura rápida, con una eficiencia de coste y de energía favorable al mismo tiempo.
El dispositivo de estrangulamiento dispuesto en el dispositivo según la invención está configurado para respaldar al menos parcialmente la formación de espuma de leche. Aguas debajo de la bomba, es decir en el lado de presión, ya hay una mezcla de leche/aire, que presenta una temperatura ajustable deseada tras el calentador de flujo continuo y a continuación se transforma en el dispositivo de estrangulamiento en una espuma de leche estable, es decir se espuma adicionalmente. A este respecto, el dispositivo de estrangulamiento genera en un punto de estrangulamiento una contrapresión de modo que, en la acción total, la mezcla de leche/aire suministrado se espuma para dar una espuma de leche de consistencia y calidad deseadas. En el punto de estrangulamiento, se ajusta según el principio de Venturi en un punto estrechado con velocidad de corriente aumentada una menor presión que aguas arriba del mismo, se produce una descompresión en su mayor parte repentina y una producción de burbujas asociada con la misma.
Mediante la disposición según la invención del dispositivo de estrangulamiento aguas abajo del calentador de flujo continuo se genera en el mismo también una contrapresión, de modo que las burbujas de aire o de gas presentes en la mezcla de leche/aire calentado no pueden expandirse sin obstáculo. La espuma que se produce es de poro más fino. Además, se obtiene como resultado ventajosamente que la transmisión de calor en el calentador de flujo continuo esté mejorada, dado que las burbujas de aire o de gas presentes son más pequeñas y por consiguiente se evita la transmisión de lo contrario peor del aire. Por tanto, ventajosamente puede regularse el calentador de flujo continuo de manera más rápida y efectiva.
El dispositivo de estrangulamiento está configurado de manera regulable o regulada de manera fija, para estrechar en un punto de estrangulamiento el camino de corriente de la mezcla de leche/aire, en particular producir una función de estrangulamiento mediante un estrechamiento de sección transversal local, por ejemplo, con una evolución progresiva. A este respecto, el estrechamiento de sección transversal puede estar configurado con un área de sección transversal libre variable o con un área de sección transversal libre ajustada de manera fija. Puede conseguirse un estrechamiento de sección transversal del área de circulación proporcionada por medio de una boquilla, un diafragma, por ejemplo un diafragma perforado o un diafragma con intersticio anular, una válvula, por ejemplo una válvula de aguja o una válvula de estrangulamiento. En el caso de un conducto flexible también puede estar previsto un dispositivo de apriete, por ejemplo una abrazadera de tubo flexible. Un estrechamiento corresponde a un área de sección transversal de circulación reducida con respecto al conducto que se encuentra directamente aguas arriba. Aguas abajo del punto de estrangulamiento está previsto un ensanchamiento o espaciamiento de la sección transversal de circulación, por ejemplo con una evolución decreciente. La distancia en el estrechamiento y el ensanchamiento de la sección transversal de conducto asciende como máximo a entre 0,5 y 2 mm.
Para la producción de una espuma de alta calidad, el diámetro de la sección transversal de circulación en el punto de estrangulamiento se encuentra en un intervalo comprendido entre 0,5 y 2 mm.
En una forma de realización, el dispositivo de estrangulamiento puede controlarse por una unidad de control, es decir la sección transversal de circulación es ajustable. Se ha mostrado que la consistencia de la espuma depende de la temperatura.
La producción de una espuma de poro fino, de alta calidad, se basa en una interacción coordinada de la bomba, el dispositivo de estrangulamiento, la sección transversal del conducto y la longitud del conducto, siendo en particular las relaciones de presión existentes aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento importantes para la calidad de la espuma, encontrándose las presiones en un intervalo comprendido entre 4 y 15 bar.
Según la invención, está previsto que una unidad de control controle la bomba, válvulas, el calentador de flujo continuo y eventualmente el dispositivo de estrangulamiento.
Según la invención, aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento está prevista una sección de conducto, cuya sección transversal y longitud hasta la salida se seleccionan de tal manera que se mejore la calidad de espuma de la espuma de leche. Esta sección de conducto representa una especie de tramo de tranquilización, en el que el aire en la mezcla de leche/aire, que puede encontrarse al menos parcialmente todavía en forma de burbujas grandes, se dispersa en burbujas finas. Además, la sección de conducto aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento influye también en la corriente de la mezcla de leche/aire, que presenta todavía porcentajes parcialmente turbulentos, al aumentarse el porcentaje laminar de la corriente de la mezcla.
Esta sección de conducto está configurada con un diámetro interno constante, que es distinto del diámetro interno existente aguas arriba, y se extiende por una longitud comprendida entre 0,5 y 2 m, preferiblemente a aproximadamente 1,5 m. En esta sección de conducto tiene lugar una caída de presión gradual con una baja diferencia de presión por unidad de longitud.
Breve descripción de los dibujos
Las características preferidas y formas de realización preferidas adicionales se explican a continuación mediante
ejemplos de formas de realización y la figura. A este respecto:
la figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo según la invención para la producción de espuma de leche.
Descripción detallada de las formas de realización de la invención
La figura 1 muestra esquemáticamente un dispositivo 1 para la producción de espuma de leche con una temperatura ajustable. Como se representa en la figura 1, en una zona designada con 10 están dispuesto un primer recipiente 12 y un segundo recipiente 14, en los que está almacenada leche de un primer tipo y de un segundo tipo. Preferiblemente, la zona 10 está refrigerada. Los recipientes primero y segundo 12, 14 están conectados con un primer conducto 16, estando prevista en cada caso en la alimentación al conducto 16 una válvula 18, de modo que opcionalmente puede extraerse leche o sustitutivo de la leche de uno de los recipientes primero y segundo 12, 14. El conducto 16 conecta los recipientes primero y segundo 12, 14 con una bomba 20, que está configurada para transportar leche o un sustitutivo de la leche y aire en el conducto 16. El aire se succiona a través de un dispositivo de suministro de aire 22, por ejemplo, del entorno, y es transportado a través de una válvula antirretorno 24 y un dispositivo de válvula regulable 26 hasta el lado de succión de la bomba 20. En el lado de presión, a la bomba 20 le sigue un calentador de flujo continuo 28, que está configurado preferiblemente como calentador de flujo continuo en forma de un calentador de capa gruesa. Un calentador de flujo continuo de este tipo prevé, por ejemplo, un camino de corriente en forma de espiral para la leche enriquecida con aire, es decir para la mezcla de leche/aire. A lo largo del camino de corriente, la mezcla de leche/aire con el calentador de capa gruesa activado se calienta hasta una temperatura ajustable deseada, que se regula por ejemplo por una unidad de control 30 comprendida. Por medio de la unidad de control 30 puede desencadenarse la producción de una porción de espuma de leche con una temperatura ajustable deseada, pudiendo determinarse igualmente la cantidad de aire, la cantidad y el tipo de la leche.
Además, a partir de la figura 1 puede extraerse que aguas abajo del calentador de flujo continuo 28 está dispuesto un dispositivo de estrangulamiento 32, que a partir de la mezcla de leche/aire ya existente, eventualmente calentada, produce una espuma de leche estable y homogénea. El dispositivo de estrangulamiento 32 puede estar configurado a modo de boquilla, diafragma, boquilla fija o ajustable, estando previsto en un punto de estrangulamiento un estrechamiento del área de sección transversal de circulación. Además del punto estrecho, aguas abajo del mismo el dispositivo de estrangulamiento 32 puede presentar un ensanchamiento de la sección transversal de circulación. En particular, el dispositivo de estrangulamiento 32 puede estar configurado a modo de estrangulador ajustable mediante la unidad de control 30 u otra instalación. El dispositivo de estrangulamiento 32 produce una contrapresión, que también se hace notar en el camino de corriente comprendido en el calentador de flujo continuo 28. De este modo, se consigue que se eviten las burbujas de aire que con una temperatura mayor tienden a la expansión y con ello aumentan. Burbujas de aire más pequeñas en una mezcla de leche/aire facilitan el calentamiento de la mezcla, que de lo contrario está influido negativamente por el aire como conductor térmico peor.
Un dispositivo de estrangulamiento 32 ajustable posibilita en relación con la cantidad de aire suministrada y la temperatura un mezclado optimizado de aire y leche para dar una mezcla de leche/aire y una dispersión de burbujas de aire más pequeñas en la mezcla, que representan una calidad de la espuma.
Entre el dispositivo de estrangulamiento 32 y una salida 36, en la que puede emitirse espuma de leche en la temperatura deseada o también leche fría o caliente por ejemplo a una taza proporcionada, está prevista una sección de conducto 34, que también puede considerarse como tramo de tranquilización. En esta sección de conducto 34 se influye sobre la característica de corriente de la espuma de leche circulante. En particular, la sección de conducto 34 está implementada con un diámetro (Di) interno constante, que preferiblemente es distinto de aquel diámetro interno aguas arriba del dispositivo de estrangulamiento 32. La longitud de la sección de conducto 34 se encuentra en un intervalo comprendido entre 0,5 y 2 m, preferiblemente a aproximadamente 1,5 m.
Claims (8)
1. Procedimiento para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable, en el que la leche de por lo menos un recipiente (12, 14) y el aire suministrado desde una bomba (20) son succionados como una mezcla de leche/aire, son transportados a través de un calentador de flujo continuo (28) y calentados de este modo, y a continuación, son transformados en una espuma de leche en un dispositivo de estrangulamiento (32) y son transportados hasta una salida (36), caracterizado por que la mezcla de leche/aire es calentada en el lado de presión de la bomba (20) en un calentador de flujo continuo (28) configurado como un calentador de capa gruesa con un elemento de resistencia eléctrica, cuya temperatura es regulable, y es transformada en espuma de leche, y una contrapresión es generada en el calentador de flujo continuo (28) en la mezcla de leche/aire mediante el dispositivo de estrangulamiento (32), pudiendo la característica de corriente aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento (32) adaptarse mediante una sección de conducto (34) con un diámetro interno, que es distinto de aquel del conducto (16) aguas arriba del dispositivo de estrangulamiento (32).
2. Dispositivo (1) para la producción de espuma de leche con temperatura ajustable de acuerdo con el procedimiento según la reivindicación 1, que comprende una bomba (20) para transportar leche desde por lo menos un recipiente (12, 14) en el conducto (16, 34) hasta una salida (36), un suministro de aire (22) para suministrar aire al conducto (16), un calentador de flujo continuo (28) y un dispositivo de estrangulamiento (32), caracterizado por que el calentador de flujo continuo (28) está dispuesto sobre el lado de presión de la bomba (20) y el dispositivo de estrangulamiento (32) está dispuesto aguas abajo del calentador de flujo continuo (28), estando el calentador de flujo continuo (28) configurado como un calentador de capa gruesa con un elemento de resistencia eléctrica, cuya temperatura es regulable y siendo distintos los diámetros internos del conducto (16) aguas arriba y de una sección de conducto (34) aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento (32).
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que el calentador de flujo continuo (28) prevé una vía de paso en forma de espiral para la mezcla de leche/aire que debe calentarse.
4. Dispositivo (1) según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que el dispositivo de estrangulamiento (32) es ajustable.
5. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que una unidad de control (30) está prevista para controlar la bomba (20), unas válvulas (18, 26), el calentador de flujo continuo (28) y/o el dispositivo de estrangulamiento (32).
6. Dispositivo (1) según la reivindicación 5, caracterizado por que la unidad de control (30) ajusta un área de sección transversal de circulación del dispositivo de estrangulamiento (28).
7. Dispositivo (1) según la reivindicación 6, caracterizado por que el área de sección transversal de circulación del dispositivo de estrangulamiento (28) está regulada en función de la temperatura de la mezcla de leche/aire calentada mediante la unidad de control (30).
8. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que una sección de conducto (34) está prevista aguas abajo del dispositivo de estrangulamiento (32) con una longitud comprendida entre 0,5 y 2 m hasta la salida (36).
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