在线加热设备的制作方法

本发明涉及一种用于在线加热流体或食物产品特别是流体泡沫或食品泡沫以按需递送热泡沫的设备，其中加热通过感应完成。

背景技术：

流体泡沫由两相组成，即水相和气(空气)相。流体泡沫是通过使许多气泡捕获于流体结构中而形成的物质：生产流体泡沫不仅涉及生成这些气泡，还涉及将这些气泡填充和保留在整个流体结构中以提供稳定的泡沫。

现今饮用咖啡品种越来越多，其中大部分咖啡的牛奶含量比以往更多。这些新的咖啡品种通常包含奶泡，因此提供长期稳定的优质泡沫是目前的需求。因此，许多企业都迫切需要一种泡沫加热技术，特别是奶泡加热技术，特别涉及饮料制品。目前还没有实用的清洁方案，消费者总是要清洗牛奶流经的机器部分：含有牛奶时清洗会变得很麻烦，这是由于牛奶会随着时间的推移而迅速变质，需要经常彻底清洗系统，最好在每次使用后都清洗。消费者对优质奶泡的需求也越来越高，加热系统必须经过精巧设计，以免降低泡沫质量，提供卓越的入杯效果，同时提供实用简便的清洁方式。

目前，存在能够提供优质奶泡的现有系统：这种奶泡由冷牛奶产生，随后进行加热，从而使奶油质地可保持更长时间的稳定：这带来了新的挑战，要在不降低口感的前提下加热泡沫。目前已知最先进的加热冷奶泡的方法有以下几种。一些方法使用热传递设备，例如热块，在产生奶泡之后即进行加热。使用这种热传递装置的问题是，当牛奶流体在热传递装置内流过时，每天都需要进行深度清洁，如果在装置中停留时间太长，牛奶会变质并成为污染源。此外，最好使用正常操作或配量所需水量的几倍水量冲洗系统来进行清洁。另一些已知系统使用直接的蒸汽流通过已形成的奶泡来将其加热：但是这样破坏了奶泡的质地，从而在杯中提供了非常低质的泡沫。

流体和流体泡沫的现有加热解决方案通常体积庞大且不可清洁，例如使用热块的解决方案。不能清洁的这一事实使其无法与诸如牛奶之类的产品一起使用。另一方面，现有解决方案使用直接蒸汽注入以使流体发泡并加热流体，其高能量会破坏泡沫(特别是微泡沫)。

本领域已知的其它加热解决方案，例如使用可移除电加热器的解决方案，存在使用在操纵时可能带来危险的电连接器的缺点。

例如，根据例如us2014124502所述，感应加热技术已用于烹饪系统(感应平底锅、炊具等)，并且也开始用于若干饮料系统。这些系统的示例为加热饮料罐(根据例如us2014197158或jph10307957)、罐(us2002083840)或炉灶(cn203116109)。在所有这些已知示例中，加热分批进行，不能进行在线和/或受控的加热。

因此，本发明的目的是提供一种具有受控加热的温和、非破坏性且强大的加热系统，用于按需提供优质奶泡，该系统易于操作，同时用户易对其清洁和维护。

技术实现要素：

根据第一方面，本发明涉及一种用于加热流体和/或食物产品和/或流体泡沫和/或食物泡沫的在线加热设备，该设备包括加热筒和主加热单元。加热筒包括由导电材料制成并且可通过由主加热单元提供的振荡磁场感应加热的插件；加热筒还包括流体和/或食物产品和/或流体泡沫和/或食品泡沫循环经过的内部加热路径；加热路径布置在插件内，使得流体在循环经过路径时并且从设备递送出之前被加热。

优选地，所提供的加热取决于主加热单元与插件之间的距离。通常，主加热单元和插件相距一定尺寸的分开加热空间，使得插件至少部分地位于由主加热单元产生的磁场内部。

优选地，主加热单元包括初级感应线圈。

通常，加热筒被构造成可从设备的其余部分移除。

通常，加热筒被构造成具有筒形的外部形状：插件被构造为匹配筒的外部形状的筒形套管。

优选地，筒包括具有构成加热路径的内部形状的加热插件：筒通常还包括被构造为围绕加热插件的外周边的套管的插件。优选地，加热插件由导热材料制成，优选地为铝。

通常，插件被构造为还构成具有内部加热路径的加热插件的单个铁磁件。

优选地，插件被构造成包括至少两个互补形状的主体，主体合在一起时在内部构成加热路径，并且其中主体通过接合装置接合，从而可以组装和拆解主体。

通常，筒还包括被布置成在外部围绕加热插件和插件两者的喷嘴外壳，该外壳优选地由非导电材料制成。

优选地，筒包括将本身构造成具有螺旋形状的加热路径的加热插件，其由非导电材料制成，路径被成形为套管的插件围绕。

根据第二方面，本发明涉及一种提供流体泡沫和/或食物产品泡沫的发泡机器，该机器被构造成用于接纳如上所述的在线加热设备。

发泡机器通常还包括被布置成与筒的插件紧密接触的温度传感器。

根据第三方面，本发明还涉及一种用于提供热流体泡沫和/或热食产品泡沫的系统，该系统包括如上所述的发泡机器和也如上所述的在线加热设备。

根据第四方面，本发明涉及这种系统用于使流体和/或食物产品发泡以及进一步加热流体和/或食物产品的用途。

附图说明

结合附图，在阅读本发明的非限制性实施方案的以下详细描述时，本发明的其他特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的在线加热设备的一般剖视图。

图2示了图1的在线加热设备的详细剖视图。

图3示出了根据本发明的在线加热设备中温度传感器的布置的详细视图。

图4a示出了根据本发明的第一实施方案用于在线加热设备的加热筒的可能构型。

图4b示出了根据本发明的第二实施方案用于在线加热设备的加热筒的可能构型。

图5a至5c示出了根据本发明的第三实施方案用于在线加热设备的加热筒的可能构型的不同视图。

图6a至6c示出了根据本发明的第四实施方案用于在线加热设备的加热筒的可能构型的不同视图。

具体实施方式

根据第一方面，本发明涉及一种用于加热流体和/食物产品和/或流体泡沫和/或食品泡沫的加热设备100，其中流体、食物产品或泡沫由设备所连接到的机器提供，如将对此将更详细地解释的那样。

如图1或图2所示，本发明的设备100包括加热筒120和主加热单元110。加热筒120包括由导电材料(通常为铁磁材料)制成并且能够由主加热单元110提供的振荡磁场感应加热的插件121。

优选地，如图1至图2所示，主加热单元110包括负责产生电磁场的初级感应线圈。通过在此初级感应线圈110内部提供高频交流电流，在环境中产生交变电磁场。接近由导电材料(通常为铁磁材料)制成的插件121时，其中产生涡电流，以形成与由初级感应线圈110产生的场相对的电磁场。根据插件121的电阻率，这些电流被用于使用焦耳损耗来加热插件。

加热筒120还包括流体和/或食物产品和/或流体泡沫和/或食物泡沫循环经过的内部加热路径124：当加热路径124被布置成面向插件121或位于插件121内部时，由于初级线圈110产生的交变电磁场，插件被感应加热。因此，当流体循环经过该路径124时并且在从设备100被递送到杯10之前，流体被加热。

根据本发明，加热筒120被构造成可从设备100的其余部分移除。因此，如图所示，例如在图1至图2的任一个中，其也可被移除，或者可拆解并因此可接近部件而易于清洁，或者可在使用后丢弃整个筒120。

如图1至图2中示意性地示出，加热筒120被构造成具有筒形的外部形状：因此插件121通常具有与筒的外部形状匹配的筒形套管的形状。根据本发明的加热筒120的不同实施方案，将更好且更详细地理解这一点，如参照图4a至4b、5a至5c和6a至6c进一步说明。

图4a示出了根据本发明的第一实施方案的加热筒120。筒120包括加热插件125，本文中加热插件被构造成具有若干内部通道和导管以使流体或泡沫流经其的流动变得复杂，从而増大与产品流的接触面积。显然，这仅是插件的可能形状，并且不同的形状是可能的并且包括在本发明的范围之内。该内部形状构成内部加热路径124，流体或泡沫在该路径中流动并被加热。筒120还包括被构造为套管并围绕加热插件125的外周边的插件121。通常，插件121由铁磁材料(诸如钢)制成，而插件125由导热材料(通常为铝)制成。由于由初级线圈110产生的交变电磁场，套管(插件121)被加热。

一般来讲，根据本发明，加热插件125由导热材料制成，而插件121由导电材料制成。这背后的想法是涵盖所描述的两个主要功能：插件121需要由可通过初级线圈110产生的交变电磁场感应加热的材料制成。另一方面，加热插件125需要由通过其实现良好热传递的材料制成，以便加热流过其或位于其内的产品。铝优选作为导热材料，因为其能够在短时间内使通过其的热量非常良好地分散，从而实现高效热传递。用于插件121的优选导电材料是铁磁材料，诸如钢，能够在其中产生涡电流，从而形成与由初级线圈产生的场相对的电磁场。可对121和125两个插件使用相同材料；然而，本发明的优选实施方案对这些插件使用不同材料。

图4b显示根据本发明的第二实施方案的加热筒120的另一个构型，其中路径124直接制成在加热插件125上。在该实施方案中，加热插件125由单件制成，并且由铁磁材料或导电材料制成。被构造成具有筒形形状的插件的外部部件也作为插件121本身使用，不需要像例如本发明的第一实施方案的图4a中使用的提供另外的外套管。涡流在加热插件125中循环，无需专用套管。示出了包括多个孔的可能构型(不同构型也是可能的)：流体或食物或泡沫通过这些孔循环，在内部构成路径124，并且通过接触由初级线圈110产生的交变电磁场而被加热的插件125的外壁而被加热。

该第二实施方案(图4b)的优点在于，在流体流过后并且在筒120不是一次性物品的情况下，清洁从设备100的其余部分移除的仅一件物品(插件125)。如图4a的实施方案中，有两件物品需要在使用后清洁：插件121(其内壁与流体或泡沫接触)和插件125(流体或泡沫循环经过其)。另外，在第一实施方案中，筒120也可被制成一次性的。还可以机械地接合两个部件：在这种情况下，在不分离任何部件的情况下移除整个筒120，并且清洁其内部，这是产品或流体循环经过的唯一位置。

图5a至5c示出了根据本发明的第三实施方案的加热筒120的不同视图。筒120包括加热插件125，其具有内螺旋面，构成流体或泡沫循环经过的路径124。其它不同的执行方式(不是螺旋)将是可能的，但已发现这是的首选执行方式之一。插件125由导热材料(通常为铝)制成，从而具有非常良好的热分散。在其外部，插件121(通常为铁磁材料)覆盖外部部件并且优选地被构造成具有套管的形状，以便与插件125的外壁紧密接触，并且因此加热经过其的流体或泡沫。

优选地，插件125被构造成具有两个互补形状的主体，两个主体被合在一起后，在内部构成加热路径124。主体可由通过不同的接合装置或接合部合在一起，但始终是容易的装置，使得可以组装和拆解以便能够触及其内部部件(路径124)进行清洁。

在图4a至4b或图5a至5c所示的实施方案中，筒120还包括喷嘴外壳122，该外壳布置在外部并且围绕加热插件125和插件121。该外壳122通常由非导电材料制成，优选地由塑料(更优选地为硅)制成，因此它隔离金属部件的其余部分，即两个插件121和125。另外，它在外部覆盖外壳120并且因此构成能够将其从设备100的其余部分移除的外部外壳。该部件122还起到将筒120与机器的上部部件和流体系统的其余部分(流体入口)密封的作用。

最后，图6a至6c示出了根据本发明的第四实施方案的加热筒120的不同视图。在该第四实施方案中，筒包括构成加热路径124和加热插件125两者的唯一部件，由不导电材料制成，通常为塑料，优选地硅。外部存在被构造为套管的插件121，其由铁磁材料制成，被线圈110加热，从而能够加热经过路径124的流体或泡沫。由于流体流经的路径由非导电的塑料制成，并且通过与面向路径的外壁(插件121的内壁)接触来加热，显然加热比其它执行方式更有效；然而，清洁也容易执行，因为构成筒的部件少了一个，只有两个部件构成筒，插件121和部件同时构成喷嘴外壳、加热路径和加热插件。

如图1所示，本发明的加热设备100能够按需递送热流体或热流体泡沫，流体或泡沫由设备所连接到的机器提供。由于加热基于感应技术，筒与加热单元(线圈)之间没有电接触，因此对使用者而言系统更安全。此外，产品(流体和/或泡沫)与机器之间不存在接触，因此没有污染问题并且可有利地使用诸如牛奶之类的细腻流体。在筒120的第一实施方案(图4a)中，与产品接触的部件是插件121和125，它们可从筒120的其余部分移除并且可分离以便进行清洁。另一种可能性是使筒为一次性的。在图4b所示的第二实施方案中，与流体或泡沫接触的部件是插件125(被构造成唯一的部件)，并且该部件也可被拆解和清洁(或被制成一次性的)。

在本发明的第三实施方案中，如图5a至5c所示，仅一个部件与流体或泡沫接触，即加热插件125。在这种情况下，该插件被构造成使得其可从筒120的其余部分移除，并且其可分离成两个部件，从而能够触及产品循环经过的其内部路径124。因此，能够得到易于清洁的方式，并且另外接合装置允许后来将其组装以供重新使用。另一种选择也是使整个筒的该部件为一次性的。

最后，在本发明的第四实施方案，如图6a至6c所示，流体或泡沫循环经过路径124(被制成在插件125本身上)，因此与产品接触的部件为插件125本身和外插件121(具体地讲是其内壁)。由于两个部件可分开，因此可方便地清洁。同样，另一种可能的布置是使筒为一次性的。

本发明的设备的另外优点在于，其具有紧凑的设计，进一步允许筒温度控制(稍后将参考设备所连接的机器说明)，并且还允许加热冷泡沫，从而提供与形成热泡沫相比更高质量的泡沫。此外，使用例如热块加热流体或泡沫的传统方式需要比通过本发明的设备提出的解决方法更高的惯性：这使得需要更长的时间才能够有效准备好用于加热泡室/泡沫流体的热块，而本发明的情况中，插件121是需要被加热的部件；该部件薄并且具有低惯性，从而能够在短时间内准备好设备以便加热流过其的流体，因此能够实现快速的加热操作。

根据第二方面，本发明涉及如图1中示意性地示出的发泡机器200。机器200可为标准或已知机器，该机器提供流体或食物产品，尤其是向加热设备100提供食物泡沫或流体泡沫，该设备负责加热该机器递送的产品，并最终将其分配到杯10中。如图3详细地示出，机器200包括被布置成与筒120的插件121紧密接触的温度传感器202。由于所使用的感应技术快速而强大，因此需要控制产品的温度以免使其过热。这可通过测量产品温度或加热元件温度来实现。第二种情况是本发明使用的方式。机器200还具有传感器支撑件203，以方便地放置温度传感器202，使得传感器202与插件121之间紧密接触，从而能够正确地测定加热元件的温度。可使用其它温度感测技术(例如，红外光)。

如图1或图2中任一者所示，本发明的筒120和设备100通常布置在机器200的头部201。

根据第三方面，本发明还涉及一种用于提供热流体泡沫和/或热食物产品泡沫的系统300。系统300包括如前所述的机器200和在线加热设备100。

本发明的设备的一些主要优点如下：

·基于感应技术的按需加热系统；

·可移除和可清洁的筒(仅部分与产品接触)；

·对于用户安全的构型；

·筒温度控制；

·紧凑设计；

·允许冷泡沫加热(与形成热泡沫相比质量更高)；

·产品与机器之间不接触；

·由于高功率密度高和低惯性得到高反应性；

·可扩展的技术。

虽然已参考本发明的优选实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员可在不脱离所附权利要求所限定的本发明范围的情况下作出许多修改和变化。