专利名称：由可溶配料和稀释剂生产泡沫液体的装置和方法
技术领域：
本发明涉及在与大气压力相通的腔室中生产泡沫液体的装置，该装置
体。本发明还涉及包括该种装置的饮料生产设备。本发明还涉及溶解粉末， 以及使用稀释剂射流来溶解可溶配料，并使其发泡成泡沫液体来生产泡沫 液体的方法。
背景技术：
存在这样的用于生产泡沫饮料液体的饮料生产设备，其使用稀释剂溶 解可溶配料例如咖啡粉。公知的系统通常使用机械高速旋转元件例如搅打 器在液体中产生剪切力，从而能适当地溶解粉末并产生令人满意的泡沫量。
例如，专利申请WO 03/068039和EP 1 639 924涉及旋转机械方案， 用于改善可溶配料和稀释剂的混合物中液体的发泡。
这些解决方案的不足之处在于它们有噪音，具有较高的机械复杂性以 及额外的生产成本，需要推进元件例如电机。这样的方案还需要更频繁的 清洗或冲洗。
因此，这些使用压力的解决方案证明不是非常适合制造运行良好、低 成本、无噪音和卫生的饮料生产设备，该设备特别适用于类似家庭小咖啡 用具的零售渠道。
存在没有搅拌器的解决方案，用于从特别是在小份包装例如胶嚢或荚 状物(pod)中的可溶配料提供泡沫液体。典型地，在这些公知的解决方 案中，将稀释剂在压力下注入基本闭合的腔室中，并在压力下被迫使穿过
有孔隔膜或过滤器，从而产生压降和剪切力，以形成泡沫液体。尽管这些解决方案运行非常好，由于需要确保配料冲煮或溶解过程中的压力密封腔 室的需要，它们复杂、实施昂贵。而且，使用小份包装的饮料系统的不足 在于产生包装垃圾。
例如，WO 2005/020769 Al涉及一种通过向胶嚢注入液体来制备食物 产品的方法和装置，该胶嚢包含可溶和/或用于萃取的食品物质，由此从至 少一个注入点注入液体，从而在胶嚢内产生注入液体的湍流运动，由此造 成冲煮。如上所述，这种技术方案需要胶嚢完全填充满水，直到在胶嚢内 获得一定的压力，以便稀释剂和饮料物质混合在一起形成泡沫饮料。另外 一个问题在于，当胶嚢中的压力降低时，胶嚢保持充满液体。因此，胶嚢 完全排空是不可能的。
WO 02/087400涉及一种制备泡沫々大料的方法，包括含有可发泡配料的 胶嚢，提供了一种布置来收集从胶嚢中流出的流体的容器，向胶嚢中注入 液体以与可发泡配料混合，使可发泡配料与液体混合，从胶嚢流入容器中； 接下来，进一步以直径约0.5至2mm的射流向容器内注入液体，以在容器 中生产泡沫液体。但是，这种方法的不足之处在于需要分别在胶嚢和容器 执行两个不同的发泡步骤。
需要一种更加简单、卫生、以及低成本的技术方案，能从稀释剂和可 溶配料或液态浓缩物的组合中生产泡沫液体，并且不涉及到加压室或电机 驱动搅打装置的使用，并且不产生固体残渣。
发明内容
本发明基于一种包括与大气压力相通的腔室的装置，其中，至少一股 稀释剂射流和液体出口装置的结合构造成使腔室内循环液体的表面受到能 有效溶解粉末并生成泡沫液体的高剪切力。
这种装置产生的发泡效果相比于机械搅打装置更加改善，并且至少与 压力胶嚢系统相当，但却没有任意这些系统的上述不足。
更具体地，本发明的装置包括具有横向底壁以及纵向向上的壁的通 向大气的腔室，至少一个稀释剂入口和至少一个液体输送出口，其中，所述稀释剂入口设置成穿过向上的壁，其大小和取向设计成用于引导腔室中 的稀释剂射流，并且，所述至少一个液体输送出口构造在底壁中，^使得由 于腔室中稀释剂入口的方向和大小，液体能在进入腔室的稀释剂射流的作 用下沿着向上的壁的侧部上升。
因此，根据本发明的普通原理，腔室设计成使得产生一循环液体层，
该液体层沿着向上的壁的侧面上升；形成一液体表面，该液体表面受到来 自至少一股稀释剂射流的大剪切力。还可产生沿腔室底部的液体的笫二表 面，该表面也受到来自稀释剂射流的剪切力。该循环液体层的获得主要是 通过控制离开腔室的液体流量来维持腔室中足够体积的液体，以及通过稀 释剂入口的构造，该构造必须恰当作用在液体上使其成漩涡并且发泡。液 体输送出口以及稀释剂入口的方向和大小构造成使液体能沿着向上的壁的 侧面上升。
根据本发明，稀释剂可以是适于使用本装置的特征和条件来溶解食物 可溶配料的任意合适液体。 一种优选的稀释剂是热水，但可以使用其他的 稀释剂例如冷水或其他含水液体例如液态奶。
所述可溶配料可以是任意可发泡的食品配料，该配料可使用本发明的 装置的特征和条件来溶解和操作以产生泡沫液体。优选的配料是可溶咖啡 粉。但是，其他配料也能用在本发明的装置中以提供泡沫液体，例如可溶 茶、脱水烹饪配料和/或奶基配料。本发明的装置和方法也适用于使用稀释 剂溶解和发泡液态浓缩物。这种液态浓缩物可以是咖啡、巧克力或牛奶浓 缩物。
根据本发明，底壁包括一个液体出口或者多个液体出口。更具体地， 确定出口的总表面面积，从而，由于重力而穿过出口的液体排空流速小于 穿过所述稀释剂入口的稀释剂的腔室填充流速。"低于"意味着排空流速 小于或等于填充流速。当然，腔室的较慢排空考虑了腔室中流体的动力学。 例如，当流体维持为沿腔室侧面的涡旋运动时，流体可以更不易于排空。 由于这种构造，液体层可以维持在腔室中循环，至少只要稀释剂进入腔室 中，则被^v腔室中的稀释剂射流碰撞。优选地，所迷出口或多个出口大多数位于底壁的中心或紧邻底壁的中心。这种构造参与到降低液体从装置 中排空。在本装置的优选构造中，液体出口的总横截面积足够小，从而， 当稀释剂进入腔室时在腔室中保留足够的液体，但仍然通过简单的重力效 应提供腔室的有效排空。优选地，向上的壁基本垂直以促进液体排空。已 经证明这种装置是自清洁的，操作后基本没有泡沫固体或泡沫残渣遗留在 腔室中。所述稀释剂能清洗腔室的内表面，液体或固体残渣能完全排出到 出口。事实上，重要的是能完全排空和清洗腔室，从而保持其清洁以及避
免卫生问题。优选地，单个液体出口的横截面小于12.6mm2。底壁上有多 个出口的构造中每个液体出口的横截面小于约2mm2,更优选地小于 1.54mm2。可以意识到，出口的横截面也取决于腔室的横截面和容积。确 定冲黄截面之间的关系，以确保控制装置内的液体，使得能够通过稀释剂射 流适当溶解和发泡。
腔室的直径可为15至45mm，对于相对更小尺寸的办公室々欠料系统而 言，更优选为25至36mm。可以设想到更大的腔室，例如，对于提供更大 输送能力的饮料机器。
在可能的替代实施例中， 一种4艮据本发明的原理维持腔室中液体的方 式可以由底壁实施，该底壁包括至少一个由开式阀(openable valve)选择 性地关闭的液体出口。所述阀维持腔室关闭，使液体的液面能在腔室中上 升并充分延迟从出口中流出液体。所述阀优选使用外部控制装置打开。在 从稀释剂射流的开始延迟一段时间后，所述阀可选择性地打开。
为了使稀释剂射流获得足够的速度，并且由此获得在液体表面上提供 高剪切力的充足动能，稀释剂入口的直径优选地从约0.2至l.Omm，更优 选地从约0.3至0.8mm，甚至更优选地从约0.4至0.6mm。稀释剂入口的 直径通常才艮据腔室的直径限定。
稀释剂入口的另 一特征涉及腔室中入口的方向，从而正确地朝向液体 表面定向稀释剂的射流。考虑用于恰当地冲击在液体表面上的稀释剂入口 的构造，所述稀释剂入口优选沿着腔室内部的方向定向，该方向相对于腔 室的纵向中心轴线偏离。更具体地，所述稀释剂入口沿着一个方向定向，从而使比值"d/r"在0.2和0.9之间，这里，"r"是腔室的半径，"d，， 是从入口的定向方向到腔室的中心轴线垂直测量的距离。此外，稀释剂入 口相对于腔室的横向平面向下倾斜一定的角度。优选地，该角度为5至30 度。因此，稀释剂入口可以朝向在腔室中循环的液体的表面正确定向。腔 室的横向平面通常垂直/正交于腔室的纵向方向，该纵向方向优选地垂直定 位，以便在重力作用下获得良好的腔室液体排空。
根据一种具体模式，本发明的装置可包括设置在腔室的向上的壁的不 同高度处的两个稀释剂入口 。距离腔室顶部更近的第二稀释剂入口不必与 另 一个底部稀释剂入口在尺寸和取向方面具有相同的具体特征，因为其功 能不是使液体发泡，而只是添加稀释剂。这两个稀释剂入口通常是一个在 另一个上方地穿过向上的壁设置，从而有助于与稀释剂供应装置的连接。
腔室可以采取不同形状。在优选模式中，纵向向上的壁基本上是圆柱 形的。壁设计成这样，即使得其纵向距离(或高度)比其直径(或宽度) 更长，从而确保在受到稀释剂射流作用的冲击和循环时，液体不会溢出腔 室。其他形状也是可以设想到的，例如多边形，例如六角形、或者椭圆截 面腔室。底壁可以基本上是截锥的一部分。这种形状能改善液体在层中的 分布，由于稀释剂射流在液体上赋予的离心效应，液体层沿着腔室的向上 的壁上升。
所述腔室包括大的向上定向的开口，其允许空气进入腔室中，并最终 计量腔室中的可溶配料。例如，腔室不是由盖子封闭，而是向上的壁终止 于自由上端部。例如，该大的上部开口可以具有向上变宽的漏斗形状，或 者是向上的壁的直线延伸。
可以在底壁上设置若干径向翼板，用于在液体通过出口流出腔室之前 降低液体的流速。流出腔室的液体的较低流速能提供平稳的液体输送，避 免在装置的输出侧有太多的泼洒。
本发明的装置可包括至少局部跨越腔室设置的至少 一个隔板(baffle) 装置。
根据第一模式，这些隔板装置可以设置在稀释剂入口上方。这种隔板防止液体在腔室中上升太多并从顶部开口溢出腔室。在腔室中，隔板装置
可以在形状、位置和数量上构造成削弱(break)稀释剂入口上方的位置处 的液体速度。在一个变型中，单个隔板以横过腔室的壁的形式设置。通常， 该壁基本垂直定向。在另一可能变型中，设置若干隔板，它们沿着和/或倾 斜于纵向中心轴线垂直定向。这些隔板还可以具有比腔室的直径更短的长 度。因此，隔板可以全部延伸贯穿腔室的直径或者仅仅局部跨越腔室。根 据此第一模式，隔板装置优选是完整的并且没有孔口。
根据第二优选模式，所述隔板装置面对稀释剂入口。优选地，这些隔 板装置完全跨越腔室设置并且包括孔口 。这种隔板装置可以是具有孔口的 板或者优选是滤网，所述滤网优选地每cm2存在的网眼的数量在50和100 之间。滤网中的网眼可以是任意形状。具有正方形或矩形网眼的滤网是最 常见的。隔板装置可以在腔室内任意定向，除了它们必须被稀释剂射流击 打并且当它们包括孔口时优选地被稀释剂射流跨越。优选地，隔板装置垂 直定向。根据一具体变型，它们基本垂直于稀释剂射流的方向；通过基本 垂直于稀释剂射流的方向，这意味着隔板装置的纵向轴线与稀释剂入口的 纵向轴线的水平投影是垂直的。因此，从稀释剂入口流出的稀释剂射流冲 击这些隔板装置，其效果在于同时削弱稀释剂射流的力和速度，从而避免 其从腔室中泼洒出来，并且，在液体上产生剪切力，改善粉末或液态浓缩 物的溶解并产生泡沫。根据所述第二优选模式的具体变型，所述装置可包 括设置在腔室向上的壁的不同高度处的两个稀释剂入口 ，第 一个稀释剂入 口对着前述隔板装置设置，第二个稀释剂入口设置在所述隔板装置的上方。 在该变型中，隔板装置优选地完全跨越腔室设置并且包括孔口，甚至更优 选地是例如上述滤网。第一个稀释剂入口靠近腔室的底部设置，用于解决 本发明的发泡液体的问题，而第二个稀释剂入口靠近腔室的顶部设置，用 于在腔室被用来生产没有泡沫的饮料时仅仅引入稀释剂。
根据本发明的变型，腔室可包括设置在腔室顶部的导管，所述导管提 供了液体出口，使液体能在液体超出腔室容量后从腔室中排出。所述液体 出口通常设置在腔室的顶缘下面，所述导管毗连到腔室的外表面。本发明的装置可以安装作为饮料生产设备的混合和发泡部分。因此， 所述饮料生产设备构造成具有可连接到稀释剂入口的稀释剂供应装置。所 述连接可以是永久的或者可拆卸的以供清洗或冲洗。
所述饮料生产设备可包括设置在装置的计量开口上方的粉末计量单 元，用于向装置内供应粉末。所述计量单元可以连接到粉末容器。通过粉 末计量单元的供应可以自动控制，不需要处理粉末。在其他模式中，所述 计量单元可以连接到液态浓缩物容器。
在可能的模式中，所述装置形成一次性的或可重复利用的料筒，料筒 中容纳一定量的可溶配料。所述料筒预填充有一定剂量的配料，可以制成 不能渗透气体，用于保持配料的新鲜度。例如，胶嚢由注射成型的塑料制 成，其稀释剂入口和空气开口被至少一个气密的可拆卸隔膜密闭。
本发明还涉及一种在饮料生产设备中生产泡沫液体的方法，包括 -提供具有横向底壁和纵向向上的壁的腔室， -向腔室中定量供给可溶配料，
-通过稀释剂入口供应稀释剂，在腔室中形成稀释剂射流，并且将所 述稀释剂与所述可溶配料混合，以使其溶解成液体，
-当在腔室中供应稀释剂时，以这种方式控制流出腔室的液体流量， 即使得液体能沿着向上的壁的侧面上升一定高度，并且使液体形成液体剪 切面(sheared surface)，由于腔室中稀释剂入口的方向，该液体剪切面 受到稀释剂射流的剧烈冲击，
-停止向腔室内注入稀释剂，并且通过至少一个出口排出腔室的泡沫 液体。
当可溶配料是粉末时，腔室的较慢排空部分地也是由于腔室出口上方 咖啡粉的存在。
根据优选方法，该方法还包括通it^目对于腔室内稀释剂的注入，延迟 液体流出腔室而控制流出腔室的液体流量。这种结果能通过腔室出口可溶 配料的存在而得到加强。
此外，所述方法包括通过使稀释剂穿过稀释剂入口，并且沿腔室内偏离于腔室的纵向中心轴线的方向定向稀释剂射流，从而在腔室中供应稀释 剂。根据本发明的优选方法，定向的稀释剂射流穿过跨越腔室设置的滤网。
本发明特别适用于基于可溶咖啡配料的咖啡的制备该方法因此包括 在腔室中定量供给咖啡配料的步骤。
本发明的方法还包括在排出腔室中的泡沫液体之后，通过使稀释剂穿 过稀释剂入口而沖洗腔室，并且进一步排放所述冲洗液体。因此，所述装 置能完全被冲洗，从而没有固体残渣例如未完全溶解的咖啡固体或泡沫残 渣遗留在腔室中。
下面参考附图，通过示例对本发明的具体实施例进行进一步的描述。 附图中
-图l是包含本发明装置的饮料生产设备的示意-图2是沿着穿过稀释剂入口的纵向平面D的剖面图(平面D在图4
中显示)；
-图3是沿着图2中的纵向平面A的另一纵向剖面-图4是沿着图2中的平面B的横向剖面-图5是沿着图2中的平面C的横向剖面國图6是图5中装置的第一变型沿着图2中的平面C的横向剖面-图7是图2中装置的第二变型沿着穿过稀释剂入口的纵向平面的剖
面画图8是沿着图7中的平面D的剖面画图9是图2中装置的第三变型沿着穿过稀释剂入口的纵向平面的剖 面國图IO是沿着图7中的平面E的剖面-图1l是装置的第四实施例的上部部件的透^f见-图12是图11中装置的部件的底视-图13是沿着图12中的线E-E的纵向视图；-图15是图11中装置的底部部件的透视-图16是图15中底部部件的底视-图17是图15中底部部件的侧视-图18是沿着图16中的线G-G的底部部件的剖面-图19是图15中底部部件的内视-图20是沿着穿过稀释剂入口的纵向平面D，的剖面图(平面D，在图 22中显示)；
-图21是沿着图20中的纵向平面A'的另一纵向剖面图； -图22是沿着图20中的平面B，的横向剖面图； -图23是沿着穿过两个稀释剂入口的纵向平面的剖面图； -图24是沿着图23中的另一纵向平面的另一纵向剖面图。
具体实施例方式
参照图l,显示了一种饮料生产设备l，包括本发明的装置2，该装置 2用于由进入该装置的配料和稀释剂来生产泡沫液体。在本说明书的其他 部分，将本发明的装置称作"混合和发泡装置"或仅仅称作"装置"。
饮料生产设备包括布置在所述装置上方的可溶配料容器3，该容器与 计量系统4连在一起。所述计量系统的主要功能在于根据请求计量i^混 合和发泡装置的配料量。所述容器可以是固定安装/永久的漏斗，或者是容 纳有可溶配料的一次性包装件。计量系统可以是任何适当的系统，例如计
量螺旋输送机或往复计量活塞。当然，计量技术也取决于可溶配料的性质。 典型地，可溶配料是干食物粉末。但是，它也可以是液态浓缩物。所述装 置根据请求手动供给配料，或者由控制器11和指令机构12驱使自动供给 配料。可以注意到，设备中的容器和计量系统是可选的。因此，所述装置 可以例如使用伊子手动供给。
设备中设置有稀释剂供给回路，能向混合和发泡装置2供应稀释剂， 特别是热水。为此，提供可以补充新鲜水的水容器5。水泵6将容器5中的稀释剂输送到水加热系统7,例如加热块或料筒式加热器，并最终输送 到止回阀8。所述泵可以是任意类型的泵，例如活塞泵、膜片泵或蠕动泵。 最后，水通过管ili殳备9供应到所述装置中。
如图1所示，混合和发泡装置可以直接设置在供应托盘10上方，在该 托盘上面放置用于接收泡沫液体的容器。
可以进一步提供控制器11, 一旦用户致动或者被驱使来按压设备上的 指令机构12，控制器用来协调计量系统4的可溶配料和泵6的稀释剂的定 量供给。
参照图2和图3，详细地显示了本发明的混合和发泡装置。该装置包 括腔室13，其以底壁14和向上延伸的侧壁15为界，侧壁在法兰壁16处 终止，所述法兰壁确保在设备中的机械夹持并且围绕一大的上部中央开口 17。中央开口 17使腔室中可以填充可溶配料，可溶配料是通过饮料生产设 备的计量系统落入或者由计量器具手动供应的。为了使配料能直接落入腔 室中，向上的壁15的表面优选光滑并且相对垂直，尽管相对于垂直方向略 微倾斜也是可以设想的。中央开口 17也用作空气入口，供空气能进入腔室 中并且与生成的泡沫液体混合。
腔室的直径为约15至45mm,更优选为25至36mm。为了使液体能 在腔室中正确循环，并避免液体从腔室的上部开口溢流的任意危险，优选 地，腔室的直径-高度比在1:2至1:10之间，最优选地，在1:2.5至1:5之 间，其中，所述高度指向上的壁的距离"f，。
稀释剂以比较高的速度经由稀释剂入口 18 i^腔室内。根据本发明的 重要方面，所述稀释剂入口设置成穿过向上的壁15。该入口的大小和方位 设置成改善液体的离心循环和液体表面上的剪切。结果，液体在很短的时 间内发泡。
为此，入口 18形成小直径喷嘴，使得能在腔室中形成高线速度的射流。 优选地，入口的直径"a"的范围从0.3至0.8mm,最优选在0.4和0.6mm 之间。流速优选从1.5至5ml/s,最优选为约2至4.51111/8。这种流动条件和 喷嘴大小能产生大约10至50m/sec的线速度，最优选为12至30m/sec，例如，约18m/sec。
因此，稀释剂的入口的方向定位成相对于腔室的纵向中轴线O偏离。 更具体地，入口的方向使得比率d/r在0,2和0.9之间，其中，"d"是入 口方向与中心轴线之间的垂直距离，"r" 口的水平面处腔室的半径(图 3)。
稀释剂入口 18的垂直位置对于确保该入口与液体之间的合适距离也 是很重要的。稀释剂入口相对于底壁内缘的优选垂直位置"c"在约5和 20mm之间，最优选在6和15mm之间。
相对于向上的壁15的纵向尺寸"f，，稀释剂入口还优选地位于较低 的位置，从而避免了流动的动力学特性即离心效应造成的液体沿着壁表面 上升而溅出或溢流出腔室。优选地，稀释剂入口离底壁基部的距离比离开 口 17的距离更近。更优选地，入口位于腔室下面四分之一的附近或内部(通 过向上的壁15的高度"r测量)。
重要的是，腔室的底壁14包括控制被输送的泡沫液体流通过该装置的 +殳备。普遍原理在于避免液体过快地离开腔室，从而能形成液体层，该液 体层沿着向上的壁15的侧面上升，向上的壁的侧面可以受到稀释剂射流的 冲击，因此形成4艮大的剪切力。例如，图2体现了由于射流在腔室中的液 体上导致的离心效应而造成的循环液体表面19。
因此，通过控制输送出口的大小和构造，获得流量控制装置。
在图5的模式中，在底壁上构造单个液体出口 20。单个出口的表面积 优选在0.8和12.6mm2之间。
在图6的模式中，设置有多个出口 21，优选为2至15个，最优选为7 至12个，每个出口各自的表面积在约0.28至1.5mm2之间。
由于离心效应和小出口的结合，液体被迫积聚在腔室中，只要将稀释 剂通过入口高速引入腔室中，则液体趋于沿着腔室的向上的壁上升。另一 方面，所述装置是自排空的，液体能完全经由出口离开腔室，基本上不会 在装置中遗留任意固体或泡沫残留物。腔室的冲洗可以由稀释剂执行，所 述稀释剂经由腔室中的喷嘴连续地或间歇地，例如通过腔室中的脉冲稀释剂来输送。腔室还可以完全从待清洗的装置上移除。
底壁14的形状可以是圆锥形的，从而促进液体层的蔓延。底壁的圆锥 体相对于横向于O的平面的角度"j"可以在1度至45度之间变化。当然， 所述底壁也可以是圆形的或扁平的。
图4显示了腔室中存在的隔板22，其功能主要在于削弱腔室中液体在 稀释剂入口上方的循环流动。结果，液体不能通过上部空气和计量开口 17
溢出腔室。所述隔板可以是如图所示的跨越腔室的单个壁。所述隔板形成 与纵向轴线O基本平行或对准设置的壁。
因此，在所述装置的正常使用中，隔板基本垂直。隔板的尺寸取决于 腔室的几何形状和大小。在优选示例中，隔板的高度H为10至30mm， 其长度等于腔室的直径，例如为20至31mm,厚度为约1至2mm。所示 出的垂直隔板对于在潮湿环境中粘附到装置壁上的能力相对较低的粉末例 如结块的咖啡粉末或奶粉带来好的结果。对于未结块的粉末，由于某些粉 末当落入装置中时倾向于粘附到隔板上，观察到较少的好的结果。
图7和8显示了一种模式，其中，隔板装置分成多个隔板，例如，分 布在向上的壁上的四块隔板23。所述隔板是基本平行于纵向轴线延伸的壁 的部分，其仅仅部分地径向延伸跨越腔室，留下一中央通道24。优选地， 隔板从腔室的内表面延伸的横向突出距离为腔室半径值的0.1至0.5倍。因 此，提供了中央通道24，其优点在于粉末能从计量开口 17定量供给在腔 室的中央，同时限制了粉末因重力在装置中下落时粘附到隔板表面的可能 性。特别地，对于未结块的咖啡或咖啡混合物的粉末获得了好的结果。在 一种可能的非限制性示例中，隔板的高度H为10至30mm,长度L为约 5mm至腔室内径"e"的一半。所述隔板的数量为2至6个，从壁15开始 均匀地径向分布在腔室中。在附图中，提供了四块隔板，它们均匀相隔卯 度。
图9和10显示了另一变型，其中隔板23形成相对于纵向中心轴线0 倾斜的壁部分。所述隔板相对于水平面倾斜，它们的自由端28沿着开口 17的方向或者向上定向。隔板可向内延伸一距离，该距离的值在约5mm和腔室半径值之间。优选地，隔板从腔室的内表面延伸一横向突出距离L， 该距离为腔室半径的值的0.1至0.5倍。所述隔板还可以横向倾斜定位，使 得它们的侧缘26、 27相互之间处于不同的高度。在替代实施例中，侧缘 26、 27相互之间可以处于同样的高度。特别地，对于未结块的咖啡或咖啡 混合物的粉末获得了良好的结果。
在替代实施例中，所述隔板相互交叉，留出了供空气和粉末从空气和 计量开口 17进入腔室的某些间隙。
当然，隔板可以采取与扁平壁的部分明显不同的形状。它们可以是销 钉、针、网格或网格的部分或弯曲壁、螺旋壁或环状壁或星形壁。
图11至19显示了两个组装部件形式的本发明装置的可能构造。第一 上部部件30在图11至14中显示，第二下部部件40在图15至19中显示。 这两个部件可以通过塑料注射成型生产并通过压入配合组装，两者之间具 有或者不具有密封部件，或者最终焊接或粘结以提供液体密封组件。
上部部件采用管状的单一构件形式，形成装置的向上的壁15。稀释剂 入口 18通过连接部分31从向上的壁延伸，实现与图1中饮料生产设备1 的稀释剂柔性管线的简单、快速连接。隔板22可以设置在腔室中，其也与 管状上部部分30才莫制成一个整体件。在部件30的下端，提供压入配合类 型的连接部32,例如环状内槽。连接部32设计成与图15至19所示的装 置的下部部件40的互补压入配合连接部互补配合。
下部部件40形成装置的圆锥形底壁和出口部分41。出口部分可以形 成截面缩小的管状部分，其从圆锥形壁的中央延伸，用于引导流出装置的 液体的流动。在下部部件的内部，可以制成多个汇聚到壁的内部中央的小 翼板42来减緩液体在流出出口部分之前的速度。 一系列小出口 43恰好围 绕底壁的中心，沿着小的圆形路径分布。所述出口，例如八个出口，优选 地位于每个小翼板之间离中央不超过约0.5mm的距离处。每个出口的直径 为约0.8至l.lmm。在圆锥形部分的上周边，小的弹性法兰44向上延伸， 与锁定突起形成所述装置的互补压入配合连接部。该下部部件可以用塑料 模制并直接压入配合在上部部件上，从而形成本发明的装置。除了隔板22是跨越腔室设置的滤网并且该滤网面对稀释剂入口 18外， 图20和21与图2和3相同。滤网在腔室13的所有内部部件上方延伸，从 而离开稀释剂入口 18的稀释剂射流沖击并穿过滤网22。如图22所示，滤 网22的纵向平面与稀释剂入口轴线的水平投影垂直。在腔室的底部设置几 个出口 21。
腔室中的滤网22用于削弱腔室中液体在稀释剂入口上方的循环流动， 并且防止液体通过上部空气和计量开口 17溢出腔室。滤网22也用于改善 稀释剂中可溶粉末配料的溶解，并且使液体起泡。在对图2至4进行描述 时给出的腔室和隔板尺寸的范围与图20至22的完全相同。
除了腔室包括位于第一稀释剂入口 18上方和滤网22上方的第二稀释 剂入口 181,图23和24与图20和21相同。第二入口 181的大小和定向 设计成促进液体的离心循环以及液体表面上的剪切。在使用时，根据预期 的饮料是具有很多泡沫、类似espresso类型咖啡的饮料，或者是没有或很 少有泡沫、类似过滤器类型或美式咖啡的々大料，通过第一入口或第二入口 引入稀释剂。如果期望具有高泡沫的饮料，那么，仅通过面对滤网的稀释 剂入口注入稀释剂。如果期望具有很少或没有泡沫的饮料，那么，仅通过 不面对滤网的第二稀释剂入口注入稀释剂。
回到图1,本发明的饮料生产设备的操作可以在下面的示例中描述。 用户压下指令机构12的按钮以启动设备。控制器11接受到指令机构12 发出的命令，并按用户作出的选择驱动计量单元4。这种计量单元将从容 器3测量一定量的可溶配方。这些量(的可溶配方)通过上部开口在本发 明的发泡装置中分送。例如，可溶配料可以是结块的或未结块的咖啡粉。 粉末在重力作用下落入腔室的底部，优选地，特别是当粉末倾向于粘附到 壁上或隔板上时(例如未结块的咖啡粉)，粉末正好穿过隔板之间的中央 通道。 一旦粉末处于装置中，控制器6开启泵，并且，如果需要热水的话， 最终也开启热水器。水与粉末混合并由此生成泡沫液体。水可以以25至 250ml的体积定量供给。优选地，对于小杯咖啡而言，以一股连续射流定 量供给40或70ml的水。所述控制器能以规则间隔停止泵以排放泡沫液体，特别对于较大的体积而言。然后，控制器关上泵。如果必要的话，所述控 制器再次开启泵，输送少量的沖洗水以提供冲洗步骤。在替代实施例中， 当生产泡沫液体时通过单股射流连续执行冲洗步骤。
本发明的 一个优点在于能够使用可溶配料作为原始材料有效地溶解并
且提供高质量的泡沫液体，例如具有浓厚的和均一的咖啡脂(crema)的 咖啡，其质量堪比烘焙研磨咖啡々欠料例如espresso或lungo。但是，本发 明不具有在装置或料筒中遗留固体残渣的不足，它也没有产生潜在的包装 浪费的不足。本发明方侵 使用，因为它能够容易地自动化，并且能在小型 饮料设备中使用，或者在大吞吐量的饮料生产设备例如"barista，，类机器 中使用。而且，它不需要使用高压稀释剂泵提供压力4至5bar的稀释剂 的泵就足够了。
仅仅通过示例描述了上面的实施例。对于所属技术领域的技术人员而 言，落入所附权利要求范围内的很多其他实施例是显而易见的。
权利要求
1.一种生产泡沫液体的装置(2)，包括-通向大气的腔室(13)，该腔室具有横向底壁(14)以及纵向向上的壁(15)，-至少一个稀释剂入口(18)，-至少一个液体输送出口(20，21)，其特征在于所述稀释剂入口(18)设置成穿过向上的壁(15)，其尺寸和取向设计成用于引导腔室(13)中的稀释剂射流，所述至少一个液体输送出口(20)构造于底壁(14)中，由于腔室中稀释剂入口的方向和尺寸，液体能在进入腔室的稀释剂射流的作用下沿着向上的壁(15)的侧面上升。
2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于所述液体输送出口(20， 21)的总表面积确定成使得由于重力而穿过出口 (20， 21)的液体排空流 速小于穿过所述稀释剂入口 (18)的稀释剂的腔室填充流速。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于在底壁上设置有 横截面积小于12.6mm2的单个液体输送出口 (20)。
4. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于在底壁上设置有 多个液体输送出口 ( 21),其中，每个单独出口的横截面积都小于1.52mm2。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于所述液 体输送出口 (20， 21)设置在底壁的中心或者紧邻底壁中心。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于所述底 壁包括至少一个由能使用外部控制装置打开的阀封闭的液体输送出口 ，用 以延迟从该出口输送液体。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述稀释 剂入口 (18)的直径在0,2和lmm之间。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述稀释剂入口 (18)沿着腔室内偏离于腔室的纵向中心轴线(O)的方向定向。
9. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于所述稀释剂入口 的定向方向使得垂直距离"d"与腔室半径"r"的比值在0,2和0.9之间。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述稀释 剂入口 (18)相对于横向平面朝底壁方向向下倾斜一定角度(b)。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述相对于腔室的 横向平面的角度(b)在5度和30度之间。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述装置 包括两个设置在腔室的向上的壁的不同高度处的稀释剂入口 。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述装置 包括至少部分地跨越腔室设置的至少 一个隔板装置。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于至少一个隔板装置 (22)设置在稀释剂入口 (18)的上方。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述装置包括沿着 和/或倾斜于纵向中心轴线垂直定向的多个隔板。
16. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于至少一个隔板装置 面对至少一个稀释剂入口 (18)。
17. 根据权利要求16所述的装置，其特征在于所述隔板装置完全 跨越腔室设置并且包括孔口 。
18. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述隔板装置是滤网。
19. 根据权利要求18所述的装置，其特征在于滤网每cn^的网眼 数在50和100之间。
20. 根据权利要求16至19所述的装置，其特征在于所述装置包括 两个稀释剂入口 ， 一个稀释剂入口布置在隔板装置上方。
21. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述腔室 包括设置在腔室顶部的导管，所述导管提供了液体出口，使液体能在超出 腔室容量后从腔室中排出。
22. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述装置 形成一次性的或可重复利用的料筒，料筒中包含一定量的可溶配料。
23. 根据权利要求22所述的装置，其特征在于所述稀释剂入口和 空气开口被至少一个气密的可拆卸隔膜密封地闭合。
24. —种包含根据前述权利要求中任一项所述装置的饮料生产设备， 包括可连接到稀释剂入口的稀释剂供应装置。
25. —种在饮料生产设备中生产泡沫液体的方法，包括-提供具有横向底壁(14)和纵向向上的壁(15)的腔室(13)， -向腔室(13)中定量供给可溶配料，-通过稀释剂入口 (18)供应稀释剂，在腔室(13)中生成稀释剂射 流，并且将所述稀释剂与所述可溶配料混合，以使可溶配料溶解成液体，國当在腔室中供应稀释剂时，以这种方式控制流出腔室的液体流量， 即使得液体能沿着向上的壁的侧面上升一定高度，并且使液体形成液体剪 切面，由于腔室中稀释剂入口的方向和尺寸，该液体剪切面受到稀释剂射 流的剧烈冲击，-停止向腔室内注入稀释剂，并且通过至少一个出口排出腔室的泡沫 液体。
26. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于控制流出腔室的液 体流量包括相对于腔室内稀释剂的注入，延迟液体流出腔室。
27. 根据权利要求25或24所述的方法，其特征在于在腔室中供应 稀释剂包括使稀释剂穿过稀释剂入口 ，并且在腔室内沿偏离于腔室的纵向 中心轴线的方向定向稀释剂射流。
28. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于定向的稀释剂射流 穿过跨越腔室设置的滤网。
29. 根据权利要求24至28中任一项所述的方法，其特征在于向腔 室中定量供给可溶咖啡配料。
30. 根据权利要求24至29中任一项所述的方法，其特征在于所述 方法包括在排出腔室中的泡沫液体之后，通过使稀释剂穿过稀释剂入口而进一步冲洗腔室，并且进一步排放所述冲洗液体。
全文摘要
本发明涉及一种由可溶配料和稀释剂生产泡沫液体的装置和方法。生产泡沫液体的装置包括通向大气的腔室13，该腔室具有横向底壁14和纵向向上的壁15，至少一个稀释剂入口18，至少一个液体输送出口20，其中，稀释剂入口设置成穿过向上的壁，其尺寸和取向设计成用于引导腔室中的稀释剂的细射流，并且，所述至少一个液体输送出口构造在底壁中，由于腔室中稀释剂入口的方向和尺寸，液体能在进入腔室的稀释剂射流的作用下沿着向上的壁(15)的侧部上升。
文档编号A47J31/40GK101600378SQ200780050780
公开日2009年12月9日 申请日期2007年12月6日 优先权日2006年12月11日
发明者C·博西尔, D·J·哈里松, D·哈梅尔, I·基斯林, J-L·蒂利耶, N·杜根, R·伯恩哈茨格吕特, R·古格利 申请人:雀巢产品技术援助有限公司