ES2220887T3 - Dispositivo de espumado de leche y de calentamiento de leche. - Google Patents
Dispositivo de espumado de leche y de calentamiento de leche.Info
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Abstract
Sistema para producir espuma de leche y para calentar leche, con un generador de vapor (17), un recipiente para la leche (13) y un elemento mezclador (1), presentando este último un primer conducto de entrada de vapor (3), una estricción (9) dispuesta corriente abajo de aquél, un conducto de entrada de aire (4) que desemboca en la estricción (9) y un conducto de entrada de leche (6), caracterizado porque el elemento mezclador (1) presenta un conducto principal (2) que está comunicado por el lado de entrada con la estricción (9) y corriente abajo de ésta con el conducto de entrada de leche (6) y porque entre la estricción (9) y el conducto de entrada de leche (6) desemboca en el conducto principal (2) un segundo conducto de entrada de vapor (5).
Description
Dispositivo de espumado de leche y de
calentamiento de leche.
La invención se refiere a un sistema realizado
conforme al preámbulo de la reivindicación 1, para producir espuma
de leche y para calentar leche. Un sistema de esta clase se conoce
por la patente DE 89 07 183 U.
Esta clase de sistemas se emplean principalmente
en máquinas para café exprés. Para ello allí se emplea la espuma de
leche principalmente para la preparación de capuchino, mientras que
la leche caliente se puede utilizar tanto para preparar café con
leche como también bebidas lácteas calientes.
Para producir espuma de leche se conocen multitud
de dispositivos emulgentes. Estos constan por lo general de un
conducto de alimentación de vapor que desemboca en una cámara de
aspiración. Esa cámara de aspiración está comunicada con un conducto
de alimentación de leche y un conducto de alimentación de aire.
Mediante el flujo de vapor se genera en la cámara de aspiración una
depresión que provoca que se aspire leche al interior de la cámara
de aspiración, a través del conducto de alimentación de leche y
aire a través del conducto de alimentación de aire. A esta mezcla de
vapor-aire-leche se le imparte en
la subsiguiente cámara de emulsionado un flujo turbulento de manera
que se produce una emulsión caliente de leche y aire.
Esta clase de dispositivos emulgentes se conocen,
por ejemplo, por la patente EP 0 195 750 y la EP 0 755 767. Ahora
bien, esta clase de dispositivos emulgentes no son adecuados para
calentar la leche que se pueda utilizar para la preparación de café
con leche y de bebidas lácteas calientes. Con los dispositivos
emulgentes citados se produce forzosamente la espuma de la leche, lo
que no resulta deseable para la preparación de café con leche o de
bebidas lácteas calientes. Por eso, para calentar la leche, las
cafeteras de esta clase suelen tener por lo general una salida de
vapor independiente, en cuyo extremo está dispuesta una tobera de
vapor. Esta salida de vapor se introduce directamente en el
recipiente que contiene la leche que se desea calentar, de manera
que el vapor que penetra en el recipiente calienta la leche que se
encuentra en el mismo. Es obvio que este método es relativamente
engorroso y que el usuario sólo puede estimar muy difícilmente la
temperatura real de la leche, lo que da lugar a que la leche
generalmente esté demasiado caliente o demasiado fría. Además, en el
caso de una salida de vapor exterior existe el peligro de que el
usuario pueda sufrir quemaduras. Por último, una salida de vapor
exterior de esta clase es difícil de limpiar, ya que especialmente
por la cara exterior de la tobera de salida se puede acumular leche.
Después de cortar el paso de vapor eventualmente incluso se puede
aspirar leche al interior de la tobera de salida.
Constituye por lo tanto el objetivo de la
invención perfeccionar el dispositivo definido en el preámbulo de la
reivindicación 1 para la producción de espuma de vapor, de tal
manera que sea al mismo tiempo adecuada para el calentamiento
controlado de la leche.
Este objetivo se resuelve mediante las
características que figuran en la parte identificativa de la
reivindicación 1.
Al estar dotado este sistema de un elemento
mezclador que consta de un conducto central, que por el lado de
entrada está comunicado con la estricción y corriente abajo con el
conducto de entrada de leche y donde entre la estricción y el
conducto de entrada de leche desemboca un segundo conducto de
entrada de vapor en el conducto principal, se pueden conseguir al
mismo tiempo dos ventajas. Por una parte, a través del segundo
conducto de entrada de vapor se puede incrementar eficazmente la
cantidad de vapor disponible para calentar la leche. Por otra parte
y debido a la disposición del segundo conducto de entrada de vapor,
que desemboca entre la estricción y el conducto de entrada de leche,
se impide que se espume la leche, ya que el vapor que se alimenta a
través del segundo conducto de entrada de vapor no se mezcla con
aire, que provocaría el espumado de la leche.
En las reivindicaciones dependientes 2 a 15 se
describen unos ejemplos preferidos de realización del sistema.
En la reivindicación 16 se propone además una
cafetera exprés provista de un sistema realizado conforme a la
invención. Por último, en la reivindicación 17 se describe un
procedimiento para producir espuma de leche y/o para calentar
leche.
A continuación se describen con mayor detalle
algunos ejemplos de realización de la invención sirviéndose de los
dibujos. Las figuras muestran:
Fig. 1 una sección transversal a través del
elemento mezclador;
Fig. 2 una representación esquemática del
conjunto del sistema para la producción de espuma de leche y para
calentar leche, y
Fig. 3 una sección transversal a través de un
ejemplo de realización alternativo de un elemento mezclador.
El elemento mezclador 1 según la figura 1,
realizado de una sola pieza, presenta además de un conducto
principal 2 que discurre rectilíneo, un primer conducto de entrada
de vapor 3, un conducto de entrada de aire 4, un segundo conducto de
entrada de vapor 5, un conducto de entrada de leche 6 y un conducto
de salida 7. Entre el primer conducto de entrada de vapor 3 y el
conducto principal 2 está prevista una estricción 9 para formar una
zona de depresión, pasando el extremo del primer conducto de entrada
de vapor 3 a esta estricción 9. El conducto de entrada de aire 4
desemboca por su extremo situado corriente abajo radialmente en la
estricción 9, de manera que por el efecto Venturi, que se produce
por el paso de vapor en la estricción 9, se aspira aire a través del
conducto de entrada de aire 4. El conducto de entrada de leche 6
desemboca por su extremo situado corriente abajo en el conducto
principal 2, presentando el conducto de entrada de leche 6 una
sección reducida en la zona en que desemboca en el conducto
principal 2, al estar previsto un orificio 11 de diámetro reducido.
Este orificio 11 permite dosificar con gran precisión la cantidad de
leche que se alimenta por unidad de tiempo al conducto principal 2.
El segundo conducto de entrada de vapor 5 desemboca oblicuamente en
la dirección de flujo en el conducto principal 2, entre la
estricción 9 y el conducto de entrada de leche 6. El conducto
principal 2 desemboca, por su extremo del lado situado corriente
abajo, axialmente en el conducto de salida 7 de mayor diámetro, que
por la cara inferior sale del elemento mezclador 1.
Un elemento mezclador 1 realizado de esta manera
se puede fabricar de manera muy sencilla al preparar, por ejemplo,
todos los conductos antes citados mediante taladrado. El taladrado
presenta, entre otras cosas, la ventaja de que los conductos
correspondientes se pueden fabricar con tolerancias muy estrechas.
Además se ve muy claramente, por la representación de la figura 1,
que el elemento mezclador 1 presenta exclusivamente conductos
rectilíneos y que se han evitado intencionadamente todos los
espacios muertos y de retención tal como hasta ahora eran usuales o
necesarios, de manera que el elemento mezclador 1 también ofrece
grandes ventajas, en particular también desde el punto de vista de
la higiene.
Mediante la figura 2, que muestra una
representación esquemática del conjunto del sistema para la
producción de espuma de leche y para calentar leche, se trata de
explicar con mayor detalle la estructura y el funcionamiento del
elemento mezclador 1 junto con los restantes componentes del
sistema. El sistema mostrado, en el caso presente, forma parte de
una cafetera exprés, habiéndose renunciado a representar los
elementos necesarios para la preparación de la bebida de café.
Este sistema presenta además del elemento
mezclador 1 un recipiente de reserva de leche 13, que a través de un
conducto de alimentación de leche 14 está comunicado con el
conducto de entrada de leche 6 del elemento mezclador 1. En el
conducto 14 hay dispuesta una bomba 15 para la impulsión forzosa de
la leche. Además está previsto un generador de vapor 17, que está
comunicado con el elemento mezclador 1 a través de un sistema de
válvulas 18. El sistema de válvulas 18 presenta en total cuatro
válvulas, 19, 20, 21 22. Desde el generador de vapor 17 sale un
conducto principal de vapor 23 que llega a la más baja de las
válvulas 19. Las cuatro válvulas, 19, 20, 21, 22 están comunicadas
entre sí de tal manera que las entradas de las cuatro válvulas, 19,
20, 21, 22, están en comunicación con el generador de vapor 17. Las
salidas de la segunda y de la tercera válvula 20, 21 están unidas
entre sí a través de un conducto 25 provisto de una válvula de
estrangulamiento 26.
Desde la salida de la primera válvula 19 un
primer conducto 27 conduce a través de un nudo 28 al primer conducto
de entrada de vapor 3 del elemento mezclador 1. La salida de la
segunda válvula 20 está comunicada con el segundo conducto de
entrada de vapor 5 a través de un segundo conducto 29. Desde la
salida de la tercera válvula 21 un tercer conducto 30 conduce al
mencionado nudo 28, de manera que también está comunicada la salida
de la tercera válvula 21 con el primer conducto de entrada de vapor
3 del elemento mezclador 1. En este tercer conducto 30 hay dispuesta
otra válvula de estrangulamiento 31. La salida de la cuarta válvula
22 está comunicada con el conducto de alimentación de leche 14 a
través de un cuarto conducto 33. A la entrada del conducto de
entrada de aire 4 hay dispuesta una pieza de distribución en forma
de T 35. Por la cara inferior de esta pieza de distribución 35 está
prevista una cubeta de recogida 36. El conducto de salida 7 del
elemento mezclador 1 está comunicado finalmente a través de un
conducto 38 con un elemento de distribución 39 que tiene dos
salidas. Este elemento de distribución representa la salida de la
cafetera (no representada), a través de la cual puede salir también
el café que se haya preparado. Debajo de este elemento de
distribución 39 se coloca el recipiente previsto para recoger la
bebida que se vaya a preparar, la taza de café. Se sobreentiende que
debajo del elemento de distribución se pueden colocar también
simultáneamente dos recipientes para bebida. Si el elemento de
distribución tuviera eventualmente tres o incluso un número mayor de
salidas, naturalmente se podrían colocar naturalmente el número
correspondiente de recipientes de bebidas simultáneamente debajo del
elemento de distribución.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se
describe a continuación con mayor detalle el funcionamiento del
sistema.
Para espumar leche se activa la bomba 15 y se
abre la primera válvula 19. Al activar la bomba 15 se transporta
leche al conducto principal 2 del elemento mezclador 1 a través del
conducto de alimentación de leche 14 y del conducto de entrada de
leche 6, mientras que al abrir la primera válvula 19 se comunica el
conducto 23 con el conducto 27, con lo cual el vapor generado por el
generador de vapor 17 puede entrar al elemento mezclador 1 a través
del primer conducto de entrada de vapor 3. La leche impulsada de
manera forzada, al entrar en el conducto principal 2 incide sobre
el vapor que lo atraviesa, que ya se había combinado con aire al
haber atravesado previamente la zona de depresión formada por la
estricción 9, ya que debido al efecto Venturi provocado por el paso
del vapor a través de la estricción 9 se aspira aire a través del
conducto de entrada de aire 4. La leche que penetra radialmente y
con sobrepresión en el conducto principal 2 se mezcla inmediatamente
con el vapor combinado con aire que lo atraviesa, de manera que se
forma una mezcla caliente de aire, vapor, agua condensada y leche.
Esta mezcla se puede expansionar en el subsiguiente conducto de
salida de mayor diámetro, formando una emulsión homogénea de espuma
de leche de poros finos. A través del elemento distribuidor 39, esta
espuma de leche puede salir del sistema y penetrar en un recipiente
de bebida que esté preparado, tal como por ejemplo, una taza para
café (no representada).
Inmediatamente después del espumado de la leche
se limpian los conductos de entrada y salida mediante vapor. Después
de parar la bomba 15 se abren para ello la tercera y la cuarta
válvula 21, 22. De esta manera pasa vapor a través de los conductos
2, 3, 5, 6 y 7 del elemento mezclador, limpiándolo de eventuales
residuos de leche que pueda haber. A través de las dos válvulas de
estrangulamiento 26, 31 y del orificio 11 de diámetro reducido del
conducto de entrada de leche 6, se reduce la presión de vapor de tal
manera que durante este proceso de limpieza inmediatamente siguiente
al proceso de espumado no sale ningún golpe de vapor propiamente
dicho del elemento de distribución 39. Evitar un golpe de vapor es
importante en cuanto a que el golpe de vapor puede asustar al
usuario y hacer rebosar la bebida ya preparada por encima del
recipiente de la bebida.
Para calentar leche se activa la bomba 15 y se
abren la primera y la segunda válvula 19, 20. Al abrir las dos
válvulas 19, 20 se conduce vapor a través de los dos conductos de
entrada de vapor 3, 5 al conducto principal 2 del elemento mezclador
1. A través del segundo conducto de entrada de vapor 5 se introduce
en este caso una cantidad de vapor considerablemente mayor que a
través del primer conducto de entrada de vapor 3, ya que el primer
conducto de entrada de vapor 3 presenta un estrechamiento de sección
en forma de la estricción 9. De este modo se reduce también
eficazmente la velocidad del vapor que pasa a través de la
estricción 9, de manera que en la estricción 9 apenas si se genera
ya una depresión apreciable y por lo tanto, tampoco se aspira ya
apenas aire a través del conducto de entrada de aire 4. Mediante la
cantidad de vapor introducida en el conducto principal 2 a través de
los dos conductos de entrada de vapor 3, 5 se calienta la leche que
entra en el conducto principal 2, sin llegar a espumarse. Según la
realización del sistema representado se calienta la leche a unos
65ºC a 80ºC.
Si se desea calentar la leche sólo, por ejemplo,
a unos 50ºC a 65ºC, puede ser suficiente alimentar vapor únicamente
a través del segundo conducto de entrada de vapor 5. En este caso se
abre sólo la válvula 20. Naturalmente, caben también variantes
intermedias, alimentando vapor al elemento mezclador 1 sólo de forma
parcial a través de ambos conductos de entrada de vapor 3, 5.
Mediante una activación selectiva de la primera y/o de la segunda
válvula 19, 20 se puede influir de esta manera de modo controlado en
la temperatura final de la leche. Además se puede "espumar" la
leche de forma controlada, alimentando vapor al elemento mezclador 1
sólo a través del primer conducto de entrada de vapor 3, al menos en
tiempo parcial. Se sobreentiende que mediante el diseño y/o el
dimensionado de los componentes citados se puede influir también de
manera controlada en los parámetros relevantes con respecto al
calentamiento o al espumado de la leche.
Después de calentar la cantidad de leche deseada
se vuelven a limpiar los conductos con vapor en la forma antes
descrita.
Mediante la disposición representada se puede
transportar naturalmente también leche fría a un recipiente de
bebidas. En este caso, el sistema sirve especialmente para limpiar
los conductos con vapor después del paso de la leche.
El concepto de conducto principal no hay que
entenderlo en este caso necesariamente como un conducto en el
sentido convencional sino que también puede ser naturalmente una
cámara, tal como está prevista, por ejemplo, en los dispositivos de
emulsionado realizados conforme al estado de la técnica. A este
respecto es únicamente importante que esté prevista una oquedad,
cualquiera que sea la forma que tenga, en la cual se puedan mezclar
el vapor, el aire y la leche, de tal manera que como consecuencia se
pueda formar una emulsión homogénea. En este sentido hay que
entender también la designación de los restantes conductos, que no
tienen por qué estar realizados forzosamente como conductos en el
sentido propiamente dicho de la palabra. En muchos casos puede ser
suficiente prever para la entrada de aire un orificio de la forma
que sea, a través del cual se pueda aspirar aire en la estricción,
de forma directa o indirecta.
A diferencia de los dispositivos de emulsionado
convencionales en los que se aspira también la leche por medio del
efecto Venturi provocado por el flujo de vapor, la impulsión forzada
de la leche ofrece la ventaja de que por unidad de tiempo se puede
transportar prácticamente cualquier cantidad de leche y ésta además
se puede dosificar con mayor precisión.
La figura 3 muestra una sección transversal a
través de un ejemplo de realización alternativo de un elemento
mezclador. A diferencia del ejemplo de realización representado en
la figura 1, el elemento mezclador aquí representado está provisto
adicionalmente de un dispositivo 40 que permite cerrar o abrir
opcionalmente el conducto de entrada de aire 4. Este dispositivo 40
lleva un electroimán 41 que está unido a un émbolo 42 alojado
desplazable en el interior de un orificio 45. En la cara anterior
del émbolo 42 hay dispuesto un elemento de cierre 43 mediante el
cual se puede obturar el conducto de entrada de aire 4. Entre el
electroimán 41 y el émbolo 42 va un muelle de compresión 44
destinado a empujar al émbolo en dirección hacia la estricción 9, de
manera que el elemento de cierre 43 obstruya en posición de reposo
el conducto de entrada de aire 4. El orificio 45 lleva por el lado
próximo al conducto de entrada de aire 4 un escalón 46 que actúa de
tope, contra el cual puede asentar el émbolo 42 con su superficie
frontal anular. El tope naturalmente puede realizarse también por el
lado del electroimán 41. La activación del electroimán 41 provoca
que el émbolo 42 sea atraído hacia atrás, a la posición que aquí
está representada, en la que el conducto de entrada de aire 4 está
abierto. A través de otro orificio que no está representado y que
desemboca en el recinto situado en la cara anterior del émbolo 42 se
puede aspirar eventualmente aire.
Mediante el dispositivo 40 representado destinado
a obturar el conducto de entrada de aire 4, se puede asegurar que el
conducto de aire 4 esté cerrado según necesidad, por ejemplo,
durante el paso de leche fría y no llegue a estar cargado de modo
indeseable con leche. De esta manera se puede eliminar el riesgo de
que el conducto de entrada de aire 4 se llegue a taponar debido
eventualmente a la leche allí acumulada y que después de un cierto
tiempo se llega a "cortar". Además, cada vez que se acciona el
electroimán 41, se produce la limpieza mecánica del conducto de
entrada de aire 4 debido al elemento obturador 43, quedando limpio
de los residuos que eventualmente se hayan acumulado allí. En estado
cerrado, el elemento obturador 43 sobresale preferentemente un poco
fuera del conducto de entrada de aire 4, de manera que este último
queda totalmente lleno por el elemento obturador 43 y no pueden
penetrar sustancias indeseables en cantidad apreciable en el
conducto de entrada de aire 4.
Las ventajas del sistema objeto de la invención
se pueden resumir de la forma siguiente:
- -
- Se puede producir no solo espuma de leche de poros finos sino también leche caliente.
- -
- Debido a los dos conductos de entrada de aire se puede incrementar la cantidad de vapor disponible para calentar la leche, o se puede influir en la temperatura final de la leche.
- -
- Se consigue un alto nivel de reproducibilidad en cuanto a la temperatura final de la leche.
- -
- El elemento mezclador es de construcción compacta y de fabricación sencilla.
- -
- El elemento mezclador solamente presenta tramos de conductos rectos y en especial no tiene espacios muertos ni de retención. Por eso su limpieza es sencilla.
- -
- Para espumar la leche no es necesario prever ninguna cámara de emulsionado.
- -
- El elemento mezclador no tiene por qué colocarse directamente antes de la salida, ya que la espuma de leche producida puede fluir también hacia una salida a través de un tramo más largo sin que haya una pérdida de calidad apreciable.
- -
- El sistema es excelentemente adecuado para ser instalado en cafeteras exprés, en particular en cafeteras exprés automáticas, en las que los ciclos se efectúan mediante funciones controladas por programa. De esta manera aumenta también su flexibilidad.
- -
- Debido a la impulsión forzosa de la leche se puede impulsar por unidad de tiempo una cantidad cualquiera de leche y ésta se puede dosificar con mayor exactitud.
Claims (17)
1. Sistema para producir espuma de leche y para
calentar leche, con un generador de vapor (17), un recipiente para
la leche (13) y un elemento mezclador (1), presentando este último
un primer conducto de entrada de vapor (3), una estricción (9)
dispuesta corriente abajo de aquél, un conducto de entrada de aire
(4) que desemboca en la estricción (9) y un conducto de entrada de
leche (6), caracterizado porque el elemento mezclador (1)
presenta un conducto principal (2) que está comunicado por el lado
de entrada con la estricción (9) y corriente abajo de ésta con el
conducto de entrada de leche (6) y porque entre la estricción (9) y
el conducto de entrada de leche (6) desemboca en el conducto
principal (2) un segundo conducto de entrada de vapor (5).
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque están previstos medios (15) para la
alimentación forzada de la leche al elemento mezclador (1).
3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el elemento mezclador (1) está provisto
de un conducto de salida (7) de sección aumentada dispuesto
corriente abajo después del conducto principal (2).
4. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el segundo conducto de
entrada de vapor (5) desemboca en el conducto principal (2)
oblicuamente en la dirección de flujo.
5. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el primer conducto de
entrada de vapor (3) desemboca esencialmente en dirección axial en
la estricción (9) y el conducto de entrada de aire (4) esencialmente
en dirección radial.
6. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el conducto de entrada de
leche (6) desemboca esencialmente en dirección radial en el conducto
principal (2).
7. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el generador de vapor (17)
está comunicado con el elemento mezclador (1) por medio de un
sistema de válvulas (18), de manera que se puede conducir el vapor
opcionalmente al primero y/o al segundo conducto de entrada de
vapor
(3, 5).
(3, 5).
8. Sistema según la reivindicación 7,
caracterizado porque a través del sistema de válvulas (18)
también se puede alimentar con vapor el conducto de entrada de leche
(6).
9. Sistema según la reivindicación 7 u 8,
caracterizado porque el sistema de válvulas (18) comprende
por lo menos tres válvulas que se pueden activar de forma
independiente (19, 20, 21, 22).
10. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque todos los conductos (2, 3,
4, 5, 6, 7) del elemento mezclador (1) discurren rectilíneos.
11. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el conducto principal (2)
del elemento mezclador (1) está realizado como un taladro.
12. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque todos los conductos (2, 3,
4 5, 6, 7) del elemento mezclador (1) están realizados como
taladros.
13. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el conducto de entrada de
leche (6) presenta una sección reducida en la zona de desembocadura
en el conducto principal (2).
14. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el elemento mezclador (1)
está realizado de una sola pieza.
15. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque está previsto un
dispositivo (40) que permite cerrar o abrir opcionalmente el
conducto de entrada de aire (4).
16. Cafetera exprés, caracterizada por
estar dotada de un sistema realizado conforme a una de las
reivindicaciones anteriores.
17. Procedimiento para producir espuma de leche
y/o para calentar leche, con un sistema realizado conforme a una de
las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el elemento
mezclador (1) se alimenta de forma selectiva con vapor a través de
la primera y/o de la segunda entrada de vapor (3, 5).
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