АВТОМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ И ВСПЕНИВАНИЯ МОЛОКА
MILK HEATING AND FOAMING AUTOMATIC MACHINE

Настоящее изобретение относится к автоматическому аппарату для обработки молока паром, причем аппарат включает источник пара; резервуар, содержащий молоко, подлежащее обработке; смесительную камеру, в которую через имеющиеся в камере отверстия соответствующих трубопроводов поступают поток молока с заданным расходом и, по меньшей мере, один поток пара с заданным расходом, а также перистальтический насос, смонтированный на молочном трубопроводе между резервуаром и камерой.
В частности, обработка, которой подвергается молоко, включает нагревание его до заданной температуры, которая делает молоко пригодным для употребления в качестве горячего напитка или пригодным для добавления к кофе с получением напитка, известного как кофе с молоком.
Более того, обработка включает также операцию вспенивания нагретого молока с воздухом таким образом, чтобы получилось молоко с пеной типа взбитых сливок, пригодное для приготовления напитков на основе кофе эспрессо и известных как капучино.
Развитие рынка кофе эспрессо и напитков на кофейной основе привело к продолжающей возрастать потребности в обеспечении аппаратов для автоматического приготовления только нагретого или нагретого и вспененного молока.
В соответствии с известным способом, описанным, например, в ЕР 0195750, автоматическое нагревание и вспенивание молока основывается на использовании кинетической и тепловой энергии пара, который генерируется в кипятильнике для воды машины для приготовления кофе.
Согласно этому известному способу кинетическая энергия пара, который конденсируется, чтобы довести до нагревания используется также для выполнения работы по подаче молока из резервуара и для нагревания и вспенивания его в устройстве, принцип действия которого основан на эффекте Вентури.
Однако кажущаяся простота такого способа сопровождается рядом недостатков, связанных с природой участвующих в нем жидкостей. В работающем по принципу трубки Вентури устройстве для нагревания и вспенивания молока, а также подачи его из резервуара, физические превращения происходят в действительности таким образом, что пока кинетическая энергия пара распределяется по всему потоку молока, пар конденсируется при контакте с молоком, выделяя скрытую теплоту и сжимаясь в объеме до такой степени, что он конденсируется. В то же время воздух, который также нагнетается по принципу трубки Вентури в целях осуществления вспенивания молока, смешивается с молоком и паром на входе в камеру, в которой происходит процесс вспенивания, и расширяется при нагревании.
Комбинация этих явлений сжатия и расширения компонентов смеси впоследствии усложняет и затрудняет автоматический контроль устройства, особенно в том случае, когда желательно контролировать конечную температуру вспененного молока, и качество, и количество пены.
Если же принимать в расчет необходимость автоматизации очистки, мойки и дезинфекции различных компонентов аппарата, контактирующих с молоком, то сам собой напрашивается вывод, что вышеописанный известный способ имеет много серьезных недостатков, если применять его в автоматах, и является также весьма дорогостоящим из-за тех структурных и функциональных трудностей, которые необходимо преодолеть для устранения указанных недостатков.
Согласно другому известному способу, описанному, например, в ЕР 0157069, используется насос для подачи потока молока из резервуара для его хранения в камеру обработки, составляющую часть устройства, работающего по принципу трубки Вентури, в котором молоко нагревается и необязательно также вспенивается.
Насос, в частности, может быть также реверсивного перистальтического типа, как указывается, например, в GB-A-2160172 и WO 2005/013781 A1.
Таким образом, некоторые ограничения, связанные с устройствами, работающими по принципу трубки Вентури, можно устранить, но проблема контроля температуры нагреваемого молока, а в случае вспенивания молока - качества и количества пены, остается нерешенной.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известных способов и получение нагретого молока с помощью автоматически управляемого аппарата с возможностью контроля и регулирования температуры выдаваемого молока.
Указанная задача достигается с помощью аппарата согласно заявленному пункту 1.
Следующей задачей изобретения является получение нагретого и вспененного молока с контролем температуры, и качества, и количества пены выдаваемого продукта.
Эта следующая задача достигается с помощью аппарата в соответствии с заявленным пунктом 4.
Ниже изобретение описывается более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж 1, на котором схематически представлен предпочтительный, но не единственный вариант автоматического аппарата для нагревания и вспенивания молока.
На чертеже представлено устройство 1, принцип действия которого основан на традиционном эффекте Вентури, который достигается с помощью трубопровода 2 для подачи пара, генерируемого в кипятильнике для воды 3, трубопровода 4 для подачи воздуха из источника 5, а также трубопровода 6 для подачи молока из резервуара 7, который, в свою очередь, помещен в охлаждающий контейнер 8.
Соленоидный клапан 9 встроен в паровой трубопровод 2, а другой соленоидный клапан 10 встроен в воздушный трубопровод 4.
В последний трубопровод 4 вмонтирован также регулятор потока 11.
Устройство 1, принцип действия которого основан на эффекте Вентури, имеет смесительную камеру 12 с отверстием 13, через которое она соединяется с камерой для вспенивания молока 14.
Эта последняя камера 14 также снабжена отверстием для выдачи продукта 15.
Еще один трубопровод 16 соединяет источник пара 3 с соленоидным клапаном 10 в целях, которые станут понятны из нижеследующего описания.
Согласно изобретению перистальтический насос 17, работающий от электродвигателя 18, встроена молочный трубопровод 6.
Электродвигатель 18 относится к типу электродвигателей с регулируемой скоростью в обоих направлениях вращения.
Также согласно изобретению аппарат содержит центральное контрольное устройство 19 для электронного контроля как электродвигателя 18, так и соленоидных клапанов 9 и 10.
В частности, центральное контрольное устройство 19 включает микропроцессор, который способен регулировать скорость вращения электродвигателя 18 и, следовательно, перистальтического насоса 17 в одном и противоположном направлениях, что позволяет регулировать также расход потока молока, поступающего из резервуара 7 в смесительную камеру 12 устройства 1, работающего по принципу трубки Вентури.
Согласно изобретению эффект всасывания в камере 12 устройства 1, создаваемый потоком пара в результате открывания соленоидного клапана 9, лимитируется вследствие этого воздухом, который поступает по трубопроводу 4, когда открывается соленоидный клапан 10, и молоко может также вспениваться, а не только нагреваться, в случае, когда соленоидный клапан 10 остается закрытым.
Вспенивание происходит известным образом в камере 14, как только смесь молока, пара и воздуха достигнет этой камеры.
Таким образом, согласно изобретению формирование потока молока вызывается не эффектом всасывания, создаваемым потоком пара в камере 12, а перистальтическим насосом 17.
Указанный насос, который приводится в действие при регулируемой скорости электродвигателем 18, нагнетает молоко по трубопроводу 6 в камеру 12 устройства 1 в контролируемом и равномерном режиме, предотвращая любую возможность противотока.
Изменение скорости электродвигателя 18 изменяет расход через насос 17, тем самым регулируется соотношение между расходом молока и расходом пара.
Поэтому требуемая температура конечного продукта может быть запрограммирована в центральном контрольном устройстве 19 без риска неправильного функционирования или нестабильности.
В качестве альтернативы всасыванию воздуха, создаваемому потоком пара в устройстве 1, работающем по принципу трубки Вентури, когда воздух требуется для вспенивания молока, может служить подача воздуха за счет открывания соленоидного клапана 10 в виде непрерывного потока из источника сжатого воздуха, например, компрессора, или в форме серии импульсов давления контролируемой длительности.
Перистальтический насос 17 обеспечивает также безопасный слив молока обратно в охлаждаемый резервуар 7, независимо от размещения ответвлений трубопровода 6 относительно силы тяжести, благодаря реверсивности электродвигателя 18 и насоса 17.
Фактически по завершении выдачи нагретого и/или вспененного молока достаточно изменить направление вращения электродвигателя 18 на короткое время, обычно несколько секунд, для того, чтобы вернуть все молоко, оставшееся в смесительной камере 12, назад в резервуар 7; в то же время после переключения направления потока через соленоидный клапан 10 в трубопроводе 16 умеренный поток пара, выходящий из трубопровода 4, очистит устройство 1 от остаточного горячего молока, протолкнув его в направлении выходного отверстия 15.
Следовательно, согласно изобретению становится возможным достигать температур нагретого или нагретого и вспененного молока, приближенных к тем, какие обычно могут достигаться при нагревании и вспенивании молока вручную в чашке под паровым соплом обычной кофемашины, т.е. температур скорее около 80°С, чем температур порядка только примерно 65°С, какие могут достигаться в автоматических аппаратах предшествующего уровня техники.