УЗЕЛ И СПОСОБ ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2020 года по МПК A47J31/44 

Изобретение относится к узлу и способу для вспенивания текучей среды.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Из уровня техники известны устройства для вспенивания жидкостей, таких как молоко или сливки, например, из US 20130145936 и EP 2.120.656 B1.

В US2013/0145936 на Фиг. 4 показано устройство для вспенивания молока, содержащее контейнер для холодного молока и канал подачи молока, включающий в себя насос для перекачки молока. Молоко нагревают и вспенивают посредством перемешивания молока во вспенивающей камере с паровоздушной смесью, подаваемой парогенератором с подводом воды и воздуха. Воздух подают к парогенератору от источника сжатого воздуха по воздушному каналу, который включает в себя клапан. Система включает в себя датчик температуры, расположенный в молочном контейнере, а также устройство управления, которое может быть подключено к некоторым или всем элементам устройства для вспенивания с возможностью управления и/или регулировки. В известном устройстве молоко вспенивают и нагревают с помощью паровоздушной смеси.

В EP 2.120.656 B1 описано устройство для производства молочной пены или напитков на молочной основе. Устройство содержит контейнер, содержащий холодное молоко, которое следует подавать на узел для вспенивания, и насос, который можно приводить в соединение по текучей среде с контейнером с помощью молокопровода таким образом, чтобы холодное молоко можно было отводить из контейнера к насосу. Устройство также содержит воздушный канал с отверстием 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 подключают к жиклеру для вспенивания молочно-воздушной смеси, подаваемой к жиклеру насосом. Ниже по потоку от жиклера в молокопроводе установлен клапанный узел. В первом состоянии клапанного узла вспененное молоко подводят к выпускному молокопроводу и выдают через отверстие для выпуска молока. Во втором состоянии клапанного узла вспененное молоко выпускают через параллельный молокопровод, который включает в себя нагреватель для нагревания вспененного молока перед его подводом и выдачей из отверстия для выпуска.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Недостаток устройства, известного из предшествующего уровня техники, заключается в том, что вспененное молоко не обладает стабильным качеством. Авторы изобретения установили, что важным фактором, обусловливающим нестабильное качество, является температура вспениваемого молочного продукта. С использованием молока УВТ (ультравысокотемпературной обработки), имеющего температуру окружающей среды, получают вспененный конечный продукт, отличный от такого же молока УВТ, которое было охлаждено в холодильнике.

Целью настоящего изобретения является обеспечение узла, с помощью которого можно выдавать вспененную текучую среду относительно высокого и постоянного качества. Для этого узел содержит:

‒ 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, при этом узел подачи воздуха выполнен с возможностью регулирования потока воздуха, подаваемого в выходной конец;

‒ канал для текучей среды, проходящий от патрубка впуска текучей среды до патрубка выпуска текучей среды, причем канал для текучей среды включает в себя последовательно:

~ первый датчик температуры, который расположен смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него и выполнен с возможностью генерации первого сигнала температуры, который связан с измеренной температурой текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него;

~ точку истечения патрубка подачи воздуха, с которой соединен выходной конец воздушного канала;

~ вспенивающий блок, включающий в себя насос;

~ нагреватель;

и при этом узел содержит:

‒ узел электронного контроллера, выполненный с возможностью:

~ приема первого сигнала температуры, и

~ управления регулируемым узлом подачи воздуха в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал для текучей среды.

Текучая среда может представлять собой, например, различные типы молока, миндальное молоко, шоколадное молоко, козье молоко, сгущенное молоко, соевое молоко и т. п. Преимущество узла в соответствии с изобретением заключается в том, что соотношение между текучей средой и воздухом в смеси текучей среды и воздуха адаптировано к температуре текучей среды, которую обеспечивают в патрубке впуска текучей среды. Это осуществляется с помощью узла электронного контроллера, который на основе информации, обеспечиваемой датчиком температуры, управляет регулируемым узлом подачи воздуха, а вместе с этим количеством воздуха, добавляемого к текучей среде, присутствующей в канале для текучей среды. Регулирование количества воздуха, подаваемого к текучей среде, может компенсировать колебания температуры подаваемой текучей среды. Таким образом, можно обеспечить стабильное качество вспененной текучей среды из патрубка выпуска текучей среды. В зависимости от желания потребителя молочная пена может быть влажной, т. е. больше молока на единицу объема пены, или сухой, т. е. меньше молока на единицу объема пены. Кроме того, температура пены может быть различной, например, холодная пена или горячая пена. Кроме того, количество выдаваемой пены может быть различным. Таким образом, в узле электронного контроллера можно программировать различные рецепты.

Температура текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него может находиться в пределах некоторого диапазона температур, причем диапазон температур составляет от относительно низкой температуры до относительно высокой температуры. Поток подаваемого воздуха может находиться в пределах некоторого диапазона потоков, причем диапазон потоков составляет от относительно малого потока до относительно большого потока. Поток определяется как подаваемый объем в единицу времени и может, например, быть выражен в см³/с (мл/с). В варианте осуществления узел электронного контроллера может быть выполнен с возможностью управления регулируемым узлом подачи воздуха таким образом, чтобы при относительно низкой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно низкой величины в диапазоне потоков и чтобы при относительно высокой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно высокой величины в диапазоне потоков. Иными словами, если в процессе использования датчик температуры обнаруживает относительно высокую температуру рядом или внутри патрубка впуска текучей среды, узел электронного контроллера может увеличить поток воздуха, подаваемого к текучей среде в канале для текучей среды, до относительно высокой величины. Напротив, поток воздуха можно уменьшить при относительно низкой температуре текучей среды в пределах диапазона температур рядом или внутри патрубка впуска текучей среды таким образом, чтобы количество воздуха, подаваемого к текучей среде в канале для текучей среды, было относительно низким в диапазоне потоков, которые могут подаваться в канал для текучей среды. Узел электронного контроллера регулирует соотношение между текучей средой и воздухом в смеси текучей среды и воздуха на основе температуры, обнаруженной датчиком температуры, таким образом, чтобы обеспечить стабильное желаемое качество вспененной текучей среды узла с использованием узла. Это может быть, например, одна из разновидностей желаемой пены, которые были описаны выше, т. е. горячая сухая пена, горячая влажная пена, холодная сухая пена или холодная влажная пена и промежуточные разновидности.

В настоящем изобретении также предложен холодильник, включающий в себя узел в соответствии с изобретением.

Наконец, в изобретении предложен способ получения вспененной текучей среды, включающий следующие этапы:

‒ обеспечение узла или холодильника в соответствии с изобретением;

‒ активацию насоса для создания потока текучей среды в канале для текучей среды;

‒ измерение температуры текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него с помощью первого датчика температуры;

‒ передачу первого сигнала температуры от первого датчика температуры к узлу электронного контроллера, при этом первый сигнал температуры связан с измеренной температурой текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него;

‒ управление узлом подачи воздуха в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал для текучей среды;

‒ смешивание текучей среды в канале для текучей среды и воздуха из воздушного канала с образованием смеси текучей среды и воздуха;

‒ вспенивание смеси текучей среды и воздуха с образованием вспененной текучей среды;

‒ выборочно нагревание или не нагревание вспененной текучей среды; и

‒ выдачу вспененной текучей среды через патрубок выпуска текучей среды.

Преимущество данного способа заключается в возможности обеспечения более стабильного качества вспененной текучей среды. Это обусловлено тем фактом, что количество воздуха, подаваемого в канал для текучей среды, можно регулировать в соответствии с температурой текучей среды внутри или рядом с каналом для текучей среды. Испытания показали, что качество вспененной текучей среды зависит от температуры текучей среды, используемой для получения вспененной текучей среды. Качество вспененной текучей среды также зависит от соотношения между текучей средой и воздухом в смеси текучей среды и воздуха. Благодаря управлению регулируемым воздушным клапаном в соответствии с температурой текучей среды рядом или внутри патрубка впуска текучей среды получаемая вспененная текучая среда может иметь требуемое качество. Колебания, которые могут возникать вследствие изменения входных температур текучей среды, можно компенсировать в силу того факта, что поток воздуха, подаваемого к текучей среде, регулируют в соответствии с измеренной входной температурой. Таким образом, можно получить вспененную текучую среду воспроизводимого и стабильного качества.

Различные варианты осуществления заявлены в зависимых пунктах формулы изобретения, которые будут дополнительно объяснены ниже со ссылкой на пример, проиллюстрированный на фигурах. Варианты осуществления можно объединять или можно использовать отдельно друг от друга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

На Фиг. 1 показан схематический вид варианта осуществления узла в соответствии с изобретением.

На Фиг. 2 показан вид в перспективе примера холодильника, включающего в себя узел.

На Фиг. 3 показан пример канала для текучей среды, включающего в себя захватный элемент.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На Фиг. 1 показан пример узла в соответствии с изобретением, включая несколько вариантов осуществления, а также основной аспект изобретения. В общем изобретение содержит узел 10 для вспенивания текучей среды, содержащий 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. Узел подачи воздуха выполнен с возможностью регулирования потока воздуха, подаваемого в выходной конец 12b. Хотя с помощью узла в соответствии с изобретением можно вспенивать и другие текучей среды, основным применением будет вспенивание молока различных типов, таких как различные сорта коровьего молока, миндального молока, шоколадного молока, козьего молока, сгущенного молока, соевого молока и т. п. Узел 10 содержит канал 14 для текучей среды, проходящий от патрубка 16 впуска текучей среды до патрубка 18 выпуска текучей среды. Канал 14 для текучей среды последовательно включает в себя первый датчик 20 температуры, точку 14a истечения патрубка подачи воздуха, вспенивающий блок 22, включая насос 30, и нагреватель 24. Первый датчик 20 температуры расположен смежно с патрубком 16 впуска текучей среды или внутри него и выполнен с возможностью генерации первого сигнала температуры, который связан с измеренной температурой текучей среды рядом или внутри патрубка 16 впуска текучей среды. Выходной конец 12b воздушного канала 12 присоединен к точке 14a истечения патрубка подачи воздуха. Узел 10 также содержит узел 26 электронного контроллера, выполненный с возможностью приема первого сигнала температуры и управления узлом подачи воздуха в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал 14 для текучей среды.

Преимущества такого узла описаны в разделе «Изложение сущности изобретения» и включают в себя, помимо прочего, то, что различные типы желаемой жидкой пены можно производить со стабильным качеством, даже при изменении температуру текучей среды рядом или внутри патрубка впуска канала 14 для текучей среды. В примере, показанном на Фиг. 1, поток воздуха, подаваемого узлом подачи воздуха, регулируется с помощью регулируемого воздушного клапана.

В варианте осуществления источник воздуха может включать в себя воздушный насос с изменяемым выходным потоком. В этом случае узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью регулирования выходного потока воздушного насоса в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры так, чтобы регулировать поток воздуха, подаваемого в канал 14 для текучей среды.

Преимущество воздушного насоса заключается в отсутствии необходимости замены баллонов со сжатым воздухом.

В варианте осуществления источник воздуха может включать в себя воздушный баллон или воздушный насос, причем узел подачи воздуха включает в себя регулируемый воздушный клапан 12c, который может быть установлен в воздушном канале 12. В этом случае узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью управления регулируемым воздушным клапаном 12c в соответствии с первым сигналом температуры так, чтобы регулировать поток воздуха, подаваемого в канал 14 для текучей среды.

Преимущество баллон со сжатым воздухом заключается в мгновенной готовности сжатого воздуха.

В качестве источника воздуха также можно использовать комбинацию насоса и воздушного баллона или аналогичной буферной емкости. Воздушный насос можно использовать для повышения давления в воздушном баллоне. Такая комбинация гарантирует мгновенную готовность сжатого воздуха, и ее преимущество заключается в отсутствии необходимости замены баллонов со сжатым воздухом.

Температура текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него может изменяться в пределах некоторого диапазона температур, причем диапазон температур составляет от относительно низкой температуры до относительно высокой температуры. Поток подаваемого воздуха также может изменяться в пределах некоторого диапазона потоков, причем диапазон потоков составляет от относительно малого потока до относительно большого потока. В данном случае поток представляет собой объемный поток, подаваемый в единицу времени, выраженный, например, в см³/с (мл/с). В варианте осуществления узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью управления узлом подачи воздуха таким образом, чтобы при относительно низкой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно низкой величины в диапазоне потоков и чтобы при относительно высокой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно высокой величины в диапазоне потоков.

За счет такого управления можно обеспечить стабильное качество пены, даже при изменении температуры текучей среды в патрубке впуска текучей среды от относительно низкой до относительно высокой в пределах указанного диапазона.

В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 1, вспенивающий блок может включать в себя жиклер 22, расположенный ниже по потоку от насоса 30 и выше по потоку от нагревателя 24.

Преимущество применения жиклера 22 для вспенивания текучей среды в узле 10 заключается в возможности обеспечения вспененной текучей среды относительно высокого качества. Кроме того, жиклер 22 представляет собой очень простую конструкцию, которую легко чистить.

В варианте осуществления узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью управления нагревателем 24 в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования теплопроизводительности нагревателя 24.

В таком варианте осуществления теплопроизводительность нагревателя 24 можно регулировать в зависимости от температуры вспениваемой текучей среды в патрубке канала для текучей среды. Благодаря этому можно предотвратить начало закипания нагреваемой вспененной текучей среды. В результате вкус текучей среды остается очень хорошим, при этом не происходит пригорания или спекания текучей среды на стенках нагревателя. В том случае, когда текучая среда представляет собой молоко, особенно важно, чтобы молоко не кипело, из-за ухудшения вкуса закипевшего молока. В результате качество вспененного молока будет стабильным как в отношении вкуса, так и в отношении внешнего вида.

В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 1, узел 10 может содержать второй датчик 32 температуры. Второй датчик 32 температуры может располагаться в канале 14 для текучей среды между точкой 14a истечения патрубка подачи воздуха и вспенивающим блоком 22. Второй датчик 32 температуры может быть выполнен с возможностью генерации второго сигнала температуры, который связан с измеренной температурой смеси текучей среды и воздуха и/или чистящей текучей среды. Узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью приема второго сигнала температуры и управления нагревателем 24 в соответствии с по меньшей мере вторым сигналом температуры для регулирования теплопроизводительности нагревателя 24.

В дополнение к обеспечению правильного соотношения воздуха и текучей среды в смеси текучей среды и воздуха качество вспененной текучей среды можно также, или дополнительно, определять по температуре выдаваемой вспененной текучей среды. Нагретая вспененная текучая среда может, например, иметь температуру приблизительно 70°C. Вместо или в дополнение к управлению нагревателем 24 в соответствии с первым сигналом температуры, генерируемым первым датчиком 20 температуры, нагреватель 24 также можно регулировать на основе второго сигнала температуры, генерируемого вторым датчиком 32 температуры, который непосредственно измеряет температуру смеси текучей среды и воздуха. С использованием второго сигнала температуры или комбинации первого и второго сигналов температуры узел электронного контроллера может управлять нагревателем 24 с еще большей точностью, чтобы производить точное количество тепла, необходимое для выдачи вспененной текучей среды требуемой температуры. Таким образом, можно предотвратить перегрев или недогрев. Кроме того, второй датчик 32 температуры может также применяться для регулирования температуры очищающего агента, с помощью которого очищают канал 14 для текучей среды.

В варианте осуществления узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью регулирования потока воздуха, подаваемого узлом подачи воздуха, в соответствии с сигналом потока, который связан с потоком текучей среды в канале 14 для текучей среды. Такой вариант осуществления определяет поток воздуха, подаваемого узлом подачи воздуха, не только в соответствии с температурой текучей среды рядом или в патрубке впуска текучей среды, но также в соответствии с сигналом потока, характеризующим поток (т. е. объем/время) текучей среды внутри канала 14 для текучей среды. Сигнал потока может генерироваться расходомером, который может быть включен в канал 14 для текучей среды. Однако сигнал потока может также представлять собой сигнал контроллера для насоса. Например, сигнал потока может представлять собой число оборотов насоса или процентную долю максимального числа оборотов насоса. Число оборотов насоса можно задавать в зависимости от рецепта жидкой пены. Когда требуется сухая пена, число оборотов насоса можно уменьшить, по сравнению с получением влажной жидкой пены. При относительно малом числе оборотов насоса к каналу 14 для текучей среды может подаваться меньший поток воздуха, чем при числе оборотов, составляющем, например, 100% максимального числа оборотов насоса.

В одном варианте осуществления узел 26 электронного контроллера может быть выполнен с возможностью приема инициированной пользователем команды о типе текучей среды, подаваемой к патрубку 16 впуска текучей среды. Узел 26 электронного контроллера может также быть выполнен с возможностью управления узлом подачи воздуха в соответствии с поданной пользователем командой для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал 14 для текучей среды.

Качество вспененной текучей среды можно еще больше повысить с учетом типа текучей среды, подаваемой к патрубку 16 впуска текучей среды. В этом варианте осуществления в узле 26 электронного контроллера можно запрограммировать информацию о различных жидкостях, которые могут обрабатываться узлом 10, причем пользовательскую информацию о текучей среде, подаваемой в патрубок впуска текучей среды, можно использовать для оптимизации соотношения воздуха и текучей среды путем регулирования количества воздуха, подаваемого к каналу 14 для текучей среды. Тип текучей среды может, например, включать в себя коровье молоко, содержащее различные процентные доли жира, миндальное молоко, козье молоко, пахту или шоколадное молоко. Характеристики могут, например, включать в себя процент жира, содержание белка, наличие или отсутствие лактозы и/или источник текучей среды.

В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 1, где вспенивающий блок 22 представляет собой жиклер, этот жиклер 22 может проходить вдоль центральной оси на заданную длину и может содержать отверстие с уменьшенным диаметром относительно диаметра канала 14 для текучей среды.

Такой жиклер представляет собой простую конструкцию, и его можно очень эффективно очищать, поскольку он имеет гладкую внутреннюю структуру и не содержит полостей, которые могут быть труднодоступными для очищающего средства.

В варианте осуществления длина жиклера 22 может находиться в диапазоне от 1 мм до 8 мм и может предпочтительно составлять 4 мм. Диаметр отверстия жиклера 22 может находиться в диапазоне от 0,4 мм до 1,5 мм и может предпочтительно составлять 0,7 мм.

Жиклер длиной 4 мм и с размером отверстия 0,7 мм, например, в виде нерегулируемого сопла для текучей среды, обеспечивает вспененную текучую среду высокого качества. При этом варианте осуществления жиклера несколько различных жидкостей на молочной основе могут быть переработаны во вспененную текучую среду высокого качества. Более конкретно, жиклер 22 можно использовать для вспенивания обезжиренного, полуобезжиренного и цельного молока с получением вспененного молока высокого качества. Кроме того, вспененную текучую среду высокого качества можно получать с использованием полуобезжиренного молока без содержания лактозы и молока для капучино.

В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 1, где вспенивающий блок 22 представляет собой жиклер, этот жиклер 22 может быть установлен в выпускном патрубке насоса 30.

Установка жиклера 22 в выпускном патрубке насоса 30 может обеспечивать результат в виде компактного узла.

В варианте осуществления нагреватель 24 может включать в себя толстопленочный нагревательный элемент.

Толстопленочный нагревательный элемент обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с нагревательными элементами, применявшимися в устройствах предшествующего уровня техники, таких как стержни, обладающие электрическим сопротивлением. Толстопленочный нагревательный элемент имеет низкую тепловую энергию и относительно крутой температурный профиль. В результате нагреватель 24 способен обеспечивать нагревание и охлаждение за относительно короткий промежуток времени. Это позволяет обеспечить единственный канал 14, через который можно выдавать как горячую, так и холодную вспененную текучую среду, без длительных периодов между последовательными действиями по выдаче текучей среды и без эффектов перекрещивания температур между последовательными действиями по выдаче текучей среды. Применение толстопленочного нагревательного элемента, таким образом, обеспечивает более простую и компактную конструкцию, в которой требуется только один канал 14 для текучей среды, из которого поочередно можно выдавать как горячую, так и холодную вспененные текучие среды. Такая простая конструкция не была доступна, например, в EP 2.120.656. В EP 2.120.656 два отдельных канала и трехходовой клапан располагались после вспенивающего блока, при этом горячую вспененную текучую среду выдавали через первый из этих двух каналов, который был снабжен нагревательным устройством, тогда как холодную вспененную текучую среду выдавали через второй из этих двух каналов, чтобы предотвратить нежелательное нагревание холодной вспененной текучей среды. Трехходовой клапан активировали, чтобы выбрать, через какой из двух отдельных каналов следует выдавать вспененную текучую среду. Трехходовой клапан труднее чистить, чем простой одиночный канал. Следовательно, конструкцию с толстопленочным нагревателем, через который выдают как горячее, так и холодное молоко, легче чистить, что имеет первостепенное значение с точки зрения гигиены. Дополнительное преимущество заключается в том, что нагреватель 24, вследствие короткого интервала, необходимого для нагревания и охлаждения, можно выключать, а не поддерживать в режиме ожидания. Это уменьшает энергопотребление узла 10, одновременно обеспечивая высокую степень готовности.

В варианте осуществления нагреватель 24 может быть проточным нагревателем, предпочтительно проточным нагревателем высокого давления, а более предпочтительно - проточным нагревателем сверхвысокого давления.

В варианте осуществления узел 10 может содержать захватный элемент 44, который присоединяют к каналу 14 для текучей среды рядом с патрубком 16 впуска текучей среды.

В варианте осуществления, например, показанном на Фиг. 3, узел 10 может содержать захватный элемент 44, который присоединяют к каналу 14 для текучей среды рядом с патрубком 16 впуска текучей среды. В примере, показанном на Фиг. 3, патрубок 16 впуска текучей среды представляет собой жесткую погружную трубку, которая может быть изготовлена из металла или жесткого непористого пластика. В альтернативном варианте осуществления патрубок 16 впуска текучей среды может представлять собой гибкую трубку. Однако жесткую погружную трубку удобнее вставлять и извлекать из контейнера для текучей среды, содержащего вспениваемую текучую среду.

При тщательной разработке предшествующего варианта осуществления захватный элемент 44 может содержать крышку 46, например зонтиковидную крышку. Крышка 46 может быть выполнена с возможностью размещения поверх отверстия емкости для текучей среды, в которую вставляют патрубок 16 впуска текучей среды.

Захват 44 может быть снабжен крышкой 46, которая позволяет удобно размещать захват 44 поверх отверстия емкости для текучей среды так, чтобы емкость для текучей среды была по существу закрыта. При этом крышка 46 образует уплотнение, которое предотвращает загрязнение текучей среды в емкости для текучей среды с одновременным обеспечением упора для руки при извлечении патрубка 16 впуска текучей среды из емкости для текучей среды без загрязнения или повреждения патрубка 16 впуска текучей среды или канала 14 для текучей среды. Соответственно, перенос патрубка 16 впуска текучей среды из опустошенной емкости для текучей среды в новый, заполненную емкость для текучей среды можно выполнять гигиеничным и удобным способом.

В варианте осуществления узел может содержать верхнюю по потоку линию для текучей среды, ограничивающую верхнюю по потоку часть канала 14 для текучей среды, воздушную линию, ограничивающую воздушный канал 12b, и блок 28 соединений, расположенный в канале 14 для текучей среды между первым датчиком 20 температуры и вспенивающим блоком. Блок 28 соединений может включать в себя входное отверстие для текучей среды, к которому подсоединяют выходной конец верхней по потоку линии для текучей среды. Блок 28 соединений может дополнительно содержать отверстие для впуска воздуха, к которому подсоединяют выходной конец воздушной линии. Внутренняя часть канала для текучей среды может проходить внутри блока 28 соединений, как и внутренняя часть воздушного канала. Точка 14a истечения патрубка подачи воздуха может находиться внутри блока 28 соединений и формировать соединение между внутренней частью канала для текучей среды и внутренней частью воздушного канала. Наконец, блок 28 соединений может включать в себя выпускное отверстие, образованное выходным концом внутренней части канала для текучей среды. Узел также может дополнительно содержать нижнюю по потоку линию для текучей среды, которая ограничивает часть канала 14 для текучей среды и верхний по потоку конец которой присоединен к выпускному отверстию блока 28 соединений. Второй датчик 32 температуры может быть установлен в блоке 28 соединений. Соединение между верхней по потоку линией для текучей среды и блоком 28 соединений, соединение между воздушной линией и блоком 28 соединений, а также соединение между нижней по потоку линией для текучей среды и блоком 28 соединений могут представлять собой раструбные соединения.

Преимущество такого блока 28 соединений заключается в том, что его можно легко дезинфицировать во время операции очистки, поскольку внутренняя структура может быть гладкой без каких-либо полостей, в которых при выполнении операции очистки может оставаться молоко. Верхняя и нижняя по потоку линии для текучей среды могут представлять собой гибкие трубы из подходящего пластика. Свободные концы линий для текучей среды могут быть раструбными, т. е. иметь форму, вытянутую в радиальном направлении наружу с образованием буртика, являющегося нераздельной частью трубки. Такой вытянутый в радиальном направлении буртик может быть зажат между торцевой поверхностью соединительного блока и гайкой соединения, имеющей внутреннюю резьбу, которая навинчивается на винтовое соединение, предусмотренное на патрубке впуска текучей среды, патрубке выпуска текучей среды и отверстии подачи воздуха блока 28 соединений. Кроме того, благодаря таким раструбным концам труб соединение между линиями для текучей среды и воздушной линией, с одной стороны, и блоком 28 соединений, с другой стороны, может быть очень гладким без каких-либо полостей, в которых может оставаться молоко или текучая среда даже во время операции очистки. В результате оптимальным образом гарантируется гигиена узла в соответствии с данным вариантом осуществления.

В изобретении также предложен холодильник, включающий в себя корпус 36, ограничивающий пространство 38 холодильника. Пример такого холодильника показан на Фиг. 2. Корпус включает в себя дверцу 40, которая имеет открытое положение, в котором пространство 38 холодильника доступно через проем дверцы, и закрытое положение для закрытия проема дверцы. Холодильник дополнительно содержит узел для вспенивания текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, причем основные компоненты узла 10 для вспенивания текучей среды, включая по меньшей мере вспенивающий блок 22, нагреватель 24, первый датчик 20 температуры и второй датчик 32 температуры, расположены в пространстве 38 холодильника.

Пространство 38 холодильника может охлаждаться от относительно низкой температуры, чтобы оптимизировать охлаждение компонентов. Кроме того, наличие пространства 38 корпуса холодильника может обеспечивать возможность размещения емкости для текучей среды во внутреннем пространстве 38 корпуса 36, чтобы текучую среду, содержащуюся в емкости, можно было предохранить от порчи. Это может быть важно, например, в случае портящихся продуктов, таких как молоко или пищевые продукты с кремом.

Кроме того, при проектировании компонентов узла 10 для пространств холодильника узел можно модифицировать под существующие холодильники.

В варианте осуществления, пример которого показан на Фиг. 2, узел для вспенивания текучей среды 10 может содержать поддон 42 для компонентов, который установлен с возможностью извлечения в пространстве 38 холодильника. Поддон 42 для компонентов можно извлекать из пространства 38 холодильника при открытом положении дверцы 40, и он может поддерживать по меньшей мере вспенивающий блок 22, нагреватель 24 и по меньшей мере часть канала 14 для текучей среды.

Преимущество использования поддона 42 для компонентов, установленного с возможностью извлечения, заключается в том, что компоненты легко доступны для ремонта или технического обслуживания. Кроме того, поддон 42 для компонентов можно спроектировать таким образом, чтобы компоненты обеспечивали оптимальные эксплуатационные характеристики с одновременным уменьшением требуемого монтажного пространства, обеспечивая таким образом компактное и надежное изделие. Кроме того, в случае ремонта, технического обслуживания или замены поддон для компонентов можно извлечь из пространства 38 холодильника, после чего дверцу 40 можно снова закрыть, чтобы сохранить низкую внутреннюю температуру в пространстве 38 холодильника.

Настоящее изобретение также включает способ для вспенивания текучей среды. Способ включает обеспечение узла в соответствии с любым из пп. 1-15 или холодильника в соответствии с п. 16 или 17. Способ дополнительно включает следующие этапы:

‒ активацию насоса 30 для создания потока текучей среды в канале 14 для текучей среды;

‒ измерение температуры текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него с помощью первого датчика 20 температуры;

‒ передачу первого сигнала температуры от первого датчика 20 температуры к узлу 26 электронного контроллера, при этом первый сигнал температуры связан с измеренной температурой текучей среды смежно с патрубком 16 впуска текучей среды или внутри него;

‒ управление узлом подачи воздуха в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал 14 для текучей среды;

‒ смешивание текучей среды в канале для текучей среды и воздуха из воздушного канала с образованием смеси текучей среды и воздуха;

‒ вспенивание смеси текучей среды и воздуха с образованием вспененной текучей среды;

‒ выборочно нагревание или не нагревание вспененной текучей среды; и

‒ выдачу вспененной текучей среды через патрубок выпуска текучей среды.

Преимущества способа в соответствии с изобретением описаны в разделе «Изложение сущности изобретения», на который сделана ссылка. Выборочный нагрев вспененной текучей среды можно осуществлять путем включения нагревателя во время выдачи вспененной текучей среды для получения горячей пены или удержания нагревателя в выключенном состоянии для получения холодной пены. Способ обеспечивает более стабильное качество пены требуемого типа, даже при изменении температуры текучей среды смежно с впускным патрубком.

Как описано выше, температура текучей среды смежно с патрубка впуска текучей среды или внутри него может изменяться в пределах некоторого диапазона температур, причем диапазон температур составляет от относительно низкой температуры до относительно высокой температуры. Поток подаваемого воздуха также может изменяться в пределах некоторого диапазона потоков, причем диапазон потоков составляет от относительно малого потока до относительно большого потока.

В варианте осуществления способа узел 26 электронного контроллера может управлять узлом подачи воздуха таким образом, чтобы при относительно низкой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно низкой величины в диапазоне потоков и чтобы при относительно высокой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно высокой величины в диапазоне потоков.

При таком способе вспененную текучую среду, такую как вспененное молоко постоянного качества в соответствии с требованиями, можно получить даже при изменении температуры текучей среды во впускном патрубке. Таким образом, холодную или горячую сухую пену или холодную или горячую влажную пену, обладающую хорошей стабильностью и структурой, можно получить при изменяющихся температурных условиях вспениваемой текучей среды.

В варианте осуществления узел электронного контроллера может управлять нагревателем 24 в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования теплопроизводительности нагревателя 24.

В варианте осуществления, в котором узел содержит характеристики по п. 4, т. е. второй датчик 32 температуры для измерения температуры вспениваемой смеси текучей среды и воздуха, способ может включать следующие этапы:

‒ измерение температуры смеси текучей среды и воздуха с помощью второго датчика 32 температуры;

‒ генерацию второго сигнала температуры с помощью второго датчика 32 температуры, причем второй сигнал температуры связан с измеряемой температурой смеси текучей среды и воздуха;

‒ передачу второго сигнала температуры на узел 26 электронного контроллера;

‒ управление нагревателем 24 с помощью узла 26 электронного контроллера в соответствии с по меньшей мере вторым сигналом температуры смеси текучей среды и воздуха для выпуска требуемого количества тепла для нагрева вспененной текучей среды.

Используя способ в соответствии с этими вариантами осуществления, как состав смеси текучей среды и воздуха, так и температуру текучей среды в патрубке и/или температуру вспененной текучей среды, которая образуется в узле, можно регулировать с высокой степенью детализации. В результате с помощью узла можно получать очень стабильное качество пены и температуру пены вспененной текучей среды. Кроме того, всестороннее управление обеспечивает также возможность обеспечения относительно высокого качества вспененной текучей среды.

В варианте осуществления способ может также включать управление узлом подачи воздуха в соответствии с сигналом потока, который связан с потоком текучей среды в канале 14 для текучей среды. Когда узел 26 электронного контроллера принимает сигнал, указывающий на интенсивный поток текучей среды, регулируемый воздушный клапан 12 дополнительно открывается таким образом, чтобы подавалось больше воздуха, тогда как при менее интенсивном потоке текучей среды подается меньше воздуха.

Вышеприведенное описание предназначено 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 изложенной ниже формулы изобретения. Различные варианты осуществления можно использовать в сочетании друг с другом или можно использовать 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, и варианты осуществления могут быть реализованы иным образом, нежели таким образом, как это показано на примерах рисунков.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

10 - узел для вспенивания текучей среды

12 - воздушный канал

12a - отверстие подачи воздуха

12b - выходной конец воздушного канала

12c - регулируемый воздушный клапан

14a - точка истечения патрубка подачи воздуха

14 - канал для текучей среды

16 - патрубок впуска текучей среды

18 - патрубок выпуска текучей среды

20 - первый датчик температуры

22 - вспенивающий блок

24 - нагреватель

26 - узел электронного контроллера

28 - блок соединений

30 - насос

32 - второй датчик температуры

34 - датчик температуры воздуха

36 - корпус

38 - пространство холодильника

40 - дверца

42 - поддон для компонентов

44 - захватный элемент

46 – крышка.

Изобретение содержит узел для вспенивания текучей среды, включающий в себя воздушный канал, который включает в себя отверстие подачи воздуха, выходной конец и регулируемый узел подачи воздуха. Узел также содержит канал для текучей среды, проходящий от патрубка впуска текучей среды до патрубка выпуска текучей среды. Канал для текучей среды включает в себя последовательно первый датчик температуры, расположенный рядом с патрубком впуска текучей среды, точку истечения патрубка подачи воздуха, которая соединена с выходным концом воздушного канала, вспенивающий блок, нагреватель и узел электронного контроллера. Узел электронного контроллера выполнен с возможностью приема входных данных о температуре от первого датчика температуры и регулирования количества воздуха, направляемого к каналу для текучей среды, на основе входных данных о температуре, принятых от первого датчика температуры. Изобретение также содержит холодильник, включающий в себя узел. Настоящее изобретение дополнительно содержит способ вспенивания текучей среды. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Узел для вспенивания текучей среды (10), включающий в себя:

- узел подачи воздуха, включающий в себя источник воздуха и воздушный канал (12), имеющий отверстие (12a) подачи воздуха и выходной конец (12b), причем источник воздуха соединен с отверстием (12a) подачи воздуха, при этом узел подачи воздуха выполнен с возможностью регулирования потока воздуха, подаваемого в выходной конец (12b);

- канал (14) для текучей среды, проходящий от патрубка (16) впуска текучей среды до патрубка (18) выпуска текучей среды, причем канал (14) для текучей среды включает в себя последовательно:

- первый датчик (20) температуры, который расположен смежно с патрубком (16) впуска текучей среды или внутри него и выполнен с возможностью генерации первого сигнала температуры, который связан с измеренной температурой текучей среды смежно с патрубком (16) впуска текучей среды или внутри него;

- точку (14a) истечения патрубка подачи воздуха, с которой соединен выходной конец (12b) воздушного канала (12);

- вспенивающий блок (22), включающий в себя насос (30);

- нагреватель (24);

и при этом узел содержит:

- узел (26) электронного контроллера, выполненный с возможностью:

- приема первого сигнала температуры, и

- управления узлом подачи воздуха в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал (14) для текучей среды.

2. Узел по п. 1, в котором источник воздуха включает в себя воздушный насос с изменяемым выходным потоком, причем узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью регулирования выходного потока воздушного насоса в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры так, чтобы регулировать поток воздуха, подаваемого в канал (14) для текучей среды.

3. Узел по п. 1, в котором источник воздуха включает в себя воздушный баллон или воздушный насос, причем узел подачи воздуха включает в себя регулируемый воздушный клапан (12c), при этом узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью управления регулируемым воздушным клапаном в соответствии с первым сигналом температуры так, чтобы регулировать поток воздуха, подаваемого в канал (14) для текучей среды.

4. Узел по пп. 1-3, в котором температура текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него находится в пределах некоторого диапазона температур, и при этом поток подаваемого воздуха находится в пределах некоторого диапазона потоков, причем диапазон потоков составляет от относительно малого потока до относительно большого потока, и при этом узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью управления узлом подачи воздуха таким образом, чтобы при относительно низкой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно низкой величины в диапазоне потоков и чтобы при относительно высокой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно высокой величины в диапазоне потоков.

5. Узел по любому из пп. 1-4, в котором вспенивающий блок содержит жиклер (22), расположенный ниже по потоку от насоса (30) и выше по потоку от нагревателя (24).

6. Узел по любому из пп. 1-5, в котором узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью управления нагревателем (24) в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования теплопроизводительности нагревателя (24).

7. Узел по любому из пп. 1-6, содержащий:

- второй датчик (32) температуры, который расположен в канале (14) для текучей среды между точкой (14a) истечения патрубка подачи воздуха и вспенивающим блоком (22) и выполнен с возможностью генерации второго сигнала температуры, который связан с измеренной температурой смеси текучей среды и воздуха и/или температурой чистящей текучей среды;

причем узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью:

- приема первого сигнала температуры; и

- управления нагревателем в соответствии с по меньшей мере вторым сигналом температуры для регулирования теплопроизводительности нагревателя (24).

8. Узел по любому из пп. 1-7, в котором узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью регулирования потока воздуха, подаваемого узлом подачи воздуха в соответствии с сигналом потока, который связан с потоком текучей среды в канале (14) для текучей среды.

9. Узел по любому из пп. 1-6, в котором узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью:

- приема поданной пользователем команды о типе текучей среды, подаваемой в патрубок (16) впуска текучей среды; и

- управления узлом подачи воздуха в соответствии с поданной пользователем командой для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал (14) для текучей среды.

10. Узел по любому из пп. 1-9, в случае зависимости от п. 3, в котором жиклер (22) проходит вдоль центральной оси на заданную длину, причем жиклер (22) содержит отверстие с уменьшенным диаметром относительно диаметра канала (14) для текучей среды.

11. Узел по п. 10, в котором длина жиклера (22) находится в диапазоне от 1 до 8 мм и предпочтительно составляет 4 мм, и при этом диаметр отверстия жиклера (22) находится в диапазоне от 0,4 до 1,5 мм и предпочтительно составляет 0,7 мм.

12. Узел по любому из пп. 1-11, в случае зависимости от п. 3, в котором жиклер (22) установлен в выпускном патрубке насоса (30).

13. Узел по любому из пп. 1-12, в котором нагреватель (24) включает в себя толстопленочный нагревательный элемент.

14. Узел по любому из пп. 1-13, содержащий захватный элемент (44), который присоединен к каналу (14) для текучей среды рядом с патрубком (16) впуска текучей среды.

15. Узел по п. 14, в котором захватный элемент (44) содержит крышку (46), например зонтиковидную крышку, выполненную с возможностью размещения поверх отверстия емкости для текучей среды, в которую вставляют патрубок (16) впуска текучей среды.

16. Узел по любому из пп. 1-15, содержащий:

- верхнюю по потоку линию для текучей среды, ограничивающую верхнюю по потоку часть канала (14) для текучей среды;

- воздушную линию, ограничивающую воздушный канал (12b);

- блок (28) соединений, расположенный в канале (14) для текучей среды между первым датчиком (20) температуры и вспенивающим блоком (22), причем блок (28) соединений включает в себя:

- входное отверстие для текучей среды, с которым соединен выходной конец верхней по потоку линии для текучей среды;

- отверстие для впуска воздуха, с которым соединен выходной конец воздушной линии;

- внутреннюю часть канала для текучей среды;

- внутреннюю часть воздушного канала, причем точка (14a) истечения патрубка подачи воздуха находится внутри блока (28) соединений и образует соединение между внутренней частью канала для текучей среды и внутренней частью воздушного канала;

- выпускное отверстие;

при этом узел дополнительно содержит:

- нижнюю по потоку линию для текучей среды, которая ограничивает часть канала (14) для текучей среды и верхний по потоку конец которой соединен с выпускным отверстием блока (28) соединений;

при этом второй датчик (32) температуры установлен в блоке (28) соединений, причем соединение между верхней по потоку линией для текучей среды и блоком (28) соединений, соединение между воздушной линией и блоком (28) соединений, а также соединение между нижней по потоку линией для текучей среды и блоком (28) соединений могут представлять собой раструбные соединения.

17. Холодильник, включающий в себя:

- корпус (36), ограничивающий пространство (38) холодильника и включающий в себя дверцу (40), которая имеет открытое положение, при котором через дверной проем открыт доступ к пространству (38) холодильника, и закрытое положение для закрытия дверного проема; и

- узел для вспенивания текучей среды в соответствии с любым из предшествующих пунктов, причем основные компоненты узла (10) для вспенивания текучей среды, включая по меньшей мере вспенивающий блок (22), нагреватель (24), первый датчик (20) температуры и второй датчик (32) температуры, расположены в пространстве (38) холодильника.

18. Холодильник по п. 17, в котором узел для вспенивания текучей среды содержит поддон (42) для компонентов, установленный с возможностью снятия в пространстве (38) холодильника, причем поддон (42) для компонентов выполнен с возможностью извлечения из пространства (38) холодильника при открытом положении дверцы (40), и при этом поддон (42) для компонентов поддерживает по меньшей мере вспенивающий блок (22), нагреватель (24) и по меньшей мере часть канала (14) для текучей среды.

19. Способ получения вспененной текучей среды, включающий в себя:

- обеспечение узла по любому из пп. 1-16 или холодильника по п. 17 или 18;

- активацию насоса (30) для создания потока текучей среды в канале (14) для текучей среды;

- измерение температуры текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него с помощью первого датчика (20) температуры;

- передачу первого сигнала температуры от первого датчика (20) температуры к узлу (26) электронного контроллера, при этом первый сигнал температуры связан с измеренной температурой текучей среды смежно с патрубком (16) впуска текучей среды или внутри него;

- управление узлом подачи воздуха в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования потока воздуха, подаваемого в канал (14) для текучей среды;

- смешивание текучей среды в канале для текучей среды и воздуха из воздушного канала с образованием смеси текучей среды и воздуха;

- вспенивание смеси текучей среды и воздуха с образованием вспененной текучей среды;

- выборочно нагревание или не нагревание вспененной текучей среды; и

- выдачу вспененной текучей среды через патрубок выпуска текучей среды.

20. Способ по п. 19, в котором температура текучей среды смежно с патрубком впуска текучей среды или внутри него находится в пределах некоторого диапазона температур, и при этом поток подаваемого воздуха находится в пределах некоторого диапазона потоков, причем диапазон потоков составляет от относительно малого потока до относительно большого потока, и при этом узел (26) электронного контроллера выполнен с возможностью управления узлом подачи воздуха таким образом, чтобы при относительно низкой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно низкой величины в диапазоне потоков и чтобы при относительно высокой температуре текучей среды в пределах диапазона температур поток воздуха был отрегулирован до относительно высокой величины в диапазоне потоков.

21. Способ по любому из пп. 19 или 20, причем узел (26) электронного контроллера управляет нагревателем (24) в соответствии с по меньшей мере первым сигналом температуры для регулирования теплопроизводительности нагревателя (24).

22. Способ по любому из пп. 19 или 21, причем узел включает в себя второй датчик (32) температуры, который расположен в канале (14) для текучей среды между точкой (14a) истечения патрубка подачи воздуха и вспенивающим блоком (22) и выполнен с возможностью генерации второго сигнала температуры, который связан с измеренной температурой смеси текучей среды и воздуха и/или температурой чистящей текучей среды, и

при этом способ включает следующие этапы:

- измерение температуры смеси текучей среды и воздуха с помощью второго датчика (32) температуры;

- генерацию второго сигнала температуры с помощью второго датчика (32) температуры, причем второй сигнал температуры связан с измеряемой температурой смеси текучей среды и воздуха;

- передачу второго сигнала температуры на узел (26) электронного контроллера;

- управление нагревателем (24) с помощью узла (26) электронного контроллера в соответствии с по меньшей мере вторым сигналом температуры смеси текучей среды и воздуха для выпуска требуемого количества тепла для нагрева вспененной текучей среды.

23. Способ по любому из пп. 19-22, включающий:

- управление регулируемым узлом подачи воздуха в соответствии с сигналом потока, который связан с потоком текучей среды в канале (14) для текучей среды.