МОДУЛЬНЫЙ БЛОК ВСПЕНИВАНИЯ
MODULAR UNIT OF FOAMING

Изобретение описывает устройство для вспенивания жидкости, в частности молока или заменителя молока.
Развитая культура потребления кофе и связанный с ней культовый статус кофейного напитка привели к широкому ассортименту кофесодержащих напитков. К настоящему времени для приготовления кофейных напитков имеется в распоряжении множество различных кофемашин, начиная от ручной системы, и заканчивая полным автоматом. Приготовляемые кофемашинами кофейные особые напитки включают в себя также такие напитки, как капучино, латте, макиато или кофе латте, которые для приготовления требуют молоко и молочную пену. Для этого требуется запас молока в или при кофемашине, который по причинам сохранности, свежести и гигиены нуждается в охлаждении.
Из уровня техники известны различные устройства охлаждения молока, которые выполнены для встраивания в приготовитель напитков, в частности в кофемашину, или для внешнего подключения к приготовителю напитков, в частности в виде приставного устройства. Для того чтобы была возможность поддерживать свежесть и гигиену открытого молока в течение более длительного промежутка времени, молоко идеально хранится при 4°C. Примерно то же самое справедливо для так называемого заменителя молока.
Также известны устройства для приготовления молочной пены, которые используются в кофемашине или же в качестве приставного устройства и которые производят либо теплую или горячую, либо холодную молочную пену. Для производства теплой или горячей молочной пены вспениватели молока включают в себя, как правило, запасную емкость, в которой молоко нагревается. От запасной емкости молоко подается насосом по линии к выходному соплу и при этом соответствующим образом насыщается или обогащается воздухом в элемент насыщения воздухом. Это неблагоприятно с точки зрения сохранности запасенного молока и благодаря повышенному образованию зародышей (микроорганизмов), в частности, в системе линий и во входящих в контакт с молоком элементах проблематично. Производство холодной молочной пены осуществляется, как правило, в отдельной системе.
Из DE 10 2008 058 934 A1 известен вспениватель молока, включающий в себя запасную емкость, из которой жидкость может извлекаться, насос и выходное сопло, а также элемент насыщения воздухом, при помощи которого воздух может проводиться через жидкость. Насыщенное таким образом молоко подается под давлением на выходном сопле через сито, так что возникает устойчивая пена. После элемента насыщения воздухом расположен теплообменник, который выполнен либо в виде проточного нагревателя для производства теплой молочной пены, либо в виде охлаждающего элемента для производства холодной молочной пены. Для управления мощностью охлаждения теплообменника предусмотрен датчик температуры, для того чтобы охлаждать холодный напиток до 1°C - 5°C. Комбинированное устройство для выборочного производства горячей и холодной пены не описывается.
Из WO 2008/083941 A1 известна система вспенивания молока для производства холодной молочной пены и горячей молочной пены. Холодное молоко засасывается из емкости, возможно смешивается с определенным процентом воздуха и подается на выпуск. Далее предусмотрено, что на выпускной линии предусмотрен подключаемый выборочно клапаном параллельный участок, на котором расположен проточный нагреватель, для того чтобы выборочно производить холодное или горячее молоко, соответственно, холодную или горячую молочную пену. Эта система включает в себя более сложную систему клапанов и линий, которая требует больших затрат на очистку.
Из EP 3 042 592 A1 известно устройство для производства холодного, теплого и горячего молока или молочной пены, причем холодная эмульсия молока и воздуха может на выбор нагреваться при помощи теплопередатчика до средней температуры или при прохождении по альтернативному пути потока посредством инжекции пара до более высокой температуры. Эта система включает в себя несколько путей протока и несколько нагревательных устройств, которые обуславливают трудоемкую очистку.
Задача данного изобретения указанное вначале устройство выполнить таким образом, что доступно компактное устройство для выборочного производства горячей/теплой или холодной пены. Компактное устройство охвачено в модульном блоке, который может располагаться в охлаждающем устройстве.
Решение этой задачи проистекает из признаков отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения проистекают из зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно изобретению устройство подходит для вспенивания жидкости, в частности, молока и/или заменителя молока. Понятия ʺмолокоʺ и ʺзаменитель молокаʺ включают в себя те продукты, которые пригодны для приготовления горячего напитка, в частности, кофейных напитков и/или молочных напитков, например, цельное молоко, молоко с пониженным содержанием жира, соевое молоко, миндальное молоко и т.д.
Устройство для вспенивания жидкости включает в себя систему линий и насос, при помощи которого, по меньшей мере, одна первая линия системы линий может соединяться, по меньшей мере, с одной запасной емкостью, в которой хранится вспениваемая жидкость, и через вторую линию системы линий может соединяться, по меньшей мере, с одним выходным соплом, элемент насыщения воздухом, при помощи которого воздух может проводиться через жидкость, и выполненный в виде проточного нагревателя нагревательный элемент. В частности, нагревательный элемент расположен на второй линии системы линий и выполнен в виде толстопленочного нагревателя, у которого в соответствии с толстопленочной техникой электрический нагревательный резистор установлен на носителе, на котором предусмотрен проходимый жидкостью путь протока.
Устройство для вспенивания жидкости установлено в корпусе, на котором предусмотрены вводы для линий текучих сред и разъемы. В частности, устройство может соединяться с дальнейшими устройствами, например, для электрического контактирования и/или для контактирования с блоком управления. Устройство включает в себя наряду с устройством засасывания воздуха систему линий с одной или несколькими первыми линиями, для того чтобы разъемно соединять их, по меньшей мере, с одной запасной емкостью, в которой хранится, по меньшей мере, одна вспениваемая жидкость. Из, по меньшей мере, одной запасной емкости хранящаяся жидкость может извлекаться при помощи насоса. Далее насос соединен второй линией, по меньшей мере, с одним выходным соплом, на котором может извлекаться произведенная пена из жидкости. Выходное сопло может быть предусмотрено, например, на кофемашине, в частности на полном кофейном автомате.
Например, предусмотрено, что устройство для вспенивания жидкости находится в соединении, по меньшей мере, с двумя запасными емкостями. Так на выбор из первой запасной емкости может извлекаться цельное молоко, а из второй запасной емкости молоко с пониженным содержанием жира, соевое молоко, рисовое молоко или другой заменитель молока. На, по меньшей мере, одной первой линии, которая соединяет запасную емкость или запасные емкости с насосом, расположен, по меньшей мере, один клапан, для того чтобы была возможность выборочно извлекать жидкость из одной или другой запасной емкости.
Извлеченная, по меньшей мере, из одной запасной емкости жидкость насыщается воздухом, забранным, например, без давления из окружающей среды, в выполненном соответствующим образом элементе насыщения воздухом, вследствие чего жидкость вспенивается и образует устойчивую пену. Охвачен, например, пропорциональный клапан с соплом, причем предпочтительно воздух засасывается прерывисто, соответственно, в пульсирующем режиме.
Далее устройство для вспенивания жидкости включает в себя нагревательный элемент, который в направлении потока жидкости расположен за насосом и за элементом насыщения воздухом. Уже насыщенное воздухом молоко может в нагревательном элементе подогреваться, соответственно, нагреваться, что предпочтительно сказывается на вспенивании молока и на образовании устойчивой пены.
Наиболее предпочтительным оказывается исполнение нагревательного элемента в виде проточного нагревателя, который может просто интегрироваться в систему линий устройства и предоставляет путь протока для темперируемой жидкости. Вследствие этого устройство может выполнять компактно и малогабаритно.
Согласно изобретению нагревательный элемент основывается на толстопленочной технологии и называется в дальнейшем также как толстопленочный нагреватель. Подобный нагревательный элемент описан, например, в EP 2 163 130 A, причем нагревательный элемент подходит для нагрева жидкостей. Принципиально соответствующий нагревательный элемент включает в себя элемент передачи тепла с областью нагрева, на которую уложен, соответственно, нанесен электрический резистивный нагревательный элемент в виде толстопленочного нагревательного элемента. Толстопленочный нагревательный элемент включает в себя, как правило, дорожку резистивного нагрева на носителе, соответственно, изолирующей подложке, например, из стекла, керамики или другого материала. Для выполнения элемента передачи тепла предусмотрен, например, на носителе путь протока. Далее предусмотрены соответствующие электрические выводы для электрического контактирования электрической дорожки резистивного нагрева и датчика температуры. Способы изготовления нагревательных элементов по толстопленочной технологии известны. Благодаря подобному нагревательному элементу возможна очень быстрая регулировка при одновременно высокой надежности процесса и при оптимальной эффективности затрат и энергоэффективности.
На носителе нагревательного элемента предусмотрен соответствующим образом путь протока для нагреваемой жидкости, например, в виде расположенного по спирали пути протекания в элементе передачи тепла. Так выполненный в виде проточного нагревателя нагревательный элемент включает в себя выполненный в виде электрического резистивного нагревателя толстопленочный нагревательный элемент и соответствующий элемент передачи тепла, который созданное толстопленочным нагревательным элементом тепло передает на темперируемую жидкость. При этом извлеченная, по меньшей мере, из одной запасной емкости жидкость, которая, в частности, охлаждена, подводится через подвод, подается по проходящему снаружи вовнутрь спиралевидному пути протекания на выход и вдоль пути протока нагревается до подходящей температуры, предпочтительно в температурном диапазоне от 50°C до 80°C. Благодаря выполненному подобным образом нагревательному элементу и коротким линиям может реализовываться компактная конструкция, так что нагревательный элемент может компактно располагаться в соответствующем изобретению устройстве.
Нагревательный элемент соответствующего изобретению устройства для вспенивания жидкости предоставляет то преимущество, что его тепловыделение минимально, то есть выданное им в окружающую среду тепло очень незначительно. Вследствие этого соответствующее изобретению устройство с интегрированным нагревательным элементом может размещаться в охлаждающем устройстве. Выданное нагревательным элементом тепло при этом ограничено таким образом, что на охлаждение влияние не оказывается или оказывается лишь в незначительной степени.
Для лучшей сохранности молока и по гигиеническим причинам предпочтительно, чтобы устройство для вспенивания жидкости, в частности молока, могло устанавливаться в охлаждающем устройстве. Так предпочтительно, чтобы соответствующее изобретению устройство для вспенивания жидкости могло устанавливаться в охлаждающем устройстве таким образом, что разъемы для электрического контактирования и для блока управления могут соединяться с предусмотренным в охлаждающем устройстве соединительным блоком. Охлаждающее устройство может быть выполнено в виде приставного устройства кофемашины, в частности полного кофейного автомата, или же в виде независимого охлаждающего устройства, которое через соответствующие разъемы может соединяться с кофемашиной.
В одном варианте осуществления соответствующее изобретению устройство для вспенивания жидкости может устанавливаться в модульном блоке, который может вводиться, например, вдвигаться или вставляться, в охлаждающее устройство. Далее, модульный блок включает в себя средства для электрического контактирования и предоставляет герметичное соединение для предоставленных жидкостей. Модульный блок включает в себя, по меньшей мере, одну запасную емкость, которая установлена в модульном блоке с возможностью замены. Установленное в модульном блоке устройство для вспенивания жидкости может соединяться, по меньшей мере, с одной запасной емкостью. Предпочтительно предусмотрено, что в модульный блок вместо или альтернативно может вставляться емкость с промывочным раствором для цикла очистки.
Для производства холодной пены охлажденное молоко извлекается, по меньшей мере, из одной запасной емкости и насыщается воздухом. Подготовленное молоко протекает вдоль пути протока и проходит выключенный нагревательный элемент, по меньшей мере, до одного выходного сопла. Благодаря расположению устройства или модульного блока в охлаждающем устройстве проходит в значительной степени весь путь протока вспениваемого или вспененного молока в охлажденном окружении.
Благодаря предпочтительной конструкции нагревательный элемент, вплоть до короткой паузы во время состояния включения, темперирован в значительной степени на температуру окружающей среды. Так возможно, что последовательно при помощи соответствующего изобретению устройства для вспенивания жидкости сначала производится теплая пена и вслед за этим при помощи того же устройства холодная пена. Соответствующее изобретению устройство для вспенивания жидкости подходит для обеих молочных пен, вследствие чего может реализовываться простая система, и два раздельных устройства с соответствующими разъемами, элементами и линиями не требуются. В частности, при производстве теплой пены вспениваемая жидкость может извлекаться, по меньшей мере, из одной запасной емкости, насыщаться воздухом и нагреваться во включенном нагревательном элементе во время протекания до необходимой температуры. Нагревательный элемент выключается, если необходимое количество молочной пены прошло нагревательный элемент. Предпочтительно нагревательный элемент выключается перед окончанием процесса вспенивания молока, причем холодная, протекающая следом жидкость, в частности холодное молоко, заменитель молока или вода, охлаждает нагревательный элемент. Альтернативно нагревательный элемент может также охлаждаться посредством промывки холодной водой в рамках процесса промывки. Процесс охлаждения нагревательного элемента осуществляется за короткий промежуток времени, например, в течение примерно 3 секунд. Таким образом, нагревательный элемент холоден, за исключением короткой фазы нагрева. Это является помимо этого оптимальным, для того чтобы противодействовать сильно увеличивающемуся при возрастании температуры образованию зародышей и заражению. Далее не является необходимым созданную нагревательным элементом энергию нагрева отводить посредством дорогостоящих мероприятий из системы.
Дальнейшей проблематикой устройств для вспенивания жидкостей, в частности молока, является трудоемкая очистка подобного устройства. Как во время текущей эксплуатации требуются цикличные промывки, так и требуется интенсивная очистка в конце дня. Цикличные промывки линий системы линий, а также тех элементов, которые соприкасаются с молоком, например, насоса, нагревательного элемента и т.д., приводят, как правило, к высоким потерям воды и молока. Интеграция соответствующего изобретению устройства для вспенивания жидкости в охлаждающее устройство минимизирует образование зародышей, так что циклы очистки могут выполняться с меньшей частотой. Далее благодаря реализуемой с помощью соответствующего изобретению устройства компактной конструкции существенно сокращены пути линий, вследствие чего возникает меньшее количество потерь во время цикла очистки.
В одном варианте осуществления соответствующее изобретению устройство для вспенивания жидкости может вместо, по меньшей мере, одной запасной емкости соединяться с емкостью, в которой хранится промывочный раствор. Им может быть, например, вода и/или кислый или щелочной раствор для очистки. Во время цикла очистки промывочный раствор может прокачиваться насосом через систему линий устройства, например, также в контуре, то есть промывочный раствор проводится через соответствующие клапаны и разъемы обратно в емкость для промывочного раствора. Во время цикла очистки могут таким образом очищаться находящиеся в контакте с вспениваемой жидкостью элементы, а также клапан на впуске воздуха.
В одном варианте осуществления соответствующего изобретению устройства для вспенивания жидкости расположен в системе линий датчик проводимости, так что через выявленную проводимость может определяться, какая жидкость находится в системе линий, то есть воздух, вода, промывочный раствор. Далее может определяться, была ли проведена достаточная очистка.
Дальнейшие подробности, признаки и преимущества данного изобретения проистекают из последующего описания частного примера осуществления со ссылкой на чертежи.
На чертежах показано:
фиг.1 - схематичная блок-схема первой соответствующей изобретению системы; и
фиг.2 - схематичная блок-схема второй соответствующей изобретению системы во время цикла очистки.
На фиг.1 устройство для вспенивания жидкости обозначено ссылочной позицией 10. Как можно увидеть на фиг.1, в первой запасной емкости 12 хранится молоко одного типа, а во второй запасной емкости 14 молоко другого типа или заменитель молока. Первая и вторая запасные емкости 12, 14 соединены первой линией 16 с насосом 18. На первой линии 16 расположен клапан 20, так что может выборочно извлекаться молоко или заменитель молока из первой или второй запасной емкости 12, 14. Насос 18 соединен на своей напорной стороне второй линией 22 с выходным соплом 24. Таким образом, молоко или заменитель молока может подаваться из первой или второй запасной емкости 12, 14 на выходное сопло 24.
На второй линии 22 установлен элемент 26 насыщения воздухом. По линии 28 подачи воздуха с клапаном 30 может через не изображенное более подробно впускное отверстие засасываться воздух, который насыщает засосанную жидкость.
На второй линии 22 расположен выполненный в виде проточного нагревателя нагревательный элемент 32. В нагревательном элементе 32 предусмотрен спиралевидный путь протока для насыщенного воздухом молока. При протекании по пути протока насыщенное молоко подогревается, соответственно, нагревается при включенном нагревательном элементе 32 до заданной температуры. Температура может регулироваться при помощи датчика температуры.
Для управления устройством предусмотрен блок 34 управления, который соединен с отдельными элементами устройства 10, например, с клапанами 20, 30, насосом 18, нагревательным элементом 32 и выходным соплом 24, и управляет ими согласно требованиям для производства устойчивой молочной пены. При помощи блока 34 управления может инициироваться производство порции молочной пены, причем может определяться количество воздуха, количество и тип молока, а также температура молочной пены.
На фиг.1 показано, что устройство 10 для вспенивания молока расположено в корпусе 36. Лишь схематично далее показано, что корпус установлен в обозначенном ссылочной позицией 38 модульном блоке. В модульном блоке 38 установлены первая и вторая запасные емкости 12, 14. Устройство 10 для вспенивания молока и модульный блок 38 устанавливаются согласно изобретению в охлаждающем устройстве, которое на фиг.1 обозначено ссылочной позицией 40. Видно, что практически все компоненты устройства 10 для вспенивания молока установлены в охлаждающем устройстве 40, причем молоко в первой и второй запасных емкостях 12, 14 и по существу в системе линий устройства 10 для вспенивания жидкости охлаждено. При этом охлаждающее устройство 40 может быть выполнено в виде приставного устройства к кофемашине или же в виде неотъемлемой составной части кофемашины.
Для производства теплой пены нагревательный элемент 32 включается командой управления блока 34 управления, так что протекающее молоко нагревается и подается из охлаждающего устройства 40 на находящееся за пределами охлаждающего устройства 40 выходное сопло 24.
Производство холодной пены осуществляется в том же самом устройстве 10 для вспенивания жидкостей, причем только нагревательный элемент 32 выключен. Благодаря предпочтительному исполнению нагревательный элемент 32 может быть расположен как элемент устройства 10 для вспенивания жидкости в охлаждающем устройстве 40, так как его отводимое тепло минимально во включенном состоянии.
На фиг.2 изображена схематичная блок-схема устройства 10 для вспенивания молока во втором варианте осуществления. Элементы второго варианта осуществления, которые соответствуют элементам первого варианта осуществления, обозначены теми же ссылочными позициями. На фиг.2 вместо первой и второй запасной емкости 12, 14 емкость 42 установлена в модульном блоке 38 и соединена с устройством 10 для вспенивания жидкости первой линией 16. В емкости 42 хранится промывочный раствор, который делает возможным цикличную промывку системы линий и элементов устройства 10 для вспенивания жидкости, и/или для очистки в конце дня хранится соответствующее средство очистки. Исходящая из блока 34 управления команда управления делает возможным извлечение промывочного раствора из емкости 42, причем предусмотрены клапаны 44, 46, для того чтобы промывочный раствор проводить через систему линий таким образом, что все входящие в контакт с молоком элементы могут промываться и очищаться. В частности, клапан 46 может быть настроен таким образом, что промывочный раствор может проводиться в контуре. Далее на фиг.2 расположен датчик 48 проводимости в промывочном контуре. При помощи датчика 48 проводимости может верифицироваться, какая жидкость находится в системе линий устройства 10 для вспенивания жидкости. В частности, может предоставляться подтверждение, имел ли место цикл очистки.