JP7417402B2 - 特にミルクまたはミルクフォームを加熱する方法、ならびにその方法を実施するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１および／または請求項４の前文に記載の、ミルクまたはミルクフォームを加熱する方法、ならびにその方法を実施するための装置に関するものである。

公開されている特許文献１による周知の装置では、蒸気の供給は、ピストンポンプによって長手軸方向に運ばれるミルクが通る細長い室内に対して横断方向に、蒸気注入ノズルによって行われる。さらに、この室の出口端には流量制限器が設けられており、これにより、ミルクは室内に十分に長い時間留まって、注入された蒸気との接触が維持されることで、それらの間の熱交換は延長されて、これにより規定のミルク温度に達する。このとき、蒸気を室内に径方向または接線方向に注入することによって、渦流を発生させることで、熱交換を増大させる。ところが、実際には、渦流の発生によって、ミルクの十分に急速な加熱は得られず、よって、最適なミルクフォームの生成は得られないことが判明している。

独国特許出願公開第３８３８２３５号明細書

本発明の目的は、ミルク／空気混合物が通過するときに、ミルクおよび／またはミルク／空気混合物が効率的に加熱されることにより、より優れたミルクフォームが生成される、方法および装置を確立することである。

この課題は、本発明により、請求項１および請求項４の特徴によって解決される。

本発明による方法により、通路開口の横断方向の入口開口において、流れるミルクまたはミルク／空気混合物に高温蒸気が直接接触して液化するように、一方で、蒸気ライン内の蒸気圧、およびミルクおよびミルク／空気混合物が流れる通路開口内の圧力を調整し、他方で、通路開口、および通路開口に横断方向に開口する少なくとも１つの蒸気ラインの入口開口を寸法設定する。

これにより、蒸気から水への相変化によって生じる追加の熱エネルギーがミルクまたはミルク／空気混合物に直接伝達されて、比較的少量の高温蒸気の供給による非常に効率的な温度上昇が実現する。

この最大加熱力を確保するために、蒸気ライン内の蒸気圧は、効果的には、入口開口で略一定の圧力が得られるように、減圧弁で調整される。

本方法のための本発明による装置では、ミルクまたはミルク／空気混合物のための通路開口は、パイプラインとして設計されており、通路開口に横断方向に開口する蒸気ラインの少なくとも１つの入口開口は、通路開口の内径と略等しい内径またはそれよりも若干小さい内径に寸法設定されている。これにより、ミルクまたはその混合物を加熱するための単純な構成であって、それでも極めて効率的な加熱が可能となる構成が得られる。

本発明、ならびにそのさらなる効果について、図面を参照して、例示的な実施形態により、さらに詳細に以下で説明する。

図１は、本発明による装置の流体圧回路図である。 図２は、図１による装置の部分縦断面図である。

図１は、特にミルクまたはミルクフォームを蒸気で加熱するための装置１０を示している。蒸気は、効果的には、より詳細には図示していない水ポンプによって水タンクまたは水パイプラインから供給を受ける蒸気源として設けられるボイラから、蒸気ライン１１を介して供給される。

一方、ミルクは、図示していない冷却容器から、例えばギアポンプである制御可能ポンプ１４によって、サクションライン１２を通して引き込まれる。ミルクフォームの調製のために、ポンプ１４の上流に、切替可能な空気制御弁１５を有する空気供給ライン１３が接続されている。原理的には、この装置を用いて、例えばチョコレート飲料または他の混合飲料など、類似の飲料を媒体として加熱することもできる。

さらに、記載の装置１０には、従来の洗浄回路が設けられており、その供給ラインをオンまたはオフに切替可能な洗浄弁２９を図示している。この回路によって、効果的に、動作時にミルクまたはミルクフォームを運ぶラインを１回または複数回の使用後ごとに水または洗浄剤を用いて通常の方法でリンスする。

二方弁２８は、１つには、ミルクまたはミルクフォームを、コーヒーカップなどに注ぐために、より詳細には図示していない出口までライン２０’を通過させるように機能する。この弁２８は、閉じることができ、または、それ以外にリンス水の通路を解放することができる。

ミルクまたはミルクフォームを加熱する方法では、空気供給をオンに切り替えると、ミルクまたはミルク／空気混合物は、ポンプ１４によって通路開口２０を通して運ばれ、高温蒸気は、蒸気ライン１１を通り、次に２つの隣接した別々のライン１１’、１１”を通して、横断方向に通路開口２０内へと運ばれる。それぞれのライン１１’、１１”には、遮断弁１６、１７および逆止弁１８が関連付けられており、それらの遮断弁１６、１７は、個々に開閉することができる。また、逆止弁１８は、空気制御弁１５と共に、ミルクが通路開口２０から蒸気ラインに流入することも阻止する。

本発明によれば、通路開口２０または通路開口２０の横断方向の入口開口１９において、流れるミルクまたはミルク／空気混合物に高温蒸気が直接接触して液化するように、通路開口２０、および通路開口に横断方向にそれぞれ開口する蒸気ライン１１の２つの入口開口１９、蒸気ライン１１内の蒸気圧、およびミルクまたはミルク／空気混合物が流れる通路開口２０内の圧力は、相互に調整されており、その結果、蒸気から凝縮水への相変化によって生じる追加のエネルギーがミルクまたはミルク／空気混合物の熱に直接移行し、これにより、この効率的かつ急速な温度上昇が実現する。

室としてではなくパイプラインとして形成されたこの通路開口２０内でミルクまたはミルク／空気混合物を加熱するための、本発明による方法では、驚くべきことに、これにつながる蒸気ライン１１との調整により、この通路開口に配置された入口開口１９がノズルとして構成されないことによって、最適な熱伝達が実現する。

蒸気ライン１１内の蒸気圧、およびミルクまたはミルク／空気混合物が流れる通路開口２０内の圧力は、適切に事前設定することができ、これにより、通路開口２０内の静圧は流量に依存する。

流れるミルクまたはミルク／空気混合物への加熱力を増加させるために、互いに直列に接続された２つの入口開口１９が、蒸気ライン１１’、１１”にそれぞれ設けられている。当然のことながら、１つのみの入口開口１９、または２つよりも多くの入口開口１９を設けることができる。

蒸気ライン内の蒸気圧およびその温度は、好ましくは、１．５～２．５バールの間、かつ１１０～１４０℃の間である。これらは、装置１０の性能特性要件に応じて、適宜、調整することができる。

通路開口２０には、ポンプ１４の後かつ第１の入口開口１９の前に第１の制限器２３が配置され、２つの入口開口１９の間に第２の制限器２４が配置される。これらの制限器２３、２４がミルクまたはミルク／空気混合物の流量を低下させることで、ポンプ出口の後で既に泡状粘稠度を有するミルク／空気混合物において、これに含まれる気泡は、制限器が組み込まれていない場合よりも、小さい平均直径となる。これらの２つの連続して配置される制限器２３、２４は、好ましくは通路開口２０の内径の２０％～６０％の間の、異なる制限レベルを有する。第２の制限器２４の制限レベルは、効果的には、前の制限器２３の制限レベルよりも小さい。

通常はボイラを蒸気源として用いるため、これに伴って、そこで発生する蒸気の動作圧力は変動するので、ボイラに接続された蒸気ライン１１では、圧力補償のための減圧弁２１によって、常に略一定の蒸気圧が入口開口１９において得られる。この減圧弁２１によって、付与される圧力に応じて、蒸気の流量を減少または増加させることにより、この弁の出口において略一定の圧力が得られる。

さらに、サクションライン１２には、好ましくはミルク容器と空気供給ライン１３との間に、切替弁２２が配置されており、これは、ミルクを通過させるときに開くのに対して、もう一方の切替位置では、ミルクフォームを生成すべきときに、絞り弁として構成される。これに関して、ミルク容器内の低下レベルが補われると、すなわち、ミルク容器が補充されると、周知のように、容器の底よりも上方のサクションライン１２の下端における静圧はより高くなる。容器が空になると、この圧力は低下し、これに対応して、ポンプ１４の一定の吸引力で引き込まれるミルクは量的に減少する。ところが、この絞り弁によって、充填レベルによるこの圧力差は有意ではなくなるので、どのレベルでも略同じ量のミルクが圧送される。

空気供給量を制御または調整する空気制御弁１５では、本発明の範囲内で、調整可能なニードル弁を可変制御要素として用いる。一方、比例弁などを用いることもできる。

これらの弁１５、２１、２２を用いることによって、さらに、通過する媒体の加熱時に一定の条件が維持されること、ひいては、常に非常に優れた品質でミルクフォームが生成されること、が確保される。

装置１０では、本発明によれば、ミルクまたはミルク／空気混合物のための通路開口２０は、室ではなくパイプラインとして構成されており、通路開口に横断方向に開口する蒸気ライン１１の少なくとも１つの入口開口１９は、通路開口２０の内径と略等しい内径またはそれよりも若干小さい内径に寸法設定されている。

好適には、通路開口２０および／または入口開口１９の内径は、それぞれ２．０ｍｍ～４．０ｍｍの間である。内径のこの寸法設定は、通過させる媒体のスループットに依存する。通路開口２０と蒸気ライン１１の長手軸は、少なくとも概ね入口開口１９において、交差する。これにより、入口開口１９の断面は、これに対して横断方向に延びる通路開口２０の通路に重なる。

さらに、温度計２６、およびミルクフォームの粘稠度を測定するための測定装置２７を示しており、これらは、生成されたミルクフォームの通路開口２０の後または通路開口２０内に組み込まれる。加熱されたミルクまたは生成されたミルクフォームの温度を、搬送中に、温度計２６によって測定する。

ミルクフォームの粘稠度をこのように測定および特定することによって、これを監視することができ、さらには、空気量割合、ポンプ出力、蒸気圧などのパラメータを調整するとともに、通路開口２０または入口開口１９における圧力を変更することができ、これにより、所定の目標値を実現するための調整が可能となる。

図２によれば、通路開口２０、および弁を備えた入口開口１９のための、モジュールとして構成された流体圧回路２５が形成されている。これにより、修理が必要なときの組み立てまたは分解が簡単に可能となる。

本発明による方法、およびミルクを加熱するための装置は、特にカプチーノまたはその他のホットミルク飲料を生成するために、独立ユニットとしてのミルクモジュールに適用すること、またはコーヒーマシン内にミルクモジュールとして組み込むこと、のどちらも可能である。

１０ 装置
１１ 蒸気ライン
１１’ 蒸気ライン
１１” 蒸気ライン
１２ サクションライン
１３ 空気供給ライン
１４ ポンプ
１５ 空気制御弁
１６ 遮断弁
１７ 遮断弁
１８ 逆止弁
１９ 入口開口
２０ 通路開口
２０’ ライン
２１ 減圧弁
２２ 切替弁
２３ 第１の制限器
２４ 第２の制限器
２５ 流体圧回路ブロック
２６ 温度計
２７ 測定装置
２８ 二方弁
２９ 洗浄弁

Claims (11)

1. ミルクまたはミルクフォームを加熱する方法であって、前記ミルクまたは前記ミルク／空気混合物は通路開口（２０）を通して運ばれ、高温蒸気は少なくとも１つの蒸気ライン（１１）を通して横断方向に前記通路開口（２０）内へと運ばれる、方法において、
   前記通路開口（２０）の少なくとも１つの横断方向の入口開口（１９）において、流れる前記ミルクまたは前記ミルク／空気混合物に前記高温蒸気が直接接触して液化するように、前記通路開口（２０）、および前記通路開口に横断方向に開口する前記蒸気ライン（１１）の前記少なくとも１つの入口開口（１９）、前記蒸気ライン内の蒸気圧、および前記ミルクまたは前記ミルク／空気混合物が流れる前記通路開口（２０）内の圧力は、相互に調整されており、これにより、前記蒸気から凝縮水への相変化によって生じる熱エネルギーが前記ミルクまたは前記ミルク／空気混合物の熱に直接移行する、ことを特徴とする方法。
2. 前記蒸気ライン（１１）内の前記蒸気圧は、圧力補償のための減圧弁（２１）によって、前記入口開口（１９）における略一定の蒸気圧に調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記蒸気ライン（１１）内の前記蒸気圧は、１．５～２．５バールの間であり、前記蒸気の温度は、１１０～１４０℃の間である、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置であって、ミルクまたはミルク／空気混合物のための通路開口（２０）と、高温蒸気を供給するために前記通路開口に横断方向に開口する蒸気ライン（１１）の少なくとも１つの入口開口（１９）と、を有する装置において、
   前記ミルクまたは前記ミルク／空気混合物のための前記通路開口（２０）は、パイプラインとして構成されており、前記通路開口に横断方向に開口する前記蒸気ライン（１１）の前記少なくとも１つの入口開口（１９）は、前記通路開口（２０）の内径と等しい内径または前記通路開口の内径よりも小さい内径に寸法設定されている、ことを特徴とする装置。
5. 前記通路開口（２０）および前記入口開口（１９）の前記内径は、それぞれ２．０ｍｍ～４．０ｍｍの間であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記通路開口（２０）と前記蒸気ライン（１１）の長手軸は、少なくとも前記入口開口（１９）において、交差することを特徴とする、請求項４または５に記載の装置。
7. 流れる前記ミルクまたは前記ミルク／空気混合物への加熱力を増加させるために、前記通路開口（２０）に横断方向に開口する入口開口であって、互いに直列に接続された２つの入口開口（１９）が、前記蒸気ライン（１１’，１１”）にそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項４～６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記通路開口（２０）には、それぞれ前記通路開口に開口する前記入口開口（１９）の前および／または後に、制限器（２３、２４）が組み込まれていることを特徴とする、請求項４～７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記蒸気ライン（１１）を接続可能なボイラが、前記高温蒸気を発生させるための蒸気源として設けられており、前記蒸気ライン（１１）において前記入口開口（１９）の前で略一定の圧力が得られるように、前記蒸気ラインには、圧力補償のための少なくとも１つ
   の減圧弁（２１）が組み込まれている、ことを特徴とする、請求項４～８のいずれか一項に記載の装置。
10. ミルク容器からのサクションライン（１２）には、切替弁（２２）が組み込まれており、前記切替弁は、一方の切替位置では、ミルクを通過させるために開くのに対して、他方の切替位置では、ミルクフォームを生成すべきときに、絞り弁として構成されることで、動作中の前記ミルク容器内の充填レベルの低下を補償することが可能である、ことを特徴とする、請求項４～９のいずれか一項に記載の装置。
11. ミルクのためのサクションライン（１２）につながる空気供給ライン（１３）には、空気制御弁（１５）が配置されており、前記空気制御弁は、可変制御要素として調整可能なニードル弁を有する、ことを特徴とする、請求項４～１０のいずれか一項に記載の装置。

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