CN111132587A - 用于产生奶泡的装置 - Google Patents

Abstract

在输出奶泡时，为了更为灵活地调整奶泡的温度，在用于产生奶泡的装置中设有控制装置，所述装置具有用于从储存容器经送奶管道输送奶的泵、在泵的吸入侧接入所述送奶管道的进气口、设置在所述泵的压力侧的增压元件和沿流动方向设置在所述增压元件下游用于加热由所述泵输送的奶/空气混合物的直通式加热器，所述控制装置构造成，调整奶泡的输出温度，所述输出温度通过调整泵的输送功率来实现。

Description

用于产生奶泡的装置

说明书

本发明涉及一种用于产生奶泡的装置，所述装置具有用于从储存容器经送奶管道输送奶的泵、在所述泵的吸入侧接入所述送奶管道的进气口、设置在所述泵的压力侧的增压元件和沿流动方向设置在增压元件下游用于加热由所述泵输送的奶/空气混合物的直通式加热器。

这种装置例如由EP 3 023 037 A1已知。这里混合元件、特别是螺旋混合器用作增压元件。由泵输送的奶/空气混合物在加热块中加热，为了输出冷的奶泡，可以选择经由旁路管道绕过所述加热块。就是说，可以选择输出热的或冷的奶泡。但这里没有设定对热奶泡的输出温度进行调整。

在文献EP 2 583 596 A1中，同样记载了一种前面所述类型的装置，利用所述装置能选择输出奶或奶泡。对吸入的奶/空气混合物在加热块中加热。可以选择在第二个阶段中通过蒸汽进行再加热。可以通过调整直通式加热器的电功率来调节奶泡的温度。但由于通常采用的直通式加热器具有高的热质量，调节非常迟缓，由此仅能用较长的时间进行温度调整。因此，除了通过蒸汽接通的再加热，不能对于每次单独的产品提取选择特有的奶泡温度。

因此，本发明的目的是，在输出奶泡时，使奶泡温度的调整设定更加灵活。

所述目的通过具有权利要求1的特征的装置来实现。有利的实施形式在从属权利要求中给出。

在前面所述类型的装置中，根据本发明设有控制装置，所述控制装置构造成，调整奶泡的输出温度，所述输出温度通过调整所述泵的输出功率来调整。

所述泵输送的奶/空气混合物的流动速度和体积流量可以随所述泵的输送功率而变化。在直通式加热器的电功率相同的情况下，在体积流量减小时得到较高的输出温度，并且相反在体积流量增大时得到较低的输出温度。由此，通过这种简单的措施可以设定奶泡的所述输出温度。

但根据本发明的使奶起泡的原理的基础是，在所述泵的吸入侧将空气导入送奶管道，并且在奶泵中将吸入的奶/空气混合物加工成奶泡。但据申请人所知，这要求在奶泵内部有高工作压力。一方面通过泵的输送功率、另一方面通过设置在泵的压力侧的增压元件来影响这种工作压力。所述增压元件在一定程度上在输出管路中起到流阻的作用并且由此在泵中产生背压，所述泵必须克服所述背压工作并且此时在泵内部充分搅动可压缩的奶/空气混合物。由于由此所产生的奶泡的稠度取决于奶泵的输送功率，申请人特别出人意料地认识到，在不对奶泡稠度产生明显影响的情况下，仍能在足够大的范围内改变泵功率，以便由此调整奶泡的温度。

在本发明的一个优选的实施例中，作为直通式加热器使用具有低热质量的快速加热的直通式加热器，即所谓的加热芯。所述加热芯包括优选为圆柱形的内部主体以及包围所述内部主体的外壳，所述内部主体沿纵轴线对称地延伸，所述内部主体具有加热装置，并且在所述内部主体和所述外壳之间构成螺旋状环绕所述内部主体并且由所述外壳限定的、用于流动通过的奶/空气混合物的流动通道。这种直通式加热器与传统的加热块不同不必长时间预热并且可以恒定地保持在相同的温度上。因此，在开始使用时，到第一次产品提取之前的预热时间很短，在产品提取结束之后或至少在没有产品提取的指定空转时间之后，可以通过减小加热电流来降低温度，并在下次提取产品时再次升高到所需的最终温度。如果没有进行产品提取的情况下超过了预先规定的空转时间，则也完全可以关闭直通式加热器。适于与本发明一起使用的直通式加热器特别是记载在申请人的(没有在先公开的)专利申请DE 10 2017 100 154，为了避免不必要的重复，这里引用该文献的全部内容。

适宜的是，通过调节泵转速、特别是利用相位角控制调节泵转速，以实现对泵输送功率的调整。

为了确定由所述泵吸入的奶的量，可以在所述泵的吸入侧设置流量计。所述流量计一方面可以用于分配由所述泵产生的奶或奶泡，但在本发明的范围内也可以特别是用于确定奶的流量，并且根据所述流量以及根据预先设定的奶泡温度来调节所述泵的输送功率。

替代地或附加地，可以设置至少一个温度传感器，所述温度传感器用于测量所吸入的奶的温度或经加热的奶/空气混合物的温度。如果在入口侧测量冷的奶的温度，则由这个温度和奶已知的热容量以及直通式加热器的加热功率可以确定所述泵为了实现预先设定的温度所需的泵功率。如果相反在出口侧测量经加热的奶空气混合物的温度，则可以将这个温度直接用作用于调节泵的输送功率的调节参量。当然，这两个措施，即“前馈”和“反馈”调节也可以相互组合。

可以通过使用齿轮泵作为奶泵产生特别厚实和柔滑的奶泡，所述齿轮泵在本发明的范围优选使用。齿轮泵的齿轮克服由增压元件产生的内部压力而工作，实现了气泡在吸入的奶-空气混合物中特别精细的分布和强烈的混合。由所述泵在压力侧的出口产生的泵压力优选在5至15bar之间、特别是在8至12bar之间。据申请人研究，在这个压力范围内可以获得在稠度、厚实度和柔滑度方面优质的奶泡。

优选可以使用混合元件、特别是螺旋混合器作为增压元件或者说背压元件。这种混合器记载在前面所述的欧洲专利申请EP 3 023 037 A1中，为了避免不必要的重复，这里引用该专利文献的全部内容。但可替换地，也可以将通道阻力元件用作为增压元件，这种通道阻力元件由多个迷宫式的分支流路形成。这种通道阻力元件例如记载在文献EP 0 626148 A1中。也可以采用设置在出口管道中的孔板形式的节流阀作为增压元件，例如在文献WO2008/083941A1中记载的那样。

这里重要的是，增压元件设计和尺寸确定应使得所述增压元件在奶泵的出口上产生足够高的背压，奶泵必须克服这个背压工作。

此外，除了调整奶泵的输送功率以外，在本发明的范围内，优选还设定，还根据所调整的输送功率调整通过进气口吸入的空气量，这通过设置在进气口上的可调的空气阀来进行。

例如可以将连续阀用作空气阀，利用所述连续阀可以使进气口变窄，以便对空气供应进行节流。但在本发明的一个特别优选的实施形式中，进气口设有间歇式的空气阀，即以快速连续的开启和关闭的电磁阀。通过定时脉冲式地控制空气阀，不断地短时间中断由泵吸入的空气流。由此，一方面可以计量抽入奶中的空气量，另一方面据申请人所知，空气阀定时脉冲式的运行会实现奶泡稠度在柔滑度和厚实度方面的进一步改进。用以控制空气阀的循环频率优选在5至20Hz之间，特别是约为10Hz。为了调整由泵吸入的空气量，在控制间歇式空气阀时，可以改变循环频率，但优选特别是改变占空比。

在本发明的范围内，通过使用可调的空气阀不仅实现了奶泡质量的改善，而且实现了将奶泡稠度从液态变为硬实状态的可能性，而且所述空气阀还使得可以使吸入的空气量与所调整的输送功率相适配。例如，如果增大泵的输送功率，以便提高奶/空气混合物的体积流量并由此降低热奶泡的温度，则同时通过相应地控制空气阀来增加空气供应，从而奶泡中奶与空气的比例大致保持恒定。相反，在输送功率降低时，这种降低会导致出口处的奶泡温度升高，此时特别是减小间歇式空气阀的占空比，以对空气供应进行节流，从而降低吸入的空气量。以这种方式，尽管泵的输送功率发生变化，也能在不同的奶泡温度下实现奶泡稠度和奶泡质量保持恒定。

此外，在另一个优选的实施形式中设定，通过控制装置，为了输出冷的奶泡而关闭所述直通式加热器，并且为了输出热的奶泡而接通所述直通式加热器。由于优选使用具有低热质量的能快速加热和冷却的加热芯作为直通式加热器，对于每次饮料提取可以单独地选择，是应将奶泡加热到可调的温度还是应输出冷的奶泡。由此，在输出冷的奶泡的情况下，不需要绕过直通式加热器的旁路管道。

此外，可以设定，在每次产品提取之后或在没有提取奶泡的确定时间段之后，用水冲洗直通式加热器和冲洗连接在直通式加热器上的送奶管道的至少一部分。可以用热水或用冷水进行这种冲洗。为此目的，可以设有单独的热水系统，利用所述热水系统可以加热用于冲洗过程的水并通过一个阀将水供应至送奶管道。所述热水系统可以如同奶系统一样，单独配备用于热水的直通式加热器，此时用于热水的直通式加热器也可以完全类似于用于奶的直通式加热器，该直通式加热器设计成具有低热质量的加热芯。

所述用于产生奶泡的装置优选用在用于输出含奶饮料的自动饮料机中，特别是用在用于制备和输出不同的咖啡饮料和其他热饮的全自动咖啡机中，这些饮料例如是拿铁、玛奇朵、卡布奇诺、热巧克力等。

在这种自动饮料机中，用于奶的储存容器优选布置在单独的冰箱中。所述冰箱例如可以构造成并立设备或柜台下设备。这种冰箱通常配备有自己的温度调节装置，并且由此可以将冰箱温度视为用于调节热奶泡的输出温度的输入温度。由此，可以不必额外地测量冷的奶的输入温度。基于所设定的冰箱温度、奶已知的热容量和热奶泡预先规定的希望的输出温度，可以相应地调整奶泵的输送功率。

此外，本发明还涉及一种用于以可调的温度产生奶泡的方法，在所述方法中，通过泵从储存容器经由送奶管道输送奶，通过在所述泵的吸入侧接入送奶管道的进气口以掺入空气，通过设置在所述泵的压力侧的增压元件在所述泵的出口处以产生背压，并且在沿流动方向设置在所述增压元件下游的直通式加热器中加热由所述泵输送的奶/空气混合物。这里，根据本发明设定，为了调节奶泡的输出温度，改变所述泵的输送功率。

本发明其他的优点和实施形式由下面参考附图对实施例的说明得出。这里：

图1示出用于产生奶泡的装置的流动示意图；以及

图2示出在实施例中使用的直通式加热器的侧视图，其中外壳打开。

图1示出的图表示出根据本发明的用于产生和输出起泡的奶的装置的所谓的“水路图”。所述装置具有奶泵10，所述奶泵10通过抽吸管道12从储存容器14中吸奶。在抽吸管道12中，沿流动方向在奶泵10上游设有流量计16以及止回阀18。所述止回阀18防止奶可能会从抽吸管道中流回储存容器14中。在奶泵10和流量计16之间，进气口20通过空气供应管道21接入抽吸管道12。在进气口20处设置空气阀20，该空气阀20间歇式运行并且周期式地中断或释放空气供应。此外，在空气供应管道21中设有止回阀24，该止回阀防止奶进入空气供应管道21。

在奶泵10的压力侧，即沿流动方向在奶泵10的下游，设有螺旋混合器形式的增压元件26。螺旋混合器是所谓的静态混合器，在静态混合器中，在管状的壳体中设置多个前后并排设置的、相互分别错开90°的180°螺旋结构。此外，前后并排的螺旋结构分别具有相反的螺旋方向。每个螺旋结构都将流过的液体流分成两个部分流，这两个部分流在到相应后面的螺旋结构的过渡部处再次分成两个部分流并且分别与来自在先的螺旋结构的部分流合并，这样，液体流被混合。此外，螺旋混合器构成基本上层状的流阻，而与此同时不必减小流通横截面。

奶泵10构造成齿轮泵并且所述螺旋混合器26用于在奶泵10的出口处产生背压。由于齿轮泵10其工作必须克服所述背压，挤压吸入的奶/空气混合物反向于泵送方向在泵的齿轮之间通过并且以这种方式被加工成细小的奶泡。

沿流动方向在螺旋混合器26的下游设有直通式加热器28，所述直通式加热器可以有选择地加热从螺旋混合器26中流出的奶泡。在直通式加热器28的出口处还设置有温度传感器30，利用所述温度传感器能够测量经加热的奶泡的温度。奶泡从这里到达流出口32，奶泡由流出口输出到位于流出口下方的饮用容器34中。所述流出头32具有两个另外的输入口33a、33b，这两个输入口连接在全自动咖啡机的冲泡装置和用于速溶饮料的制备机(这里未示出)上。所示出的奶系统是全自动咖啡机的一部分，利用所述全自动咖啡机可以制备不同的咖啡饮料和速溶饮料。

如果不是要通过所述奶系统输出奶泡，而是输出热的或冷的奶，则只要关闭空气阀22。由此不再同时吸入空气并且仅输出来自储存容器14的奶。可以选择通过接通直通式加热器28来加热奶，或者将奶作为冷的奶输出。

此外，除了用于产生奶泡的实际的奶系统，在该实施例中还设有用于产生热水的附加系统，利用该系统能冲洗奶系统或者利用该系统能够产生蒸汽，所述蒸汽可以用于对热奶泡或热奶进行再加热。为此设有水泵40，所述水泵在入口侧通过止回阀与水箱42连接。当然，替代水箱，也可以设置连接在住宅用水管上的接头。此外，在止回阀41和水泵40之间设有流量计43，利用所述流量计可以确定由水泵40抽吸的水量和流量。在泵40的压力侧设置直通式加热器45，这个直通式加热器与用于奶的直通式加热器28类似地构造。利用这个直通式加热器45可以根据电加热功率有选择地产生热水或蒸汽。沿流动方向在直通式加热器45下游设有两个电磁阀46、47，通过这两个电磁阀可以将热水或蒸汽导向奶系统。

电磁阀46通过管道48与空气供应管道21连接，从而通过所述电磁阀能够将用于冲洗奶系统的热水导向奶泵10的入口。通过电磁阀47可以在直通式加热器28的下游将热的蒸汽送入送奶管道中，以便额外地加热已在直通式加热器28中加热的奶泡。

图1中所示出的装置此外还具有可编程的控制装置50和与控制装置50连接的用户界面51，所述用户界面例如以触摸式的显示器的形式或其他形式的显示及输入单元。通过所述控制装置50控制奶泵10、直通式加热器28和空气阀22的功能。此外，控制装置50还读取流量计16和温度传感器30的测量数据，并调节奶泵10的泵转速以及由此调节泵输出，以便在出口处获得设定的或预定的奶或奶泡温度。此外，所述控制装置50还控制热水系统，即控制水泵40和直通式加热器45以及相应的电磁阀46和47，以便在一次产品提取之后冲洗奶系统，或者在必要时导入热蒸汽，以便再加热要输出的奶或奶泡。

优选地，可以通过所述控制装置50控制这里未详细示出的全自动咖啡机，即控制咖啡饮料或速溶饮料的制备。

此外，所述奶系统可以配备有自动的清洁及冲洗装置，例如在WO 2016/020314 A1中记载的清洁及冲洗装置，以便偶尔利用清洁溶液对奶系统进行充分冲洗和消毒。

在图2中示出直通式加热器60，这个直通式加热器可以用作在图1中所示的装置中用于加热奶泡的直通式加热器28。该直通式加热器60具有圆柱形的外壳61，所述外壳由两个半壳61a、61b组成。在空心圆柱形的外壳61的内部设置圆柱形的内部主体62，所述内部主体的外周面具有螺旋状延伸的槽63，所述槽与外壳61一起构成用于流动通过所述直通式加热器60的液体的流动通道。在外壳61上形成用于连接软管的管接头64a、64b，所述软管与螺旋状延伸的流动通道63连通。在内部主体62上，朝向端面的两侧分别形成环状的轴环65。所述轴环分别具有环形凹槽，在所述环形凹槽中装入O形圈，所述O形圈将内部主体62密封在外壳61内。两个半壳61a、61b围绕内部主体62布置并且借助于螺栓67相互连接，所述螺栓旋入分别设置在相对的半壳上的配合螺纹68中。在内部主体62的左端面上设置电触点69a、69b，通过所述电触点连接位于内部主体内部的电加热装置。

在示例性实施例中，内部主体62的外部壳体由不锈钢制成，两部分式的所述外壳由适用于食品的塑料制成。缠绕在陶瓷主体上的电加热螺旋管用作内部主体内部中的加热装置。在加热螺旋管和内部主体62的不锈钢壳体之间可以填充粉末材料，例如氧化镁，并将所述粉末材料压实，所述粉末材料一方面是电绝缘的，另一方面是可导热的。

所示的直通式加热器60一方面具有紧凑的结构形式并且由此可以节省空间地安装，另一方面该直通式加热器具有较低的热质量，从而该直通式加热器能快速加热。通过所述两部分式的外壳61，可以非常容易地打开和清洁所述直通式加热器60，以便清除附着的奶残余物。

Claims (13)

1.一种用于产生奶泡的装置，具有用于从储存容器(14)经送奶管道(12)输送奶的泵(10)、在所述泵(10)的吸入侧接入所述送奶管道(12)的进气口(20)、设置在所述泵(10)的压力侧的增压元件(26)和沿流动方向设置在所述增压元件(26)下游用于加热由所述泵(10)输送的奶/空气混合物的直通式加热器(28)，

其特征在于，

所述装置具有控制装置(50)，所述控制装置构造成，调整奶泡的输出温度，所述输出温度通过调整所述泵(10)的输送功率来实现。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述直通式加热器(28、60)包括优选为圆柱形的内部主体(62)以及包围所述内部主体(62)的外壳(61)，所述内部主体沿纵向轴线(L)对称地延伸，所述内部主体具有加热装置，并且在所述内部主体(62)和所述外壳(61)之间构成螺旋状环绕所述内部主体(62)并由所述外壳(61)限定的、用于流动通过的液体的流动通道(63)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，通过调节泵转速、特别是利用相位角控制调节泵转速，以实现对输送功率的调整。

4.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，在所述泵(10)的吸入侧设置有用于确定由所述泵抽吸的奶的量的流量计(16)。

5.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述装置具有至少一个温度传感器(30)，所述温度传感器(30)用于测量所吸入的奶或经加热的奶/空气混合物的温度。

6.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述泵(10)构造成齿轮泵。

7.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述增压元件(26)构造成静态混合器、特别是螺旋混合器，或构造成通道阻力元件或构造成节流阀。

8.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述进气口(20)设有可调节的空气阀(22)，并且所述控制装置(50)构造成，根据所述泵(10)所调整的输送功率改变空气供应。

9.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述进气口设置有间歇式空气阀(22)。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，根据所述泵(10)所调整的输送功率调整所述间歇式空气阀(22)的占空比和/或切换频率。

11.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述控制装置(50)构造成，关闭所述直通式加热器(28)以输出冷的奶泡，以及接通所述直通式加热器(28)以输出热的奶泡。

12.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述储存容器(14)安置在冰箱中。

13.一种用于产生温度可调的奶泡的方法，在所述方法中，通过泵(10)从储存容器(14)经送奶管道(12)输送奶，通过在所述泵(10)的吸入侧接入所述送奶管道(12)的进气口(20)以掺入空气，通过设置在所述泵(10)的压力侧的增压元件(26)以在所述泵(10)的出口处产生背压，并且在沿流动方向设置在所述增压元件(26)下游的直通式加热器(28)中加热由所述泵(10)输送的奶/空气混合物，

其特征在于，

为了调整奶泡的输出温度，调整所述泵(10)的输送功率。

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