ITTO20100831A1 - Metodo e unita' per la produzione di latte emulsionato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO E UNITA' PER LA PRODUZIONE DI LATTE EMULSIONATOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo e ad una unità per la produzione di latte emulsionato.

La presente invenzione trova un’applicazione particolarmente favorevole nella produzione di latte emulsionato in dispositivi infusori, automatici o meno, per la preparazione di cappuccini o simili bevande infuse, cui la trattazione che segue fa esplicito riferimento.

Nei dispositivi infusori sopra menzionati, vengono normalmente utilizzate delle unità emulsionatrici per la produzione di latte emulsionato. Queste unità comprendono normalmente, in modo noto, una prima linea di alimentazione di latte; una seconda linea di alimentazione di aria presentante, normalmente, un tratto comune di uscita con la prima linea; una terza linea di alimentazione di vapore acqueo; ed una camera di emulsione, normalmente una camera ad effetto Venturi, atta a ricevere il latte, l’aria e, eventualmente, il vapore e ad emulsionarli fra loro per alimentare, ad una propria uscita, del latte emulsionato, ossia latte provvisto di una schiuma o “crema†superficiale di emulsione, la cui temperatura à ̈ funzione della presenza o meno di vapore, della temperatura del vapore e del rapporto, normalmente regolabile regolando la velocità della pompa, fra le quantità di latte e vapore utilizzate.

Nelle unità emulsionatrici note del tipo sopra descritto, la quantità e la tessitura (dimensione media delle bolle) della schiuma prodotta vengono regolate controllando, tramite una resistenza idraulica regolabile, un flusso continuo di aria che viene richiamato dall’esterno dalla depressione generata, all’ingresso del citato tratto comune di uscita, sia dal latte che viene estratto, tramite una pompa, da un serbatoio ed avanzato dalla pompa stessa verso la camera di emulsione, sia dalla depressione eventualmente generata per effetto Venturi all’interno della camera di emulsione.

Una delle maggiori difficoltà che devono essere superate nelle unità emulsionatrici note sopra descritte à ̈ costituita dalla regolazione del flusso continuo di aria richiamato verso la camera di emulsione. Infatti, la schiuma prodotta à ̈ tanto più stabile quanto più piccole sono le bolle prodotte, e, in generale, il diametro delle bolle à ̈, mediamente, proporzionale alla grandezza della sezione di passaggio della resistenza idraulica disposta sulla citata seconda linea. Di conseguenza, la tendenza à ̈ quella di ridurre quanto più possibile la sezione di passaggio della citata resistenza idraulica; tuttavia, poiché, durante la preparazione della bevanda infusa a base di latte emulsionato, il flusso di aria à ̈ un flusso continuo, non esiste alcuna sicurezza sia che questo flusso continuo si traduca, lungo il citato tratto comune di uscita, che à ̈ un tratto di pre-emulsione, in una miriade di bolle di diametro relativamente ridotto invece che in poche bolle di diametro più grande, sia che queste bolle di diametro più grande vengano frazionate all’interno della camera di emulsione. Inoltre, una resistenza idraulica con sezione di passaggio molto ridotta, ossia dell’ordine di 1 mm<2>, si ottura facilmente. Infine, non va dimenticato che le dimensioni delle bolle vengono fortemente influenzate dalla temperatura conferita al latte dall’ambiente e dalla immissione, se effettuata, di vapore.

Tutto questo si traduce nella necessità di frequenti operazioni di pulizia e di effettuare, all’inizio di ogni ciclo lavorativo dell’unità emulsionatrice, una lunga regolazione manuale empirica della citata resistenza idraulica.

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo ed una unità per la produzione di latte emulsionato, i quali consentano di eliminare le difficoltà e gli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per la produzione di latte emulsionato secondo quanto licitato nella rivendicazione 1 e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni successive dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.

Secondo la presente invenzione viene inoltre fornita una unità per la produzione di latte emulsionato secondo quanto licitato nella rivendicazione 7 e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni successive dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 7.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra in maniera schematica una preferita forma di attuazione della unità per la produzione di latte emulsionato secondo la presente invenzione; e

- la figura 2 Ã ̈ uno schema funzionale di un particolare della figura 1.

Nella figura 1, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un dispositivo infusore presentante una sede 2, accessibile dall’esterno, per una tazza 3 asportabile, la quale à ̈ atta ad accogliere una bevanda, per esempio un cappuccino, contenente del latte emulsionato ed à ̈ disposta, durante la preparazione della bevanda, al disotto di una uscita 4 di una camera di emulsione 5, preferibilmente una camera di emulsione con effetto Venturi di tipo noto, di una unità emulsionatrice 6 del dispositivo infusore 1.

L’unità emulsionatrice 6 comprende una linea di alimentazione 7 di latte; una linea di alimentazione 8 di aria comunicante con la linea di alimentazione 7 in corrispondenza di un raccordo 9 intermedio a “Y†e presentante, con la linea di alimentazione 7, un tratto terminale 10 comune terminante all’interno della camera di emulsione 5; ed una linea di alimentazione 11 di vapore terminante direttamente all’interno della camera di emulsione 5 e separata dalle linee di alimentazione 7 e 8.

La linea di alimentazione 7 comprende un serbatoio 12 normalmente refrigerato e si estende, a partire dal serbatoio 12, attraverso una pompa 13, normalmente, ma non necessariamente, una pompa a ingranaggi, fino a raggiungere il raccordo 9 intermedio.

La linea di alimentazione 8 presenta un ingresso 14 comunicante con l’ambiente e si estende, a partire dall’ingresso 14, fino a raggiungere il raccordo 9 intermedio attraverso, nell’ordine, un filtro aria 15, che può anche mancare, un gruppo valvolare 16 di controllo del flusso di aria lungo la linea di alimentazione 8 e una valvola di non ritorno 17 tarata, che può anche mancare, atta a permettere all’aria di fluire verso il raccordo 9 intermedio, ma a non permettere un rigurgito, per un qualsiasi motivo, del latte verso il gruppo valvolare 16 attraverso il raccordo 9 intermedio.

La linea di alimentazione 11 comprende una caldaia 18 atta a ricevere in ingresso dell’acqua da una sorgente (non illustrata), per esempio la rete idrica, e ad alimentare vapore all’interno della camera di emulsione 5 attraverso una elettrovalvola 20 di controllo (electrically actuated shut-off valve) e ad una temperatura determinata regolabile tramite una unità termostatica 19 e preferibilmente in funzione della temperatura del latte rilevata tramite un sensore (non illustrato) disposto in corrispondenza del raccordo 9 intermedio.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, il gruppo valvolare 16 à ̈ del tipo a “chopperaggio continuo†(repeatedly chopping type) comprendente un passaggio 21 definente un tratto della linea di alimentazione 8, un otturatore 22, preferibilmente del tipo elettro-attuato, mobile attraverso il passaggio 21 fra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura del passaggio 21 stesso, un attuatore 23, normalmente di tipo elettromagnetico o piezoelettrico, dell’otturatore 22, ed una unità RCU 24 di “chopperaggio continuo†(Repeatedly Chopping Unit) implementata tramite un sistema di controllo elettronico capace, tra l’altro, di fornire la potenza adeguata per pilotare l’attuatore elettromagnetico 23.

Dal punto di vista schematico, l’unità RCU 24 comprende un generatore SWG 25 di onde quadre (Square Wave Generator) atto a produrre un treno di onde quadre, la cui frequenza à ̈ regolata da un circuito 26 di controllo in funzione di un numero determinato di grandezze (per esempio un campo di variazione determinato, una temperatura esterna, caratteristiche della bevanda prodotta dettate dal gusto del consumatore medio del paese in cui il dispositivo infusore 1 opera, etc.) in parte impostate ed in parte rilevate, ed un modulatore PWM 27 (Pulse Width Modulator) atto a regolare il “duty cycle†cioà ̈ la durata dell’attivazione all’interno del singolo impulso e controllato da un circuito 28 di controllo in funzione di un numero determinato di altre grandezze (per esempio un campo di variazione determinato, la temperatura del vapore, la temperatura all’interno della tazza 3, etc.) in parte impostate ed in parte rilevate.

La RCU 24 à ̈ preferibilmente implementata in un PLC o, in generale, in un sistema di controllo elettronico integrato o distribuito in grado di ricevere le grandezze misurate, elaborarle e calcolare la frequenza ed il “duty cycle†necessari nonché fornire la potenza necessaria all’attuatore 23.

Il gruppo valvolare 16 à ̈ un gruppo reperibile in commercio, à ̈ caratterizzato da tempi di attuazione estremamente ridotti (dell’ordine di un millesimo di secondo) e viene impiegato, nell’unità emulsionatrice 6, per frammentare o “chopperare†il flusso continuo di aria, che viene richiamato attraverso l’ingresso 14 in una successione di segmenti, ciascuno dei quali definisce una relativa bolla d’aria entrando nel flusso di latte in corrispondenza del raccordo 9 intermedio.

Nella unità emulsionatrice 6, lo specifico compito della unità RCU 24 à ̈ di rendere queste bolle regolabili sia in numero, sia in dimensioni in modo da rendere regolabili sia la quantità, sia la natura della schiuma prodotta senza bisogno di intervenire sulle dimensioni trasversali del passaggio 21, il quale può essere realizzato sufficientemente ampio da non richiedere frequenti operazioni di pulizia, che possono essere ulteriormente ridotte nel caso venga utilizzato il filtro aria 15.

Infatti, regolando, tramite il regolatore SWG 25, la frequenza delle onde quadre di pilotaggio dell’attuatore 23, à ̈ possibile regolare il numero delle bolle prodotte; mentre, regolando, tramite il modulatore PWM 27, la durata del “duty cycle†nel periodo, ossia la lunghezza delle aperture dell’otturatore 22, à ̈ possibile regolare la grandezza delle bolle prodotte.

In altre parole, tramite la regolazione in frequenza elevata e durata dell’impulso di attivazione dell’otturatore 22 per mezzo del modulatore PWM 27 si ottiene un duplice effetto di “regolazione media†dinamica della portata dell’aria e di parzializzazione dell’aria stessa che consente di ottimizzare la quantità e la dimensione delle bolle nell’emulsione.

Poiché le dimensioni delle bolle prodotte à ̈ fortemente influenzata dalla temperatura finale della bevanda da produrre, nel caso in cui si voglia produrre del latte emulsionato freddo, l’elettrovalvola 20 viene mantenuta chiusa e le regolazioni sopra descritte terranno preferibilmente conto, fra l’altro, della temperatura ambiente; al contrario, nel caso in cui si voglia produrre del latte emulsionato caldo, l’elettrovalvola 20 viene mantenuta aperta e le regolazioni sopra descritte terranno preferibilmente conto, fra l’altro, della temperatura di settaggio dell’unità termostatica 19.

Ovviamente, Ã ̈ sempre possibile ottenere una bevanda senza schiuma mantenendo il gruppo valvolare 16 chiuso.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la produzione di latte emulsionato, il metodo comprendendo le fasi di: - alimentare, lungo una prima linea di alimentazione (7), un primo flusso di latte ad una camera di emulsione (5); e - richiamare, tramite il primo flusso, un secondo flusso di aria lungo una seconda linea di alimentazione (8) confluente con la prima linea di alimentazione (7) a monte della camera di emulsione (5); ed essendo caratterizzato dal fatto che il secondo flusso viene sottoposto, in una posizione lungo la seconda linea di alimentazione (8), ad una operazione di frammentazione continua (repeated-chopping operation), in cui la frammentazione viene regolata sia in frequenza, sia in “duty cycle†.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo flusso viene richiamato dall’ambiente e, a monte della detta posizione lungo la seconda linea di alimentazione (8), à ̈ un flusso continuo.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il secondo flusso viene filtrato a monte della detta posizione lungo la seconda linea di alimentazione (8).
4. 4. Metodo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta operazione di frammentazione continua viene eseguita tramite un gruppo valvolare (16) disposto lungo la seconda linea di alimentazione (8) nella detta posizione e comprendente un otturatore (22) elettro-attuato pilotato da unità RCU (Repeatedly Chopping Unit) (24).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui la regolazione della frammentazione in frequenza ed in “duty cycle†viene eseguita pilotando l’otturatore (22) elettroattuato tramite l’emissione di un treno di onde quadre, presentante una frequenza determinata regolabile, da parte di un generatore SWG (Square Wave Generator) (25), e modulando, in maniera regolabile, questo treno di onde quadre con un modulatore PWM (Pulse Width Modulator) (27).
6. 6. Metodo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il primo flusso à ̈ un flusso forzato tramite una pompa (13).
7. 7. Unità per la produzione di latte emulsionato, l’unità (6) comprendendo una camera di emulsione (5); una prima linea di alimentazione (7) per alimentare, alla camera di emulsione (5), un primo flusso di latte; una seconda linea di alimentazione (8), confluente con la prima linea di alimentazione (7) a monte della camera di emulsione (5), per alimentare, alla camera di emulsione (5), un secondo flusso di aria; ed un gruppo valvolare (16) disposto in una posizione lungo la seconda linea di alimentazione (8) e comprendente un otturatore (22) elettro-attuato mobile fra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura della seconda linea di alimentazione (8) stessa; l’unità (6) essendo caratterizzata dal fatto che il gruppo valvolare (16) comprende una unità RCU (Repeatedly Chopping Unit) (24) di pilotaggio dell’otturatore (22).
8. 8. Unità secondo la rivendicazione 7, in cui l’unità RCU (24) comprende un generatore SWG (Square Wave Generator) (25) e un modulatore PWM (Pulse Width Modulator) (27) integrati all’interno della unità RCU (24) stessa; il generatore SWG (25) essendo atto ad emettere un treno di onde quadre a frequenza determinata regolabile; e il modulatore PWM (27) essendo interposto fra il generatore SWG (25) e l’otturatore (22) elettro-attuato, ed essendo atto a ricevere e a modulare, in maniera regolabile, il treno di onde quadre per pilotare in frequenza ed in “duty cycle†l’otturatore (22) elettro-attuato stesso.
9. 9. Unità secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui l’unità RCU (24) à ̈ implementata in un PLC o in un sistema di controllo elettronico integrato o distribuito tale da ricevere le grandezze misurate, elaborarle e calcolare la frequenza ed il duty cycle necessari nonché fornire la potenza necessaria all’attuazione dell’otturatore (22).
10. 10. Unità secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui l’unità RCU (24) comprende mezzi di controllo (26) per controllare la frequenza del generatore SWG (25) in funzione di un numero determinato di grandezze in parte impostate ed in parte rilevate.
11. 11. Unità secondo una delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui l’unità RCU (24) comprende mezzi di controllo (28) collegati al modulatore PWM (27) per controllare il “duty cycle†dell’otturatore (22) elettro-attuato in funzione di un numero determinato di grandezze in parte impostate ed in parte rilevate.
12. 12. Unità secondo una delle rivendicazioni da 7 a 11, in cui la seconda linea di alimentazione (8) presenta un ingresso (14) comunicante con l’ambiente.
13. 13. Unità secondo una delle rivendicazioni da 7 a 12, e comprendente, inoltre, un filtro aria (15) disposto sulla seconda linea di alimentazione (8) a monte del gruppo valvolare (16).
14. 14. Unità secondo una delle rivendicazioni da 7 a 13, e comprendente, inoltre, una valvola di non ritorno (17) disposta sulla seconda linea di alimentazione (8) a valle del gruppo valvolare (16).
15. 15. Unità secondo una delle rivendicazioni da 7 a 14, in cui la prima linea di alimentazione (7) comprende una pompa (13) per il latte.
16. 16. Unità secondo una delle rivendicazioni da 7 a 15, e comprendente, inoltre, una terza linea di alimentazione (11), indipendente dalla prima e dalla seconda linea di alimentazione (7, 8), per alimentare del vapore alla camera di emulsione (5).
17. 17. Unità secondo la rivendicazione 16, in cui la camera di emulsione (5) à ̈ una camera di emulsione a effetto Venturi.
18. 18. Dispositivo infusore per la preparazione di bevande infuse comprendente una unità (6) per la produzione di latte emulsionato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 17.