专利名称：用于使液体起泡的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使液体起泡的装置，所述装置包括腔室，所述腔室包括用于供应待起泡液体和发泡气体的供应管并且包括提供在所述腔室底部的大致上圆形的出口管，所述出口管被布置用于放出液体与发泡气体的混合物(即，起泡状态下的液体)并且用于放出过量的发泡气体，其中所述腔室是圆柱形的，并且其中所述供应管具有相对于所述腔室的相切布置。本发明还涉及一种用于使液体起泡的方法，其中将预定量的待起泡液体供应到腔室中，其中也将用于使液体起泡的气体供应到所述腔室中，其中在所述腔室内部，液体与所述发泡气体混合，并且其中允许液体与发泡气体的混合物(即，起泡状态下的液体)流出所述腔室。
背景技术：
使液体起泡涉及将如空气的气体供应到液体，并且将所述液体与所述气体混合，以在液体中获得大量气泡，这也称为泡沫。在许多情况下，待起泡的液体为乳(milk)。特别是制造使咖啡和咖啡特制品的领域中，需要一种能够以用户友好的方式使乳起泡的装置。熟知的选择是将乳的起泡过程与乳的加热过程进行组合，其中将空气供应到乳中以获得泡沫，并且其中将蒸汽供应到乳以增加乳的温度。通常，已知的是，将有待在液体起泡过程中使用的空气通过孔或通道供应到打算发生所述起泡过程的空间中。这么看来实际上，假设频繁使用发生所述起泡过程的装置，这个孔或通道随着时间流逝而经常受到污染。在许多情况下，所述孔或通道相对窄，这使其易受污染，其中尤其易受由乳脂、乳石和细菌生长所致的堵塞所引起的损害。此外，所述孔或通道由于小截面积而难以清洗。为了完整起见，应注意，乳在实际使用过程中发生的不可避免的压力波动影响下到达所述孔或通道的内部。申请人:提出一种解决以上提及的问题的方法，这是欧洲专利申请的10166464.7的主题。具体来说，申请人提出使用一种装置，其中为了起泡目的的气体供应不是通过使用提供进入假定发生起泡的空间的孔或通道来实现的。相反，在申请人所提出的装置中，存在两个独立的空间，其中一个空间被布置成例如接收来自另一个空间的内容物，并且其中在一个空间的入口与另一个空间的出口之间存在自由空间。因此，存在于上述自由空间中的气体通过其开口自然进入所述空间中。可以在从一个空间到另一个空间的液体流动的影响下获得气体流动，其中所述气体作为二次流(secondary flow)由所述液体携带。在任何情况下，所述空间以及一个空间的入口与另一个空间的出口之间的自由空间的开口比用于供应气体的常规孔或通道大得多，这样使得堵塞实际上是不可能的。在申请人所提出的装置中，发泡气体的引入不受精确控制，并且由于该引入比常规情况下大的事实，发泡气体的量对于待起泡的液体量来说过多。这导致在起泡腔室中存在过量气体。这种过量气体必须与起泡乳的主流分开并且通过出口管从所述腔室中去除。所述过量气体容易导致对乳起泡的不稳定且不可预测的运行行为的负面影响，如过于粗糙的泡沫。
发明内容
本发明的一个目的在于提供对由于提高空气引入而获得的肥皂状的且不稳定泡沫的上述问题的解决方法，这样使得可以在不对泡沫质量进行妥协的情况下执行引入空气的新方法。所述目的是借助于根据权利要求1所述的用于使液体起泡的装置来实现。本发明是基于供应管的高度、腔室的高度、出口管的直径和腔室的直径分别是所述装置的临界尺寸的见解。供应管的高度值与腔室的高度之间的比在0.2与0.7之间的范围中，并且其中出口管的直径值与腔室的直径值之间的比在0.6到0.95的范围中，以产生好品质的乳沫。超过这些比值导致不足的泡沫形成。未达到这些比值导致具有非常粗糙气泡的过量泡沫。通过本发明，有可能产生具有可接受品质的泡沫，而不管供应到发生起泡过程的腔室中的发泡气体量(假设发泡气体量大于允许形成泡沫所需要的最小量)。为了完整起见，应注意，术语“过量气体”是指未用于起泡过程中的气体，并且鉴于泡沫的预定品质要求，该气体相对于液体量来说过多。如果所述腔室被适配成允许将在操作装置过程中获得的液体与发泡气体的混合物与过量发泡气体进行旋风分离，那么这是有利的。通过具有分离过程，一方面确保了起泡的液体并且另一方面确保了过量发泡气体以分离流动的方式离开所述腔室，其中过量的发泡气体不可能与起泡的液体相互作用并且不可能影响泡沫品质。当液体和气体被供应到所述腔室时，获得旋风，这导致液体与一部分气体相互作用，从而使得形成起泡的液体。在离心力的影响下，起泡的液体与过量气体分离，其中起泡的液体比过量气体更远离旋风中心而移动。应注意，使用圆柱形的腔室和液体和发泡气体的切向供应是本身已知的。例如，US 4，715，274披露了一种乳化单元，该乳化单元包括乳化腔室，该乳化腔室具有向外分配开口、喷嘴构件(所述喷嘴构件界定蒸汽递送通道并且导致喷嘴定位成与所述腔室间隔开以界定吸入腔室)、乳引入导管和外部空气引入导管，所述外部空气引入导管与所述吸入腔室连通，所述吸入腔室继而与所述乳化腔室连通，通过所述乳化腔室被引入到所述蒸汽递送通道中的蒸汽喷射离开所述喷嘴，从而在所述吸入腔室中产生真空，进而将乳和空气吸到所述吸入腔室中以在所述乳化腔室中进行混合和乳化并从其排出。在根据本发明的装置中，蒸汽也可能被用于加热待起泡的液体，并且用于引导液体的流动，如本身从US 4，715，274中所已知的那样。为此，所述腔室的供应管也可以用于将蒸汽供应到所述腔室。通常，所述供应管也可以用于供应受压的气体，以引导液体的流动。权利要求3提供本发明的有利实施例。这个选择非常适用于被适配成用作旋风分离器的腔室的上下文中，如以上所述。除了非常实用之外，这个选择具有意料之外的效果，这同时在对液体进行起泡和加热的领域是非常有利的。这么看来在起泡液体和过量发泡气体的流出流被组合时，起泡液体的最终温度对液体的入口温度的敏感度大大降低。因此，当在使用冷却状态的液体与使用周围温度的液体之间进行切换时，用户将不会体会到令人烦恼的温度差。
如果在包括出口管的腔室的壁与出口管的连接到所述壁的端部之间存在平滑过渡，那么这是有利的，其中所述平滑过渡包括半径在O至3 mm的范围中的圆形表面。通过存在如所述的平滑过渡，在操作过程中积累在腔室中的旋风外部的精细泡可以更容易流向所述管。就有待起泡的液体来说，供应过多的气体可能以各种方式发生。就这点而言，应注意，根据本发明的装置有可能是组件的一部分，所述组件进一步包括液体供应单元，所述液体供应单元具有在有待起泡的液体流过所述组件的流动方向上观察时相对于所述装置处于上游的上游布置，并且具有用于允许来自所述供应单元的内容物流出所述供应单元的出口，其中所述装置的供应构件对液体供应单元而言是打开的，并且通过自由空间与所述液体供应单元的出口分隔开，所述自由空间用于包含发泡气体并且用于允许在液体从所述液体供应单元到所述装置的供应管的流动的影响下向所述装置的供应构件供应发泡气体。在此组件中，发泡气体的引入并不通过限流器来执行。相反，实际上在两个空间彼此开放的位置处自由引入发泡气体。例如，所述装置的供应构件可以具有面对液体供应单元的出口的开放侧。当根据本发明的装置应用于此组件中，所有过量的发泡气体可以被排出，而不存在过多气体影响起泡品质的风险。本发明也涉及一种适用于制作如咖啡的含有起泡液体的饮料的器具，包括用于递送起泡液体的根据本发明的装置。此外，本发明涉及一种用于使液体起泡的方法，其中将预定量的有待起泡的液体供应到腔室，其中也将用于使液体起泡的气体供应到所述腔室，所述气体的量比使所述液体的量起泡所需要的量高到预定程度，其中在所述腔室内，所述液体与所述发泡气体的仅一部分混合，其中允许液体与发泡气体的混合物(即，起泡状态下的液体)流出所述腔室，并且其中也允许未使用的发泡气体流出所述腔室。在本发明的范围内，所述方法可以具有各种方面，与关于根据本发明的装置的上述论述中的许多论述相符合。例如，起泡液体与过量发泡气体的流动的分离可以通过在所述腔室内执行所获得的液体和发泡气体的混合物与过量发泡气体的旋风分离过程来发生。另外，液体与发泡气体的混合物离开所述腔室的流动与未使用的发泡气体离开所述腔室的流动可以被组合，这具有降低对液体的入口温度的敏感度的优点。具体来说，可以使得液体与发泡气体的混合物离开所述腔室的流动围绕未使用的发泡气体离开所述腔室的流动。根据本发明的方法涉及将有待起泡的液体和发泡气体供应到腔室。一种选择是将受压气体也供应给所述腔室，其中此气体可以用于引导液体的流动。根据非常实际的可能性，可以将蒸汽供应给所述腔室，这可以具有如上提及的引导液体流动的功能和在所述过程中加热液体的另一个功能。本发明的上述和其它方面将通过装置的以下详细说明而明晰并且被阐明，所述装置根据本发明的原理来设计并且用于借助空气来使乳起泡并且借助蒸汽对所述乳进行加热。另外，将对所述装置应用于如下组件中进行描述，即该组件具有两个空间并在所述空间之间的位置处具有充足的空气供应。
现在将参考图来更详细地描述本发明，图中相同或相似的部分由相同的参考号来指不，并且图中:
图1图解地展示根据本发明的发泡装置的一实施例的截面 图2图解地展示图1中所示的发泡装置的顶视图；以及
图3示出根据本发明的发泡装置的一实施例在进一步包括液体供应单元的组件中的应用。
具体实施例方式图1图解地展示根据本发明的发泡装置I的一实施例的截面图，并且图2展示发泡装置I的顶视图。发泡装置I包括腔室10，所示腔室具备供应管11和出口管12。腔室10是圆柱形的，并且具有圆形圆周。出口管12在腔室的纵轴线延伸的方向上延伸，而供应管11具有切向布置。出口管12被提供在所述腔室的底部，并且相对于此底部同心地布置。“腔室的底部”由所述装置界定在其正常操作位置中。在发泡装置I的操作过程中，通过供应管11将乳、蒸汽和空气供应到腔室10。由于供应管11的切向布置，乳、蒸汽和空气首先与腔室10的内部表面13相撞，并且由于所述碰撞和内部表面13的弯曲形状而被置于旋风运动中，其中旋风运动的纵向轴或多或少与腔室的纵向轴线一致。所述过程中所需要的动能由压缩在乳中的蒸汽提供。由于乳、蒸汽和空气具有运动这个事实，空气开始与乳混合，其结果是获得起泡的乳。在腔室10中，由于乳、蒸汽和空气的旋风运动，相对重的起泡乳与相对轻的空气发生分离。大空气泡积聚在中央位置处，而乳沫积聚在用于围绕所述空气泡的位置处。因此，发生分离，其中未用于所述起泡过程中的空气与起泡的乳分离。在图1中，为了清楚起见，展示了描绘过量空气与起泡乳之间的分离线的线I。线I示出在腔室10的顶侧存在最多空气的事实，鉴于仅空气倾向于上升而起泡的乳倾向于下降的事实这是符合逻辑的。然而，在供应管11的下游，除了空气之外还存在相当多的乳沫。当将起泡乳与过量气体的组合流动放出腔室10时，空气自由逸出，并且起泡的乳可以被接收在杯子或类似物中。在图1中，起泡乳遵循的离开路径通过弯曲箭头指示。此外，出口管12的通过其放出过量气体的中央部分通过图1中的虚线指示，其中出口管12的那个部分由参考数字12’指示，并且其中出口管12的具有放出起泡乳的作用的另一个部分由参考数字12’’指示。从以上内容得出，发泡装置I的腔室10被设计成如用作分离器，其中应用离心与旋风分离方法。此腔室10的设计与常规设计不同。在已知的分离器中，入口被供应有气体或液体的流动，所述流动用作连续相，其中分散有另一种液体或固态颗粒。在这种应用中，连续相是蒸汽，在起泡过程中所述蒸汽将完全压缩在液相的乳上。第三种流动是空气，所述空气的一部分应与乳混合。空气相也是连续相，可能已经与蒸汽混合。由于蒸汽的相变，体积的输入流速比输出流速小得多。这意味着非常多的动能进入到分离器中，这用于供应将一些空气分散到乳中所需要的能量。然而，起泡乳通过重力驱动穿过底部的出口管12以温和的方式离开腔室10。不需要存在于用于放出连续相的常规分离器中的顶部处的出口，因为在起泡过程结束时所有蒸汽已经压缩压缩到乳中。被迫进入旋风中心的过量空气与起泡乳一样穿过相同的出口管12离开所述旋风。在这个位置处，流动是如此温和以致于不会再发生混合/分散。在所示的实例中，出口管12与已知起泡腔室相比具有相对大的直径。通常，用于使乳起泡的装置的出口的直径值低于10 _。然而，在具有过量空气的应用中，大出口管12是有利的，因为这样的出口管12能够容纳起泡乳的流动以及过量气体的流动，并且也能够保证防止吹动出口管12中的气泡。应注意，在图1中，出口管12的直径由双头箭头d指示。应注意在图1中，腔室10的直径由双头箭头D指示。腔室10的高度由H指示。供应管11的从所述供应管的底部开始的高度由h指示。如已经提及，供应管11被相对于腔室10相切地定位。以此方式，实现了最大旋转速度。尺寸d、D、h和H在获得闻品质乳沫方面是关键的。供应管的闻度(h)的值与腔室的高度(H)之比在0.2至0.7之间的范围内，并且出口管的直径(d)的值与腔室的直径(D)的值之比在0.6至0.95之间的范围内。下表提供关于尺寸d、D、h和H的多个有利组合。
权利要求
1.一种用于使液体起泡的装置(I)，其包括腔室(10)，所述腔室包括用于供应有待起泡的液体和发泡气体的供应管(11)，并且包括提供在所述腔室底部的基本上圆形的出口管(12)，所述出口管被布置成用于放出所述液体与所述发泡气体的混合物，S卩，起泡状态下的液体，并且用于放出过量的发泡气体，其中所述腔室(10)是圆柱形的，其中所述供应管(11)具有相对于所述腔室(10)的相切布置，并且被提供在距离所述腔室的底部的高度h处，其中所述供应管的所述高度(h)的值与所述腔室的高度(H)之间的比在0.2至0.7之间的范围内，并且其中所述出口管的直径(d)的值与所述腔室的直径(D)的值之间的比在0.6至0.95之间的范围内。
2.如权利要求1所述的装置(I)，其中所述出口管(12)相对于所述腔室(10)的所述底部被同心布置。
3.如权利要求1或2所述的装置(1)，其中所述出口管(12)由所述管(12)的用于放出过量的发泡气体的中心部分(12’)构成，而用于放出所述液体与所述发泡气体的所述混合物的出口由所述管(12)的另一个部分(12’’)构成，所述另一个部分(12’’)围绕所述中心部分(12’)。
4.如权利要求1或2所述的装置(1)，其中在包括所述出口管的所述腔室(10)的壁与所述出口管(12)的连接到所述壁的末端之间存在平滑过渡，并且其中所述平滑过渡包括圆形表面，所述圆形表面具有在O至3 mm的范围内的半径(R)。
5.一种用于使液体起泡的组件(20)，其包括根据权利要求1所述的装置(I)和液体供应单元(30),所述液体供应单元具有从有待起泡的液体流过所述组件(20)的流动方向看相对于所述装置(I)处于上游的上游布置，并且具有用于允许来自所述供应单元(30 )的内容物流出所述供应单元(30 )的出口( 37 )，其中所述装置(I)的所述供应管(11)对于所述液体供应单元(30)而言是打开的，并且通过自由空间(40)与所述液体供应单元(30)的所述出口(37)分离，所述自由空间用于含有所述发泡气体并且用于允许在液体从所述液体供应单元(30)向所述装置(I)的所述供应管(11)的流动的影响下将所述发泡气体供应到所述装置(I)的所述供应管(11)。
6.如权利要求5所述的装置(20)，其中所述装置(I)的所述供应管(11)具有面向所述液体供应单元(30)的所述出口(37)的开放侧(15)。
7.一种适用于制作含有起泡液体的饮料的器具，所述器具包括根据权利要求1所述的用于使液体起泡的装置(I)。
8.一种用于使液体起泡的方法，其中将预定量的有待起泡的液体供应到腔室(10)，其中也将用于使所述液体起泡的气体供应到所述腔室(10)，所述气体的量比使所述液体的量起泡所需要的量高到预定程度，其中在所述腔室(10)内，所述液体与所述发泡气体的仅一部分混合，其中允许所述液体与所述发泡气体的混合物，即，起泡状态下的液体流出所述腔室(10)，并且其中也允许未使用的发泡气体流出所述腔室(10)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述腔室(10)内，执行将所获得的液体与发泡气体的所述混合物与过量的发泡气体进行旋风分离过程。
全文摘要
一种用于使液体起泡的装置(1)，其包括腔室(10)，所述腔室包括用于供应有待起泡的液体和发泡气体的供应管(11)，并且包括提供在所述腔室底部的基本上圆形的出口管(12)。所述出口管被布置成用于放出所述液体与所述发泡气体的混合物，即，起泡状态下的所述液体，并且用于放出过量的发泡气体。所述腔室(10)是圆柱形的，并且所述供应管(11)具有相对于所述腔室(10)的相切布置，并且被提供在距离所述腔室的底部高度h处。所述供应管的高度(h)的值与所述腔室的高度(H)之间的比在0.2至0.7之间的范围内，并且所述出口管的直径(d)的值与所述腔室的直径(D)的值之间的比在0.6至0.95之间的范围内。所述装置提供高品质的乳沫，而没有过量或不足的泡沫形成或非常粗糙的泡沫气泡。
文档编号A47J31/44GK103108578SQ201180042369
公开日2013年5月15日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年9月3日
发明者J.努尔修斯, S.T.杜马 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司