СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО МОЛОКА ИЗ ПОРОШКА
SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCTION OF FROTHED MILK FROM POWDER

Область изобретения
Настоящее изобретение относится в основном к системе приготовления и раздачи напитков и, более конкретно, к системам приготовления и раздачи и способам изготовления сильно вспененного молока из молочного порошка и т.п.
Уровень техники
Популярность горячих напитков, таких как капучино и кофе латте, постоянно возрастает. Помимо обычных кофейных заведений и ресторанов предприятия розничной продажи, от ресторанов быстрого питания до небольших универсальных магазинов, предлагают своим клиентам эти и другие виды горячих напитков. Также существуют различные типы автоматов для продажи и офисных раздаточных автоматов. Потребители часто хотят получить в свой горячий напиток свежеизготовленное вспененное молоко. Обычно качество вспененного молока выше, если его свежую порцию готовят для каждого потребителя.
В общем случае, вспененное молоко может быть изготовлено из пара, молока и воздуха. Также вспененное молоко можно получить из молочного порошка путем соединения порошка с горячей водой и воздухом. Применение молочного порошка часто является предпочтительным, учитывая более продолжительный срок его хранения и простоту применения. Однако молочный порошок, вода и воздух должны быть тщательно смешаны. Недостаточное смешивание может привести к тому, что часть порошка не превратится в пену, и возможно появление постороннего привкуса.
Таким образом, существует потребность в раздаточном автомате для вспененного молока, который может эффективно, с высоким качеством и с высокой скоростью приготавливать для покупателей вспененное молоко из молочного порошка в виде индивидуальных порций или иным образом. Раздаточный автомат для вспененного молока предпочтительно должен быть простым в применении и обслуживании, а также быть конкурентоспособным в отношении затрат.
Раскрытие изобретения
Таким образом, настоящее изобретение раскрывает систему вспенивания напитков для изготовления вспененных напитков из порошка, жидкости и воздуха. Система вспенивания напитков может содержать смесительную камеру, имеющую зону смешивания и зону избыточного давления. Между зоной смешивания и зоной избыточного давления расположен импеллер. Порошок и жидкость добавляют в смесительную камеру и вовлекают воздух в смесь порошка и жидкости в зоне избыточного давления.
Давление в зоне избыточного давления может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 15 psi (от приблизительно 0,34 до приблизительно 1 бара). Смесительная камера может содержать впускное отверстие для жидкости и впускное отверстие для порошка, расположенные в области зоны смешивания, и впускное отверстие для воздуха, расположенное в области зоны избыточного давления. Зона избыточного давления может иметь конусную стенку. Система вспенивания напитков может дополнительно содержать расширительное отверстие, прилегающее к зоне избыточного давления, и расширительное сопло, прилегающее к расширительному отверстию.
Также настоящее изобретение раскрывает способ смешивания порошка, жидкости и воздуха для изготовления вспененного напитка. Способ может включать в себя этапы смешивания порошка и жидкости для формирования смеси порошка и жидкости, нагнетания давления в смеси порошка и жидкости, вовлечение воздуха в смесь порошка и жидкости для получения наполненной воздухом смеси и проталкивание данной смеси через расширительное отверстие для получения вспененного молока.
Этап нагнетания давления может включать в себя создание области избыточного давления с помощью импеллера. Скорость вращения импеллера может составлять от приблизительно 50 до приблизительно 500 оборотов в минуту. Этап проталкивания наполненной воздухом смеси может включать в себя создание эффекта Вентури с помощью расширительного отверстия. Способ может также включать в себя этап нагнетания давления воздуха.
Настоящее изобретение также раскрывает систему вспенивания напитков. Система вспенивания напитков может содержать систему жидкости для подачи воды, систему порошка для подачи порошка и воздушную систему для подачи воздуха, а также камеру для смешивания порошка, жидкости и воздуха. Камера может содержать импеллер и расширительное отверстие.
Давление в зоне избыточного давления может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 15 psi (от приблизительно 0,34 до приблизительно 1 бара). Камера может содержать зону смешивания и зону избыточного давления с импеллером, расположенным между указанными зонами. Зона смешивания может содержать впускное отверстие для жидкости и впускное отверстие для порошка. Зона избыточного давления может содержать впускное отверстие для воздуха и конусную стенку, ведущую к расширительному отверстию. Камера может содержать расширительное сопло, прилегающее к расширительному отверстию. Воздушная система может содержать воздушный насос для нагнетания давления воздуха.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематически представлена система вспенивания молока в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 представлено поперечное сечение смесительного сопла системы вспенивания молока по фиг.1.
Осуществление изобретения
На всех чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами позиций. На фиг.1 и 2 представлена система 100 вспенивания молока в соответствии с настоящим изобретением. Система 100 вспенивания молока может содержать систему 110 горячей воды. Система 110 горячей воды может содержать резервуар 120 для воды, содержащий объем 130 горячей воды. Резервуар 120 для воды можно нагревать с помощью обычных средств. Резервуар 120 для горячей воды может снабжаться водой с помощью насоса 140 или других обычных средств. Хотя на чертеже представлен резервуар 120 горячей воды, может применяться любой способ получения горячей воды.
Система 100 вспенивания молока может включать в себя систему 150 молочного порошка. Система 150 молочного порошка может содержать бункер 160 молочного порошка с содержащимся в нем молочным порошком 170. Молочный порошок обычно получают путем распылительной сушки обезжиренных молочных сливок. Сначала пастеризованное молоко концентрируют в испарителе до состояния с содержанием сухих веществ приблизительно 50%. Полученное концентрированное молоко распыляют в нагретую камеру, где вода почти мгновенно испаряется, оставляя мелкие частицы сухого вещества молока в виде порошка. Альтернативным образом, молоко может сушиться путем барабанной сушки. Молоко наносят в виде тонкой пленки на поверхность нагретого барабана и затем высушенные сухие вещества молока соскабливают ножом. Еще одним способом является сублимационная сушка. Преимуществом сублимационной сушки по сравнению с барабанной сушкой является сохранение в молоке большого количества питательных веществ. Хотя в настоящем изобретении описывается применение молочного порошка 170, могут применяться порошкообразные или гранулированные вещества любого типа. Например, здесь могут применяться шоколад, чай, соя и другие вещества.
Молочный порошок 170 может подаваться из бункера 160 с помощью шнекового устройства или других подобных способов подачи. Также молочный порошок 170 может подаваться с помощью силы тяжести или сочетания транспортирующего устройства и силы тяжести.
Система 100 вспенивания молока может также включать в себя систему 180 сжатого воздуха. Система 180 сжатого воздуха может подавать сжатый воздух 190 с помощью воздушного насоса 200, как будет более подробно описано ниже. Давление сжатого воздуха может составлять от приблизительно 2 до приблизительно 40 psi (от приблизительно 0,14 до приблизительно 2,8 бар) в зависимости от требуемого расхода. При этом возможно использование любого требуемого давления или расхода. Воздушный насос 200 может иметь обычную конструкцию.
Система 100 вспенивания молока содержит также смесительную камеру 210. Смесительная камера 210 может быть изготовлена из обычных видов по существу нержавеющих материалов. Смесительная камера 210 может иметь верхнюю зону 220 смешивания. В верхнюю зону 220 смешивания осуществляют подачу горячей воды 130 из системы 110 горячей воды через впускное отверстие 135 для воды и молочного порошка 170 из системы 150 молочного порошка через впускное отверстие 155 для молочного порошка.
Импеллер 230 расположен в области нижней части верхней зоны 220 смешивания. Импеллер 230 может являться обычным вращающимся устройством с несколькими лопастями 240, прикрепленными к валу 250. Аналогичным образом, под термином «импеллер» следует понимать вращающуюся структуру любого типа. Импеллер 230 может приводиться в движение двигателем 260 импеллера.
Двигатель 260 импеллера может быть обычным приводом любого типа, обеспечивающим вращение вала 250. Скорость вращения импеллера 230 может составлять от приблизительно 50 до приблизительно 500 об/мин. Допустимой является любая скорость. Расстояние между лопастями 240 и стенкой смесительной камеры 210 предпочтительно минимизируют для поддержания разности давления по разным сторонам импеллера.
Смесительная камера 210 также содержит нижнюю зону 270 избыточного давления. Нижняя зона 270 избыточного давления может иметь внутреннее давление от приблизительно 5 до приблизительно 15 psi (от приблизительно 0,34 до приблизительно 1 бара) или близкое к этому. При этом возможно использование любого давления. Диаметр нижней зоны 270 избыточного давления уменьшается по сравнению с диаметром верхней зоны 220 смешивания. Например, если диаметр верхней зоны 220 смешивания составляет от приблизительно 2 до приблизительно 4 дюймов (от приблизительно 50 до приблизительно 100 мм) или близкое к этому значение, то диаметр нижней зоны избыточного давления может уменьшаться конусообразно от аналогичного значения до размера, составляющего от приблизительно 0,8 до приблизительно 1 дюйма (от приблизительно 20 до приблизительно 25 мм). При этом возможно использование любых размеров. Нижняя зона 270 избыточного давления также имеет впускное отверстие 280 для воздуха, соединенное с системой 180 сжатого воздуха, для подачи сжатого воздуха 190.
Под нижней зоной 270 избыточного давления может находиться расширительное отверстие 290. Исходя из указанных выше размеров расширительное отверстие 290 может иметь диаметр от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,8 дюйма (от приблизительно 5 до приблизительно 20 мм). При этом возможно использование любых размеров. Давление смеси при ее прохождении через расширительное отверстие 290 падает, что способствует вспениванию молока. Расширительное отверстие 290 затем переходит в расширительное сопло 300 увеличивающегося диаметра.
Система 110 горячей воды, система 150 молочного порошка, система 180 сжатого воздуха и смесительная камера 210 могут соединяться несколькими трубопроводами 310. Трубопроводы 310 могут быть изготовлены из резины, силикона, нержавеющей стали, других видов металлов, пластиков или других видов по существу нержавеющих материалов. Применяемые материалы предпочтительно являются пищевыми. Может иметься один или несколько трубопроводов 310.
В режиме использования горячая вода 130 из системы 110 горячей воды и молочный порошок 170 из системы 150 молочного порошка смешиваются в верхней зоне 220 смешивания смесительной камеры 210. Горячая вода 130 и молочный порошок 170 смешиваются вместе с помощью импеллера 230 для формирования потока продукта. Горячая вода 130 и молочный порошок 170 в потоке продукта продолжают смешиваться при их прохождении через импеллер 230 в нижнюю зону 270 избыточного давления.
Сжатый воздух 190 из системы 180 сжатого воздуха подается в нижнюю зону 270 избыточного давления через впускное отверстие 280 для воздуха. Как описано выше, применение импеллера 230 создает в нижней зоне 270 избыточного давления такое давление, что сжатый воздух 190 вовлекается в полученный поток продукта при прохождении сжатого воздуха через впускное отверстие 280 для воздуха. Конусное сужение нижней зоны 270 избыточного давления, ведущее к расширительному отверстию 290, также повышает скорость потока продукта и таким образом создает внутри него эффект Вентури. Более конкретно, пониженное давление за импеллером 230 втягивает большую часть потока продукта к лопастям 240 с увеличивающейся скоростью. Затем полученная смесь расширяется при прохождении через отверстие 290, обеспечивая получение вспененного молочного продукта 320.
Благодаря применению нижней зоны 270 избыточного давления, импеллера 230 и расширительного отверстия 290 сжатый воздух тщательно перемешивается и вовлекается в поток продукта, что обеспечивает получение вспененного молочного продукта 320 более высокого качества. Система 100 вспенивания молока в целом является более устойчивой к засорению, поскольку поток продукта продвигается через смесительную камеру с помощью импеллера 230, а не просто подается самотеком под воздействием силы тяжести.