УЗЕЛ И СПОСОБ ВСПЕНИВАНИЯ МОЛОКА
UNIT AND METHOD OF FOAMING MILK

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к узлу и способу вспенивания молока.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройства для вспенивания жидкостей, таких как молоко, известны в данной области, например из EP 0.485.350 A1 или WO2008/083941A1, переведенного в категорию EP 2.120.656 B1. В EP 2.120.656 B1 раскрыто устройство для получения молочной пены из молочных напитков. Данное устройство содержит контейнер, выполненный с возможностью подачи в устройство холодного молока для вспенивания, и насос, который может быть введен в сообщение по текучей среде с контейнером посредством молокопровода, в результате чего холодное молоко можно перемещать из контейнера в насос. Устройство также содержит воздухопровод с отверстие подачи воздуха и отверстием выпуска воздуха, причем последнее выходит в молокопровод. Устройство дополнительно содержит клапанный узел, выполненный с возможностью подачи некоторого количества воздуха в канал для текучей среды для образования смеси текучей среды и воздуха. Насос соединен с жиклером для вспенивания молочно-воздушной смеси, подаваемой насосом в жиклер. Ниже по потоку от жиклера в молокопроводе установлен клапанный узел. Выпускная сторона клапанного узла соединена с двумя параллельными молокопроводами. При первом состоянии клапанного узла вспененное молоко по первому из двух каналов для выпуска молока подают в патрубок выпуска молока и выдают его через патрубок выпуска молока. При втором состоянии клапанного узла вспененное молоко направляют по второму из двух параллельных молокопроводов, который включает в себя проточный нагреватель для нагрева вспененного молока до его подачи в патрубок выпуска молока и его выдачи через патрубок выпуска молока.
Недостаток устройства в соответствии с EP'656 состоит в том, что последовательная выдача горячего и холодного вспененного молока устройством в течение относительно короткого периода времени возможна только посредством двух параллельных молокопроводов. В случае использования одного молокопровода, включающего в себя проточный нагреватель, холодное вспененное молоко, выдаваемое вскоре после выдачи горячего вспененного молока, подогревается под действием остаточного тепла нагревателя, вследствие того что нагреватель характеризуется довольно длительным временем остывания. В результате известное устройство имеет относительно сложную конструкцию для последовательной выдачи как горячего, так и холодного вспененного молока в течение короткого периода времени. Клапанный узел для перенаправления потока между двумя параллельными каналами подвержен загрязнению и уязвим к размножению в нем бактерий.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание узла для поочередного приготовления горячего и холодного вспененного молока с относительно быстрым переходом от одного вида молока к другому, которое устраняет недостатки известного вспенивающего узла. Для этого предложен узел, содержащий:
- узел подачи воздуха, включающий в себя источник воздуха и воздушный канал, имеющий отверстие подачи воздуха и выходной конец, причем источник воздуха соединен с отверстием подачи воздуха;
- канал для текучей среды, проходящий от патрубка впуска текучей среды до патрубка выпуска текучей среды и последовательно включающий в себя:
~ точку истечения патрубка подачи воздуха, с которой соединен выходной конец воздушного канала;
~ вспенивающий блок, включающий в себя насос; и
~ проточный нагревательный блок, вмещающий канал для текучей среды нагревательного блока, являющийся частью канала для текучей среды, причем проточный нагревательный блок может находиться во включенном состоянии и отключенном состоянии, при этом тепловая инерция проточного нагревательного блока настолько мала, что при нахождении нагревательного блока в отключенном состоянии температура вспененного молока, в частности в количестве 40-60 мл при температуре ниже 7°C у патрубка впуска текучей среды, остается ниже относительно низкой температуры, в частности ниже 20 °C, даже после его протекания по каналу для текучей среды проточного нагревательного блока всего через несколько секунд, в частности всего через 10 с, после переключения проточного нагревательного блока из включенного состояния для приготовления горячего вспененного молока в отключенное состояние для приготовления холодного вспененного молока.
В данном контексте относительно низкая температура является температурой ниже 20°C, если температура молока в количестве взбиваемого молока приблизительно 40-60 мл у патрубка впуска текучей среды составляет менее 7°C. В данном контексте «несколько секунд» обозначает приблизительно 10 секунд. Следовательно, последний признак в п. 1 формулы изобретения можно заменить и следует интерпретировать следующим образом:
причем тепловая инерция проточного нагревательного блока настолько мала, что при нахождении нагревательного блока в отключенном состоянии температура вспененного молока в количестве 40-60 мл при температуре ниже 7°C у патрубка впуска текучей среды остается ниже относительно низкой температуры 20°C даже после его протекания по каналу для текучей среды проточного нагревательного блока всего через 10 секунд после переключения проточного нагревательного блока из включенного состояния для приготовления горячего вспененного молока в отключенное состояние для приготовления холодного вспененного молока.
Неожиданно было обнаружено, что применение проточного нагревательного блока с малой тепловой инерцией, как указано в п. 1 формулы изобретения, во вспенивающем узле для вспенивания молока в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает преимущество.
Проточный нагревательный блок с малой тепловой инерцией, как указано в п. 1 формулы изобретения, может быть выполнен в виде толстопленочного проточного нагревательного блока. Внутренний канал для текучей среды толстопленочного проточного нагревательного блока может быть выполнен очень гладким и без застойных полостей. Это характеризуется большим преимуществом с точки зрения гигиены.
Прежде всего, преимущество узла в соответствии с изобретением состоит в том, что для последовательной выдачи холодного и горячего вспененного молока в течение относительно короткого периода времени требуется не две параллельные линии для молока, а лишь одна линия для текучей среды между вспенивающим блоком и выпуском канала для текучей среды. Это возможно благодаря малой тепловой инерции проточного нагревательного блока. В варианте осуществления толстопленочного проточного нагревательного блока указанная тепловая инерция может быть очень малой. В результате после включения электрического питания нагревательного блока его температура очень быстро возрастет до температуры, требуемой для приготовления горячего вспененного молока. Следовательно, при отключении электрического питания проточного нагревательного блока его температура очень быстро падает.
Кроме того, по итогам всесторонних испытаний было обнаружено, что качество вспененного молока является очень высоким как в случае приготовления холодного вспененного молока, так и в случае приготовления горячего вспененного молока. Стабильность качества пены вспененного молока в обоих случаях была очень высокой.
Благодаря отсутствию необходимости использования параллельных линий для текучей среды и переключающего клапана для выборочного направления вспененного молока по одной из двух параллельных линий, узел в соответствии с изобретением требует наличия меньшего количества компонентов, что приводит к уменьшению сложности и увеличению КПД по сравнению с известными вспенивающими узлами. Кроме того, уменьшается риск загрязнения по сравнению с известным вспенивающим блоком с двумя параллельными каналами для текучей среды и переключающим клапаном, поскольку канал для текучей среды может быть относительно гладким без застойных полостей. Эти застойные полости во многих случаях имеются в переключающих клапанах и часто служат источником загрязнения.
Указанные преимущества достигаются благодаря малой тепловой инерции проточного нагревательного блока, как указано в п. 1 формулы изобретения, что обеспечивает крутые температурные профили как при включении, так и при отключении. Проточный нагревательный блок, имеющий такие характеристики, может быть выполнен в виде толстопленочного проточного нагревательного блока.
Во-первых, эти характеристики позволяют обеспечивать относительно быстрый нагрев потока вспененного молока через нагревательный блок, что устраняет режим ожидания нагревательного блока известного уровня техники, в котором нагревательный элемент в одной из параллельных линий для текучей среды является постоянно по меньшей мере частично нагретым. Это не только уменьшает потребление энергии узлом, но и обеспечивает возможность протекания холодного вспененного молока через нагревательный блок перед выдачей из выпуска канала для текучей среды без нагрева холодного молока.
Во-вторых, устранение режима ожидания и относительно короткий период остывания нагревательного блока обеспечивают возможность перекачивания потока холодного вспененного молока через нагревательный блок вскоре после выдачи горячего вспененного молока без риска подогрева холодного молока посредством остаточного тепла от нагревательного блока.
Следует отметить, что толстопленочный проточный нагреватель известен как таковой и, например, продается компанией Ferrotechniek B.V. (см. www.ferrotechniek.nl). Применение толстопленочного проточного нагревательного блока для приготовления горячей воды раскрыто в WO2008/1200991 A1.
В изобретении также предложен холодильник, включающий в себя:
- корпус, ограничивающий пространство холодильника и включающий в себя дверцу, которая имеет открытое положение, при котором через дверной проем открыт доступ к пространству холодильника, и закрытое положение для закрытия дверного проема; и
- узел для вспенивания молока в соответствии с изобретением, причем основные компоненты узла, в том числе вспенивающий блок и проточный нагревательный блок, расположены в пространстве холодильника.
Преимущество холодильника, включающего в себя узел в соответствии с изобретением, состоит в том, что узел вспенивания молока может быть предоставлен пользователям с обычным устройством для приготовления кофе, не включающим в себя узел вспенивания молока. В варианте осуществления холодильник может быть присоединен к кофемашине или даже может быть встроен в кофемашину.
Другое преимущество холодильника состоит в том, что для толстопленочного проточного нагревательного блока не требуется режим ожидания, в котором элемент нагревают, но отключают между последовательными выдачами (горячего) вспененного молока. В результате внутри холодильника генерируется меньше тепла, что увеличивает КПД узла вспенивания молока, установленного в холодильнике. Кроме того, благодаря расположению нагревательного блока в пространстве холодильника относительно холодное окружение нагревательного блока способствует остыванию нагревательного блока после его отключения. Это полезно в случае необходимости приготовления холодного вспененного молока сразу после приготовления горячего вспененного молока. Наконец, благодаря относительно холодной среде в пространстве холодильника улучшены гигиенические условия внутри канала для текучей среды, в том числе в его различных компонентах.
В изобретении дополнительно предложена система для приготовления кофе, содержащая:
- устройство для приготовления кофе пользователю; и
- узел в соответствии с изобретением или холодильник в соответствии с изобретением;
причем указанные устройство для приготовления кофе и узел соединены таким образом, что образуют комплексный блок, оборудованный встроенной электронной системой управления, приводимой в действие посредством пользовательского интерфейса, которым оснащено устройство для приготовления кофе.
Преимущество состоит в том, что узел или холодильник в соответствии с изобретением могут быть совмещены с разнообразными существующими устройствами для приготовления кофе, в частности с устройством, не содержащим блока для вспенивания молока, что позволяет выдавать кофе с вспененным молоком, такой как капучино или латте макиато.
В изобретении дополнительно предложен способ приготовления вспененного молока, включающий в себя:
- обеспечение узла или холодильника в соответствии с изобретением;
- активацию насоса для создания потока молока в канале для текучей среды;
- подачу потока воздуха в молоко в канале для текучей среды;
- смешивание потока молока и потока воздуха для образования молочно-воздушной смеси;
- вспенивание молочно-воздушной смеси во вспенивающем блоке для образования вспененного молока;
- выборочно нагревание или не нагревание вспененного молока посредством проточного нагревательного блока;
- выдачу вспененного молока через патрубок выпуска текучей среды.
Преимущество способа в соответствии с изобретением состоит в том, что можно выборочно нагревать молоко в линии для текучей среды, например, в зависимости от введенных пользователем данных, таких как выбор конкретного типа вспененного молока. Способ не требует наличия параллельных линий и переключающих клапанов для направления вспененного молока по одной из параллельных линий для приготовления либо горячего вспененного молока, либо холодного вспененного молока, как в случае вспенивающего блока известного уровня техники с проточным нагревательным блоком. Благодаря малой тепловой инерции проточного нагревательного блока и крутому температурному профилю, который может быть получен при использовании проточного нагревательного блока с малой тепловой инерцией, обеспечивается возможность направления всего производимого вспененного молока по каналу нагревательного блока и требуется лишь выборочное включение или отключение источника питания проточного нагревательного блока для приготовления горячего вспененного молока или, в альтернативном варианте осуществления, холодного вспененного молока. Этот способ может быть успешно выполнен посредством узла, в который встроен проточный нагревательный блок в виде толстопленочного проточного нагревательного блока.
Наконец, изобретение относится к применению толстопленочного проточного нагревательного блока в узле для приготовления вспененного молока, включающем в себя канал для текучей среды, включающий в себя вспенивающий блок, расположенный выше по потоку от толстопленочного проточного нагревательного блока, также включенного в канал для текучей среды, причем толстопленочный проточный нагревательный блок содержит толстопленочный нагревательный элемент, при этом толстопленочный проточный нагревательный блок вмещает канал для текучей среды нагревательного блока, являющийся частью канала (16) для текучей среды указанного узла, причем вспененную молочно-воздушную смесь направляют по каналу для текучей среды нагревательного блока и выборочно нагревают или не нагревают посредством подачи электрического питания или, соответственно, неподачи электрического питания на толстопленочный проточный нагревательный блок.
Преимущества применения толстопленочного проточного нагревательного блока для приготовления вспененного молока сходны с преимуществами вспенивающего узла в соответствии с изобретением, которое было описано выше и на которое приведена ссылка.
Различные варианты осуществления заявлены в зависимых пунктах формулы изобретения, которые будут дополнительно объяснены ниже со ссылкой на пример, проиллюстрированный на фигурах. Варианты осуществления могут быть объединены или использованы отдельно друг от друга.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
На Фиг. 1 представлен схематический вид примера узла для вспенивания молока.
На Фиг. 2 представлен пример холодильника, в котором установлен узел для вспенивания.
На Фиг. 3 представлен вид в перспективе примера толстопленочного проточного нагревательного блока.
На Фиг. 4 представлен вид с пространственным разделением компонентов толстопленочного проточного нагревательного блока, показанного на Фиг. 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В самых общих чертах узел 10 для вспенивания молока включает в себя узел подачи воздуха, включающий в себя источник воздуха и воздушный канал 12, имеющий отверстие 12a подачи воздуха и выходной конец 12b. Источник воздуха соединен с отверстием 12a подачи воздуха. В варианте осуществления узел подачи воздуха может быть выполнен с возможностью регулирования потока воздуха, подаваемого в выходной конец. Это может быть осуществлено посредством воздушного насоса, который соединен с отверстием 12a подачи воздуха и который может создавать регулируемый поток, или посредством регулируемого воздушного клапана 14, который может быть установлен в воздушном канале 12. Узел 10 дополнительно включает в себя канал 16 для текучей среды, проходящий от патрубка 18 впуска текучей среды до патрубка 20 выпуска текучей среды. Канал 16 для текучей среды последовательно включает в себя точку 16a истечения патрубка подачи воздуха, с которой соединен выходной конец воздушного канала 12b, вспенивающий блок 22, включающий в себя насос 24, и проточный нагревательный блок 26, вмещающий канал 30 для текучей среды нагревательного блока, являющийся частью канала 16 для текучей среды. Проточный нагревательный блок 26 может находиться во включенном состоянии и отключенном состоянии. Тепловая инерция проточного нагревательного блока 26 настолько мала, что при нахождении нагревательного блока 26 в отключенном состоянии температура вспененного молока остается ниже относительно низкой температуры даже после его протекания по каналу 30 для текучей среды проточного нагревательного блока всего через несколько секунд после переключения проточного нагревательного блока 26 из включенного состояния для приготовления горячего вспененного молока в отключенное состояние для приготовления холодного вспененного молока. Как правило, тепловая инерция проточного нагревательного блока 26 настолько мала, что при нахождении нагревательного блока в отключенном состоянии температура вспененного молока в количестве 40-60 мл при температуре ниже 7°C остается ниже относительно низкой температуры 20°C даже после его протекания по каналу 30 для текучей среды проточного нагревательного блока всего через 10 секунд после переключения проточного нагревательного блока 26 из включенного состояния для приготовления горячего вспененного молока в отключенное состояние для приготовления холодного вспененного молока.
Преимущества узла в соответствии с изобретением приведены в разделе «Изложение сущности изобретения», на который здесь приведена ссылка.
В варианте осуществления проточный нагревательный блок 26 может представлять собой толстопленочный проточный нагревательный блок 26, включающий в себя толстопленочный нагревательный элемент 28. Толстопленочный проточный нагревательный блок 26 вмещает канал 30 для текучей среды нагревательного блока (см. Фиг. 4), являющийся частью канала 16 для текучей среды.
Толстопленочные проточные нагревательные блоки могут иметь очень малую тепловую инерцию и, следовательно, могут характеризоваться очень крутым температурным профилем как при включении, так и при отключении. В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 4, толстопленочный нагревательный элемент 28 может включать в себя металлическую теплопроводящую пластину 28a, на первую сторону которой нанесено диэлектрическое покрытие 28b, на которое нанесена дорожка 28c токопроводящего материала. Электрическое сопротивление дорожки 28c токопроводящего материала таково, что при протекании электрического тока через дорожку 28c токопроводящего материала она может генерировать тепло.
Для получения компактного нагревательного элемента 28 с высоким КПД толстопленочный нагревательный элемент 28 может быть выполнен в виде металлической теплопроводящей пластины 28a, на которую нанесены диэлектрическое покрытие 28b и дорожка 28c токопроводящего материала. Толстопленочный нагревательный элемент 28 имеет малую тепловую инерцию и относительно малое время отклика, в результате чего характеризуется крутым температурным профилем. На Фиг. 4 представлен вид с пространственным разделением компонентов примера толстопленочного проточного нагревательного блока 26, на котором отчетливо видны толстопленочный нагревательный элемент 28 и слои 28a, 28b, 28c в соответствии с этим вариантом осуществления.
В усовершенствованной версии этого варианта осуществления толстопленочный проточный нагревательный блок 26 может включать в себя вторую пластину 29, соединенную своей контактирующей стороной со второй стороной металлической пластины 28a. Вторая пластина 29 включает в себя канальную систему, открытая сторона которой расположена с контактирующей стороны. Открытая сторона канальной системы закрыта первой пластиной 28a таким образом, чтобы примыкать к каналу 30 для текучей среды нагревательного блока.
Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что благодаря соединению между металлической теплопроводящей пластиной 28a и второй пластиной 29 с канальной системой может быть обеспечен относительно простой и прочный нагревательный блок 26. Материалы для применения в узле вспенивания молока необходимо выбирать таким образом, чтобы нагревательный блок 26, конкретнее канальная система, через которую перекачивается молоко, удовлетворяли требованиям, предъявляемым к обработке пищевых продуктов.
Для выполнения канальной системы на второй пластине 29 могут быть использованы разные методики изготовления, такие как, например, фрезеровка, пробивка или гибка. Вторую пластину 29 также можно изготовлять путем литья. Кроме того, канальная система может быть выполнена во время изготовления второй пластины 29, в результате чего получают пластину с предварительно отформованной канальной системой. Кроме того, соединение между металлической теплопроводящей пластиной 28a и второй пластиной 29 может быть образовано с использованием любой подходящей методики, такой как, например, сварка. Благодаря непосредственному примыканию металлической теплопроводящей пластины 28a к каналу 30 для текучей среды нагревательного блока, обеспечивается непосредственный контакт между вспененным молоком и металлической теплопроводящей пластиной 28a, в результате чего происходит очень эффективная передача тепла от теплопроводящей пластины 28a вспененному молоку.
В варианте осуществления указанный узел может содержать узел 72 электронного контроллера, управляющий нагревательным блоком 26 в ответ на по меньшей мере одну команду, поданную пользователем.
Узел 10 может содержать узел 72 электронного контроллера для выполнения множества функций, таких как, например, управление нагревательным блоком. Пользователь может, например посредством графического интерфейса пользователя (ГИП) или иного типа интерфейса, выбирать из меню напиток, например чашку горячего вспененного молока, приготовленного из сухого молока. Узел 72 электронного контроллера выполнен с возможностью управления нагревательным блоком 26 для регулирования количества тепла, передаваемого молоку в канале для текучей среды нагревательного блока, для получения затребованного напитка, который может представлять собой, например, горячее вспененное молоко, приготовленное из сухого, холодное вспененное молоко, приготовленное из сухого, обычное горячее вспененное молоко, обычное холодное вспененное молоко и т. п. Узел 10 и узел 72 электронного контроллера могут быть выполнены с возможностью обеспечения лишь ограниченного количества вводимых пользователем данных, например выбора между горячим и холодным вспененным молоком, но могут быть выполнены и с возможностью обеспечения пользователя расширенными средствами управления, такими как, например, управление температурой для выбора конкретной температуры на выходе или выбор модуля, позволяющего пользователю выбирать температуру и тип выдаваемого вспененного молока (например, вспененное молоко, приготовленное из сухого/обычного молока).
В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 3 и 4, канал 30 для текучей среды нагревательного блока имеет извилистую и/или спиралевидную конфигурацию.
Во-первых, преимущество такой извилистой и/или спиралевидной конфигурации состоит в том, что длина канала 30 для текучей среды нагревательного блока может быть относительно большой, в результате чего нагрев молока может занимать больше времени и, следовательно, может быть достигнута более высокая конечная температура. Во-вторых, канал 30 для текучей среды нагревательного блока определенной длины может занимать относительно мало места.
В варианте осуществления выходная мощность P толстопленочного проточного нагревательного блока 26 может составлять от 800 до 2400 Вт. Выходная мощность P толстопленочного проточного нагревательного блока 26 предпочтительно может составлять от 1500 до 2100 Вт. Выходная мощность P толстопленочного проточного нагревательного блока 26 предпочтительнее может составлять приблизительно 1800 Вт.
Выбор выходной мощности P, обеспечиваемой толстопленочным проточным нагревательным блоком 26, является важным фактором касательно возможности нагрева максимального объема потока до конкретной температуры посредством нагревательного блока 26. Выходная мощность P также оказывает влияние на скорость, с которой можно достичь конкретной температуры нагревательного элемента 28. Исследования показали, что предпочтительное значение выходной мощности P в отношении узла вспенивания текучей среды в соответствии с изобретением составляет приблизительно 1800 Вт. Однако для нагревательного блока 26 может быть обеспечена и другая выходная мощность, в частности более высокая. Более высокая выходная мощность P, например, предпочтительна в отношении узлов для вспенивания молока, характеризующихся высоким расходом и/или очень малым временем отклика.
В варианте осуществления узел может содержать резервуар 46 для текучей среды для хранения вспениваемого молока. Патрубок 18 впуска текучей среды может быть вставлен в резервуар 46 для текучей среды с возможностью извлечения или может быть по меньшей мере соединен с этим резервуаром с возможностью отсоединения.
Узел 10 может быть оборудован резервуаром 46 для текучей среды, представляющим собой предварительно отформованный многоразовый резервуар 46 для текучей среды, в который после его опорожнения можно повторно наливать молоко. Однако в соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления резервуар 46 для текучей среды может представлять собой сменный стандартный резервуар для молока, такой как картонная коробка для молока, бутылка для молока или пластиковый контейнер для молока, который соединен с патрубком 18 впуска текучей среды узла вспенивания молока или в который вставлен патрубок 18 впуска текучей среды. Это устраняет необходимость очистки резервуара для молока и уменьшает время простоя узла. После опорожнения резервуара 46 для молока, например картонной коробки для молока, резервуар 46 можно с легкостью заменять без необходимости его очистки.
Кроме того, применение в узле 10 сменных стандартных резервуаров для молока, таких как картонные коробки для молока, может обеспечивать преимущество касательно процесса очистки. Узел 10 можно очищать в любой момент - для этого нужно на время отсоединить патрубок 18 впуска текучей среды от резервуара 46 для молока или извлечь его из этого резервуара и соединить патрубок 18 впуска текучей среды с резервуаром 56 для очистки текучей среды или вставить его в такой резервуар. В варианте осуществления узел может включать в себя первый трехходовой клапанный узел 58, расположенный в канале 16 для текучей среды ниже по потоку от проточного нагревательного блока. Впускное отверстие первого трехходового клапанного узла 58 соединено через канал 16 для текучей среды с проточным нагревательным блоком 26. Первый трехходовой клапан также содержит первое выпускное отверстие и второе выпускное отверстие. Первое выпускное отверстие первого трехходового клапана 58 соединено с патрубком 20 выпуска текучей среды канала 16 для текучей среды. Второе выпускное отверстие первого трехходового клапана 58 соединено с обратным каналом 60. Первый трехходовой клапанный узел 58 имеет первое состояние, при котором текучая среда поступает в патрубок 20 выпуска текучей среды канала 16 для текучей среды, и второе состояние, при котором текучая среда отводится из канала 16 для текучей среды через второе выпускное отверстие в обратный канал 60. Кроме того, узел 10 включает в себя канал 66 подачи воды, включающий в себя регулируемый водяной клапан 68. Канал 66 подачи воды соединен с каналом 16 для текучей среды в точке, расположенной выше по потоку от насоса 24. Узел 10 также содержит резервуар 56 для очистки, в который выводится выходной конец обратного канала 60. Узел 72 электронного контроллера выполнен с возможностью управления по меньшей мере насосом 24, проточным нагревательным блоком 26, первым трехходовым клапанным узлом 58, а также, необязательно, регулируемым водяным клапаном 68 и регулируемым гидравлическим клапаном 70, установленным в канале 16 для текучей среды выше по потоку от точки, в которой канал 66 подачи воды соединен с каналом 16 для текучей среды. В этом варианте осуществления узел 72 электронного контроллера выполнен с возможностью управления работой указанного узла в режиме приготовления и в режиме очистки. В режиме приготовления в патрубок 18 впуска текучей среды канала 16 для текучей среды из резервуара 46 для текучей среды поступает вспениваемая текучая среда. В режиме приготовления регулируемый водяной клапан 68 закрыт, а регулируемый гидравлический клапан 70 открыт. В режиме очистки в патрубок 18 впуска текучей среды канала для текучей среды по меньшей мере часть времени подают очищающую текучую среду. В связи с этим патрубок 18 впуска текучей среды канала для текучей среды может быть соединен с резервуаром 56 для очистки, например посредством вывода патрубка 18 впуска текучей среды из резервуара 46 для текучей среды и вставки патрубка 18 впуска текучей среды в резервуар 56 для очистки. Это обеспечивает преимущество, состоящее в том, что патрубок 18 впуска текучей среды, например выполненный в виде погружной трубки, очищается как изнутри, так и снаружи. Резервуар 56 для очистки можно наполнять водой путем переключения регулируемого водяного клапана 68 в открытое состояние и переключения первого трехходового клапанного узла 58 во второе состояние, в результате чего вода поступает в резервуар 56 для очистки по каналу 68 подачи воды, каналу 16 для текучей среды и обратному каналу 60. После наполнения водой резервуара 56 для очистки и, необязательно, добавления некоторого количества чистящего средства в виде жидкости или таблетки регулируемый водяной клапан 68 могут закрывать, а гидравлический клапан 70 могут открывать для обеспечения рециркуляции текучей среды через канал 16 для текучей среды, обратный канал 60 и резервуар 56 для очистки в течение всего времени работы насоса 24. Режим очистки также может предусматривать действие предварительного ополаскивания, при котором вода, поступающая по каналу 66 подачи воды, удаляет остатки молока из канала 16 для текучей среды и расположенных в нем компонентов, например ввиду того, что первый трехходовой клапан 58 изначально остается в первом состоянии, в результате чего водно-молочная смесь выводится через патрубок 20 выпуска текучей среды. Операция очистки также может предусматривать нагрев воды во время рециркуляции для обеспечения возможности уничтожения бактерий в системе.
В варианте осуществления, включающем в себя канал 66 подачи воды с регулируемым водяным клапаном 68, узел 10 может включать в себя второй трехходовой клапанный узел 62. Порядковое числительное «второй» не подразумевает обязательное наличие еще и первого трехходового клапанного узла 58. В настоящем документе порядковые числительные «первый» и «второй» используются для обозначения разных функций этих двух трехходовых клапанов. Иными словами, изобретение охватывает вариант осуществления, содержащий только первый трехходовой клапан 58, вариант осуществления, содержащий только второй трехходовой клапан 62, и вариант осуществления, содержащий и первый, и второй трехходовые клапаны 58, 62.
В вариантах осуществления, содержащих второй трехходовой клапан 62, указанный трехходовой клапан содержит впускное отверстие, посредством которого второй трехходовой клапан 62 соединен или может быть соединен с проточным нагревательным блоком 26. Второй трехходовой клапан 62 содержит первое выпускное отверстие и второе выпускное отверстие. Первое выпускное отверстие второго трехходового клапана 62 соединено с патрубком 64 слива текучей среды. В соответствии с дополнительными вариантами осуществления второе выпускное отверстие может быть соединено с патрубком 20 выпуска текучей среды или с обратным каналом 60, описанным выше в связи с вариантом осуществления узла 10, оборудованного резервуаром 56 для очистки. В любом случае при первом состоянии второго трехходового клапанного узла 62 текучая среда из проточного нагревательного блока 26 поступает по каналу в патрубок 64 слива текучей среды. При втором состоянии второго трехходового клапанного узла 62 текучая среда из проточного нагревательного блока 26 поступает по каналу во второе выпускное отверстие второго трехходового клапанного узла 58. Узел 10 дополнительно включает в себя узел 72 электронного контроллера, выполненный с возможностью перевода узла 10 в режим охлаждения проточного нагревательного блока, в котором регулируемый водяной клапан 68 находится в открытом состоянии, а второй трехходовой клапанный узел 62 находится в первом состоянии, в результате чего вода поступает по каналу через проточный нагревательный блок 26 в патрубок 64 слива текучей среды. От нагревателя или линии для текучей среды ниже по потоку можно быстро отводить тепло посредством относительно холодной воды, протекающей через эти элементы.
В дополнительном варианте осуществления второй трехходовой клапанный узел 62 может быть установлен в канале 16 для текучей среды. Этот вариант осуществления не показан на фигурах. В этом дополнительном варианте осуществления второе выпускное отверстие второго трехходового клапанного узла 62 соединено с участком канала 16 для текучей среды, расположенным ниже по потоку и ведущим к патрубку 20 выпуска текучей среды. Узел 72 электронного контроллера выполнен с возможностью перевода второго трехходового клапана 62 во второе состояние при работе указанного узла в режиме приготовления, в результате чего текучая среда из проточного нагревательного блока 26 поступает по каналу в патрубок 20 выпуска текучей среды.
В альтернативном дополнительном варианте осуществления, который также включает в себя обратный канал 60, резервуар 56 для очистки и узел 72 электронного контроллера, выполненный с возможностью управления работой узла 10 в режиме приготовления и режиме очистки, второй трехходовой клапанный узел 62 может быть установлен в обратном канале 60. Пример этого варианта осуществления показан на Фиг. 1. При нахождении первого трехходового клапана 58 во втором состоянии впускное отверстие второго трехходового клапанного узла 62 далее соединено с проточным нагревательным блоком 26 посредством участка обратного канала 60, расположенного выше по потоку. Второе выпускное отверстие второго трехходового клапанного узла 62 соединено с участком обратного канала 60, расположенным ниже по потоку и ведущим в резервуар 56 для очистки. Узел 72 электронного контроллера выполнен с возможностью перевода первого трехходового клапанного узла 58 во второе состояние при работе узла 10 в режиме охлаждения проточного нагревательного блока, в результате чего вода из проточного нагревательного блока 26 поступает по каналу из первого трехходового клапана 58 через участок обратного канала 60, расположенный выше по потоку, во впускное отверстие второго трехходового клапана 62 и далее в патрубок 64 слива текучей среды. Узел 72 электронного контроллера выполнен с возможностью перевода второго трехходового клапана 62 во второе состояние во время работы узла в режиме очистки, в результате чего вода из проточного нагревательного блока 26 поступает по каналу через первый трехходовой клапан 58, участок обратного канала 60, расположенный выше по потоку, второй трехходовой клапан 62 и участок обратного канала 60, расположенный ниже по потоку, в резервуар 56 для очистки.
В изобретении дополнительно предложен холодильник, пример которого показан на Фиг. 2. В самых общих чертах холодильник включает в себя корпус 48, ограничивающий пространство 52 холодильника. Корпус включает в себя дверцу 50, которая имеет открытое положение, при котором через дверной проем открыт доступ к пространству 52 холодильника, и закрытое положение для закрытия дверного проема. Холодильник также включает в себя узел 10 для вспенивания молока в соответствии с изобретением. Основные компоненты узла 10, в том числе вспенивающий блок 22 и проточный нагревательный блок 26, расположены в пространстве 52 холодильника.
Преимущества холодильника в соответствии с изобретением приведены в разделе «Изложение сущности изобретения», на который приведена ссылка. На Фиг. 2 показан пример холодильника в соответствии с изобретением, в котором холодильник представляет собой модель подстольного формата, которая, например, может быть встроена в стандартный шкаф, может быть размещена под стандартной раковиной или может быть размещена рядом с имеющейся кофемашиной. В целом любой холодильник можно использовать для размещения в нем узла 10.
В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 2, узел 10 может содержать поддон 54 для компонентов, установленный в пространстве 52 холодильника с возможностью снятия. Поддон 54 для компонентов можно вынимать из пространства 52 холодильника при открытом положении дверцы 50. Поддон 54 для компонентов может поддерживать по меньшей мере насос 24, вспенивающий блок 22, нагревательный блок 26 и по меньшей мере участок канала 16 для текучей среды.
Расположение по меньшей мере основных компонентов 22, 24, 26 узла 10 на съемном поддоне 52 для компонентов относительно упрощает техническое обслуживание узла 10, в том числе, например, замену поврежденных или изношенных частей. Кроме того, компоненты 22, 24, 26 узла 10 могут быть оптимально расположены на поддоне для компонентов, что позволяет оптимально использовать доступное пространство 52 холодильника. В результате пространство 52 холодильника можно использовать, например, для хранения множества резервуаров/упаковок для молока или даже дополнительных продуктов, требующих охлаждения. Для установки поддона 52 для компонентов в холодильнике могут быть использованы различные методики. Поддон 52 для компонентов предпочтительно установлен на рельсах, полозьях или подобных элементах с возможностью скольжения для удобства его извлечения из пространства холодильника и вставки обратно.
В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 2 и в котором указанный узел оборудован резервуаром 46 для текучей среды, резервуар 46 для текучей среды может быть расположен в пространстве 52 холодильника с возможностью извлечения. Резервуар 46 для текучей среды может быть расположен с возможностью его извлечения из пространства 52 корпуса без необходимости извлечения какого-либо другого компонента узла из корпуса 48.
Съемный резервуар 46 для текучей среды упрощает оперативную замену опорожненного резервуара новым резервуаром, наполненным молоком. В случае применения предварительно отформованного резервуара многоразового использования преимущество съемного резервуара состоит в том, что пользователь получает возможность проще его наполнять, например вне холодильника. Резервуар предпочтительно расположен рядом с дверцей 50 холодильника и перед поддоном 52 для компонентов, чтобы для его извлечения не требовалось вынимать поддон 52 для компонентов.
В изобретении также предложена система для приготовления кофе, содержащая устройство для выдачи кофе пользователю, и узел 10 или холодильник в соответствии с изобретением. Устройство для приготовления кофе и узел соединены с образованием комплексного блока. Комплексный блок может быть оборудован встроенной электронной системой управления, приводимой в действие посредством пользовательского интерфейса, которым оснащено устройство для приготовления кофе. В варианте осуществления пользовательский интерфейс может представлять собой графический интерфейс пользователя (ГИП).
Преимущества системы для приготовления кофе описаны в разделе «Изложение сущности изобретения», на который приведена ссылка.
В изобретении также предложен способ получения вспененного молока. Способ включает в себя обеспечение узла или холодильника в соответствии с изобретением и активацию насоса 24 для создания потока молока в канале 16 для текучей среды. Кроме того, способ включает в себя подачу потока воздуха в молоко в канале 16 для текучей среды, смешивание потока молока и потока воздуха для образования молочно-воздушной смеси и вспенивание молочно-воздушной смеси во вспенивающем блоке 22 для образования вспененного молока. Способ также включает в себя выборочное нагревание или отсутствие нагревания вспененного молока посредством проточного нагревательного блока 26 и выдачу вспененного молока через патрубок 20 выпуска текучей среды.
Преимущества способа вспенивания молока описаны в разделе «Изложение сущности изобретения», на который приведена ссылка.
Кроме того, изобретение относится к применению толстопленочного проточного нагревательного блока 26 в узле для приготовления вспененного молока. Узел содержит канал 16 для текучей среды, включающий в себя вспенивающий блок 22, расположенный выше по потоку от толстопленочного проточного нагревательного блока 26, также включенного в канал 16 для текучей среды. Толстопленочный проточный нагревательный блок 26 содержит толстопленочный нагревательный элемент 28. Толстопленочный проточный нагревательный блок 26 вмещает канал 30 для текучей среды нагревательного блока, являющийся частью канала 16 для текучей среды узла. Вспененную молочно-воздушную смесь направляют по каналу 30 для текучей среды нагревательного блока и выборочно нагревают или не нагревают посредством подачи электрического питания или, соответственно, неподачи электрического питания на толстопленочный проточный нагревательный блок 26.
Преимущества применения толстопленочного проточного нагревательного блока для получения вспененного молока описаны в разделе «Изложение сущности изобретения», на который приведена ссылка.
Вышеприведенные описания предназначены для иллюстрации, а не для ограничения. Таким образом, специалисту в данной области будет понятно, что в изобретение можно вносить изменения, как описано выше, без отступления от объема формулы изобретения, изложенной ниже. Различные варианты осуществления могут воплощаться в сочетании друг с другом или могут воплощаться независимо друг от друга. Позиционные обозначения, использованные в вышеизложенном подробном описании, не предполагают ограничения описания вариантов осуществления примерами, показанными на фигурах. Фигуры лишь представляют примеры, а варианты осуществления могут быть реализованы иным образом, нежели так, как показано на примерах чертежей.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
10 - узел для вспенивания молока
12 - воздушный канал
12a - канал отверстия подачи воздуха
12b - выходной конец воздушного канала
14 - регулируемый воздушный клапан
16 - канал для текучей среды
16a - точка истечения патрубка подачи воздуха
18 - патрубок впуска текучей среды
20 - патрубок выпуска текучей среды
22 - вспенивающий блок
24 - насос
26 - толстопленочный проточный нагревательный блок
28 - толстопленочный нагревательный элемент
28a - металлическая теплопроводящая пластина
28b - диэлектрическое покрытие
28c - токопроводящая дорожка
29 - вторая пластина
30 - канал для текучей среды нагревательного блока
46 - резервуар для текучей среды
48 - корпус
50 - дверца
52 - пространство холодильника
54 - поддон для компонентов
56 - резервуар для очистки
58 - первый трехходовой клапан
60 - обратный канал
62 - второй трехходовой клапан
64 - сливной патрубок
66 - канал подачи воды
68 - регулируемый водяной клапан
70 - регулируемый гидравлический клапан
72 - узел электронного контроллера.