JP6618934B2 - 圧送・泡立てデバイス - Google Patents

Description

本発明は、流体を圧送し、泡立てるための、好ましくは、ミルク泡を生成するためのデバイスに関する。特に、本発明は、非常に高品質の流体泡を、要求に応じて、迅速、単純、再現可能かつ清浄な様態で生成する圧送・泡立てデバイスに関する。

泡は、２つの相、水相及び気（空気）相からなる。したがって、流体泡は、流体構造体内に多くの気体の気泡を閉じ込めることによって形成される物質である。流体泡を生成することは、これらの気体の気泡の発生だけでなく、安定した泡を供給するために流体構造体全体内へのこれらの気泡の充填及び保持も必要とする。

軽い舌ざわり及び異なる口あたりを提供するために、極めて小さく、安定した空気の気泡を有する食品流体製品から得られる食品泡を生成することが望ましい。食品泡の大部分においては、タンパク質が、分散気相の形成及び安定化を助ける主たる界面活性剤であり、タンパク質で安定化された泡を生み出す。タンパク質は、機械的応力及び重力応力などの、打ち勝つべき特定の応力を常に有することになる。形成された泡立ち構造体をこれらの応力に抗して安定化させるタンパク質の能力が、流体の５０％が泡から流出するのに要する時間、即ち、泡体積の５０％の減少に達するのに要する時間として通常表される、泡の安定性を決定することになる。

流体を泡立てる際には、優れた品質を有する泡を要求に応じて生成することが望ましいであろう。更に、この最上品質の泡をできるだけ迅速に、再現可能な方法で、つまり、泡の品質が制御され、流体ごとに再現されることができる仕方で供給することが望ましいであろう。

最もよく使用されている食品流体泡の１つは、ミルク泡である。ミルク泡を生成するためのデバイスが現況技術において周知である。通例、これらのデバイスは、ミルクが内部に充填されるリザーバを備える。このリザーバにはまた、回転部分が設けられている。回転部分は、通例、リザーバの下面内に配置された泡立て器であり、ミルクを攪拌し、その結果、液膜の内部に空気が閉じ込められることによってミルクの泡立ちを生じさせる。しかし、これらの周知のデバイスにおけるミルク泡の生成は、時間と極めて多くの操作を必要とし、また、泡が生成されるたびに清掃を必要とする。また、得られる泡の特徴を調節するためには、泡立て器の幾何形状が制御される必要がある。これは、理解して正確に制御することが難しいことであり、プロセスのいかなる再現性も複雑になりすぎ、達成不可能になる。

現況技術における文献、欧州特許出願公開第２４７８８０４（Ａ１）号は、例えば、気体によって加圧されるミルクリザーバであって、加圧されたミルクは、別の気体と更に混合されるために混合区域へ導かれる、ミルクリザーバを開示している。その後、静的ミキサ又は回転泡立て器を通例備える起泡機構内で、起泡、及び気泡のサイズの減少が生じる。しかし、このようなシステムにおける泡立ての調節及び制御は込み入っており、正確でなく、また、複雑な構成を必要とする。更に、これらのシステムは、泡立ちが生成された後に清掃を必要とする。これは煩わしく、時間もかかる。

米国特許出願公開第２０１３／００４３２７４（Ａ１）号などの、現況技術における周知の他の文献は、容器と、注入手段と、弁とを備える、食品流体製品、通例、飲料のために特に適応させられた、貯蔵機能、注入機能及び注出機能を提供するパッケージ化解決策を記載している。注入手段は、回転駆動され、注入デバイスとして動作する切頂部分を少なくとも有する回転体を備え、注入入口から液体を取り入れ、それを注入出口へ推進し、それにより、容器からの液体は混合チャンバ内へ運ばれ、そこで、それは希釈剤と混合される。この希釈剤が気体（Ｎ_２又はＣＯ_２）である場合には、飲料の上層の上に泡の頭部が提供される。しかし、このシステムにおける泡立てプロセスは、制御された正確な仕方で生成されず、それを監視して調節すること、及び、それゆえ、泡立てられた流体ごとに再現可能な結果を得ることが非常に難しい。

したがって、制御され、調節された様態による流体の泡立ての生成を可能にする他の解決策が提供されている。一例が、ミルク泡を生成するためのデバイスが開示された、同じ出願人に帰属する欧州特許出願公開第１２１９９１８５．５号において提供されている。互いに対して回転する２つのシリンダ間の間隙内において、ミルク−空気混合物に高いせん断応力が加えられる。せん断応力はミルク及び空気の乳濁液を生じさせ、その後、膨張が起こると、泡立ち効果が生じる。この解決策では、制御された仕方でミルク泡を生成することができる。しかし、デバイスは比較的複雑であり、ミルク泡が生成された後に頻繁な清掃を必要とする。これは、時間がかかり、ユーザにとって魅力的でないものである。

また、現況技術においては、例えば、欧州特許出願公開第２６９５５５６（Ａ１）号又は欧州特許出願公開第２６３６３４３（Ａ１）号に示されているデバイスなどの、スチームを用いて、ベンチュリ効果を通じて泡立てる周知の泡立てデバイスも存在する。文献、欧州特許出願公開第２６９５５５６（Ａ１）号は、加熱されたミルク泡を調製するためのデバイスであって、蒸気及びミルクによる混合チャンバを備える吸引デバイスを有し、それにより、この混合物は、ベンチュリ効果を利用することを通じて吸引され、その結果、ミルク泡が供給される、デバイスを開示している。別の例が、文献、欧州特許出願公開第２６３６３４３（Ａ１）号に提供されている。同出願には、加熱されたミルク泡を生成するためのデバイスが記載されている。このデバイスは、ミルク泡を生成するために、ミルク及び蒸気の吸引効果を得るための狭窄化ノズル、特に、ベンチュリノズルを用いる。しかし、ベンチュリ効果を利用するこれらの周知のシステムは、清浄な仕方で動作されず、ミルクはデバイスと繰り返し接触する。これは頻繁な清掃を課するだけでなく、製品汚染源にもなり得る。更に、これらのデバイスは、温かいミルク泡の生成を可能にするのみであり、このようなシステムを用いる際に、冷たいミルク泡という選択肢はない。これだけでなく、これらのシステムを用いることによって得られる泡の品質は満足のいくものではない。

したがって、高品質の泡を、要求に応じて、短時間で、信頼性の高い再現可能な仕方で生成することができ、かつ清浄である、単純なデバイスを提供することがなお必要である。本発明は、これらの必要性に対処する泡立てデバイスを提供することを目的とする。

第１の態様によれば、本発明は、泡立ち可能な流体１が貯蔵される容器部分２０と、空気入口１３であって、それを通して空気がデバイス１００内へ供給される、空気入口１３と、空気及び流体が圧送され、泡立てられる処理部分１０と、を備える圧送・泡立てデバイス１００に関する。処理部分１０は、互いに対して可動である可動部分及び静止部分であって、それらの相対運動が吸引によって空気及び流体を、それぞれ、空気入口１３から、及び容器部分２０から、処理部分１０内へ圧送し、また、圧送された空気及び流体の混合物を、この混合物が泡立つことを可能にする特定のレベルのせん断応力の下で推進するように配置された、可動部分及び静止部分を少なくとも備える。

第１の実施形態によれば、可動部分は圧送歯車１１及び円盤１２１を備え、静止部分は外部チャンバ１２２を備える。円盤１２１は外部チャンバ１２２に対して回転可能であり、圧送歯車１１は回転可能駆動歯車１１１及び回転可能被動歯車１１２を備え、それらの相対回転が、吸引によって空気及び流体が圧送され、予備混合される吸引区域１１３、並びに圧送された空気及び流体の予備混合物が、円盤１２１と外部チャンバ１２２との間の中を、予備混合物が泡立てられることを可能にする特定のレベルのせん断応力の下で推進される押し出し区域１１４を作り出す。

第２の実施形態によれば、可動部分は円盤１２１を備え、静止部分は外部チャンバ１２２を備え、円盤１２１は外部チャンバ１２２に対して回転可能であり、容器部分２０はカプセルとして構成され、それにより、外部チャンバ１２２に対する円盤１２１の相対回転が、遠心分離力を利用した吸引によって空気及び流体を圧送し、また、せん断応力によって、圧送された空気及び流体を泡立たせる。

第３の実施形態によれば、可動部分は圧送・泡立て歯車１１０を備え、静止部分は外部チャンバ１２２を備え、円盤１２１は、上側円盤部分１２２’及び下側円盤部分１２２”を、圧送・泡立て歯車１１０が上側円盤部分１２２’と下側円盤部分１２２”との間に配置されるように備える外部チャンバ１２２に対して回転可能である。圧送・泡立て歯車１１０は回転可能駆動歯車１１１及び回転可能被動歯車１１２を備え、それらの相対回転が、空気及び流体が吸引によって圧送され、予備混合される吸引区域１１３、並びに空気と流体の泡立てられた混合物がデバイス１００の外部へ推進される押し出し区域１１４を作り出す。

第２の態様によれば、本発明は、上述されたとおりの圧送・泡立てデバイス１００と、マシン３０とを備える圧送・泡立てシステムであって、それにより、泡立てデバイス１００はマシン３０に接続可能であり、マシン３０は、移動可能な部分を運動させる駆動手段３１を備える、圧送・泡立てシステムに関する。

詳細に更に説明されることになるように、本発明のデバイス１００は、調整可能な泡の舌ざわり及び厚さを有し、非常に高い安定性を有する優れた品質の泡を要求に応じて供給することができる。泡の吐出は、迅速かつ安定した泡の定着を有する。更に、本発明のデバイスはコンパクトであり、マシン側で必要な設備はごくわずかであり、ユーザの側では使いやすく、清浄である。なお更に、デバイス内で実行されるプロセスは、わずかな、安定したパラメータに影響を与えることによって制御され、それゆえ、信頼性の高い結果を与えるという事実のおかげで、デバイスは、得られる泡の再現性をもたらし、それにより、飲料ごとに同じ泡を本質的に得ることができる。

本説明において、用語「流体」は、液体、又は液体と気体との混合物を意味する。

本発明の更なる特徴、利点及び目的は、本発明の非限定的実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面の図と併せて読むことによって当業者にとって明らかになるであろう。

第１の好ましい実施形態に係る、本発明の圧送・泡立てデバイスの主要構成要素の概略図を示す。 図１に示される第１の好ましい実施形態に係る、本発明の圧送・泡立てデバイス内の処理部分の機構を示す。 図１に示される第１の好ましい実施形態に係る、本発明の圧送・泡立てデバイス内の処理部分の機構を示す。 第２の好ましい実施形態に係る、本発明の圧送・泡立てデバイスの主要構成要素の概略図を示す。 第３の好ましい実施形態に係る、本発明の圧送・泡立てデバイスの主要構成要素の概略断面図を示す。 第３の好ましい実施形態に係る、本発明の圧送・泡立てデバイス内の処理部分の概略上面図を示す。

本発明に係る圧送・泡立てデバイス１００は、処理部分１０と容器部分２０とを備える。容器部分２０は、泡立てられることを目的とする流体１を含み、処理部分１０は、容器部分２０から流体１を圧送し、それを泡立たせるように設計されている。通例、本発明の泡立てデバイス１００内で処理される流体１は、好ましくは、ミルクなどの食品又は飲料液体である。ただし、クリーム、ヨーグルト、アイスクリーム液体ミックス、非乳製品又はミックス等などの、任意の種類の泡立ち可能な流体を使用することができる。

本発明の好ましい実施形態では、処理部分１０は蓋若しくはキャップとして構成され、容器部分２０は、瓶若しくはパウチなどの複数用量容器として、又はカプセル若しくは小袋若しくはパッドなどの単一用量容器として構成されることができる。しかし、本発明の任意の他の可能な実施形態もまた、本特許出願の範囲内、及び添付の請求項の範囲内に含まれるであろうことは明らかである。

好ましくは、本発明の圧送・泡立てデバイス１００は完全に使い捨て可能であり、そのため、清掃作業は必要ない。任意選択的に、圧送・泡立てデバイス１００は清掃可能であることができ、したがって、再使用可能であることができる。

通例、圧送・泡立てデバイス１００は、流体１がなくなって容器部分２０が空になるまで、複数の圧送・泡立て動作を可能にする。実行される異なる泡立て利用の間に、圧送・泡立てデバイス１００は、流体１を適当な条件に維持するために、適当な保存区域内、通例、冷蔵庫内で保存される。

好ましい実施形態の以下の説明において詳細に説明されることになるように、本発明のデバイスは、優れた品質の泡を要求に応じて提供することができる。現在、市場に出回っている泡に対して、より高い品質を有し、調整可能な泡の舌ざわり及び厚さを有する微小泡が吐出されることになり、それにより、泡の吐出は、迅速かつ安定した泡の定着を有することになる。更に、本発明のデバイスはコンパクトであり、マシン側で必要な設備はごくわずかであり、ユーザの側では使いやすく、流体がマシンと接触しないため、清浄である。また、詳細に説明されることになるように、デバイスによって供給される泡は、温かくするか、又は冷たくすることができ、非常に高い安定性を有することになる。なお更に、デバイス内で実行されるプロセスは、わずかな、安定したパラメータに影響を与えることによって制御され、それゆえ、信頼性の高い結果を与えるという事実のおかげで、デバイスは、得られる泡の再現性をもたらし、それにより、飲料ごとに同じ泡を本質的に得ることができる。

本発明の第１の実施形態によれば、図１及び図２に示されるように、圧送・泡立てデバイス１００は、好ましくは、キャップ又は蓋として成形された処理部分１０と、泡立てられる対象の流体１を含む、好ましくは、瓶として成形された容器部分２０とを備える。処理部分１０は圧送歯車１１及び泡立て要素１２を備える。泡立て要素１２は、外部の包囲する静止部分１２２内で回転する可動部分１２１を備え、それにより、これらの２つの部分の間に間隙１２３が形成されている。好ましくは、図２ａ及び図２ｂに示されるように、可動部分１２１は円盤として構成され、静止部分１２２は、内側の回転する円盤を包囲する外部チャンバとして構成され、両部分は共通回転軸線１５に対して同心状に配置されている。

圧送歯車１１は好ましくは、２つの歯車、駆動歯車１１１及び被動歯車１１２を備える。処理部分１０はまた、空気入口１３であって、容器部分２０の下方に配置された圧送歯車１１の回転が、容器部分２０内に含まれる流体１を、空気入口１３から来る空気と一緒に両方とも吸引する効果を生み出すように配置された、空気入口１３を備える。空気と流体は、泡立て要素１２に入る前に、同伴され、一緒に圧送歯車１１を通るように推進されることによって、予備混合される。より詳細には、明確にするために内部切断面が示された図２ｂに示されるように、駆動歯車１１１が回転させられると、それは、被動歯車１１２を反対向きに回転駆動し、それにより、圧送歯車１１内に、２つの区域、流体１及び空気入口１３からの空気が吸引される吸引区域１１３、並びに吸引された流体１と空気が予備混合され、泡立て要素１２に向けて推進される押し出し区域１１４が作り出される。このプロセスにおいて、空気と流体は、泡立て要素１２に入る前に実際に予備混合される。

圧送歯車１１内の駆動歯車１１１及び被動歯車１１２は、同じ直径のものであるか、異なる直径のものであることができ、このときには異なる回転速度を有する。

泡立て要素１２内に入ると、特に、間隙１２３内に入ると、流体と空気の混合物はクエット流によって通過させられる。クエット流は、一方のプレートが他方に対して運動しているような、２つの平行なプレート間の空間内における粘性流体の層流を指す。流れは、２つのプレートの間に含まれる流体にせん断力が作用することによって推進され、それにより、高いせん断エネルギーを通じてこの流体に泡立ちエネルギーが供給され、流体は乳化される。本発明によれば、円盤１２１が静的な外側チャンバ１２２に対して回転するのに従い、流体と空気の予備混合物は間隙１２３内においてせん断応力によって推進される。間隙１２３内で流体と空気の混合物に与えられるせん断応力は、流体の構造内に含まれる空気の気泡のサイズを減少させることを可能にし、そのため、これらの気泡は、流体基材内により効率的に閉じ込められることができ、それにより、得られる泡の安定性が大きく高められる。泡は泡排出口１４を通して供給される。

圧送歯車１１によって吸引される空気量は、空気入口１３のサイズによって、及び圧送歯車１１の回転速度によって調整することができる。好ましくは、空気入口１３のサイズの調整は、通例、空気入口１３の区分を空気入口１３のより大きな区分又はより小さな区分から調節することを可能にする、電動式又は非電動式の、調整ねじを備える種類の、空気レギュレータを通じて行われる。好ましくは、処理部分１０とマシン３０との間の接続部内には、この接続部におけるあらゆる漏れを防止するために、エラストマー封止接合部が設けられる。空気入口１３の区分の調整は、泡排出口１４を通して供給されることになる泡の厚さの調節を可能にする。

従来技術における周知のデバイスに対して、本発明の構成では始動時間が短縮される。これは、空気が直接吸引されて流体と混合されるので、従来技術における泡立てデバイスにおける場合のように、空気及び流体のいかなる圧力安定化を待つ必要もないためである。また、デバイスは、多くの変数又はパラメータを用いて動作しないため、泡立て動作ごとの再現性が高められる。なお更に、圧送歯車１１によって動作される予備混合は、泡立て要素１２内における泡立ちを固定し、泡立て要素１２を構成する要素のサイズをより低い寸法にすることを可能にする。図２ａ及び図２ｂに示されるように、互いに対して回転可能な２つのシリンダを備える、クエット流効果を実行する泡立て要素の周知の構成が、本発明では、今度は、低い高さを有する（即ち、実質的に扁平である）円盤１２１であって、同じく低い高さを有する外側チャンバ１２２によって包囲された円盤１２１と置換されている。

処理部分１０は、通例、シャフトを備える、接続手段１９を通じて駆動手段３１（好ましくは、モータ）に接続可能である。駆動手段３１は内側円盤１２１を外側チャンバ１２２に対して所与の回転速度ω_１で回転させる。円盤１２１と圧送歯車１１は機械的に接続されているため、駆動手段３１はまた、圧送歯車１１も同時に同伴して回転させる。回転圧送歯車１１は同じ回転速度ω_１で回転し、それゆえ、被動歯車１１２は回転速度−ω_１でもって回転させられる（図２ａ及び図２ｂ参照）。したがって、本発明によれば、駆動手段３１によって与えられる同じ回転ω_１によって、２つの効果、圧送歯車１１の回転による圧送若しくは吸引効果、並びに外側チャンバ１２２に対する内側円盤１２１の回転による泡立て効果が得られる。それゆえ、従来技術において周知の任意の他の解決策と比べて、本発明は圧送・泡立てをより効率的な仕方で行う。

本発明の圧送・泡立てデバイス１００はマシン３０に接続可能である。このマシン３０は、泡立て要素１２の内側円盤１２１、及び圧送歯車１１を回転駆動させる駆動手段３１を備える。

任意選択的に、マシン３０は、処理部分１０に接続可能な空気ポンプであって、通例、この空気ポンプに印加される電圧の関数として、空気入口１３を通して空気を供給する、空気ポンプを備えることができる。処理部分１０との空気ポンプの接続部内にレギュレータを設けることもできる。

また、任意選択的に、マシン３０は、一度形成された泡を、泡排出口１４を出た後に、泡とマシン３０との間で接触がない仕方で加熱するための加熱要素を備えることができる。

任意選択的に、マシン３０はまた、詳細に更に説明されることになるように、圧送・泡立てデバイス１００内の泡立てプロセスパラメータを管理及び制御することになる制御手段３６を備えることができる。代案として、マシン３０は制御手段３６を備えないということも可能である。つまり、このとき、ユーザは、圧送・泡立てデバイス１００内の泡立てプロセスのパラメータの一部又は全てを手動で調整することになる。

流体から得られる泡の種類は、主として、泡立てられる流体の種類に依存する。例えば、ミルクを泡立てる場合には、得られる泡の種類は、生全乳、殺菌均質化全脂肪乳、殺菌脱脂乳、ＵＨＴ均質化全脂肪乳、ＵＨＴ脱脂乳等などの、用いられるミルクの種類によって変わる。所与の種類のミルクについて、その製造の間に用いられる処理条件を別個に考えると、泡立ち特性は、ミルクが泡立てられる温度によって、及びその脂肪含有量によって大部分決定される。一般的に、低脂肪乳は低温においてより良好に泡立つ。これは、程度はより低いが、全乳及び乳脂の双方にも当てはまる。

他方で、流体泡の品質は、一度泡立てられた流体構造体内に形成された空気の気泡の量及びサイズ、安定している泡量、即ち、その体積を実質的に維持している泡量として定義され、流体の５０％が泡から流出するのに必要な時間（泡体積の５０％の減少に達するのに必要な時間）として通常表される、泡安定性、並びに泡排出口１４によって供給される泡の体積に対する、処理部分１０に入る流体の体積の比として定義される、泡立ちレベル（泡立ちの効果による特定の初期流体体積の体積増加として定義される、泡オーバランとしても知られる）などの、泡特性によって決定される。

したがって、所与の種類の流体１（即ち、流体製造の間の脂肪含有量及び処理条件が固定値である）について、この流体１について得られる泡の特性（気泡の量／サイズ、安定性及びオーバラン）は、本発明の圧送・泡立てデバイス１００内で実行される泡立てプロセスによって、具体的には、以下のように詳述されるプロセスパラメータによって決定されることになる。
圧送歯車１１の回転速度ω_１、容器部分２０から流体１を供給する流体注入口２１の直径、及び圧送歯車１１の歯のサイズに依存する、容器部分２０から処理部分１０内へ通過する流体流量。
圧送歯車１１の回転速度ω_１、及びレギュレータを通じて調整可能な、空気入口１３のサイズに依存する、空気入口１３から来る空気量。

本発明の圧送・泡立てデバイス１００内で実行されるクエット流効果では、泡立て要素１２内の流体と空気の混合物によって経験されるせん断応力は、内側円盤１２１の外壁と外側チャンバ１２２の内壁との間に形成された間隙１２３の幅に大きく依存する。本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００は、泡立てられる対象である容器部分２０内の流体１の種類に応じて選定され、せん断（クエット流）による最適な泡立て効果が得られるように選定される、間隙１２３の所与の幅を有する。通例、間隙１２３の幅は、泡立てられる対象の流体１の粘性が高いほど大きい。例えば、ミルクは、液体ヨーグルトよりもはるかに小さな間隙１２３を必要とするであろう。通例、ミルクのための間隙１２３の幅は０．３ｍｍ前後であり、液体ヨーグルトのための幅は０．４ｍｍ前後である。

本発明によれば、円盤１２１及び圧送歯車１１の回転速度ω_１の好ましい値は、２０００〜１００００ｒｐｍ、好ましくは、４０００〜８０００ｒｐｍに含まれる。

好ましくは、本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００はまた、容器部分２０上、又は処理部分１０上のどちらかに配置されることができる、コード、通例、バーコードを備える。コードは、泡立てプロセスを最適な仕方で実行するためにマシン３０内の制御手段３６に提供される、次に詳述される以下のプロセスパラメータのうちの少なくとも１つの情報を含む。
円盤１２１、ひいては、圧送歯車１１の回転速度ω_１。
空気入口１３のサイズ、又は任意選択的に、空気ポンプによって圧送される空気量。

本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００に隣接した添加物用部分（図示されていない）であって、その内部に含まれる添加物を泡排出口１４において泡と同時に供給する、添加物用部分を、好ましくは、取り外し可能な仕方で、追加することも可能である。好ましくは、マシン３０内の制御手段３６が、コード内に含まれる情報を用いて、泡排出口１４において吐出される泡に対する添加物吐出の比を制御する。

本発明の第２の実施形態によれば、図３に示されるように、圧送・泡立てデバイス１００は処理部分１０と容器部分２０とを備える。容器部分２０は処理部分１０に取り付けられ、好ましくは、図３に示されるように、カプセルを構成する。泡立て要素は好ましくは、共通回転軸１５を有する外側チャンバ１２２に対して同心状に配置された内側円盤１２１を備え、それにより、外側チャンバ１２２の内壁と内側円盤１２１の外壁との間に間隙１２３が形成されている。流体１は、容器部分２０の内部、即ち、カプセルの上側体積部分内に保持される。容器部分２０は、好ましくはカプセルの上側内に配置された単一の空気入口１３を備える。空気入口１３は、２つの流路、空気が、泡立て要素１２へ推進された流体１に取って代わるために容器部分２０内に入ることを可能にする、１次空気流路１３１、及び空気を、泡立て要素１２内、特に、流体１と空気の混合が行われる間隙１２３内へ推進する、２次空気流路１３２に連結されている。

この第２の実施形態によれば、駆動手段３１は泡立て要素１２を同伴して回転させ、特に、内側円盤１２１を、静止したままである外側チャンバ１２２に対して回転速度ω_１で回転駆動させる。円盤１２１の回転は、生み出された遠心分離力のおかげで、容器部分２０の内部に保持されている流体１を吸引し、同時に、空気入口１３を通して空気を吸引する。空気入口１３を通して吸引された空気は、一部は、１次空気流路１３１に向けて案内され、泡立て要素１２内へ圧送された流体に取って代わり、一部は、２次空気流路１３２に向けて案内され、間隙１２３内へ推進される。間隙１２３内において、流体１と、２次空気流路１３２からの空気が混合され、更に、第１の実施形態についてすでに説明されたように、この混合物がω_１における円盤１２１の回転によってクエット流効果を受けて乳化されることを可能にするように算出されたせん断応力によって推進される。泡は泡排出口１４を通して供給される。

この第２の実施形態における構成では、圧送・泡立てデバイス１００の圧送能力は第１の実施形態のものよりも少し低いが、それと引き換えにデバイスの構成ははるかにより単純である。

処理部分１０は、通例、シャフトを備える、接続手段１９を通じて駆動手段３１（好ましくは、モータ）に接続可能である。駆動手段３１は内側円盤１２１を外側チャンバ１２２に対して所与の回転速度ω_１で回転させる。したがって、駆動手段３１によって提供される１つの回転ω_１によって、２つの効果、即ち、圧送又は吸引効果並びに泡立て効果が得られる。これらはどちらも外側チャンバ１２２に対する内側円盤１２１の回転を通じて得られ、したがって、圧送・泡立てを非常に効率的な仕方で行う。

本発明の圧送・泡立てデバイス１００はマシン３０に接続可能である。このマシン３０は、泡立て要素１２の内側円盤１２１を回転駆動させる駆動手段３１を含む。

任意選択的に、マシン３０は、処理部分１０に接続可能な空気ポンプであって、通例、この空気ポンプに印加される電圧の関数として、空気入口１３を通して空気を供給する、空気ポンプを備えることができる。処理部分１０との空気ポンプの接続部内にレギュレータを設けることもできる。

また、任意選択的に、マシン３０はまた、一度形成された泡を、泡排出口１４を出た後に、泡とマシン３０との間で接触がない仕方で加熱するための加熱要素を備えることもできる。

任意選択的に、マシン３０はまた、第１の実施形態について以前に説明されたものと同様に、圧送・泡立てデバイス１００内の泡立てプロセスパラメータを管理及び制御することになる制御手段３６を備えることもできる。代案として、マシン３０は制御手段３６を備えないということも可能である。つまり、このとき、ユーザは、圧送・泡立てデバイス１００内の泡立てプロセスのパラメータの一部又は全てを手動で調整することになる。

流体１について得られる泡の特性（気泡の量／サイズ、安定性及びオーバラン）は、本発明の圧送・泡立てデバイス１００内で実行される泡立てプロセスによって、具体的には、以下のように詳述されるプロセスパラメータによって決定されることになる。
円盤１２１の回転速度ω_１、及び容器部分２０から流体１を供給する流体注入口２１の直径に依存する、容器部分２０から処理部分１０内へ通過する流体流量。
円盤１２１の回転速度ω_１、及びレギュレータを通じて調整可能な、空気入口１３のサイズに依存する、空気入口１３から来る空気量。

圧送・泡立てデバイス１００は、泡立てられる対象である容器部分２０内の流体１の種類に応じて選定され、せん断（クエット流）による最適な泡立て効果が得られるように選定される、間隙１２３の所与の幅を有する。通例、間隙１２３の幅は、泡立てられる対象の流体１の粘性が高いほど大きい。例えば、ミルクは、液体ヨーグルトよりもはるかに小さな間隙１２３を必要とするであろう。通例、ミルクのための間隙１２３の幅は０．３ｍｍ前後であり、液体ヨーグルトのための幅は０．４ｍｍ前後である。

本発明によれば、円盤１２１及び圧送歯車１１の回転速度ω_１の好ましい値は、２０００〜１００００ｒｐｍ、好ましくは、４０００〜８０００ｒｐｍに含まれる。

好ましくは、本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００はまた、容器部分２０上、又は処理部分１０上のどちらかに配置されることができる、コード、通例、バーコードを備える。コードは、泡立てプロセスを最適な仕方で実行するためにマシン３０内の制御手段３６に提供される、次に詳述される以下のプロセスパラメータのうちの少なくとも１つの情報を含む。
円盤１２１の回転速度ω_１。
空気入口１３のサイズ、又は任意選択的に、空気ポンプによって圧送される空気量。

本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００に隣接した添加物用部分（図示されていない）であって、その内部に含まれる添加物を泡排出口１４において泡と同時に供給する、添加物用部分を、好ましくは、取り外し可能な仕方で、追加することも可能である。好ましくは、マシン３０内の制御手段３６が、コード内の情報によって、泡排出口１４において吐出される泡に対する添加物吐出の比を制御する。

本発明の第３の実施形態によれば、図４及び図５に示されるように、圧送・泡立てデバイス１００は処理部分１０と容器部分２０とを備える。容器部分２０は、泡立てられる対象の流体１を含み、処理部分１０に取り付けられ、流体１が引き出される流体注入口２１を通して処理部分１０内へ連結されている。図４に示されるように、また、空気入口１３も流体注入口２１において設けられている。したがって、流体及び空気は両方とも供給原材料注入口２１０を通して処理部分１０に入る。好ましくは、空気入口１３においてレギュレータが設けられ、それにより、このレギュレータに作用することによって、空気入口１３のサイズを調整することができる。

本実施形態では、処理部分１０は、第１の実施形態のものと同様の圧送・泡立て歯車１１０を備えるが、圧送・泡立て歯車１１０は、２つの動作、供給原材料注入口２１０を通した空気及び流体の両方の吸引／圧送、並びに圧送・泡立て歯車１１０の表面上における泡立てを同時に実行し、泡は泡排出口１４を通して供給されるため、本質的により大きい。圧送・泡立て歯車１１０は、被動歯車１１２を回転駆動する駆動歯車１１１を備える。図４に示されるように、圧送・泡立て歯車１１０は、２つの部分、上側円盤部分１２２’及び下側円盤部分１２２’’を備える、円盤として構成される静的な外側チャンバ１２２の中間部分内に配置される。図５により詳細に示されるように、上側円盤部分１２２’は内部に少なくとも突出区域１３０を備える（図５では、上側円盤部分１２２’内の２つの突出区域が例示された）。下側円盤部分１２２’’が少なくとも１つの突出区域を備えることができることも可能であり、下側円盤部分１２２’’が、上側円盤部分１２２’内のものに対して対称的に配置された突出区域１３０を備えることも可能である。圧送・泡立て歯車１１０のレベルにおいて、即ち、上側円盤部分１２２’と下側円盤部分１２２’’の中間内において、図５に示されるように、上述された第１の実施形態と同様に、吸引区域１１３及び押し出し区域１１４が同じく作り出される。上側円盤部分１２２’によって画定される上側レベルは、ゲート１３１を備える少なくとも１つの突出区域１３０を備える。ゲート１３１を通して、上側レベル（即ち、上側円盤部分１２２’）と中間レベル（即ち、圧送・泡立て歯車１１０の一方）との間の流体連結が存在する。更なる突出区域１３０が設けられる場合には、更なるゲート１３１を同じく設けることが可能である。

図４に、泡立て区域１、２、３、４の一例が示されているが、任意の他の構成もまた可能であろう。図４では、泡立て区域１、２、３及び４は、上側レベル上において、駆動歯車１１１と上側円盤部分１２２’との間、被動歯車１１２と上側円盤部分１２２’との間、下側レベル上において、駆動歯車１１１と下側円盤部分１２２’’との間、及び被動歯車１１２と下側円盤部分１２２’’との間に配置されている。つまり、これらの泡立て区域は、高いせん断応力によって流体が推進され、クエット流効果によって泡立てが実際に生じる、圧送・泡立て歯車１１０の円盤部分と静的な外側チャンバ１２２との接合部内に位置している。泡立て区域の任意のその他の可能な構成及び数もまた可能であろう。

図４に示されるように、例示の実施形態は、上側円盤部分１２２’内の供給原材料注入口２１０、及び同じく上側円盤部分１２２’内に配置された泡排出口１４を備える。しかし、突出区域１３０に応じて、その他の構成が可能であろう。例えば、例として、上側円盤部分１２２’内に２つの供給原材料注入口が存在し、下側円盤部分内に２つの泡排出口が存在することもできる。

次に、以下のとおり、本発明の第３の実施形態の例示の構成をより詳細に説明する。空気と流体の混合物は供給原材料注入口２１０を通って上側円盤部分１２２’に入り、そこで、それは第１の泡立て区域１内で混合されて泡立てられ、次に、圧送・泡立て歯車１１０の回転によって第１のゲート１３１を通過し、吸引区域１１３へ至る。次に、混合物は駆動歯車及び被動歯車１１１及び１１２の周りに同伴され、押し出し区域１１４に達し、そこから、それは第２のゲート１３１’を通して上側円盤部分１２２’へ再び押し出される。混合物は第４の泡立て区域４内で更に泡立てられ、その後、泡排出口１４を通して吐出される。

図４では、泡立て区域、ひいては、生成物の泡立ちを増大させるために、第２及び第３の泡立て区域２及び３が追加されている。

本発明のこの第３の実施形態によれば、泡排出口１４を通して吐出される最終生成物内で得られることが望まれる泡立ちは、以下のパラメータのうちの１つ又はこれらの組み合わせの関数であり、パラメータは、目標とするレベルに従って変更することができる：
ゲートの数及び配置。
供給原材料注入口及び泡排出口の数及び配置。
泡立て区域の数及び配置。

本発明の圧送・泡立てデバイス１００は、通例、シャフトを備える、接続手段１９を通じて駆動手段３１（好ましくは、モータ）に接続可能である。駆動手段３１は圧送・泡立て歯車１１０を上側及び下側円盤部分１２２’及び１２２’’に対して所与の回転速度ω_１で回転させる。実際には、駆動歯車１１１はω_１で回転し、被動歯車１１２は−ω_１で回転する。すでに説明されたように、吸引区域１１３及び押し出し区域１１４が上側円盤部分１２２’内に作り出される。

すでに説明されたように、及びまた、処理において役割を果たす要素が同じレベル又は段内に配置され、それにより、圧送・泡立ての両方が、１つの単純な動作において、同じレベル／平面図内で行われるため、本発明のこの第３の実施形態は、圧送・泡立てデバイス１００によって実行されるプロセスを非常に効率の良いものにする。

任意選択的に、マシン３０は、処理部分１０に接続可能な空気ポンプであって、通例、この空気ポンプに印加される電圧の関数として、空気入口１３を通して空気を供給する、空気ポンプを備えることができる。処理部分１０との空気ポンプの接続部内にレギュレータを設けることもできる。

また、任意選択的に、マシン３０はまた、一度形成された泡を、泡排出口１４を出た後に、泡とマシン３０との間で接触がない仕方で加熱するための加熱要素を備えることもできる。

任意選択的に、マシン３０はまた、第１及び第２の実施形態について以前に説明されたものと同様に、圧送・泡立てデバイス１００内の泡立てプロセスパラメータを管理及び制御することになる制御手段３６を含むことができる。代案として、マシン３０は制御手段３６を備えないということも可能である。つまり、このとき、ユーザは、圧送・泡立てデバイス１００内の泡立てプロセスのパラメータの一部又は全てを手動で調整することになる。

流体１について得られる泡の特性（気泡の量／サイズ、安定性及びオーバラン）は、本発明の圧送・泡立てデバイス１００内で実行される泡立てプロセスによって、具体的には、以下のように詳述されるプロセスパラメータによって決定されることになる。
圧送歯車１１の回転速度ω_１、容器部分２０から流体１を供給する流体注入口２１の直径、及び圧送・泡立て歯車１１の歯のサイズに依存する、容器部分２０から処理部分１０内へ通過する流体流量。
圧送歯車１１の回転速度ω_１、及びレギュレータを通じて調整可能な、空気入口１３のサイズに依存する、空気入口１３から来る空気量。

圧送・泡立てデバイス１００は、泡立てられる対象である容器部分２０内の流体１の種類に応じて、せん断（クエット流）による最適な泡立て効果が得られるように選定される、泡立て区域１、２、３及び４内の所与の幅を有する。通例、泡立て区域１、２、３及び４の幅は本質的に同じであり、泡立てられる対象の流体１の粘性が高いほど大きい。典型的な値は、ミルクの場合には、０．３ｍｍ前後、及び液体ヨーグルトの場合には、０．４ｍｍ前後になるであろう。

本発明によれば、圧送歯車１１の回転速度ω_１の好ましい値は、２０００〜１００００ｒｐｍ、好ましくは、４０００〜８０００ｒｐｍに含まれる。

圧送歯車１１内の駆動歯車１１１及び被動歯車１１２は、同じ直径のものであるか、異なる直径のものであることができ、このときには異なる回転速度を有する。

好ましくは、本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００はまた、容器部分２０上、又は処理部分１０上のどちらかに配置されることができる、コード、通例、バーコードを備える。コードは、泡立てプロセスを最適な仕方で実行するためにマシン３０内の制御手段３６に提供される、次に詳述される以下のプロセスパラメータのうちの少なくとも１つの情報を含む。
圧送歯車１１の回転速度ω_１。
空気入口１３のサイズ、又は任意選択的に、空気ポンプによって圧送される空気量。

本発明によれば、圧送・泡立てデバイス１００に隣接した添加物用部分（図示されていない）であって、その内部に含まれる添加物を泡排出口１４において泡と同時に供給する、添加物用部分を、好ましくは、取り外し可能な仕方で、追加することも可能である。好ましくは、マシン３０内の制御手段３６が、コード内の情報によって、泡排出口１４において吐出される泡に対する添加物吐出の比を制御する。

通例、圧送・泡立てシステム一式が構成され、本システムは、圧送・泡立てデバイス１００とマシン３０とを備える。通例、圧送・泡立てデバイス１００は処理部分１０と容器部分２０とを備えるであろう。任意選択的に、処理部分１０内、又は容器部分２０内のどちらかに、コードを設けることもできる。

本発明はその好ましい実施形態を参照して説明されたが、多くの変更及び改変が、当業者によって、添付の請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく行われ得る。

１００ 圧送・泡立てデバイス
１０ 処理部分
１１ 圧送歯車
１１１ 駆動歯車
１１２ 被動歯車
１１３ 吸引区域
１１４ 押し出し区域
１１０ 圧送・泡立て歯車
１２２’ 上側円盤部分
１２２’’ 下側円盤部分
１３０ 突出区域
１３１ ゲート
１３１’ ゲート
２１０ 供給原材料注入口
１ 第１の泡立て区域
２ 第２の泡立て区域
３ 第３の泡立て区域
４ 第４の泡立て区域
１２ 泡立て要素
１２１ 円盤
ω_１ 円盤の回転速度
１２２ 外側チャンバ
１２３ 間隙
１５ 回転軸線
１３ 空気入口
１３１ １次空気流路
１３２ ２次空気流路
１４ 泡排出口
１９ 接続手段
２０ 容器部分
２１ 流体注入口
３０ マシン
３１ 駆動手段
３６ 制御手段

Claims (15)

1. 圧送・泡立てデバイス（１００）であって、
   泡立ち可能な流体（１）が貯蔵される容器部分（２０）と、
   空気入口（１３）であって、前記空気入口（１３）を通して空気が当該圧送・泡立てデバイス（１００）内へ供給される、空気入口（１３）と、
   流体が空気とともに圧送され泡立てられる処理部分（１０）とを備え、
   前記処理部分（１０）は、互いに対して可動である、少なくとも１つの可動部分及び静止部分を備え、前記可動部分及び前記静止部分同士は、それらの相対運動が吸引によって流体を、それぞれ、前記容器部分（２０）から、前記処理部分（１０）内へ圧送し、また、空気及び流体の混合物を、前記混合物が泡立つことを可能にする特定のレベルのせん断応力を与える細い間隙を通るよう推進するように配置されており、
   前記可動部分は、前記流体を前記処理部分（１０）内へ圧送する圧送歯車（１１）及び前記混合物を前記間隙を通るように推進する円盤（１２１）を備える、圧送・泡立てデバイス（１００）。
2. 前記間隙（１２３）が前記処理部分（１０）の可動部分と静止部分との間に形成され、前記可動部分は、前記静止部分に対して回転するように配置され、前記可動部分及び前記静止部分同士は、互いに実質的に平行に、かつ又は同心状に配置されている、請求項１に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
3. 前記間隙（１２３）は、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲内、好ましくは、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内に含まれる幅を有する、請求項２に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
4. 前記少なくとも１つの可動部分及び前記静止部分は、前記少なくとも１つの可動部分及び前記静止部分の相対運動が吸引によって空気を圧送し、前記空気を前記処理部分（１０）内で前記流体と混合するように配置されている、請求項２に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
5. 前記圧送・泡立てデバイス（１００）に入る空気量は、前記空気入口（１３）のサイズを変更することによって、かつ／又は前記静止部分に対する前記可動部分の速度を調整することによって調整可能である、請求項４に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
6. 前記圧送・泡立てデバイス（１００）が前記空気入口の前記サイズ及び／又は前記静止部分に対する前記可動部分の速度を指示するデータを伝える読み取り可能コードを備える、請求項４に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
7. 前記容器部分及び前記処理部分は、前記圧送・泡立てデバイス（１００）を使い捨て可能にするために、１回使いきりの接続手段によって接続されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
8. 前記処理部分（１０）は、蓋として構成されており、前記容器部分（２０）は、瓶若しくはパウチなどの複数用量容器として、又はカプセル、小袋若しくはパッドなどの単一用量容器として構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
9. 前記泡と同時に添加物を供給する前記圧送・泡立てデバイス（１００）に取り外し可能に取り付けられた添加物用部分を更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
10. 前記静止部分は、外部チャンバ（１２２）を備え、前記円盤（１２１）は、前記外部チャンバ（１２２）に対して回転可能であり、前記圧送歯車（１１）は、回転可能駆動歯車（１１１）及び回転可能被動歯車（１１２）を備え、前記回転可能駆動歯車（１１１）及び前記回転可能被動歯車（１１２）の相対回転は、空気及び流体が吸引によって圧送され、予備混合される吸引区域（１１３）、並びに圧送された空気及び流体の予備混合物が、前記円盤（１２１）と前記外部チャンバ（１２２）との間の前記細い間隙内を、前記予備混合物が泡立てられることを可能にする特定のレベルのせん断応力の下で推進される押し出し区域（１１４）を作り出す、請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
11. 前記静止部分は、外部チャンバ（１２２）を備え、前記円盤（１２１）は、前記外部チャンバ（１２２）に対して回転可能であり、前記容器部分（２０）は、カプセルとして構成され、それにより、前記外部チャンバ（１２２）に対する前記円盤（１２１）の相対回転が、遠心分離力を利用した吸引によって空気及び流体を圧送し、また、せん断応力によって、前記圧送された空気及び流体を泡立たせる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
12. 前記空気入口（１３）は、前記容器部分（２０）の上側内に配置され、前記空気入口（１３）が、空気が、泡立てられた前記流体に取って代わるために前記容器部分（２０）内に入ることを可能にする１次空気流路（１３１）に連結されており、前記空気入口（１３）はまた、泡を生成するために前記流体と混合される対象の空気を供給する２次空気流路（１３２）に連結されている、請求項１１に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の圧送・泡立てデバイス（１００）と、マシン（３０）とを備える、圧送・泡立てシステムであって、前記圧送・泡立てデバイス（１００）は、前記マシン（３０）に接続可能であり、前記マシン（３０）は、前記可動部分を駆動するための駆動手段（３１）を備える、圧送・泡立てシステム。
14. 前記マシン（３０）は、一度形成された前記泡を、前記圧送・泡立てデバイス（１００）を出た後に加熱する加熱要素を備える、請求項１３に記載の圧送・泡立てシステム。
15. 前記マシン（３０）は、前記空気入口（１３）のサイズ、及び前記静止部分に対する前記可動部分の速度を調整する制御手段（３６）を備える、請求項１３又は１４に記載の圧送・泡立てシステム。

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