一种饮料发泡装置及饮料机的制作方法

1.本公开涉及饮料机设备技术领域，具体涉及一种饮料发泡装置及饮料机。


背景技术：

2.目前部分如咖啡机等饮料机设备中，设置有发泡装置，以能制作奶泡的全自动咖啡机为例，全自动咖啡机的发泡装置一般包括采用电磁发泡器发泡后，再经过蒸汽或者电加热装置进行加热。这种发泡装置普遍存在结构复杂、制造成本高、内部容易凝结奶垢、易堵塞、不易清理、维护检修困难、部件寿命短、故障率高、温度和流动性调节范围小的缺陷。同时还存在到杯后奶泡不够细腻、绵密，大泡泡较多的问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的之一在于提供一种饮料发泡装置，目的之二在于提供一种饮料机。本公开具有结构简单、制造成本低、内部不易凝结堵塞、便于清理和维护检修、使用寿命长、故障率低、温度和流动性调节范围大，制作的发泡饮料绵密均匀，用户体验好的优点。
4.本公开所述的一种饮料发泡装置，包括外壳和内杆；所述外壳的一端形成有饮料入口，另一端形成有饮料出口，所述外壳内部沿饮料的流动方向形成有依次连通的入口通道、第一喷射口、混合腔、收缩腔、喉腔、扩散腔和缓冲腔，所述饮料入口与所述入口通道相通，所述饮料出口与所述缓冲腔相通，所述外壳内部在所述混合腔的旁侧还形成有加热气体通道，以及与所述加热气体通道相通的加热气体入口，所述加热气体通道通过第二喷射口与所述混合腔相通；
5.所述收缩腔的内径沿饮料流动方向逐渐减小，所述扩散腔的内径沿饮料流动方向逐渐增大，以使饮料在依次流经所述收缩腔、所述喉腔和所述扩散腔后被发泡；
6.所述内杆设置在所述缓冲腔内，且与所述缓冲腔的内侧壁之间留有间隙，以使饮料在流经所述缓冲腔内时进一步发泡。
7.优选地，所述内杆包括多节沿其长度方向依次连接的圆片，所述圆片的至少一处侧面向圆心方向凹陷形成缺口，以使所述内杆与所述缓冲腔的内侧壁之间留有间隙。
8.优选地，每节所述圆片上均形成有三个所述缺口，三个所述缺口围绕所述圆片的圆心等间隔设置，且相邻两节的所述圆片的缺口交错设置。
9.优选地，所述缺口呈扇形，且其弧度为120
°
～125
°
。
10.优选地，所述入口通道、所述第一喷射口、所述混合腔、所述收缩腔、所述喉腔、所述扩散腔、所述缓冲腔和所述第二喷射口的内径分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7和d8，且满足：
11.d2：d1＝1:4～4.2；
12.d2：d3＝1:8～8.2；
13.d2：d8＝1:1.5～1.6。
14.优选地，还满足：
15.d
4max
＝d3，d
4min
《d5，d
6min
＝d5，
16.d
6max
：d7＝8:3.5～3.6。
17.优选地，所述外壳在所述收缩腔与所述喉腔之间形成有变径腔，所述变径腔的内径为d9，所述变径腔沿饮料流动方向延伸，且满足：
18.d
4min
≤d9《d5。
19.优选地，所述收缩腔的锥度为70
°
～75
°
；所述扩散腔的锥度为40
°
～45
°
，所述入口通道与所述加热气体通道的延伸方向所成夹角为60
°
～65
°
。
20.优选地，所述外壳包括可拆卸连接的喷头、第一壳体和第二壳体，所述饮料入口、所述入口通道均形成于所述喷头内部；所述第一喷射口、所述混合腔、所述收缩腔、所述喉腔、所述扩散腔、所述加热气体入口、所述加热气体通道和所述第二喷射口均形成于所述第一壳体内；所述缓冲腔形成于所述第二壳体内。
21.一种饮料机，用于制作发泡饮料，所述饮料机包括如上所述饮料发泡装置。
22.本公开所述的一种饮料发泡装置及饮料机，其优点在于，本公开通过设置入口通道、第一喷射口、混合腔、收缩腔、喉腔、扩散腔、缓冲腔、加热气体通道和内杆等结构，将饮料从饮料入口处通入，然后从小口径的第一喷射口处流出，使饮料流量降低、流速提高进入到混合腔中，高速流入的饮料使混合腔内形成负压，此时将加热气体，如高温蒸汽从加热气体入口处通入，加热气体流经加热气体通道进入到混合腔中，与其中的饮料混合，由于混合腔内的负压环境与高温蒸汽的内部压力之间存在较大的压力差，高温蒸汽能最大限度的溶解于饮料中，加热使饮料快速升温至所需温度。与高温蒸汽混合加热后的饮料从混合腔流入到收缩腔中，由于收缩腔的内径结构，饮料在收缩腔中的流速逐渐提高，随后流入到内径更小的喉腔内形成强烈的紊流，紊流会将饮料中的大气泡剪切成多个细小的气泡，并在喉腔的后段位置进行混合，随后流入到扩散腔中，由于扩散腔内径逐渐增大的结构，饮料在扩散腔中的流速逐渐降低，根据伯努利方程，饮料内部压力会逐渐增大，从而进一步将气泡撕裂为更细小的气泡，然后饮料继续流动到缓冲腔中，从缓冲腔的内侧壁与内杆之间的间隙中流过，受缓冲腔内侧壁与内杆的挤压，将使饮料中的气泡进一步撕裂并均匀混合，最后形成绵密均匀的发泡饮料从饮料出口处流出。
23.本公开采用与高温气体混合的方式对饮料进行加热发泡，无需分别设置电磁发泡器和加热装置，可有效简化部件结构、减少部件数量、降低部件成本。且各个腔室整体近似为一长直的腔体，饮料在内部流动顺畅，不易凝结堵塞，便于清理和维护检修。部件结构简单、连接稳固，具有使用寿命长、故障率低的优点。可通过控制所通入的加热气体的温度来对发泡饮料的温度进行调节，另外可通过控制通入的饮料量和加热气体量来对最终形成的发泡饮料的流动性进行调节，温度和流动性调节范围大。饮料发泡过程中，内部气泡通过多层剪切撕裂，最后还通过内杆与缓冲腔进行进一步挤压撕裂，可确保制作的发泡饮料口感绵密、气泡均匀，有利于提升和改善用户的使用体验。
附图说明
24.图1是本公开所述一种饮料发泡装置的结构示意图；
25.图2是本公开所述一种饮料发泡装置的剖面视图；
26.图3是本公开所述内杆的结构示意图；
27.图4是本公开所述内杆的截面视图。
28.附图标记说明：1-外壳，1a-喷头，1b-第一壳体，1c-第二壳体，101-饮料入口，102-饮料出口，103-入口通道，104-第一喷射口，105-混合腔，106-收缩腔，107-喉腔，108-扩散腔，109-缓冲腔，110-加热气体通道，111-加热气体入口，112-第二喷射口，2-内杆，21-圆片，211-缺口。
具体实施方式
29.如图1-图4所示，本公开所述的一种饮料发泡装置，包括外壳1和内杆2。外壳1近似呈长圆杆状，内部中空形成有多个用于供饮料流通的腔室，外壳1的一端形成有饮料入口101，此处通常与饮料机的饮料输送管道相连通，以将饮料输入到该饮料入口101处。外壳1的另一端形成有饮料出口102，饮料出口102通常与饮料机的出饮料嘴相连通，以便于发泡后的饮料从出饮料嘴处流出。
30.外壳1内部沿饮料的流动方向形成有依次连通的入口通道103、第一喷射口104、混合腔105、收缩腔106、喉腔107、扩散腔108和缓冲腔109，具体的，入口通道103呈细长圆孔形通道，其一端与饮料入口101相连通，另一端连通第一喷射口104，第一喷射口104的内径相较于入口通道103骤缩，使得饮料在流经到第一喷射口104位置时，流量降低、流速提高。
31.混合腔105，混合腔105为一圆柱形腔体，以供饮料和加热气体在其中混合。
32.收缩腔106，收缩腔106呈漏斗形，其内径沿饮料流动方向逐渐减小，以使从混合腔105流出的饮料在流经收缩腔106时，流速进一步提高。
33.喉腔107，喉腔107为一长直的圆柱形腔体，混合了加热气体后的饮料中的大气泡被紊流剪切成细小气泡。
34.扩散腔108，扩散腔108呈倒漏斗形，其内径沿饮料流动方向逐渐增大，以使饮料在流经扩散腔108时逐步降低流速，提高液体释放内部压力，对气泡进一步撕裂成更细小的气泡。
35.缓冲腔109，缓冲腔109为一长直的圆柱形腔体，其内径略大于内杆2的外径，以使内杆2在设置在缓冲腔109内后，与缓冲腔109的内侧壁之间留有间隙，使饮料在流经缓冲腔109内时，受内杆2与缓冲腔109内壁挤压作用进一步发泡。
36.外壳1内部在混合腔105的旁侧形成有加热气体通道110，加热气体通道110为一长直的圆孔道，还形成有与加热气体通道110相通的加热气体入口111，加热气体通道110通过第二喷射口112与混合腔105相连通，第二喷射口112的内径相较于加热气体通道110骤缩，以使加热气体在流经第二喷射口112形成高速气流进入到混合腔105中，使加热气体与饮料混合充分均匀。
37.本实施例的饮料发泡装置的工作过程如下所述，将饮料从饮料入口101处通入，然后从小口径的第一喷射口104处流出，使饮料流量降低、流速提高进入到混合腔105中，高速流入的饮料使混合腔105内形成负压，此时将加热气体，如高温蒸汽从加热气体入口111处通入，加热气体流经加热气体通道110进入到混合腔105中，与其中的饮料混合，由于混合腔105内的负压环境与高温蒸汽的内部压力之间存在较大的压力差，高温蒸汽能最大限度的溶解于饮料中，加热使饮料快速升温至所需温度。与高温蒸汽混合加热后的饮料从混合腔105流入到收缩腔106中，由于收缩腔106的内径结构，饮料在收缩腔106中的流速逐渐提高，
随后流入到内径更小的喉腔107内形成强烈的紊流，紊流会将饮料中的大气泡剪切成多个细小的气泡，并在喉腔107的后段位置进行混合，随后流入到扩散腔108中，由于扩散腔108内径逐渐增大的结构，饮料在扩散腔108中的流速逐渐降低，根据伯努利方程，饮料内部压力会逐渐增大，从而进一步将气泡撕裂为更细小的气泡，然后饮料继续流动到缓冲腔109中，从缓冲腔109的内侧壁与内杆2之间的间隙中流过，受缓冲腔109内侧壁与内杆2的挤压，将使饮料中的气泡进一步撕裂并均匀混合，最后形成绵密均匀的发泡饮料从饮料出口102处流出。
38.本公开采用与高温气体混合的方式对饮料进行加热发泡，无需分别设置电磁发泡器和加热装置，可有效简化部件结构、减少部件数量、降低部件成本。且各个腔室整体近似为一长直的腔体，饮料在内部流动顺畅，不易凝结堵塞，便于清理和维护检修。部件结构简单、连接稳固，具有使用寿命长、故障率低的优点。可通过控制所通入的加热气体的温度来对发泡饮料的温度进行调节，另外可通过控制通入的饮料量和加热气体量来对最终形成的发泡饮料的流动性进行调节，温度和流动性调节范围大。饮料发泡过程中，内部气泡通过多层剪切撕裂，最后还通过内杆2与缓冲腔109进行进一步挤压撕裂，可确保制作的发泡饮料口感绵密、气泡均匀，有利于提升和改善用户的使用体验。
39.进一步的，本实施例中，请详细参阅图3、图4，内杆2呈多节长杆状，内杆2具体包括多节沿其长度方向依次连接的圆片21，圆片21呈具有一定厚度的圆盘形结构，其中部位置有轻微凸起，以便于与下一个圆片21相连接，内杆2可为一体式结构，也可为多片圆片21焊接而成的拼接结构，圆片21的至少一处侧面向圆心方向凹陷形成有缺口211，以使内杆2与缓冲腔109的内侧壁之间留有间隙。以使饮料在流经缓冲腔109内时，会从内杆2的缺口211处流过，通过缺口211内壁与缓冲腔109的内侧壁充分挤压饮料中的气泡，使气泡进一步剪切撕裂，进而使得制得的发泡饮料口感绵密均匀。
40.进一步的，本实施例中，每片圆片21上均形成有三个缺口211，三个缺口211围绕圆片21的圆心等间隔设置，且相邻两节的圆片21的缺口211交错设置，上述的内杆2结构，可使饮料在缓冲腔109内与内杆2接触时，从当前一节圆片21的缺口211处流过时，会在下一节圆片21处与圆片21发生碰撞，改变流向从旁侧流动，与缓冲腔109的内侧壁发生碰撞后二次改变流向，然后流动至第三节圆片21的缺口211处，饮料在缓冲腔109内流动过程中，上述过程重复多次，以使饮料在缓冲腔109内充分碰撞挤压。使大气泡充分撕裂，这样可以保证最终形成的发泡饮料中的气泡小且均匀，使发泡饮料口感绵密均匀。
41.进一步的，本实施例中，缺口211呈扇形，且其弧度为120
°
～125
°
，上述的缺口211结构对饮料发泡效果好，且便于加工。
42.各个腔室的内径尺寸对于饮料的发泡效果有关键性影响，同时还要考虑装置整体结构紧凑，体积小型化的问题，经过实际验证，申请人对各个腔室的尺寸做了如下设计：
43.所述入口通道103、所述第一喷射口104、所述混合腔105、所述收缩腔106、所述喉腔107、所述扩散腔108、所述缓冲腔109和所述第二喷射口112的内径分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7和d8，且满足：
44.d2：d1＝1:4～4.2；
45.d2：d3＝1:8～8.2；
46.d2：d8＝1:1.5～1.6；
47.以第一喷射口104的内径为1cm为例，则入口通道103的内径应为4cm，混合腔105的内径应为8cm，第二喷射口112的内径应为1.5cm，上述的尺寸设计，可使得饮料和加热气体分别通过第一喷射口104和第二喷射口112进入到混合腔105内时，饮料与加热气体的流速和压力适宜，有利于饮料和加热气体的充分混合，以使饮料加热均匀。
48.进一步的，本实施例中，上述各腔室的内径尺寸还满足：
49.d
4max
＝d3，d
4min
《d5，d
6min
＝d5，
50.d
6max
：d7＝8:3.5～3.6。
51.仍以第一喷射口104的内径为1cm为例，则收缩腔106的最大内径应为8cm，最小内径应小于喉腔107的内径，喉腔107内径可取4cm，扩散腔108的最小内径等于喉腔107内径，最大内径与缓冲腔109的内径之比约为8:3.5。上述尺寸可使得饮料混合加热气体在流经收缩腔106、喉腔107和混合腔105时能经历多次剪切撕裂，使大气泡充分撕裂成小气泡，可提升形成的发泡饮料的口感，且尺寸合理、结构紧凑、装置体积小。
52.进一步的，本实施例中，外壳1在收缩腔106与喉腔107之间形成有变径腔，变径腔的内径为d9，变径腔沿饮料流动方向延伸，且满足：
53.d
4min
≤d9《d5；
54.具体的，外壳1在收缩腔106与喉腔107之间形成一变径凸台，以使两个腔室之间的连通通道的内径发生变化，变径腔的作用是可以抑制进入喉腔107内的饮料回流至混合腔105中，从而避免影响混合腔105负压环境。
55.进一步的，本实施例中，收缩腔106的锥度为70
°
～75
°
；扩散腔108的锥度为40
°
～45
°
，入口通道103与加热气体通道110的延伸方向所成夹角为60
°
～65
°
，上述的角度结构设计合理，使饮料能在外壳1中顺畅流动，充分发泡，且能使加热气体与饮料混合充分均匀。
56.进一步的，本实施例中，外壳1包括可拆卸连接的喷头1a、第一壳体1b和第二壳体1c，饮料入口101、入口通道103均形成于喷头1a内部；第一喷射口104、混合腔105、收缩腔106、喉腔107、扩散腔108、加热气体入口111、加热气体通道110和第二喷射口112均形成于第一壳体1b内；缓冲腔109形成于第二壳体1c内，具体的，喷头1a通过内外螺纹旋合于第一壳体1b的上端，第一壳体1b通过内外螺纹旋合于第二壳体1c的上端，使外壳1整体呈三段可拆式结构，这样可以便于所述饮料发泡装置的装配，也更便于后期使用过程中的检修拆装。在一些具体的实施例中，可在部件与部件的连接位置设置橡胶密封圈，以确保连接位置的气密性。
57.本实施例还提供了一种饮料机，用于制作发泡饮料，如可制作奶泡的全自动咖啡机，饮料机的其他结构视具体的饮料机种类而定，本实施例不对此进行限定。本实施例的饮料机还包括有如上所述的饮料发泡装置，用于对饮料进行发泡。该饮料机由于应用了上述的饮料发泡装置，具有结构简单、制造成本低、内部不易凝结堵塞、便于清理和维护检修、使用寿命长、故障率低、温度和流动性调节范围大，制作的发泡饮料绵密均匀，用户体验好的优点。
58.在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本公开保护范围的限制。
59.对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。