СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО МОЛОКА И ЕМУ ПОДОБНОГО И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ЭМУЛЬГИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
METHOD TO MAKE FOAMED MILK AND SIMILAR AND APPROPRIATE EMULSIFYING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к эмульгирующим устройствам для приготовления эмульгированного молока за счет всасывания воздуха с молоком посредством струи пара.
Уровень техники
Кофеварки иногда снабжены устройствами для получения молочной пены с целью приготовления кофе «капучино» или подобных напитков. Эти устройства включают в себя трубку для всасывания молока из специального резервуара и средство всасывания окружающего воздуха. Струя пара, выходящая из соответствующего парогенератора и поданная в соответствующую трубку, например, трубку Вентури, вызывает разрежение, которое всасывает молоко и воздух. Струя воздуха, молока и пара создает эмульсию, горячий пар нагревает молоко и, соответственно, при требуемой температуре может быть получена эмульсия.
Эмульгирующее устройство такого типа описано, например, в ЕР 719514 А. Смесь воздуха и молока всасывается за счет разрежения, создаваемого струей пара в эмульсионной камере, в которой образуется пена и откуда она выдается через дозатор в чашку или другой контейнер.
В WO 0016674 и ЕР 858757 описаны подобные эмульгирующие устройства с трубкой Вентури, расположенной вдоль оси эмульсионной камеры, в которой молоко и воздух всасываются за счет разрежения, создаваемого в трубке Вентури струей пара с избыточным давлением. Подобное устройство описано в аналогичном патенте US 6499389.
В WO 9100041 А описан аппарат для приготовления кофе, дозатор которого соединен с эмульгирующим устройством, получающим молоко из контейнера, например, пакета-саше молока или ему подобного, при этом молоко и окружающий воздух всасываются посредством пара, получаемого в специальном бойлере.
Другие эмульгирующие устройства описаны в документах US 4779519, US 5265519, US 5330266, US 4715274 и ЕР 1441626.
В некоторых эмульгирующих устройствах возможно также отключение всасывания воздуха для приготовления только горячего молока смешиванием горячего пара и молока, всасываемого за счет разрежения в трубке Вентури. В этом случае пар и молоко смешиваются в эмульсионной камере для приготовления горячего молока без пены. Устройство с такой функцией описано в ЕР 1688074 А, содержание которой полностью включено в данное описание.
В ЕР 1132032 А, ЕР 0803220 А и US 6253667 описано эмульгирующее устройство с двойной трубкой для всасывания молока из контейнера, расположенного в морозильной камере. Две всасывающие трубки дают возможность получения в одной и той же эмульсионной камере горячего или вспененного молока смешиванием молока только с горячим паром или с горячим паром и воздухом.
В ЕР 1688074 и US 6253667 трубка, всасывающая молоко, снабжена впускным клапаном для подачи в эту трубку воздуха в конце эмульсионного процесса. Этот клапан расположен в наивысшей точке трубки и связан с резервуаром для молока, так что при открытии клапана в трубку с молоком поступает воздух, вызывающий очистку указанной трубки под действием силы тяжести. Это предотвращает вредное воздействие остающегося во всасывающей трубке молока на качество эмульгированного молока, а также негативные явления в смысле гигиены, порождаемые разложением молока, которое в противном случае могло остаться в трубках. Очистка других участков, в которых присутствует молоко, недостаточна. В действительности отсутствие соответствующего противодавления в эмульсионной камере не обеспечивает безопасную очистку области устройства ниже точки смешивания молока с воздухом.
Кроме того, эти устройства требуют специальных клапанов с соответствующим контролем открытия стока молока из трубок. Устройство клапана открытия и закрытия требует дополнительных подверженных износу элементов контроля, которые могут вызвать рост неисправностей и, в любом случае, повысят общую стоимость эмульгирующего устройства.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание эмульгирующего устройства, которое полностью или частично устраняет вышеотмеченные недостатки. В частности, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, задачей изобретения является создание эмульгирующего устройства, которое имеет улучшенный, более эффективный и более надежный сток молока из трубок эмульгирующего устройства.
Согласно возможному варианту осуществления изобретения указанная задача решена в эмульгирующем устройстве, содержащем трубку подачи молока, воздухозаборное устройство, трубку подачи пара с избыточным давлением, эмульсионную камеру, в которой молоко и воздух, всасываемые посредством пара с избыточным давлением, смешиваются и эмульгируются. На трубке подачи пара имеется регулируемый проход для управляемого соединения трубки подачи пара с внешней атмосферой для осуществления стока из трубки подачи молока, когда регулируемый проход открыт, т.е. в конце рабочего цикла. Таким образом, трубка подачи пара может быть связана с внешней атмосферой для подачи достаточного количества воздуха в устройство, когда еще есть остаточное избыточное давление. Это гарантирует улучшенную очистку устройства.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения клапан управления открытием и закрытием прохода установлен в этом проходе. Предпочтительно клапан выполнен так, что открытие и закрытие управляется давлением пара в трубке подачи пара. Таким образом, открытие клапана и, следовательно, сток молока из трубок происходят автоматически, без необходимости в наличии вторичных устройств управления, а лишь за счет изменения давления в трубке пара. При старте рабочего цикла давление пара внутри трубки подачи пара быстро возрастает, тем самым фактически закрывая клапан и, следовательно, предотвращая его выход из соединительного прохода между внутренней частью трубки подачи пара и внешней атмосферой. В конце рабочего цикла, т.е. когда произведено нужное количество эмульгированного молока, давление пара более или менее постепенно снижается дроссельным клапаном или любым другим подходящим способом, который вызывает автоматическое открытие впускного клапана, соединяющего трубку подачи пара с внешней атмосферой.
Клапан может быть отрегулирован так, что он открывается перед падением давления в трубке подачи пара ниже заданной величины относительно атмосферного давления. Например, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения клапан может быть выполнен с возможностью открытия тогда, когда избыточное давление пара относительно атмосферного давления составляет от 5 до 45 мбар, предпочтительно, от 10 до 40 мбар, а более предпочтительно - от 20 до 40 мбар. Таким образом, клапан открыт для обеспечения притока большого количества воздуха перед прекращением подачи пара в эмульсионную камеру. Это приводит к промыванию всего пространства, в котором присутствовало молоко, а также и к автоматическому стоку под действием тяжести молока из всасывающей трубки до участка смешивания его с паром.
Таким образом, помимо преимущества получения автоматического открытия и закрытия в зависимости от изменения давления пара внутри трубки подачи пара, в этом конкретном варианте осуществления изобретения также получены более эффективная очистка и сток остатков молока из эмульгирующего устройства.
Дополнительные особенности и варианты осуществления изобретения определены прилагаемой формулой изобретения и будут описаны ниже более подробно на основании примера, не ограничивающего варианты осуществления изобретения.
Изобретение также относится к способу приготовления эмульгированного молока с помощью устройства описанного выше типа, включающему этапы, на которых:
- подают пар с избыточным давлением в трубку подачи пара при закрытом проходе;
- всасывают молоко и воздух через трубку подачи молока и воздухозаборное устройство, соответственно, посредством пара с избыточным давлением;
- разливают молоко, эмульгированное за счет смешивания воздуха с молоком;
- после розлива снижают давление пара, открывают проход и обеспечивают вход воздуха по проходу в трубку подачи молока, сливая содержащееся там молоко и остаточной струей пара удаляя оставшееся молоко из области смешивания и из эмульсионной области.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понято из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей, на которых показан неограничивающий вариант осуществления изобретения.
На фиг.1 показана упрощенная схема устройства согласно изобретению, прикрепленного к аппарату для приготовления кофе;
на фиг.2 - сечение клапана открытия и закрытия подачи пара в возможном варианте осуществления;
на фиг.3 - сечение эмульгирующего устройства с эмульсионной камерой, трубкой Вентури для всасывания молока и воздуха и трубкой стока эмульгированного молока;
на фиг.3A - детали устройства, ограничивающего сечение для прохода воздуха.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в виде блок-схемы представлен аппарат для приготовления кофе и эмульгированного молока. В аппарате 1 установка 3 для приготовления кофе может быть любого типа и подробно не рассматривается. Достаточно отметить, что она имеет одинарный или двойной слив 5 для розлива кофе в чашку Т, которая расположена на поверхности Р аппарата.
Сбоку от слива 5 для розлива кофе расположен второй слив 7 для розлива эмульгированного молока, т.е. вспененного молока, выдаваемого из эмульгирующего устройства 9. Эмульгирующее устройство 9 связано через трубку 11 подачи молока с резервуаром 13, в котором содержится молоко для приготовления эмульсии.
В эмульгирующем устройстве 9 выполнено отверстие 15, показанное более подробно на фиг.3, для всасывания окружающего воздуха, и имеется трубка 17 подачи пара с избыточным давлением из парогенератора 19 или другого соответствующего источника пара с соответствующими давлением и температурой. В трубке 17 расположен клапан 21 для связи внутренней части трубки 17 подачи пара с внешней средой для описанных ниже целей. Возможный вариант выполнения клапана 21 представлен на фиг.2. Клапан 21 содержит корпус 23, в котором имеется отделение 25, закрытое сверху крышкой 27 с отверстием 27А для связи отделения 25 с внешней атмосферой. Внутри корпуса 23 расположена диафрагма 29 с впускными каналами 31, которые могут быть закрыты подвижным закрывающим элементом 33, направляемым штифтом 35 под действием давления пара в трубке 17. Закрывающий элемент 33, прижатый к диафрагме 29 давлением пара в трубке 17, закрывает впускные каналы 31, не допуская связь внутренней части трубки 17 с внешней средой. Когда давление внутри трубки 17 падает ниже некоторого значения, определяемого конструктивными параметрами клапана, закрывающий элемент 33 опускается под собственным весом или дополнительно с помощью упругого элемента (не показан), чтобы открыть впускные каналы 31 и установить связь внутренней части трубки 17 с внешней средой через отверстие 27А в крышке 27, которая закрывает отделение 25 корпуса 23.
Понятно, что на фиг.2 показан лишь один из многих возможных вариантов выполнения клапана 21, которые могут иметь любую подходящую форму. Предпочтительно клапан выполнен так, что он открыт, связывая внутреннюю часть трубки 17 с внешней средой, когда давление пара в трубке 17 падает ниже минимального значения, и закрыт, прекращая связь внутренней части трубки 17 с внешней средой, когда давление пара в трубке 17 превышает второе заданное значение.
Таким образом, как определено выше, в зависимости от давления пара в трубке 17 клапан 21 будет открыт или закрыт, разрешая или запрещая поступление воздуха в трубку 17.
На фиг.3 подробно показано сечение по центральной плоскости корпуса 9 эмульгирующего устройства в предпочтительном варианте осуществления изобретения. Понятно, что со ссылкой на фиг.3 описан один из возможных вариантов выполнения корпуса эмульгирующего устройства, который может быть изменен и принимать другие формы относительно показанных на фиг.3, хотя показанный вариант выполнения предпочтителен по ряду причин, которые будут объяснены ниже.
Корпус 9 эмульгатора состоит по существу из трех деталей или частей, обозначенных позициями 9A, 9B и 9C. Детали 9A, 9B и 9C могут быть изготовлены формовкой соответствующего пластического материала соответствующей жесткости. Деталь 9A образует эмульсионную камеру 41, в которой всасываемые струей пара молоко и воздух образуют пену, стекающую из эмульсионной камеры через канал 43, выполненный в основании эмульсионной камеры. Канал 43 соединен с штуцером 45, закрепленным в детали 9А корпуса 9 эмульгирующего устройства. Штуцер 45 непосредственно или косвенно связан по жидкости со сливом 7 (фиг.1). В детали 9 В выполнен канал 47, с которым соединена трубка 17 подачи пара. Канал 47 имеет участок 47А большего сечения и участок 47 В меньшего сечения, соосный детали 9С, которая образует трубку Вентури. Другими словами, деталь 9С имеет осевой канал с сечением, постепенно уменьшающимся от входа, расположенного перед выходом трубки 47 В, к выходу в эмульсионную камеру 41.
Деталь 9С, образующая трубку Вентури, вставлена в посадочное место 49 на детали 9А, в которое также введен выступ детали 9В для удержания в правильном положении расположенной между ними детали 9С, которая имеет для этой цели плечо и фланец, опирающийся на выступ, ограничивающий основание посадочного места 49, как показано на фиг.3.
В детали 9В выполнен также канал 51 с участком 51А, в которое введен штифт или болт, и участком 51 В меньшего сечения, который ведет в полость 55, образованную над трубкой Вентури детали 9С и ограниченную деталью 9С и участком поверхности детали 9В, окружающим канал 47В. В этой полости 55 и в пространстве, ограниченном каналом 51А и 51 В, молоко смешивается с внешним воздухом, всасываемым струей пара, который подается в трубку Вентури, образованную деталью 9С. Штифт 53 имеет соответствующее сечение, более подробно показанное на фиг.3А.
Как показано на фиг.3А, штифт 53 имеет фаску или плоский участок 53А и поэтому его сечение не совпадает с сечением канал 51, в котором он установлен. Фаска 53А вместе с внутренней поверхностью отверстия 51 ограничивает канал для воздуха, всасываемого через него из внешней атмосферы. Через этот же канал и через канал 57, к которому подсоединена трубка 11 для всасывания молока из резервуара 13, всасывается молоко.
Работа устройства, описанного выше, осуществляется следующим образом.
Для приготовления эмульгированного или вспененного молока после установки чашки Т под слив 7 открывают кран или клапан 18 (фиг.1), установленный в трубке 17 подачи пара. Пар в трубке 17 сразу достигает достаточно высокого давления, например, на примерно 80 мбар выше давления внешней среды, которое вызывает фактически мгновенное закрытие клапана 21, изолируя тем самым внутреннюю часть трубки 17 от внешней среды. Пар с избыточным давлением достигает корпуса 9 эмульгатора и проходит через канал 47А, 47В в трубку Вентури, образованную в детали 9С корпуса 9.
Ускорение пара в трубке Вентури вызывает разрежение в пространстве 55, вследствие чего молоко, которое должно быть эмульгировано, всасывается из резервуара 13 через трубку 11. Вместе с молоком в канал, ограниченный каналом 51 и штифтом 53, также всасывается и атмосферный воздух. Воздух и молоко эмульгируются в камере 41, и одновременно пар с высокой температурой и избыточным давлением нагревает молоко.
Эмульгированный напиток стекает к сливу 7 через трубку 43 стока.
Сечение эмульсионной камеры 41 значительно больше сечения трубки Вентури, что определяет компенсационный объем следующим образом. Если количество пара и/или его температура чрезмерны относительно количества молока, то последнее будет стремиться к достижению точки кипения. При отсутствии достаточного объема в эмульсионной камере 41 кипение блокировало бы подачу жидкости и тем самым нарушило бы образование пены и регулярный отток эмульгированного молока. Большой объем камеры 41 гарантирует, что создаваемое локальным кипением молока избыточное давление может быть компенсировано, что предотвратит блокирование подачи жидкостей в эмульсионную камеру. Таким образом, выполнение эмульсионной камеры большого сечения значительно повышает истечение из трубки Вентури, что также является, в частности, важной особенностью настоящего изобретения.
Еще одной важной особенностью настоящего изобретения является форма штифта 53. В описываемом варианте осуществления изобретения штифт, имеющий плоскую боковую поверхность, введен в канал, сечение которого не совпадает с сечением штифта, что позволяет задать простой сквозной канал для прохода воздуха очень небольшого размера без необходимости в выполнении калиброванных отверстий в теле пластмассы, образующей корпус 9 эмульгатора. По существу, это позволяет изготавливать эмульгирующее устройство 9 без необходимости уделять особое внимание допускам на выполнение воздухозаборных отверстий. Кроме того, наличие плоской поверхности у штифта 53 дает возможность путем поворота его в канале 51 удалять любые плотные отложения молока, которые могут образовываться и затруднять течение воздуха. Конфигурация и сечение штифта также могут быть выполнены такими, чтобы обеспечивалась возможность регулирования сечения воздухозаборного отверстия и сечения отверстия для подачи молока, когда выход трубки всасывания молока находится близко к штифту, а область, в которой воздух и молоко смешиваются, начинается в пространстве, окружающем штифт 53.
Конструкция корпуса 9 эмульгатора из трех деталей 9А, 9В и 9С позволяет изготовлять этот корпус способом формования с использованием сравнительно жестких материалов, который делает возможным изготовление деталей с существенной стабильностью размеров, гарантируя соответствие относительно жестким допускам на разных участках, которые должны быть соединены друг с другом. Важно предотвратить утечки жидкостей за счет просачивания и облегчить сборку различных деталей.
Особенно предпочтительно изготовление корпуса эмульгатора с бездефектной частью 9А, ограничивающей эмульсионную камеру 41, и с бездефектной частью 9В, закрывающей эмульсионную камеру, в которой выполнены трубка подачи пара и трубка всасывания молока вместе с отверстием всасывания воздуха. Также предпочтительным является создание бездефектной трубки Вентури в третьем компоненте или части 9С, с фланцем или другим контактным элементом, с которым трубка Вентури может быть зафиксирована в посадочном месте, образованном, например, в нижней части 9А, посредством фланцевого участка верхней части.
Понятно, что на чертежах показан лишь практический пример осуществления изобретения, которое может меняться по виду и устройству, не выходящими, однако, за пределы объема изобретения. Все ссылочные позиции в прилагаемой формуле изобретения приведены для облегчения чтения формулы изобретения с отсылкой к описанию и чертежам и не ограничивают объем защиты, определенный формулой изобретения.