ES2965257T3 - Un aparato mezclador - Google Patents

Abstract

Un aparato mezclador tiene un primer puerto para recibir leche, un segundo puerto para recibir vapor y una cámara de mezclado para mezclar leche, vapor y aire. Una disposición de canales conecta los puertos y define un canal de entrada de aire que conduce a una sección de espuma. El aparato mezclador está diseñado de manera que, en uso, la sección de espumación se llena lo suficiente con leche vaporizada como para que la leche vaporizada interrumpa un camino directo desde el segundo puerto a la cámara mezcladora. Esto proporciona una reducción de ruido durante el uso del aparato mezclador. Para este fin se puede utilizar un medio reductor de flujo, tal como una barrera. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un aparato mezclador

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere al campo de la preparación de bebidas, y más específicamente al campo de la preparación de bebidas lácteas espumadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Por lo general, los aparatos de café expreso proporcionan la función de elaboración automatizada de capuchino. En la mayoría de los casos, se usa vapor para calentar y espumar la leche, de manera similar a un barista. Para mejorar la facilidad de uso del aparato y proporcionar un rendimiento estable a todos los usuarios, independientemente de su habilidad, se han desarrollado varios módulos para espumar leche. Normalmente, estos módulos son extraíbles del aparato base, para permitir que todas las partes en contacto con la leche se limpien regularmente.

El solicitante ha desarrollado un módulo de formación de espuma de leche que comprende solo dos componentes separables, lo que lo hace fácilmente limpiable para el usuario. Este módulo de formación de espuma de leche se describe en los documentos WO 2019/129599 y WO 2019/1029515. En este módulo de formación de espuma de leche, la función de formación de espuma es accionada por un flujo de vapor (típicamente suministrado por el aparato de café expreso).

Un problema con un módulo de formación de espuma de leche accionado por vapor de este tipo general es el ruido generado durante el uso, que puede ser molesto para un usuario.

El documento US 2016/0015206 describe un dispositivo de formación de espuma que tiene una cámara de sedimentación para que se forme espuma líquida. Se proporciona un obstáculo donde se deja entrar el gas que forma espuma (aire). Esto asegura que el gas que forma la espuma entre en una posición predeterminada en un flujo de vapor/líquido. En particular, el obstáculo está situado a una distancia muy pequeña de la entrada de vapor.

El documento US 4960042 describe otro ejemplo de dispositivo de formación de espuma.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención se define por las reivindicaciones.

Según los ejemplos de acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un aparato mezclador que comprende:

un primer puerto para recibir leche;

un segundo puerto para recibir vapor;

una cámara de mezcla para mezclar leche, vapor y aire;

una boquilla de salida que recibe el líquido mezclado de la cámara de mezcla, y

una disposición de canales entre los puertos primero y segundo y la cámara de mezcla, donde la disposición de canales comprende:

una primera porción de canal conectada entre el primer puerto y una sección de formación de espuma; una segunda porción de canal conectada entre el segundo puerto y la sección de formación de espuma, donde la sección de formación de espuma se acopla a la cámara de mezcla; y

un canal de admisión de aire a la sección de formación de espuma,

caracterizado porque el aparato mezclador comprende un elemento de barrera en una salida de la cámara de mezcla a la boquilla de salida que está adaptada de tal manera que, en uso, la sección de formación de espuma se llena suficientemente con leche vaporizada que una trayectoria directa desde el segundo puerto a la cámara de mezcla es interrumpida por la leche vaporizada.

El aparato mezclador tiene una disposición de canales, que reúne la leche, el vapor y el aire para crear leche calentada y espumada. La formación de espuma es creada por el aire introducido a través del canal de entrada de aire. El aparato está diseñado de tal manera que, en uso, se induce un llenado suficiente de la sección de formación de espuma con leche vaporizada para evitar una vía directa de vapor desde el segundo puerto hasta la cámara de mezcla.

La "leche vaporizada" (en lo sucesivo también denominada "mezcla de leche") incluye una mezcla de leche y vapor. Puede incluir además aire.

En uso, la leche vaporizada puede llenar la sección de formación de espuma "suficientemente", lo que significa: en tal medida que a través del área de sección de la sección de formación de espuma (en algún punto a lo largo de la longitud de la sección de formación de espuma) se llena completamente con dicha leche vaporizada. La leche vaporizada forma así una barrera líquida que bloquea o interrumpe físicamente cualquier trayectoria de flujo directo de vapor desde el segundo puerto a la cámara de mezcla.

La invención se basa en el reconocimiento de que una trayectoria de vapor directa es responsable de la generación de ruido durante el uso del aparato mezclador. Una ruta de vapor directa permite que el vapor, especialmente el vapor de alta velocidad, escape de la mezcla de leche. Este escape de vapor de alta velocidad causa ruido. Por lo tanto, la disposición de la invención proporciona un dispositivo de mezcla que genera una cantidad reducida de ruido indeseable durante el uso.

El aparato mezclador puede comprender un medio reductor de flujo aguas abajo de la sección de formación de espuma, para permitir que la sección de formación de espuma se llene suficientemente con leche vaporizada.

El medio de reducción de flujo está diseñado para aumentar la resistencia al flujo y/o la resistencia al flujo de salida de la sección de formación de espuma, de modo que durante el uso se acumule suficiente mezcla de leche en la sección de formación de espuma para bloquear eficazmente cualquier trayectoria de vapor directa.

La ruta directa se interrumpe "en uso" debido a la presencia de leche en la sección de formación de espuma que es causada por la resistencia al flujo intencional de los medios de reducción de flujo. En particular, la leche se recoge en la sección de formación de espuma en ubicaciones entre la cámara de mezcla y la entrada de vapor (el segundo puerto). El medio de reducción de flujo logra esto al aumentar la resistencia al flujo de salida, lo que hace que se acumule más mezcla de leche en la sección de formación de espuma, interrumpiendo o bloqueando efectivamente la trayectoria directa del vapor.

El elemento de barrera puede proporcionar una barrera física al flujo, para proporcionar una retrorresistencia. El elemento de barrera no necesita tener una configuración continua. En otras palabras, el elemento de barrera puede tener una configuración interrumpida. En particular, debido al movimiento dinámico de la leche, incluso una barrera discontinua puede ser suficiente para proporcionar la función de barrera deseada.

El elemento de barrera puede comprender, por ejemplo, un labio formado a lo largo de una entrada a la boquilla de salida. Esto es beneficioso, por ejemplo, cuando la leche fluye a través de la cámara de mezcla y/o la boquilla de salida a lo largo de una trayectoria de flujo de rotación. El labio puede formarse total o parcialmente alrededor de la entrada a la boquilla de salida, para formar un espacio anular completo o parte de un espacio anular, respectivamente.

La sección de formación de espuma puede comprender un canal divergente que tiene una primera altura de canal en el segundo extremo de puerto, y una segunda altura de canal mayor en el extremo de la cámara de mezcla, donde el medio de reducción de flujo comprende un elemento de barrera con una dimensión de bloqueo mayor que la primera altura de canal y menor que la segunda altura de canal.

Esta disposición asegura que la barrera provoque el llenado del canal divergente con la mezcla de leche al menos a la altura del canal divergente en el segundo extremo del puerto. Por lo tanto, un camino directo de vapor desde el segundo puerto es interrumpido o bloqueado por la mezcla de leche. La dimensión de bloqueo de la barrera es suficiente para que la sección de formación de espuma esté llena al menos en el segundo extremo del puerto. Por lo tanto, al menos una parte de la sección de formación de espuma está llena en uso, y esta parte llena proporciona la interrupción de una trayectoria de vapor directa desde el segundo puerto hasta la cámara de mezcla.

La barrera puede comprender una muesca. La muesca puede estar ubicada en el punto más bajo de la barrera (en uso normal). La muesca puede funcionar como un drenaje. La muesca no es tan grande como para anular la función del elemento de barrera, pero permite el vaciado del baño de la mezcla de leche formada por la barrera al final del uso del aparato mezclador, cuando el flujo circulante ha cesado. Por lo tanto, el elemento de barrera no necesita ser un elemento continuo.

La primera porción de canal puede comprender una restricción de canal. Esta restricción se utiliza para controlar la temperatura de funcionamiento correcta. En particular, el elemento de barrera cambia la dinámica de flujo en el aparato, lo que puede dar como resultado, por ejemplo, una mayor cantidad de vapor que se condensa en la leche. Esto, a su vez, puede dar lugar a un aumento de la succión de leche en el primer puerto. Como esta leche normalmente estará fría, una mayor succión de la leche puede reducir la temperatura de la leche espumada. La restricción de flujo en la primera porción del canal ayuda a ralentizar la entrada de leche (fría) para dar como resultado un intervalo de temperatura deseado. La temperatura de la leche espumada está, por ejemplo, en el intervalo de 62 °C a 71 °C. El nivel de potencia acústica en uso puede, por ejemplo, estar por debajo de 75 dB.

El aparato mezclador puede comprender:

un primer recipiente, donde el primer recipiente comprende la disposición de canales;

un segundo recipiente, donde el segundo recipiente está adaptado para recibir el primer recipiente; y un sello dispuesto entre el primer recipiente y el segundo recipiente.

Esta disposición permite que la leche y el vapor se proporcionen a la cámara de mezcla por medio de un canal definido al menos en parte por un sello. De esta manera, el canal se puede desmontar para su limpieza simplemente retirando el primer recipiente del segundo recipiente, ya que la disposición del canal solo comprende estas dos partes separables.

Además, como el canal está definido en parte por el sello cuando se dispone entre el primer y el segundo recipiente, se garantiza el sellado adecuado del canal. El montaje de los dos recipientes juntos proporciona el posicionamiento y/o compresión o extensión del sello requerido.

El primer recipiente puede comprender además una porción de recipiente elevada, y donde la disposición de canal se define entre la porción de recipiente elevada y el sello.

De esta manera, las dimensiones del canal pueden controlarse alterando la profundidad de la porción de recipiente elevada y se reduce la limpieza requerida para el sello. El sello comprende, por ejemplo, un sello de tramo.

La invención proporciona también una cafetera, comprendiendo la cafetera:

un aparato de extracción de café líquido;

el aparato mezclador como se definió anteriormente; y

un dispensador adaptado para dispensar:

café líquido del aparato de extracción de café líquido; y

leche espumada del aparato mezclador.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Ejemplos de la invención se describirán a continuación en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra un aparato mezclador de dos partes;

La Figura 2A muestra una vista en despiece con más detalle del aparato mezclador de la Figura 1;

La Figura 2B muestra una vista ensamblada del aparato mezclador de la Figura 2A;

La Figura 3A muestra una vista detallada del canal del aparato mezclador de la Figura 2A;

La Figura 3B muestra el flujo de fluido a través del canal de la Figura 3A;

La Figura 4A muestra un ejemplo de un sello de tramo;

La Figura 4B ilustra el funcionamiento del sello de tramo de la Figura 4A;

La Figura 5A muestra un canal alternativo de un aparato mezclador;

La Figura 5B muestra una sección transversal del canal de la Figura 5A;

La Figura 6 muestra una porción de transición ejemplar de un sello;

La Figura 7 muestra los flujos que tienen lugar en el aparato conocido y se utiliza para explicar la fuente de ruido; La Figura 8 muestra una disposición de flujo en forma esquemática, con un elemento de barrera que no está cubierto por la invención reivindicada;

Las Figuras 9A y 9B muestran dos ejemplos de diseño de aparato mezclador de acuerdo con la invención;

La Figura 10 muestra otro ejemplo de diseño de aparato mezclador de acuerdo con la invención;

La Figura 11muestra otra vista en planta del diseño de la Figura 10;

La Figura 12 muestra una vista ampliada de parte de la Figura 10;

La Figura 13 muestra una vista ampliada de un diseño alternativo; y

La Figura 14 muestra un gráfico del nivel de sonido frente a la temperatura para varios diseños.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

La invención proporciona un aparato mezclador que tiene un primer puerto para recibir leche, un segundo puerto para recibir vapor y una cámara de mezcla para mezclar leche, vapor y aire. Una disposición de canales conecta los puertos y define un canal de entrada de aire que conduce a una sección de formación de espuma. El aparato mezclador está diseñado de modo que, en uso, la sección de formación de espuma se llena lo suficiente con leche vaporizada como para que la leche vaporizada interrumpa una trayectoria directa desde el segundo puerto hasta la cámara de mezcla. Esto proporciona una reducción de ruido durante el uso del aparato mezclador. Para este fin se puede utilizar un medio de reducción de flujo, como una barrera.

La Figura 1 muestra el aparato mezclador 100 que comprende un primer recipiente 110 y un segundo recipiente 120, adaptado para recibir el primer recipiente 110. El segundo recipiente puede rodear el primer recipiente, o puede rodear solo parcialmente el primer recipiente, como se muestra. El segundo recipiente 120 define una boquilla de salida 122 desde la que se proporciona leche espumada. Por lo tanto, el primer recipiente puede encajar completamente en el segundo recipiente o, de lo contrario, el segundo recipiente puede engancharse en el exterior del primer recipiente.

La interfaz entre el primer y el segundo recipientes forma una disposición de canales, como se analiza con más detalle a continuación. Un sello 130 proporciona el sellado de la disposición de canales. Cuando se separan el primer y el segundo recipientes, se abre la disposición de canales. En la realización ilustrada, el sello 130 es visible en el exterior del segundo recipiente 120 porque se extiende completamente a través de la pared del segundo recipiente en este ejemplo. La superficie externa visible del sello no tiene ningún propósito; más bien, es solo una opción de diseño estético. La superficie interior del sello cierra las porciones de canal de la disposición de canales.

La Figura 2A muestra el aparato mezclador 100 con más detalle y muestra el primer recipiente 110, el segundo recipiente 120, adaptado para recibir el primer recipiente y el sello 130 dispuesto entre el primer y el segundo recipiente.

En lugar de integrarse con el recipiente y extenderse completamente a través de la pared del recipiente, el sello puede ajustarse a presión en una pared lateral de uno de los dos recipientes de modo que cuando los dos recipientes se ensamblan, el sello se intercala entre ellos. En todos los diseños, el acoplamiento entre el sello y la disposición de canal en uno de los recipientes forma un canal cerrado que define las trayectorias de fluido entre una entrada de leche, una entrada de vapor y una salida de leche espumada del aparato mezclador 100. Al separar los dos recipientes, todas las partes se pueden limpiar fácilmente. Preferentemente, solo hay un elemento de sellado para sellar toda la disposición de canales utilizada para el suministro y la mezcla de leche y vapor.

El sello puede ser moldeado en 2 disparos (2K) en el segundo recipiente 120, o bien puede ser un sello separado que se puede retirar de un rebaje en el segundo recipiente.

La disposición de canales 140 puede proporcionarse en el primer recipiente 110, y junto con el sello 130 definen un canal cerrado cuando se ensambla el aparato mezclador. En el ejemplo mostrado en la Figura 2A, el primer recipiente 110 comprende una porción de canal elevada 145, que define además la disposición de canales 140. La disposición de canales 140 conecta un primer puerto 150 cerca de una parte inferior del primer recipiente y una cámara de mezcla 160 cerca de una parte superior del primer recipiente. El segundo recipiente comprende un puerto de entrada de vapor (indicado con el número de referencia 175 en la Figura 2B) conectado a un segundo puerto 170 proporcionado en el sello 130. La disposición de canales 140 conecta además el segundo puerto 170 al primer puerto 150 y la cámara de mezcla.

La Figura 2B muestra el aparato mezclador 100 de la Figura 1A en un estado ensamblado.

En esta Figura, se puede ver claramente que el segundo recipiente 120 comprende un puerto de entrada de vapor 175 desde el cual se puede proporcionar vapor al segundo puerto 170. El segundo recipiente 120 comprende además un tercer puerto 180 que, en estado ensamblado, está conectado a la cámara de mezcla 160 del primer recipiente, permitiendo así que el contenido de la cámara de mezcla se obtenga fácilmente del aparato mezclador. El tercer puerto 180 conduce a la boquilla de salida 122 (no se muestra en la Figura 2A o 2B, pero se ve en la Figura 1). El funcionamiento del aparato mezclador se describe con referencia a la Figura 3A a continuación.

La Figura 3A muestra una vista detallada 200 de la disposición de canales 140 del aparato mezclador de la Figura 2A. La Figura 3B muestra una ilustración simple de la intersección de las diversas porciones de la disposición de canales 140.

La disposición de canales 140 puede dividirse en varias porciones de acuerdo con la operación realizada por cada porción. En funcionamiento, la leche se puede proporcionar al primer recipiente 110 y el vapor se puede proporcionar al puerto de entrada de vapor 175 del segundo recipiente. A medida que el vapor entra en la disposición de canales 140 a través del segundo puerto 170, la leche 215 se extrae del primer recipiente 110 hacia una primera porción de canal 210 a través del primer puerto 150. El vapor 225 entra en una segunda porción de canal 220 y se desplaza a través de una tercera porción de canal 230 (en lo sucesivo también denominada sección de formación de espuma) y hacia la cámara de mezcla 160. El flujo de vapor genera una presión reducida (en comparación con la presión ambiente) en la tercera porción de canal 230, aspirando así la leche 215 a lo largo de la primera porción de canal 210. El vapor se utiliza además para calentar la leche y mezclar la leche con aire para crear espuma de leche y, por lo tanto, forma la fuerza motriz del sistema de formación de espuma en general.

La leche 215 se extrae a lo largo de la primera porción de canal 210 hasta que se encuentra con el flujo de vapor 225 en la intersección de las porciones de canal 210 y 230. Esta intersección puede estar en una parte central de la tercera porción de canal 230, justo aguas abajo de una garganta formada entre la segunda porción de canal 220 y la tercera porción de canal 230. En esta garganta, el vapor se acelera sustancialmente, impartiendo así un efecto Venturi (una reducción en la presión del fluido que resulta de la constricción de la garganta) en el vapor a medida que pasa a la tercera porción del canal 230.

La presión de vapor absoluta estática (que en el ejemplo dado puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 1,9 bar = 190 kPa) se transfiere así a una presión dinámica (velocidad). La leche es succionada por la reducción de presión resultante. La velocidad del vapor es más alta en el extremo de la garganta, es decir, donde la primera porción de canal 210 se cruza con la tercera porción de canal 230. La segunda parte de la tercera porción de canal 230, es decir, la porción aguas abajo de la garganta y la intersección mencionada anteriormente puede considerarse que funciona como un difusor, donde la velocidad de la mezcla de leche y vapor se ralentiza, transfiriendo la presión dinámica de nuevo a la presión estática.

La tercera porción de canal 230 termina en un extremo 235 que se abre a la cámara de mezcla 160. Se forma un canal de admisión de aire 725 en el extremo 235, justo aguas arriba de la cámara de mezcla, a través del cual se introduce aire en la mezcla de leche/vapor. La velocidad de flujo de la mezcla de leche/vapor cerca del canal de admisión de aire es tal que la presión estática sigue estando por debajo de la presión ambiente, de modo que se aspira aire y se evita la fuga de la mezcla de leche/vapor. El aire introducido proporciona burbujas para la formación de espuma deseada.

En la cámara de mezcla 160, la mezcla de leche, vapor y aire alcanza la presión estática ambiente y el componente de velocidad o presión dinámica vuelve a cero.

Por lo tanto, el vapor experimenta un efecto Venturi en la garganta. Este es el efecto maestro (activo), que impulsa el flujo de leche como un efecto esclavo (pasivo). Este efecto Venturi en la tercera porción del canal 230 puede lograrse simplemente restringiendo el área de la sección transversal de la tercera porción del canal 230 en relación con la segunda porción del canal 220. El flujo de la leche y el vapor en la tercera porción del canal, en combinación con la aspiración de aire, define el rendimiento de formación de espuma del aparato mezclador, y los diferenciales de presión impiden que la leche y el vapor fluyan por los canales incorrectos. Por lo tanto, la tercera porción del canal puede considerarse como una sección de formación de espuma.

La primera porción de canal 210 puede ser típicamente vertical en uso y extenderse hacia arriba desde el primer puerto (entrada de leche) 150. En la parte superior, puede encontrarse con la segunda porción de canal 220 en un lado que tiene el puerto de entrada de vapor 175 en su extremo remoto, y la tercera porción de canal 230 en el otro lado, que tiene la cámara de mezcla 160 en su extremo remoto. En la realización ilustrada, la disposición de canales 140 tiene, por lo tanto, una forma de T, y el sello 130 tiene una forma de T correspondiente.

El sello 130 puede ser una parte integral del segundo recipiente. Alternativamente, puede ser un sello extraíble, en cuyo caso puede ser un ajuste a presión en una pared lateral del segundo recipiente 120. En algunos casos, el sello 130 puede comprender un primer miembro de sellado 240 que comprende una porción de transición 250. Estos se describirán con más detalle con referencia a la Figura 6.

Como se explicó anteriormente, el aire se aspira a través del canal de admisión de aire 725 en el extremo 235 de la tercera porción de canal 230 de modo que haya una mezcla de leche, vapor y aire que entra en la cámara de mezcla 160. El objetivo de la cámara de mezcla es liberar burbujas grandes y retener solo burbujas de aire pequeñas en la mezcla. La mezcla de aire, leche y vapor forma el fluido que entra en la cámara de mezcla.

La Figura 4A muestra el sello 130 de la Figura 3A con más detalle.

De la descripción anterior se desprende que las diversas porciones de canal 210, 220, 230 pueden experimentar una variedad de condiciones diferentes cuando el aparato mezclador 100 está en funcionamiento. Por lo tanto, las áreas de sellado respectivas de estas porciones de canal pueden tener cada una sus propios requisitos o especificaciones de sellado. Las áreas de sellado pueden estar integradas en un único sello, por ejemplo, un sello de tramo, como se ilustra. Las especificaciones de las áreas de sellado respectivas se pueden optimizar fácilmente, por ejemplo, variando localmente el espesor del sellado. Al integrar las diferentes áreas de sellado en un solo sello, no hay riesgo de fugas en la transición entre las diversas áreas.

Hay tres parámetros que se pueden ajustar para sintonizar la fuerza de sellado del sello de tramo. Los tres parámetros son: la dureza Shore del sello; el ancho de tramo del sello, que aumenta la fuerza de sellado pero también puede introducir alguna deformación en el canal; y el espesor del sello. Como las diversas áreas del sello de tramo se pueden ajustar utilizando el ancho de tramo y el grosor del sello, el riesgo de fuga se reduce en gran medida a medida que se elimina la necesidad de transiciones entre diferentes sellos.

Por ejemplo, el sello puede comprender una primera porción de sellado 310 para sellar la primera porción de canal 210 del canal. Por lo tanto, la primera porción de sellado debe adaptarse para soportar la presión reducida presente en la primera porción de canal. Como esta presión es típicamente baja, por ejemplo, alrededor de 0,15 bar (15 kPa) por debajo de la presión ambiente, la fuerza de sellado requerida es baja; sin embargo, la primera porción de canal puede ser relativamente larga, por ejemplo, 200 mm, lo que significa que la fuerza de sellado requerida aumenta. Como la leche está a baja temperatura en esta etapa y las dimensiones de la primera porción de canal no son críticas para el procedimiento de formación de espuma de leche, la fuerza de sellado de la primera porción de sellado puede aumentarse simplemente aumentando el ancho del tramo.

Como ejemplo adicional, el sello puede comprender una segunda porción de sellado 320 para sellar la segunda porción de canal 220 del canal. En este caso, la segunda porción de sellado debe soportar tanto la alta presión, por ejemplo, 1 bar (100 kPa), como la alta temperatura, por ejemplo, 105 °C, del vapor que entra en el canal. Al igual que con la primera porción de canal, la geometría de la segunda porción de canal no es crítica para el procedimiento de formación de espuma de leche, lo que significa que el ancho de tramo de la segunda porción de sellado puede aumentarse para aumentar la fuerza de sellado y el espesor de sellado puede aumentarse para aumentar tanto la fuerza de sellado de la segunda porción de sellado como la resistencia de la segunda porción de sellado a la alta temperatura del vapor.

Como ejemplo final, el sello puede comprender una tercera porción de sellado 330 para sellar la tercera porción de canal 230 del canal. Las dimensiones de la tercera porción del canal son críticas para el rendimiento del procedimiento de formación de espuma de leche y la tolerancia a la deformación es baja, por ejemplo ± 0,1 mm. Por lo tanto, el ancho del tramo de la tercera porción de sellado puede no aumentarse libremente y el grosor del sello proporciona solo un beneficio marginal a la fuerza de sellado en sí. En este caso, la dureza Shore del sello proporciona la fuerza de sellado requerida. La dureza Shore del sello puede ser constante, por ejemplo, 45 Shore, en todo el sello para evitar anchos de tramo y espesores de sello excesivos en las porciones de sellado primera y segunda. Además del procedimiento de formación de espuma de leche, se requeriría que el sello resistiera la limpieza diaria, típicamente por medio de un lavavajillas. En este caso, la dureza Shore del sello puede ayudar a extender la vida útil del sello.

Finalmente, el sello tiene el primer miembro de sellado 240 que proporciona un sello radial alrededor de la cámara de mezcla. Las tres porciones de sellado son sellos de tramo, mientras que el primer miembro de sellado 240 es un sello radial. No se puede usar un sello de tramo para sellar la cámara de mezcla porque se necesita una abertura para que la leche espumada salga del aparato. Las tres porciones de sellado y el primer miembro de sellado forman preferiblemente juntos un único componente integrado.

La Figura 4B ilustra la operación de una de las porciones de sello de tramo del sello 130.

El sello de tramo funciona con fuerzas de tracción, FP, que estiran el sello sobre la disposición del canal en lugar de comprimirlo. El sello de tramo proporciona un sellado directamente sobre la disposición del canal, más particularmente las porciones elevadas 145, sin que se necesite una gran cantidad de deformación del sello. La dimensión y forma de la sección transversal de la disposición de canal 140 es independiente de la fuerza de indentación y sellado, lo que conduce a un rendimiento de espuma de leche más estable, particularmente en la tercera porción de sellado 330.

Las Figuras 5A y 5B muestran una vista detallada de una disposición de canales alternativa 400.

En este caso, el sello 410 comprende una porción de sello elevada 415, que define el canal 420 en combinación con el primer recipiente 110. Esta disposición simplifica la limpieza del primer recipiente, ya que hay menos porciones elevadas en las que los ingredientes pueden atascarse. En este caso, es posible que sea necesario aumentar aún más la dureza Shore del sello para garantizar que la porción del sello elevada no se deforme a alta presión, causando así que se produzcan fugas.

La Figura 6 muestra un sello 700 que tiene un primer miembro de sellado 240, que en este caso es un sello radial, y una porción de sellado 710, que puede corresponder al conjunto de sellos de tramo 310, 320, 330 descrito anteriormente en relación con la Figura 4A. La Figura 6 muestra particularmente una porción de transición 250 entre el primer miembro de sellado 240 y la porción de sellado 710, como se ilustró previamente en la Figura 4A. En la imagen superior se muestra una vista desde arriba y en la imagen inferior se muestra una vista en perspectiva del recipiente opuesto.

En la porción de transición 250, el primer miembro de sellado 240 comprende una división de sellado 720 para permitir el movimiento de la leche y el vapor desde el canal definido por la porción de sellado 710 hacia la cámara de mezcla 160. De esta manera, es posible integrar tanto el sello de tramo 710 como el sello radial 240 en un solo sello, aumentando así la simplicidad del aparato mezclador para el desmontaje y la limpieza. Sin embargo, se sabe que la porción de transición 250 entre ambos tipos de sello es propensa a fugas, lo que puede agravarse por la presencia de la división del sello 720. En la realización ilustrada, esta desventaja potencial se convierte en una ventaja al ubicar la entrada de aire en dicha porción de transición.

Como se ve más claramente en la imagen inferior, el canal 140 en este ejemplo se define por las porciones elevadas 145 del primer recipiente 110. Estas porciones elevadas definen los lados de los canales de flujo donde se aplicará el sello de tramo 710. Se forma un espacio 725 en una de las porciones elevadas que se extiende hasta la cámara de mezcla, justo aguas arriba de la cámara de mezcla, adyacente a la división de sello 720. El espacio 725 se abre en el espacio entre el primer y segundo recipiente y permite la comunicación externa al extremo 235 de la tercera porción de canal 230 (como se muestra en la Figura 3A). El espacio 725 forma así un canal de admisión de aire a través del cual el aire exterior puede entrar en el extremo 235 de la tercera porción de canal 230.

La velocidad del líquido (leche, vapor y aire) que entra en la cámara de mezcla 160 es importante para la calidad de la espuma. La distancia entre el Venturi de leche y el espacio de aire 725, y la distancia entre el espacio de aire y la cámara de mezcla son parámetros para definir las características de formación de espuma de leche.

En la medida descrita anteriormente, se conoce el aparato mezclador y, de hecho, las Figuras 2 a 6 se toman de los documentos WO 2019/129599 y WO 2019/1029515.

La presente invención se refiere a controlar el ruido generado durante el funcionamiento del aparato mezclador. La invención se describe como una modificación del diseño de las Figuras 1 a 6, pero el concepto subyacente se puede aplicar a otros diseños de aparatos de mezcla. La invención se refiere en particular al control del flujo de vapor a la cámara de mezcla.

La Figura 7 se utiliza para mostrar la causa del ruido durante el funcionamiento del dispositivo mezclador. El flujo de vapor 800 entra en la segunda porción de canal 220 bajo presión, como un chorro de vapor. Parte del vapor se mezcla con el flujo de leche 810 para proporcionar calentamiento, pero parte también pasa sobre la leche directamente a la cámara de mezcla, como se muestra en la nube 820. Este vapor que se escapa es la causa de un silbido. La entrada de aire se muestra mediante la flecha 830.

La causa del problema es que en la tercera porción del canal 230, el vapor puede no condensarse completamente en el líquido (leche o mezcla de leche/vapor) y, por lo tanto, puede escapar de la capa líquida. La abertura formada por el vapor que escapa crea un camino abierto a la fuente de ruido. Con el fin de hacer que el dispositivo de mezcla sea más silencioso, se debe evitar que el flujo de vapor o el chorro se escape. Idealmente, el vapor debe condensarse en la leche antes de salir de la tercera porción del canal 230. Esta condensación se desencadena al generar una contrapresión y al mantener la tercera porción del canal 230 llena.

La Figura 8 muestra de forma esquemática una disposición para abordar este problema, con un elemento de barrera 900, que no está cubierto por la invención reivindicada, ya que se proporciona aguas abajo de la sección de formación de espuma 230, cerca de su interfaz con la cámara de mezcla. La barrera 900 crea una contrapresión. La resistencia al flujo resultante hace que la sección de formación de espuma 230 se llene con leche vaporizada, como se observa en la Figura 8. En esta configuración, una trayectoria directa desde el segundo puerto 170 a la cámara de mezcla 160 es interrumpida por la leche vaporizada. Esta ruta directa se muestra como la línea 910. Dado que esta ruta directa es responsable de la generación de ruido durante el uso del aparato mezclador, la disposición de acuerdo con la Figura 8 genera, por lo tanto, una cantidad reducida de ruido indeseable durante el uso.

En la realización ilustrada, la tercera porción de canal 230 comprende un canal divergente (para crear un efecto Venturi para extraer la leche) que tiene una primera altura de canal h1 cerca del segundo extremo de puerto, y una segunda altura de canal mayor h2 en el extremo de la cámara de mezcla.

La barrera provoca el llenado de la tercera porción de canal 230 al menos a la altura del canal divergente en el segundo extremo de puerto. Esto significa que hay una barrera física formada por la mezcla de leche/vapor que interrumpe la trayectoria directa del vapor desde el segundo puerto 170 a la cámara de mezcla 160. Solo una parte a lo largo de la longitud de la tercera parte de canal 230 debe estar "llena" para garantizar que la trayectoria de vapor se interrumpa.

Las Figuras 9A y 9B muestran dos versiones en las que el elemento de barrera 900 se forma en una salida de la cámara de mezcla 160 a la boquilla de salida 122. Se muestra una dimensión de bloqueo de barrera b (en relación con la parte inferior de la cámara de mezcla 160) que es suficiente para evitar una trayectoria directa de vapor a la cámara de mezcla, porque durante el uso, la cámara de mezcla se llena con mezcla de leche debido a la resistencia al flujo causada por el elemento de barrera, antes de que la leche (espumada) fluya hacia la boquilla de salida 122.

La Figura 9A muestra un elemento de barrera en forma de represa, en la base de la boquilla de salida. La dimensión de bloqueo puede considerarse a continuación como una altura de represa vertical.

Sin embargo, el flujo de leche desde la cámara de mezcla hasta la boquilla puede tener un patrón de flujo dinámico. Por lo tanto, el elemento de barrera puede extenderse alrededor de la abertura hacia la boquilla de salida 122 como se muestra en la Figura 9B. El paso de líquido de la cámara de mezcla a la boquilla de salida puede tener lugar en cualquier ubicación angular alrededor del elemento de barrera. La dimensión de bloqueo de la barrera puede considerarse a continuación como una dimensión radial hacia el interior de la barrera en lugar de una altura vertical de la barrera.

La Figura 10 muestra un diseño del elemento de barrera 900 en forma de un anillo parcial. La Figura 10 es una vista que mira desde el interior del segundo recipiente 120 a través de la boquilla de salida 122.

El elemento de barrera forma un arco alrededor de al menos la sección inferior de la interfaz entre la cámara de mezcla y la boquilla de salida. Se extiende alrededor de al menos 90 grados, por ejemplo, aproximadamente 180 grados. En cambio, puede extenderse completamente alrededor de la interfaz (que se muestra en la Figura 13), y este puede ser un diseño más estéticamente agradable (es decir, si el elemento de barrera es visible desde la boquilla de salida).

Por lo tanto, el arco tiene la forma de un labio alrededor de la entrada a la boquilla de salida. De esta manera, la barrera forma un anillo o anillo parcial.

Como se mencionó anteriormente, el beneficio de una barrera arqueada en lugar de una barrera de tipo represa recta es que el flujo de leche puede estar circulando, en espiral hacia afuera hacia la boquilla de salida. Por lo tanto, un elemento de barrera anular realiza una función de barrera en la dirección radial de la cámara de mezcla (o boquilla de salida), en lugar de en una dirección vertical por encima de un punto más bajo de la cámara de mezcla (o boquilla de salida).

La Figura 10 también muestra que el elemento de barrera 900 puede tener una muesca 940 en su base.

La muesca 940 funciona como un drenaje de modo que al final de la función de formación de espuma, una vez que el flujo circulante ha cesado, la cámara de mezcla es capaz de drenar completamente a la boquilla de salida 122.

La Figura 11 muestra el primer recipiente 110 para el mismo diseño general de aparato mezclador que la Figura 10. No hay ningún cambio en el primer recipiente, y en la disposición de canales 140, para esta implementación del elemento de barrera.

Una consecuencia del uso del elemento de barrera 900 es que si todo el vapor se condensa en el sistema, se crea más succión (en la sección de formación de espuma 230, aguas abajo de la garganta Venturi). Más succión significa que se extrae más leche fría, lo que da como resultado una temperatura más baja de la espuma de la leche.

Para compensar este efecto de reducción de temperatura, se puede proporcionar una restricción de flujo de leche en el canal de leche, es decir, la primera porción de canal 210. La Figura 11 muestra la restricción 950. La restricción 950 puede ser un inserto que bloquea parcialmente la primera porción de canal 210 de modo que tenga un área de sección transversal reducida.

Como se explicará a continuación con referencia a la Figura 14, la restricción 950 puede ajustarse finamente para lograr una temperatura de espuma deseada por un lado y un comportamiento de ruido deseado por el otro lado. Una restricción leve 950 puede dar como resultado menos ruido y un comportamiento más estable y silencioso porque permite que se extraiga más leche: más leche fría permite que se condense más vapor en la leche, lo que ayuda a amortiguar el ruido. Sin embargo, también reduce la temperatura de la leche espumada. Una restricción más severa 950 atraerá menos leche y, por lo tanto, ayudará a mantener la leche espumada a una temperatura más alta, pero puede dar lugar a un comportamiento más ruidoso.

Por supuesto, la primera porción de canal 210 puede diseñarse con las dimensiones apropiadas en lugar de tener un inserto separado. El uso de una restricción insertable separada puede ser beneficioso cuando el elemento de barrera 900 es una modificación del segundo recipiente 120, y la restricción 950 proporciona a continuación una modificación fácil de implementar que puede retroadaptarse fácilmente en un primer recipiente 110 existente.

La Figura 12 muestra el ejemplo de un elemento de barrera 900 de la Figura 10 con más detalle. Tiene una dimensión de bloqueo radial h3 y se extiende alrededor de aproximadamente 180 grados en este ejemplo. La muesca 940 también se muestra más claramente. El elemento de barrera está integrado en la boquilla de salida 122. Al aumentar la dimensión de bloqueo h3, aumenta la contrapresión y se mejora la amortiguación del ruido. Sin embargo, una dimensión de bloqueo demasiado grande puede provocar grandes burbujas de espuma de leche desde la boquilla de salida 122 al espumar la leche. Por lo tanto, existe una dimensión de bloqueo de barrera óptima.

La muesca 940 también reduce el riesgo de que se suministren burbujas desde la boquilla de salida. Una muesca más ancha reducirá la contrapresión, pero esto se puede compensar aumentando la dimensión de bloqueo de la barrera h3. Por lo tanto, se puede encontrar un compromiso entre la dimensión de bloqueo de barrera y el diseño de la muesca.

La Figura 13 muestra la misma vista que la Figura 12 para un elemento de barrera que está formado como un anillo completo alrededor de la entrada a la boquilla de salida 122. En este ejemplo, no hay ninguna muesca presente.

La Figura 14 muestra la relación entre el nivel de ruido (eje y, dB) y la temperatura de la bebida (eje x).

El rectángulo 980 presenta la ventana operativa de trabajo. El punto 990 es un punto de funcionamiento de 70 dB para el dispositivo modificado para la preparación de unLatte Macchiatoy el punto 995 es un punto de funcionamiento de 70 dB para el dispositivo modificado para la preparación de unCappuccino(típicamente con un ciclo de preparación de leche más corto que para unLatte Macchiatoy, por lo tanto, a una temperatura más alta).

Cada uno de los puntos 990 y 995 se encuentra en una línea de operación respectiva. El parámetro que se cambia para establecer la posición a lo largo de la línea de operación es la restricción 950 en el canal de leche, como se discutió anteriormente. Al establecer la restricción para dar un pasaje más pequeño, se dosifica menos leche fría a la sección de formación de espuma. Debido a que la temperatura de flujo de vapor sigue siendo la misma, la temperatura de la mezcla aumenta. Sin embargo, dado que habrá menos mezcla de leche y vapor en la sección de formación de espuma 230, el nivel de ruido también puede aumentar.

Por lo tanto, la restricción de flujo 950 se puede ajustar (o de manera equivalente se puede seleccionar el diseño del canal de flujo 210) para lograr una temperatura de bebida deseada mientras se mantienen bajos niveles de ruido. Los puntos de operación mostrados corresponden a una temperatura promedio deCapuchinode 65.5 °C, yLatte Macchiatode 64 °C, a 70 dB. Un límite de especificación superior preferido para el nivel de sonido medio puede ser, por ejemplo, de alrededor de 75 dB. Un límite de especificación inferior para la temperatura de la bebida puede ser, por ejemplo, de alrededor de 62 °C, y un límite de especificación superior puede ser, por ejemplo, de alrededor de 71 °C. Estos límites juntos determinan el tamaño de la ventana operativa 980.

Por lo tanto, las pruebas muestran que las temperaturas deseadas se pueden lograr incluso con el nivel de sonido mantenido por debajo de 75 dB, e incluso mantenido a 70 dB.

Los ejemplos anteriores hacen uso de un medio de reducción de flujo en forma de un elemento de barrera 900. Sin embargo, la resistencia al flujo de salida se puede aumentar de otras maneras para garantizar que una mezcla de leche se acumule en la sección de formación de espuma (la tercera porción del canal 230). Una opción alternativa es inclinar la boquilla de salida 122 hacia arriba. Esto, en combinación con la presión ambiente, también se puede utilizar para aumentar la resistencia al flujo de salida de tal manera que la mezcla de leche se acumule en la sección de formación de espuma. Por lo tanto, el control de flujo para inducir un llenado suficiente de la sección de formación de espuma con leche vaporizada puede implementarse por medio de la configuración y/u orientación de los componentes en lugar de mediante la adición de elementos de bloqueo físico.

Por lo tanto, la invención puede implementarse mediante cualquier control de flujo deliberado, más particularmente, cualquier medida de restricción de flujo deliberada de modo que la sección de formación de espuma permanezca lo suficientemente llena en uso como para que la trayectoria directa desde la entrada de vapor a la cámara de mezcla se interrumpa o bloquee. El medio de reducción de flujo puede ser una parte integral del diseño o puede ser un componente adicional.

Los expertos en la materia pueden entender y efectuar otras variaciones en las realizaciones descritas al poner en práctica la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la descripción y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, el término "comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "una" o "un/uno" no excluye una pluralidad. El mero hecho de que determinadas medidas se reciten en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que no se pueda usar una combinación de estas medidas para obtener ventajas. Cualquier signo de referencia que haya en las reivindicaciones no debe interpretarse como limitante del alcance.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato mezclador que comprende:

un primer puerto (150) para recibir leche;

un segundo puerto (170) para recibir vapor;

una cámara de mezcla (160) para mezclar leche, vapor y aire;

una boquilla de salida (122) que recibe el líquido mezclado de la cámara de mezcla, y

una disposición de canales (140) entre los puertos primero y segundo y la cámara de mezcla, donde la disposición de canales comprende:

una primera porción de canal (210) conectada entre el primer puerto (150) y una sección de formación de espuma (230);

una segunda porción de canal (220) conectada entre el segundo puerto (170) y la sección de formación de espuma (230), donde la sección de formación de espuma se acopla a la cámara de mezcla (160); y un canal de admisión de aire (725) a la sección de formación de espuma,

caracterizado porqueel aparato mezclador comprende un elemento de barrera (900) en una salida de la cámara mezcladora a la boquilla de salida que está adaptada de manera que, en uso, la sección de formación de espuma (230) se llena suficientemente con leche vaporizada como para que un camino directo (910) desde el segundo puerto (170) a la cámara de mezcla es interrumpido por la leche vaporizada.

2. El aparato mezclador según la reivindicación 1, que comprende un medio de reducción de flujo (900) aguas abajo de la sección de formación de espuma, donde, en uso, el medio de reducción de flujo permite que la sección de formación de espuma (230) se llene suficientemente con leche vaporizada.

3. Un aparato mezclador según la reivindicación 1 o 2, donde el elemento de barrera (900) comprende un labio formado alrededor de una entrada a la boquilla de salida (122).

4. Un aparato mezclador según la reivindicación 3, donde el labio está formado completamente alrededor de la entrada a la boquilla de salida (122).

5. Un aparato mezclador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la sección (230) de formación de espuma comprende un canal divergente que tiene una primera altura (h1) de canal en el segundo extremo de puerto, y una segunda altura (h2) de canal mayor en el extremo de cámara de la mezcla, donde los medios de reducción de flujo comprenden un elemento (900) de barrera con una dimensión de bloqueo mayor que la primera altura de canal y menor que la segunda altura de canal.

6. Un aparato mezclador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el elemento de barrera comprende una muesca (940) en un punto más bajo.

7. Un aparato mezclador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la primera porción de canal (210) comprende una restricción de canal (940).

8. Un aparato mezclador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la temperatura de la leche espumada está en el intervalo de 62 °C a 71 °C y el nivel de potencia acústica en uso es inferior a 75 dB.

9. Un aparato mezclador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende:

un primer recipiente (110), donde el primer recipiente comprende la disposición de canales;

un segundo recipiente (120), donde el segundo recipiente está adaptado para recibir el primer recipiente; y un sello (130) dispuesto entre el primer recipiente y el segundo recipiente.

10. Un aparato mezclador según la reivindicación 9, donde el primer recipiente (110) comprende además una porción de recipiente elevada (145), y donde la disposición de canal se define entre la porción de recipiente elevada y el sello (130).

11. Un aparato mezclador según la reivindicación 9 o 10, donde el sello (130) comprende un sello de tramo.

12. Una cafetera, comprendiendo la cafetera;

un aparato de extracción de café líquido;

el aparato mezclador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y

un dispensador adaptado para dispensar:

café líquido del aparato de extracción de café líquido; y

leche espumada del aparato mezclador