DE602004009930T2

DE602004009930T2 - Mischeinrichtung, Kaffeemaschine mit solcher Mischeinrichtung und Anwendung solcher Mischeinrichtung

Info

Publication number: DE602004009930T2
Application number: DE602004009930T
Authority: DE
Inventors: Carlos Nikolaas Jozef Maria Koopman; Andreas Raymond Van De Leijgraaf; Romanus Eduard Verhoeven; Johannes Theodorus Emerentia Huiberts
Original assignee: Nestec SA
Current assignee: Nestec SA
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: CA2581036A1; WO2006034810A1; KR20070072545A; US8146487B2; NZ553942A; DE602004009930D1; HK1106988A1; EP1806994A1; BRPI0516163A; AU2005289113A1; JP4744527B2; KR101249630B1; RU2367327C2; AU2005289113B2; JP2008514246A; RU2007115906A; CA2581036C; EP1639924A1; ATE377371T1; ES2293159T3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung, die ein schaumiges flüssiges Produkt bereitstellt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Mischvorrichtung zum Mischen, Aufschäumen und Ausgeben eines Getränks, eine Kaffeemaschine, die mit einer solchen Mischvorrichtung versehen ist, und die Verwendung der Mischvorrichtung.
Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Mischvorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine Mischvorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus WO 03/068039 im Namen der Société des Produits Nestlé S.A, Schweiz bekannt.
Hintergrund der Erfindung
Espresso und andere Kaffee- und Milchgetränke werden häufig durch Mischen eines Pulvers in Wasser zubereitet. Herkömmlich wird dem Getränk Milchschaum durch Dampfaufschäumung zur Verfügung gestellt.
Mischvorrichtungen sind zur schnelleren Zubereitung solcher Getränke und anderer Nahrungsmittel durch Mischen einer pulverisierten Nahrungsmittelkomponente mit einer Flüssigkeit, wie Wasser bekannt. Diese Vorrichtungen führen typischerweise die pulverisierte Komponente in das Wasser ein, das häufig tangential in die Mischkammer gepumpt wird, um einen Wasserwirbel zu erzeugen, um das Pulver in das Wasser zu mischen. Die Mischung wird dann einem Mischmechanismus zugeführt – der auch als Schlagmechanismus bezeichnet wird –, der üblicherweise eine rotierende Platte ist. Die Platte belüftet die Mischung und erzeugt Schaum. Die aufgeschäumte Mischung wird üblicherweise in einen Behälter zum Trinken ausgegeben.
US-A-5,927,553 offenbart zum Beispiel eine Misch- und Ausgabevorrichtung mit einer kreuzförmigen Aufschäumungsschaufel. Es sind auch andere Formen von Aufschäumungsschaufeln bekannt.
Zum Beispiel verwenden Firmen wie Rhea und Zanussi Schlagvorrichtungen mit einer axial kurzen Scheibe mit sehr steil geneigten Wänden. Andere Schlagvorrichtungen weisen Rotoren mit unabhängigen Rampen auf, die sich von einer im wesentlichen ebenen Platte erstrecken. Die bekannten Vorrichtungen weisen im allgemeinen ihre größte Leistungsfähigkeit bei der Zubereitung einer kleinen Gruppe von Produkten auf.
EP 1,116,464 von Bravilor offenbart eine Mischvorrichtung, die einen Motor 14 aufweist, der mit einer Antriebswelle 15 versehen ist, die einen Rotor 16, 17 trägt. Der Rotor besteht aus einer kreisförmigen Scheibe 16, die mit Rippen 17 versehen ist. Die Rippen 17 sind an einer kreisförmigen Endfläche der Scheibe 16 angeordnet und erstrecken sich von dieser Endfläche in axiale Richtung. Wie sich die Rippen 17 exakt längs der kreisförmigen Endfläche erstrecken, wird in EP 1,116,464 weder beschrieben noch gezeigt. Es wird nur eine Rippe in einer Seitenansicht gezeigt. Diese Rippe scheint sich etwa diagonal über die kreisförmige Endfläche der Scheibe 16 zu erstrecken. Die eine Rippe 17 ist an ihren radialen äußeren Enden in die Stromaufwärtsrichtung verjüngt. Der Produktaustrittskanal 11 aus EP 1,116,464 ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Scheibe 16 radial neben den Rippen angeordnet.
WO 03/068039 von Nestle offenbart eine Mischvorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1. In dieser Mischvorrichtung besteht der Rotor im wesentlichen aus einem sich verjüngenden, vorzugsweise sich konisch verjüngenden Rotorkörper, der auf der sich verjüngenden Rotorfläche mit gewundenen, verhältnismäßig kleinen und genau bemessenen Nuten versehen ist. Das Rotorgehäuse weist eine entsprechende verjüngte Innenfläche auf, ist jedoch ein wenig größer, so daß es einen kleinen, genau definierten Spalt zwischen dem Gehäuse und der verjüngten Rotorfläche gibt. Außerdem gibt es auf der stromabwärts gelegenen Seite des Rotors einen kleinen, genau definierten Spalt zwischen der hinteren Fläche des Rotors und dem Rotorgehäuse.
Diese genaue Form und genauen Abmessungen des Rotors und der in ihm vorgesehenen Nuten sowie die genauen Abmessungen des Spalts liefern eine gute Aufschäumung und Belüftung, die bei Pulverkaffee- und Milchgetränkemaschinen sehr wünschenswert ist. Wenn die Drehzahl des Rotors ausreichend hoch ist, ist auch die Zuverlässigkeit dieser Mischvorrichtung langfristig sehr gut. Jedoch tritt bei Drehzahlen des Rotors unter 10000 Umdrehungen pro Minute (U/min) eine Ablagerung von ungelösten oder teilweise gelösten Komponenten am Rotor und Gehäuse auf, wobei die Ablagerung zu einer Verstopfung der Spalte und Nuten führt. Diese Verstopfung ist in dieser Art von Vorrichtungen unerwünscht. Berücksichtigt man, daß die Abmessungen der Spalte und Nuten für optimale Ergebnisse sehr genaue Anforderungen erfüllen müssen, ist diese bekannte Mischvorrichtung in ihrer Herstellung verhältnismäßig kostspielig und für eine Abnahme der Leistung im Fall einer Verstopfung anfällig.
Es gibt folglich offensichtlich einen Bedarf nach einer Mischvorrichtung, insbesondere für Fertiggetränkemaschinen, mit einer sehr guten, wenn nicht verbesserten Aufschäumungs- und Belüftungswirkung, die weniger, vorzugsweise nicht für eine Abnahme der Leistung infolge einer Verstopfung anfällig ist. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche verbesserte Mischvorrichtung bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer Mischvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Ausgehend von WO 03/068039 , d.h. einer Mischvorrichtung zur Belüftung und Aufschäumung eines Produkts, das eine flüssige Komponente und mindestens eine weitere Komponente aufweist, die aufweist:

• einen Rotor mit einer Drehachse und einer Umdrehungsfläche, die durch den Rotor bei einer Drehung um seine Drehachse definiert wird, wobei sich die Umdrehungsfläche von einem ersten Achsenende zu einem zweiten Achsenende erstreckt, und wobei das erste Achsenende bezüglich des zweiten Achsenendes stromaufwärts angeordnet ist;
• einen Motor in einer Antriebsbeziehung mit dem Rotor zum Drehen des Rotors um die Drehachse; und
• einen Produktaustrittskanal, der stromabwärts vom Rotor angeordnet und zur Abgabe des belüfteten und aufgeschäumten Produkts der flüssigen und mindestens einen weiteren Komponente eingerichtet ist;

Durch Bereitstellung der Kammern werden Räume geschaffen, in denen ungelöste oder teilweise gelöste Teilchen gelöst werden können, wobei die Auflösung durch die Rippen erheblich unterstützt wird, die starke Turbulenzen erzeugen. Außerdem wird leicht Luft in diesen Kammern gefangen und durch die starken Turbulenzen in die Flüssigkeit geschlagen, was die Aufschäumungswirkung erhöht.
In einer bevorzugten Weise ist die stromabwärts gelegene Rotationsfläche mit Nuten versehen, die sich von der ersten zur zweiten Endfläche erstrecken. Die starke Turbulenz, die durch die Rippen verursacht wird, breitet sich folglich in den Nuten und zwischen dem Rotor und dem Rotorgehäuse aus. Die starke Turbulenz wirkt folglich auch einer Ablagerung von Teilchen auf dem Rotor und dem Rotorgehäuse stromabwärts von den Rippen und Kammern entgegen. Vorzugsweise mündet in jede Kammer mindestens eine der Nuten ein.
Die Kammern sind bezüglich der Nuten verhältnismäßig groß. In axiale Richtung betrachtet, ist die Durchgangsbreite (in mm²) der Nuten, die in eine Kammer einmünden, kleiner als die Durchgangsbreite (in mm²) dieser einen Kammer, ebenfalls in axiale Richtung betrachtet. Diese (axiale) Durchgangsbreite der Nuten (in mm²), die in eine Kammer einmünden, wird zwischen 5 und 25% der (axialen) Durchgangsbreite (in mm²) der einen Kammer liegen. Anders ausgedrückt und in tangentiale Richtung betrachtet, wird die Breite jeder Kammer (in mm) größer als die Breite (in mm) der Nuten sein, die in sie einmünden.
Die Nuten im stromabwärts gelegenen Teil des Rotors dienen dazu, die Rotationsbewegung der Flüssigkeit (die durch den stromaufwärts gelegenen Teil des Rotors induziert wird) im Gang zu halten.
Weitere Tests mit der Erfindung offenbarten, daß als Folge der neuen und erfinderischen Rotorgestaltung die Anforderungen bezüglich der Genauigkeit der Abmessungen der Spalte, Nuten und des Rotors von sehr viel geringerer Bedeutung als im Fall der Gestaltung aus WO 03/068093 ist. Einerseits stellt dies eine leichtere Herstellung bereit und andererseits reduziert es die Möglichkeit einer reduzierten Leistung, falls eine gewisse Ablagerung von Teilchen stattfinden könnte. Mit anderen Worten ist die Leistung des vorliegenden Mischers weniger für negative Effekte infolge einer Ablagerung von Teilchen anfällig.
Um Zentripetalkräfte zur Aufschäumung und Belüftung auszunutzen, ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Umdrehungsfläche am ersten Achsenende kleiner als der Durchmesser der Umdrehungsfläche am zweiten Achsenende ist.
Um die Überleitung des Produkts aus den Kammern in die Nuten und zur stromabwärts gelegenen Seite des Rotors zu unterstützen, ist es vorteilhaft, wenn sich die radialen Kanten der Rippen bezüglich der Drehachse in Stromaufwärtsrichtung verjüngen, vorzugsweise konisch verjüngen. Dies erzeugt eine Turbulenz, die längs der Rippen in Stromabwärtsrichtung zunimmt.
Um den Transport des Produkts längs des stromabwärts gelegenen Teils des Rotors zu unterstützen und dort eine Abnahme des Pegels der vorher erzeugten Turbulenz entgegenzuwirken, vorzugsweise zu verhindern, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn sich die stromabwärts gelegene Rotationsfläche bezüglich der Drehachse in Stromaufwärtsrichtung verjüngt, vorzugsweise konisch verjüngt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die stromaufwärts gelegene Rotationsfläche eine zylindrische Fläche ist. Einerseits sorgt dies dafür, daß die Durchgangsbreite der Kammern in die axiale Stromabwärtsrichtung zunimmt, während dies andererseits eine leichtere Herstellung bereitstellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bezüglich einer leichteren Herstellung des Rotors vorteilhaft, wenn sich die Rippen im wesentlichen genau in axiale Richtung und/oder im wesentlichen genau in radiale Richtung erstrecken.
Um das Zerbrechen größerer fester Teilchen beim Eintritt in die Kammern des Rotors zu unterstützen, sowie die Turbulenzwirkungen zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die Rippen eine abgerundete stromaufwärts gelegene Kante aufweisen.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die axiale Länge des stromaufwärts gelege nen Teils und die axiale Länge des stromabwärts gelegenen Teils etwa dieselben sind. Je länger der stromabwärts gelegene Teil sein wird, je einheitlicher werden die Luftblasen werden. Jedoch werden auch die Zutaten und Luft um so besser in der Flüssigkeit gelöst, je länger der stromaufwärts gelegene Teil ist. Wenn man die begrenzte Länge berücksichtigt, die für den Rotor zur Verfügung steht, führt dies zu dem Kompromiß, beiden Teilen etwa dieselbe Länge zu geben.
Hinsichtlich Merkmalen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung, die ähnlich oder identisch zur Vorrichtung aus WO 03/068039 sind, wird auf die Beschreibung von WO 03/068039 Bezug genommen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf die Seiten 2 und 3 von WO 03/068039 .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Rotors für den Zweck, einige Ausdrücke zu definieren, die in Anspruch 1 verwendet werden;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die einen Rotor gemäß 2 aufweist;
4 ist eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der 3; und
5 ist eine Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen der Ausführungsform der 3.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen,
1 erläutert mit einer perspektivischen und schematischen Ansicht einige der Ausdrücke, die im Anspruch 1 verwendet werden. 1 zeigt einen Rotor 1, der als Beispiel die Form einer rechteckigen Platte aufweist. Dieser Rotor 1 ist um eine Drehachse 2 drehbar. Der Rotor 1 weist eine radiale Außenkante 3 auf. Wenn man den Rotor 1 um seine Drehachse 2 dreht, wird die Außenkante 3 eine Rotationskontur 4 beschreiben, die in diesem Beispiel zylindrisch sein wird. Diese Rotationskontur 4 wird als „die Umdrehungsfläche, die durch den Rotor bei der Drehung um seine Drehachse definiert wird", kurz „die Umdrehungsfläche" bezeichnet. Diese „Umdrehungsfläche" ist folglich hauptsächlich eine darstellende oder hypothetische Fläche im mathematischen Sinn. Falls der Rotor zum Beispiel ein Zylinder mit der Drehachse wäre, die mit der Zylinderachse zusammenfällt, würde die zylindrische Außenfläche dieses Zylinders mit seiner „Umdrehungsfläche" zusammenfallen.
Weiter auf 1 bezugnehmend, erstreckt sich die Umdrehungsfläche 4 zwischen einem ersten Achsenende 5 und einem zweiten Achsenende 6. Vorausgesetzt, das erste Achsenende 5 weist in eine Stromaufwärtsrichtung, ist das erste Achsenende 5 bezüglich des zweiten Achsenendes stromaufwärts angeordnet, und der Rotor kann in einen stromaufwärts gelegenen Teil 7 und stromabwärts gelegenen Teil 8 unterteilt werden. Entsprechend ist die Außenkante 3 in einen stromaufwärts gelegenen Teil 3b und einen stromabwärts gelegenen Teil 3a unterteilt.
Weiter zeigt in 1 ein Pfeil A die axiale Richtung an (der Pfeil A zeigt in die Stromabwärtsrichtung), zeigt ein Pfeil R die radiale Richtung an (der Pfeil zeigt in die radiale Auswärtsrichtung), und zeigt ein Pfeil T die tangentiale Richtung an.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor. Die Ausdrücke, die in 1 erläutert werden, werden in 2 durch dieselbe Bezugsziffer angezeigt, die um 100 erhöht ist. Der gesamte Rotor wird durch 101 angezeigt. Die Bezugsziffer 104 ist weggelassen worden, um die Übersichtlichkeit der 2 nicht zu stören. Es wird jedoch klar sein, daß im Fall der 2 die Umdrehungsfläche eine konische Fläche ist, die durch die sich verjüngenden Flächenteile 103a und sich verjüngenden Kanten 103b definiert wird.
Der Rotor 101 weist einen stromabwärts gelegenen Teil 108 und einen stromaufwärts gelegenen Teil 107 auf.
Der stromabwärts gelegene Teil 108 ist ein Rotationskörper 109. Der Rotationskörper 109 weist eine erste Endfläche 110, die stromaufwärts weist (entgegengesetzt zum Pfeil A), eine zweite Endfläche 106, die stromabwärts weist (in die Richtung des Pfeils A), und eine stromabwärts gelegene Rotationsfläche 103a auf. Die stromabwärts gelegene Rotationsfläche 103a weist in radiale Auswärtsrichtung und erstreckt sich von der ersten Endfläche 110 zur zweiten Endfläche 106. In diesem Fall entspricht die zweite Endfläche 106 dem sogenannten zweiten Achsenende des Rotors 101.
Der stromaufwärts gelegene Teil 107 weist eine stromaufwärts gelegene Rotationsfläche 112 auf. Diese stromaufwärts gelegene Rotationsfläche 112 weist in radiale Auswärtsrichtung (Pfeil R in 1). Die stromaufwärts gelegene Rotationsfläche 112 ist mit Rippen 113 versehen. Die Rippen 113 erstrecken sich in radiale Richtung und in axiale Richtung, d.h. die Ausdehnung der Rippen weist eine radiale sowie eine axiale Komponente auf. Die Ausdehnung der Rippen kann folglich auch eine tangentiale Komponente (Richtung des Pfeils T) aufweisen, die größer als null ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die tangentiale Komponente der Ausdehnung der Rippen null, so daß sich die Rippen 113 genau in axiale und genau in radiale Richtung erstrecken.
Es werden Kammern 114 zwischen benachbarten Rippen 113, der ersten Endfläche 110 des Rotationskörpers 9 und der stromaufwärts gelegenen Rotationsfläche 112 definiert. Diese Kammern 114 sind in die radiale Auswärtsrichtung (Pfeil R) und in die Stromaufwärtsrichtung (entgegengesetzt zum Pfeil A) offen.
Jede Kammer 114 ist über mindestens eine Nut 111 mit der stromabwärts gelegenen Seite 106 des Rotationskörpers 109 verbunden. Diese Nuten 111 sind in der stromabwärts gelegenen Rotationsfläche 103a vorgesehen.
Die Umdrehungsfläche (die nicht mit einer Bezugsziffer angezeigt wird, vergleiche jedoch Bezugsziffer 4 in 1) des Rotors 101 wird durch die stromabwärts gelegene Rotationsfläche 103a und die radialen Kanten 103b der Rippen 113 definiert.
In der Ausführungsform der 2 verjüngen sich sowohl die stromabwärts gelegene Rotationsfläche 103a als auch die radialen Kanten 103b der Rippen 113 bezüglich der Drehachse. Da in dieser Ausführungsform beide Verjüngungen einen im wesentlichen konstanten Verjüngungswinkel aufweisen (im Fall der Rotationsfläche 103a wird dieser Verjüngungswinkel auch als Flächenwinkel bezeichnet), ist die Umdrehungsfläche dieses Rotors 101 im wesentlichen konisch. Es wird jedoch angemerkt, daß beide Verjüngungen auch unterschiedlich sein können; daß die radialen Kanten 103b und/oder die Rotationsfläche 103a auch nicht verjüngt sein können; und daß die radialen Kanten 103b und/oder die Rotationsfläche 103a auch eine nicht konstante Verjüngung aufweisen können (d.h. die Verjüngung folgt einer gekrümmten Linie).
Im nächstfolgenden wird ein erfindungsgemäßer Rotor 101 in Bezug auf eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung erläutert (die einen solchen Rotor aufweist), die in 3–5 gezeigt wird. Mit einigen Ausnahmen, wie dem Rotor, ist die Ausführungsform der Erfindung, die in 3–5 gezeigt wird, mit der Mischvorrichtung identisch, die in WO 03/068039 beschrieben wird. Diese WO 03/068039 ist in dieser Hinsicht vollständig durch Verweis aufgenommen. Obwohl die Ausführungsform der Erfindung gemäß der 3–5 eine bevorzugte Ausführungsform ist, wird klar sein, daß der Rahmen dieser Erfindung durch die Ansprüche und nicht durch die bevorzugte Ausführungsform definiert wird.
Bezugnehmend auf die 3 und 4, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Mischvorrichtung 10, die einen Eingangsbehälter 12 aufweist. Der Eingangsbehälter 12 weist einen Beckenabschnitt 14 mit einem tangentialen Einlaß 16 zum Zuführen einer Flüssigkeit unter Druck auf. Es ist vorzugsweise ein automatisch gesteuertes Ventil vorgesehen, um den Flüssigkeitsfluß in den Eingangsbehälter 12 zu steuern. Die Flüssigkeit wird durch den Einlaß mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die so ausgewählt wird, daß eine Wirbelströmung, vorzugsweise im wesentlichen ein Wasserwirbeleffekt erzeugt wird.
Eine Komponente, die mit der Flüssigkeit gemischt werden soll, vorzugsweise eine pulverisierte Nahrungsmittelsubstanz, wird in einen Pulvereinlaß 18 eingeführt, der vorzugsweise eine Öffnung auf der Oberseite des Beckenabschnitts 14 aufweist. Das Pulver kann mit der Hand oder automatisch durch eine Pulverquelle zugeführt werden, die vorzugsweise über der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Die Pulverquelle weist vorzugsweise einen Dosiermechanismus, wie eine Dosierschnecke auf, um automatisch eine vorgegebene Menge Pulver in den Eingangsbehälter 12 zu dosieren. Es erstreckt sich eine Umkantung 20 um das Innere des Pulvereinlasses 18, die in den Beckenabschnitt 14 vorsteht, um zu verhindern, daß die wirbelnde Flüssigkeit aus dem Eingangsbehälter 12 durch dessen Oberseite austritt. Es wird ein Sog auf eine Ausflußöffnung 21 ausgeübt, die mit der Unterseite der Umkantung 20 verbunden ist, um jedes verspritzte Material abzusaugen. Der Pulvereinlaß ist ausreichend groß, um das darin gegossene Pulver aufzunehmen und außerdem eine ausreichende Menge Luft zum Mischen mit der Flüssigkeit und der Komponente aufzunehmen.
In der gezeigten Ausführungsform ist ein Verengungsabschnitt 22 des Eingangsbehälters 12 unter dem Beckenabschnitt 14 angeordnet. Der Verengungsabschnitt 22 weist vorzugsweise einen engeren Durchmesser als der Beckenabschnitt 14 auf und weist eine Verengungsöffnung 24 auf, die an einer lateralen Seite angeordnet ist, wie in 2 gezeigt. Der Verengungsabschnitt 22 ist vorzugsweise im allgemeinen koaxial mit dem Beckenabschnitt 14 und verengt sich im wesentlichen gleichmäßig längs der Achse des Beckenabschnitts 14. Dies verbessert den Flüssigkeitsfluß darin und reduziert jedes Einfangen von Pul ver. Vorzugsweise weist ein Übergang zwischen dem Beckenabschnitt 14 und dem Verengungsabschnitt 22 im Querschnitt eine Biegung 25 nach innen auf, der sich ein schräger Abschnitt 27 anschließt, dem sich eine Biegung 29 nach außen anschließt.
Bezugnehmend auf die 4 und 5, steht eine Rotoranordnung vorzugsweise an der Verengungsöffnung 24 mit dem Eingangsbehälter 14 in Flüssigkeitsverbindung. Die Rotoranordnung weist einen Rotor 101 auf. Ein Motor 30 treibt eine Rotorwelle 32 an, die den Rotor 101 so antreibt, daß der Motor 30 den Rotor an und um die Drehachse 102 der Rotorachse 34 antreibt, die auch als die Rotorachse bezeichnet wird. Es ist vorzugsweise eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, um den Betrieb und die Drehzahl des Motors 30 zu steuern.
Der bevorzugte Rotor 101 weist eine konische Umdrehungsfläche 104 auf. Die konische Umdrehungsfläche 104 weist vorzugsweise bezüglich der Rotorachse 102 nach außen und kann einen im wesentlichen geraden Querschnitt aufweisen, wie in der gezeigten Ausführungsform, oder kann einen gekrümmten Querschnitt mit einem Verjüngungswinkel aufweisen, der längs der axialen Länge des Rotors 101 variiert. Die Umdrehungsfläche erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform unter einem Flächenwinkel 42 zur Rotorachse 102. Der Flächenwinkel 42 ist ein Durchschnittswinkel zwischen einem ersten und zweiten Achsenende 105, 106, und die Umdrehungsfläche 104 ist vorzugsweise um ihren Umfang zwischen den Achsenenden 105, 106 im wesentlichen stetig. Der Winkel kann sich jenseits der Achsenenden 105, 106 ändern. Der Flächenwinkel 42 liegt vorzugsweise etwa zwischen 5° und 85°, bevorzugter etwa zwischen 10° und 45°, noch bevorzugter etwa zwischen 15° und 35°, und am bevorzugtesten etwa zwischen 20° und 30°.
Die bevorzugte Umdrehungsfläche 104 erstreckt sich im wesentlichen zwischen den ersten und zweiten Achsenenden 105, 106. Da die Umdrehungsfläche 104 konisch oder verjüngt ist, weist das erste Achsenende 105 einen kleineren Durchmesser als das zweite Achsenende 106 auf. Das erste Achsenende 105 weist vorzugsweise zum Inneren des Eingangsbehälters 12, wobei das zweite Achsenende 106 auf einer gegenüberliegenden Seite der Umdrehungsfläche 104 angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser des zweiten Achsenendes 106 mindestens etwa 10% größer als der Durchmesser des ersten Achsenendes 105. Bevorzugter beträgt der Durchmesser des zweiten Achsenendes etwa zwischen 1,25 und 2,5 mal die Größe des Durchmessers des ersten Achsenendes. Die Umdrehungsfläche 104 weist vorzugsweise eine axiale Länge von etwa zwischen einem Viertel und dem Doppelten der Größe des Durchmessers des ersten Achsenendes auf. In einer Ausführungsform beträgt der Durchmesser des ersten Achsenendes etwa zwischen 13 und 25 mm, und der Durchmesser des zweiten Achsenendes beträgt etwa zwischen 30 und 35 mm, mit einer axialen Länge zwischen den Achsenenden zwischen etwa 10 und 25 mm. Der Durchmesser des Rotors, einschließlich der Achsenenden wird vorzugsweise zum weitesten Punkt an der Stelle gemessen, die längs der Achse 102 gemessen wird. Folglich wird der Durchmesser eines Rotors mit Vorsprüngen, wie den Rippen 113, zur Spitze der Vorsprünge gemessen. Die Nuten 111 an der Umdrehungsfläche sind in der bevorzugten Ausführungsform nicht tiefer als etwa 6 mm.
Die Umdrehungsfläche 104 weist vorzugsweise einen Flächeninhalt von mindestens etwa 800 mm² und bevorzugter mindestens etwa 100 mm², und vorzugsweise höchstens etwa 3000 mm² und bevorzugter höchstens etwa 2000 mm² auf. Am bevorzugtesten liegt der Flächeninhalt zwischen etwa 1000 und 1200 mm². Dieser Flächeninhalt wird berechnet, wobei die Querschnitte der Fläche als kreisförmig angenommen werden und der Durchmesser des Rotors an den relevanten Achsenabschnitten wie oben beschrieben erhalten wird.
Zusätzlich befinden sich in der gezeigten Ausführungsform die Achsenenden 105, 106 an den äußersten Enden des kegelstumpfförmigen Rotors 101. In anderen Ausführungsformen können sich die Achsenenden 105, 106 entfernt von den Enden des Rotors befinden. In einer Ausführungsform ist das erste, kleinere Achsenende 105 so definiert, daß es sich an dem Abschnitt des verjüngten Rotors befindet, wo der Durchmesser mindestens etwa 13 mm annimmt. Folglich weist diese Ausführungsform eine Umdrehungsfläche auf, die von der Stelle auf dem Rotor gemessen wird, wo der Durchmesser mindestens etwa 13 mm annimmt. Diese alternative Ausführungsform kann außerdem einen zweiten Flächenabschnitt des Rotors aufweisen, der sich in die Richtung weg vom zweiten Achsenende erstreckt, und der stetig sein kann und der benachbarten Umdrehungsfläche folgen kann. Der zweite Flächenabschnitt kann sich zum am weitesten stromaufwärts gelegenen Ende des Rotors erstrecken. In einer anderen Ausführungsform wird der Flächenabschnitt von der Stelle auf dem Rotor gemessen, wo der Durchmesser mindestens etwa 20 mm annimmt, und in noch einer anderen Ausführungsform wird er von der Stelle auf dem Rotor gemessen, wo der Durchmesser mindestens etwa 25 mm annimmt.
In der bevorzugten Ausführungsform weist die zweite oder hintere Rotorfläche 48 vorzugsweise einen ausgesparten Abschnitt 50 auf, der von der Vorderfläche 44 in eine entgegengesetzte Richtung weist. In den Zeichnungen sind die ersten 44 und zweiten 48 Rotorflächen an den ersten und zweiten Achsenenden 105, 106 angeordnet. In der beschriebenen alternativen Ausführungsform, in der eine oder beide Achsenenden 105, 106 vom Ende des Rotors selbst entfernt angeordnet sind, sind eine oder beide Achsenenden bzw. Rotorflächen ebenfalls entfernt voneinander angeordnet.
Der Rotor 101 ist in einem Rotorgehäuse 52 angeordnet, das in der gezeigten Ausführungsform ein integraler Teil eines einheitlichen Aufbaus mit dem Eingangsbehälter 12 ist. Das bevorzugte Rotorgehäuse 52 weist eine innere Gehäusefläche 54 mit einer Form auf, die im wesentlichen der Umdrehungsfläche 104 entspricht. Es ist ein Scherspalt 56 zwischen der Gehäusefläche 54 und der Umdrehungsfläche 104 definiert, der eine Breite aufweist, die so ausgewählt ist, daß sie eine ausreichende Durchflußgeschwindigkeit und Energieübertragung auf die Mischung für eine erwünschte Aufschäumwirkung aufweist.
Gemessen in eine Richtung senkrecht zur Rotorachse 102 beträgt der Scherspalt 56 vorzugsweise mindestens etwa 1,5 mm, bevorzugter mindestens etwa 1,8 mm, und am bevorzugtesten mindestens 2 mm. Gemessen in diese Richtung beträgt der Scherspalt 56 vorzugsweise höchstens etwa 3 mm und bevorzugter höchstens etwa 2,5 mm. In einer Ausführungsform beträgt der Scherspalt etwa 2–2,5 mm, wie 2,25 mm. Die konische Form der Umdrehungsfläche 104 stellt einen langen Scherspalt 56 zur Einwirkung auf die flüssige Mischung bereit, während eine Pumpwirkung bereitgestellt wird, und ohne daß ein extrem großer Radius benötigt wird.
Wie in 2 und 5 gezeigt, definiert die stromabwärts gelegene Fläche 103a vorzugsweise mehrere abgerundete Nuten 111, die sich zwischen den ersten 110 und zweiten 106 Endflächen erstrecken. Die bevorzugten Nuten 111 könnten gewunden sein, so daß sie längs der axialen Länge des Rotors spiralförmig verlaufen, jedoch erstrecken sie sich in der gezeigten Ausführungsform ohne Drehung in die axiale Richtung. Die Nuten 111 der vorliegenden Ausführungsform sind etwa zwischen 0,5 und 3 mm tief. Die Nuten 111 sind vorzugsweise so eingerichtet und bemessen, daß sie die damit zusammenhängende Bewegung der Flüssigkeit im Gang halten. Unterdessen dient der Scherspalt 56 zwischen dem Rotor und dem Gehäuse dazu, den Luftblasen im Schaum eine einheitlichere Größe zu geben, indem die größeren Blasen aufgebrochen werden und aus ihnen kleinere Blasen erzeugt werden. Die einheitlichere Größe der Luftblasen gibt dem Schaum ein bauchiges Aussehen, und die kleinere Größe ergibt eine bessere Stabilität. Im Fall der gewundenen Nuten 111 kann der Motor 30 den Rotor 101 in oder gegen die Richtung der Nuten 111 drehen, abhängig vom erwünschten Pump- und Aufschäumeffekt.
Jedoch auch im Fall von nicht gewundenen Nuten 111 kann der Motor den Rotor in zwei entgegengesetzte Richtungen drehen.
Ein Wandelement 57, das eine Rückwand 58 aufweist, ist hinter dem Rotor angeordnet, wobei es dem zweiten Achsenende 106 und der hinteren Rotorfläche 48 gegenüberliegt. Wie in WO 03/068039 kann die Rückwand 58 Vorsprünge aufweisen, die vorzugsweise mindestens eine Rippe bilden, die zum Rotor 101 vorsteht. Jedoch im Gegensatz zu WO 03/068039 kann die Rückwand 58 infolge der vorliegenden Rotorgestaltung auch ohne Vorsprünge sein.
Der Rotor 101 ist vorzugsweise vom Wandelement 57 beabstandet. In der bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Achsenende 106 des Rotors 101 vom Wandelement 57 mit einem Abstand 90 von mindestens etwa 1,5 mm, bevorzugter mindestens etwa 2 mm, und am bevorzugtesten mindestens etwa 3 mm beabstandet. Der Abstand zwischen dem Rotor 101 und dem Wandelement beträgt vorzugsweise höchstens etwa 8 mm, bevorzugter höchstens etwa 6 mm, und am bevorzugtesten höchstens etwa 5 mm. Eine praktische Ausführungsform weist nahe der Mitte einen Abstand von etwa 2,5 mm und nahe der Außenkante der zweiten Endfläche 106 von etwa 4 mm auf.
Um einen ausreichenden Raum für die gemischte und aufgeschäumte Flüssigkeit bereitzustellen, um die Mischvorrichtung zu verlassen, weist die Rückwand 58 vorzugsweise einen größeren Außendurchmesser als der Rotor 101 auf, vorzugsweise mindestens etwa 20% größer und bevorzugter mindestens etwa 30% größer, und ferner vorzugsweise höchstens etwa 60% größer, und bevorzugter höchstens etwa 40% größer. Zum Beispiel kann der Durchmesser der Rückwand 58 etwa 37,5% größer als der Durchmesser des zweiten Achsenendes des Rotors sein. Der Außendurchmesser der Rückwand 58 der bevorzugten Ausführungsform beträgt mindestens etwa 40 mm und höchstens etwa 60 mm.
Eine Produktaustrittsröhre 72 ist stromabwärts vom Rotor 101 und der Rückwand 58 angeordnet und ist angeordnet, die auf geschäumte Flüssigkeitsmischung auszugeben. Die Produktaustrittsröhre 72 wird als ein integraler Teil des einheitlichen Aufbaus mit dem Eingangsbehälter 12 gezeigt. Die Produktaustrittsröhre 72 weist vorzugsweise einen Kanal mit einem Durchmesser auf, der gemäß des Endprodukts ausgewählt wird, das ausgegeben werden soll. Die bevorzugte Produktaustrittsröhre 72 weist für Ausführungsformen, die dazu bestimmt sind, mehrere unterschiedliche Milch- und Kaffeegetränke zuzubereiten, einen Innendurchmesser von etwa zwischen 2 mm und 8 mm auf. Ausführungsformen, die hauptsächlich für Kaffee bestimmt sind, weisen vorzugsweise eine Produktaustrittsröhre 72 mit einem Innendurchmesser von etwa zwischen 2 mm und 5 mm auf, und in Ausführungsformen, die hauptsächlich für Milch bestimmt sind, liegt der Innendurchmesser vorzugsweise zwischen etwa 4 mm und 8 mm. Der Durchmesser der Produktaustrittsröhre 72 wird so ausgewählt, daß die gewünschte Pumpleistung aus dem Rotor 101 erhalten wird. Eine Erhöhung des Durchmessers des Kanals ermöglicht einen schnelleren Strom, während eine Senkung des Durchmessers mehr Gegendruck liefert, um die flüssige Mischung für eine längere Zeit in der Rotoranordnung und Eingangskammer 12 zu zurückzuhalten. In Ausführungsformen, die für Milch- und Kaffeegetränke verwendet werden, beträgt der Innendurchmesser der Austrittsröhre 72 erfindungsgemäß zwischen 4 mm und 6 mm. Eine Austrittsröhre 72 mit einem Innendurchmesser, der kleiner als 2 mm ist, hat den Nachteil, daß die Eigenschaften der Materialien, die verwendet werden, um die Röhre herzustellen, (mit abnehmenden Durchmesser) zunehmend beginnen, Auswirkungen auf die Flüssigkeit zu haben. Diese könnt dazu führen, daß die Flüssigkeit als Folge von zum Beispiel adhäsiven, kohäsiven, hydrophoben und hydrophilen Eigenschaften nicht durch die Austrittsröhre gehen will.
Im Gebrauch wird die Flüssigkeit durch den tangentialen Einlaß 16 tangential in den Eingangsbehälter 12 eingeleitet. In der bevorzugten Ausführungsform weist die Flüssigkeit Wasser auf, und die Durchflußgeschwindigkeit liegt etwa zwischen 3 ml/s und 30 ml/s, bevorzugter etwa zwischen 5 ml/s und 15 ml/s, und am bevorzugtesten etwa zwischen 9 ml/s und 12 ml/s. Zu der Zeit, zu der der Wasserstrom in den Eingangsbehälter 12 begonnen wird, oder vorzugsweise danach wird eine pulverisierte Nahrungsmittelkomponente, wie ein pulverisiertes Kaffeeprodukt und/oder Milchpulver durch den Pulvereinlaß 18 in das Wasser dosiert. Vorzugsweise beginnt die Pulverdosierung mindestens etwa 0,1 s, nachdem die Wasserdosierung beginnt, und bevorzugter mindestens etwa 0,3 s später, und vorzugsweise höchstens etwa 3 s später, und bevorzugter höchstens etwa 1,0 s später. Vorzugsweise wird das Wasser weiter in den Eingangsbehälter 12 eingeleitet, bis die Pulverdosierung gestoppt wird, und vorzugsweise höchstens etwa 8 s, nachdem die Pulverdosierung endet, und bevorzugter höchstens etwa 3 s später, und vorzugsweise mindestens etwa 1,0 s später.
Das Wasser und das Pulver beginnen, in der Wirbelströmung im Eingangsbehälter 12 gemischt zu werden, der den Verengungsabschnitt 22 aufweist. Der Rotor 101 wird durch den Motor 30 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die ausreicht, um die Mischung zur Produktaustrittsröhre 72 zu pumpen und um den erwünschten Aufschäum- und Belüftungseffekt zu erzeugen. Der Rotor 12 saugt zur Beimischung in die Mischung Luft an. Die Gestaltung und der Ort der Rückwand 58 bezüglich des Rotors 101 setzen den Aufschäumeffekt fort, wobei die Effizienz der Vorrichtung erhöht wird. Die Drehung des Rotors 101 und die Form der Rückwand 58 hindert zentrifugal das flüssige Produkt daran, sich hinter dem Rotor anzusammeln. Die Geschwindigkeit des Rotors 101 ist vorzugsweise variabel, um eine Geschwindigkeitsauswahl zu ermöglichen, um den gewünschten Energiebetrag an die Mischung abzugeben, um die gewünschte Aufschäumung zu erhalten. Um Produkte mit bestimmten Qualitäten zu erhalten, wird die Drehzahl des Rotors 101 während der Zubereitung eines einzelnen Produkts zwischen zwei oder mehreren Drehzahlen verändert.
Die Vorrichtung 10 liefert eine sehr spezifische Energieableitung, um Milchschaum zu erzeugen und eine mäßig niedrige spezifische Energieableitung, um eine hochqualitative Kaffee-Crema in derselben Einheit zu erhalten. Das aufgeschäumte Produkt wird dann durch die Produktaustrittsröhre 72 ausgegeben.
Es ist festgestellt worden, daß um einem authentischen Qualitätsmilchschaum zu erzeugen, wenn Milchpulver in einem Getränkausgabegerät verwendet wird, die spezifische Energieableitung über etwa 1 J/g des Produkts liegen sollte, das Milchpulver und Wasser zusammen enthält. Authentischer Milchschaum, wie er in der vorliegenden Anmeldung bezeichnet wird, ist ein aufgeschäumtes Produkt mit einem im Vergleich zum Volumen der Flüssigkeit mindestens gleichen Volumen Milchschaum. Der Milchschaum im Produkt mit authentischem Milchschaum weist vorzugsweise eine Dichte von etwa zwischen 50 mg/l und 300 mg/l auf. Ein authentischer Cappuccino kann mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, der ein Volumen aufweist, das durch etwa 1/3 Kaffee, etwa 1/3 aufgeschäumtem Milchschaum und etwa 1/3 Milch gebildet wird, die nach der Aufschäumung flüssig blieb. Der bevorzugte Milchbruchteil im authentischen Cappuccino weist ein Volumen auf, das mindestens so groß wie das Volumen des Flüssigkeitsanteils ist. Der Schaum der aufgeschäumten Milch im fertig zubereiteten Getränkeprodukt ist vorzugsweise stabil, wobei mindestens etwa 2/3 des Schaumvolumens nach 10 Minuten übrigbleiben.
Die Energieableitung der Vorrichtung kann gesteuert werden, indem der Scherspalt, die Rotordrehzahl und die Produktdurchflußgeschwindigkeit eingestellt werden, obwohl diese Quantitäten unabhängig sind. Eine Reduzierung des Scherspalts, eine Erhöhung der Rotordrehzahl und eine Abnahme der Durchflußgeschwindigkeit wird eine höhere Energieableitung liefern. Die bevorzugte Durchflußgeschwindigkeit liegt zwischen mindestens etwa 5 g/s und bis zu etwa 30 g/s, und bevorzugter mindestens etwa 8 g/s und bis zu etwa 15 g/s. Wenn die Größe des Spalts reduziert wird, werden die Durchflußgeschwindigkeiten entsprechend reduziert und die Luftmenge, die in den Spalt gesogen wird, wird ebenso reduziert, wobei die Aufschäumung und Belüftung reduziert werden, und die Reibung erhöht wird. Wenn die Drehzahl (d.h. „U/min") erhöht wird, werden die Geräusche und Kosten der Maschine ebenso zunehmen.
Die oben beschrieben Ausführungsformen ermöglichen eine Vorrichtung mit kompakter Größe und mit einer erwünschten Durchflußgeschwindigkeit zur Zubereitung individueller Getränke, die bereitgestellt werden sollen, ohne daß extrem hohen Rotordrehzahlen, wie über etwa 30000 U/min erforderlich sind. Die bevorzugte Drehzahl, die für aufgeschäumten Kaffee oder Milchschaum verwendet wird, liegt zwischen 10000 und 30000 U/min, am bevorzugtesten zwischen 10000 und 25000 U/min.
Jedoch gibt es auch im Bereich unter 10000 U/min verglichen mit Vorrichtungen des Stands der Technik, die mit denselben Rotordrehzahlen unter 10000 U/min betrieben werden, eine verbesserte Leistung mit guten Aufschäumergebnissen. Bezüglich des Stands der Technik werden gute Ergebnisse mit Rotordrehzahlen ab 3000 U/min, vorzugsweise ab 5000 U/min, bevorzugter ab 7500 U/min, jedoch immer noch unter oder bei 10000 U/min erhalten.
Die erfindungsgemäße Rotorgestaltung ermöglicht es zum Beispiel, eine Vorrichtung gemäß WO 03/068039 zu betreiben, die bei niedrigen Rotordrehzahlen betrieben werden soll (d.h. niedrige U/min), ohne ihre Zuverlässigkeit zu senken.
Indem die Rippen am stromaufwärts gelegenen Teil des Rotors hergestellt werden (d.h. dem Teil, wo die Heißwasser/Zutaten-Mischung, die aus dem obigen Eingangsbehälter 12 kommt, in die Rotoranordnung eintritt), werden (kleine) Kammern 112 ermöglicht, wo ungelöste größere Zutatenteilchen eintreten können, ohne die Bewegung des Rotors zu blockieren oder irgendeinen anderen Schaden anzurichten. Dies ermöglicht es folglich auch, daß gröbere Zutaten (Komponenten) verwendet werden. In den Kammern 112 kann außerdem Luft eingeschlossen werden, die, wenn sich der Rotor dreht, in die Heißwasser-Zutaten-Mischung geschlagen wird, so daß der Aufschäumvorgang verbessert wird.
Wenn sie mit ausreichend hoher Drehzahl gedreht werden, erzeugen die Rippen 112 eine größere Turbulenz, die einen Kontakt zwischen dem Wasser und den ungelösten Zutaten (Komponenten) erzwingt. In der Praxis erstreckt sich diese größere Turbulenz nicht nur über den stromaufwärts gelegenen Teil des Rotors, sondern umfaßt auch den stromabwärts gelegenen Teil (umfaßt folglich im wesentlichen den gesamten Rotor), die es erzwingt, daß die gesamten Zutaten gelöst werden, bevor sie am Rotor haften können. Falls ungelöste oder teilweise gelöste Zutaten immer noch an der Fläche des Rotors oder an der Innenseite der Rotorkammer haften, werden diese haftenden Zutaten durch die heftige Bewegung des Wassers entfernt.
Die verbesserte Gestaltung des Rotors macht auch – wie Experimente zeigen – die Abmessungen, die in WO 03/068039 angegeben sind, weniger kritisch.
Während veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung hierin offenbart werden, wird erkannt werden, daß zahlreiche Modifikationen und andere Ausführungsformen durch Fachleute ausgedacht werden können. Daher wird es sich verstehen, daß die beigefügten Ansprüche dazu bestimmt sind, alle solchen Modifikationen und Ausführungsformen abzudecken, die in den Rahmen der vorliegenden Erfindung kommen, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Mischvorrichtung zur Belüftung und Aufschäumung eines Produkts, das eine flüssige Komponente und mindestens eine weitere Komponente aufweist, die aufweist: • einen Rotor (101) mit einer Drehachse (102) und einer Umdrehungsfläche (4), die durch den Rotor (101) bei einer Drehung um seine Drehachse (102) definiert wird, wobei sich die Umdrehungsfläche (4) von einem ersten Achsenende (105) zu einem zweiten Achsenende (106) erstreckt, und wobei das erste Achsenende (105) bezüglich des zweiten Achsenendes (106) stromaufwärts angeordnet ist; • einen Motor in einer Antriebsbeziehung mit dem Rotor zum Drehen des Rotors (101) um die Drehachse (102); und • einen Produktaustrittskanal, der stromabwärts vom Rotor angeordnet und zur Abgabe des belüfteten und aufgeschäumten Produkts der flüssigen und mindestens einen weiteren Komponente eingerichtet ist; wobei der Rotor einen stromabwärts gelegenen Teil (108) und einen stromaufwärts gelegenen Teil (107) aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts gelegene Teil (108) einen Rotationskörper (109) mit einer ersten Endfläche (110), die stromaufwärts weist, einer zweiten Endfläche (106), die stromabwärts weist, und einer stromabwärts gelegenen Rotationsfläche (103a) aufweist, die in eine radiale Auswärtsrichtung weist; daß der stromaufwärts gelegene Teil (107) eine stromaufwärts gelegene Rotationsfläche (112) aufweist, die in eine radiale Auswärtsrichtung weist, wobei die stromauf wärts gelegene Rotationsfläche (112) mit Rippen (113) versehen ist, die sich in axiale (A) und radiale (R) Richtung erstrecken, wobei die Rippen radiale Kanten (103b) aufweisen, die in eine radiale Auswärtsrichtung weisen, wobei Kammern (114) zwischen benachbarten Rippen (113), der ersten Endfläche (110) und der stromaufwärts gelegenen Rotationsfläche (112) definiert sind; und daß die Umdrehungsfläche durch die stromabwärts gelegene Rotationsfläche (103a) und die radialen Kanten (103b) der Rippen (113) definiert ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die stromabwärts gelegene Rotationsfläche (103a) mit Nuten (111) versehen ist, die sich von der ersten (110) zur zweiten (106) Endfläche erstrecken.
Mischvorrichtung nach Anspruch 2, wobei in jede Kammer (114) mindestens eine der Nuten (111) einmündet.
Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Durchmesser der Umdrehungsfläche am ersten Achsenende (105) kleiner als der Durchmesser der Umdrehungsfläche am zweiten Achsenende (106) ist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die radialen Kanten (103b) der Rippen (113) bezüglich der Drehachse in Stromaufwärtsrichtung verjüngen, vorzugsweise konisch verjüngen.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die stromabwärts gelegene Rotationsfläche (103a) bezüglich der Drehachse (102) in Stromaufwärtsrichtung verjüngt, vorzugsweise konisch verjüngt.
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die stromaufwärts gelegene Rotationsfläche (112) eine konische Fläche ist, die sich in Stromaufwärtsrichtung mit einem Winkel verjüngt, der kleiner als der Winkel ist, mit der sich die stromabwärts gelegene Rotationsfläche (103a) verjüngt.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die stromaufwärts gelegene Rotationsfläche (112) eine zylindrische Fläche ist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Teil der Umdrehungsfläche, der durch die radialen Kanten (103b) der Rippen (113) bestimmt wird, sich in Stromaufwärtsrichtung verjüngt, vorzugsweise konisch verjüngt.
Mischvorrichtung nach Anspruch 9 in Kombination mit Anspruch 6, wobei sich der Verjüngungswinkel der stromabwärts gelegenen Rotationsfläche (103a) vom Verjüngungswinkel des Teils der Umdrehungsfläche, der durch die radialen Kanten (103b) der Rippen (113) bestimmt wird, unterscheidet, vorzugsweise größer als dieser ist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Rippen (113) im wesentlichen genau in axiale Richtung (A) und in radiale Richtung (R) erstrecken.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die axiale Länge des stromaufwärts gelegenen Teils (107) und die axiale Länge des stromabwärts gelegenen Teils (108) etwa dieselben sind.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Breite jeder Kammer (114) in tangentiale Richtung betrachtet größer als die Breite der Nuten (111) ist, die in sie münden.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor und Rotor eingerichtet sind, eine Energieableitung an das Produkt von etwa zwischen 1 J/g und 2,5 J/g bei einer Produktdurchflußgeschwindigkeit von etwa zwischen 5 g/s und 30 g/s bereitzustellen.
Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–13, wobei der Motor und Rotor eingerichtet sind, selektiv eine Energieableitung an das Produkt in mindestens dem Bereich von etwa 0,5 J/g bis 1,5 J/g mit einer Produktdurchflußgeschwindigkeit von etwa zwischen 5 g/s und 30 g/s bereitzustellen.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umdrehungsfläche (4) unter einem Flächenwinkel zur Drehachse von etwa zwischen 5° und 85° orientiert ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Flächenwinkel etwa zwischen 10° und 45° beträgt.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umdrehungsfläche (4) einen Flächeninhalt von etwa zwischen 1000 mm² und 3000 mm², bevorzugter von etwa 1000 bis 1200 mm² aufweist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umdrehungsfläche (4) eine axiale Länge von etwa zwischen 1/8 und dem 4-fachen, vorzugsweise von etwa zwischen 1/4 und dem 2-fachen der Größe des Durchmessers der Umdrehungsfläche am ersten Achsenende aufweist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umdrehungsfläche (4) eine konische Fläche ist und einen im wesentlichen konstanten Flächenwinkel zwischen dem ersten (105) und dem zweiten (106) Achsenende aufweist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rotorgehäuse eine Form aufweist, die im wesentlichen der Umdrehungsfläche entspricht.
Mischvorrichtung nach Anspruch 21, wobei ein Scherspalt zwischen dem Gehäuse und dem Rotor senkrecht zur Drehachse definiert ist, der eine Breite von etwa zwischen 1,0 mm und 3,0 mm aufweist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nuten (111) eine Tiefe von höchstens etwa 8 mm aufweisen.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein erstes Wandelement aufweist, das stromabwärts von und zum zweiten Achsenende weisend angeordnet ist, wobei das erste Wandelement vom zweiten Achsenende etwa zwischen 2,0 mm und 6 mm beabstandet ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die erste Wand vom zweiten Achsenende etwa zwischen 3 mm und 5 mm beabstandet ist.
Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Motorsteuereinrichtung aufweist, die zum selektiven Betrieb bei verschiedenen Drehzahlen eingerichtet ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Motorsteuereinrichtung eingerichtet ist, die Drehzahl des Motors während der Herstellung eines einzelnen Produkts zwischen ersten und zweiten Drehzahlen zu verändern.
Getränkemaschine, die mit einer Mischvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist, die ein Wasserzufuhrsystem für die flüssige Komponente und mindestens einen Behälter für die mindestens eine weitere Komponente aufweist.
Verwendung einer Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–27 bei der Zubereitung von Kaffee, Kakao und/oder einem Milchgetränk.
Verwendung einer Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–27, wobei sie mit einer Drehzahl unter oder bei 10000 U/min betrieben wird.
Verwendung einer Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, 29 wobei sie mit einer Drehzahl über 10000 U/min betrieben wird.