ES2920882T3 - Dispositivo y sistema de transferencia de calor que integra tal dispositivo - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de transferencia de calor (10) para calentar un fluido o una espuma fluida a pedido que comprende una ruta (30) a través del cual circula el fluido o la espuma de fluido y al menos una capa (11) hecha de un material térmicamente conductor, el camino (30 (30) estar en contacto con la capa (11) de tal manera que cuando la capa (11) se calienta, transmite calor a la espuma fluida o fluido a medida que circula a través del camino (30), en el que el camino (30) y el Parte de la capa (11) en contacto con dicha ruta (30) se configuran desmontablemente para que sean accesibles para ser limpiados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y sistema de transferencia de calor que integra tal dispositivo
Campo de la invención
La presente invención se dirige a un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de una manera eficiente y que puede limpiarse. La invención se refiere además a un sistema que integra dicho dispositivo de transferencia de calor.
Antecedentes de la invención
Las espumas de fluidos constan de dos fases, una fase acuosa y una fase gaseosa (aire). Una espuma de fluidos es una sustancia que se forma al atrapar muchas burbujas de gas en una estructura del fluido: la producción de una espuma de fluidos implica no solo la generación de estas burbujas de gas, sino también el empaquetamiento y la retención de estas burbujas en la estructura del fluido con el fin de proporcionar una espuma estable.
Hoy en día, existe la tendencia de consumir una variedad más amplia de tipos de café, la mayoría de ellos contienen considerablemente más leche que antes. Estos nuevos tipos de café comprenden muy a menudo espuma de leche, por lo que proporcionar una espuma de buena calidad que sea estable durante mucho tiempo es una necesidad actual. Como consecuencia, existe una gran necesidad de una tecnología de calentamiento de espuma, particularmente para una tecnología de calentamiento de espuma de leche para una amplia gama de negocios, particularmente que involucran preparaciones de bebidas. Por ahora, no existe una solución de limpieza práctica y el consumidor siempre tiene que limpiar las partes de la máquina a través de las que circula la leche: esto se convierte en una molestia cuando se trata de leche porque la leche se deteriora rápidamente con el tiempo y el sistema debe limpiarse a fondo muy a menudo, preferentemente después de cada uso. La espuma de leche de calidad superior es cada vez más necesaria y el sistema de calentamiento debe diseñarse inteligentemente para no disminuir la calidad de la espuma y proporcionar un resultado superior en taza, al proporcionar al mismo tiempo formas prácticas y fáciles de limpiar.
En la actualidad, existen sistemas actuales que pueden proporcionar espuma de leche de calidad superior: esta espuma de leche se genera a partir de leche fría y luego se calienta en una etapa posterior para que la textura cremosa se mantenga estable durante un período de tiempo más largo: esto conlleva la dificultad de poder calentar la espuma sin degradar su textura. Existen diferentes formas de calentar la espuma de leche fría conocidas en el estado de la técnica. Algunos usan un dispositivo de transferencia de calor, como por ejemplo un bloque térmico, que calienta la espuma de leche una vez que se ha producido. El problema de usar tales dispositivos de transferencia de calor es que debe limpiarse profundamente todos los días ya que el fluido de leche circula dentro del dispositivo de transferencia de calor, puede deteriorarse y ser una fuente de contaminación cuando permanece más tiempo en el dispositivo. Además, estos sistemas se limpian preferentemente al enjuagar usando varias veces la cantidad de agua que necesitarían para un funcionamiento o dosificación normal. Algunos otros sistemas conocidos usan un flujo directo de vapor a través de la espuma de leche ya formada con el fin de calentarla: sin embargo, esto destruye la textura de la espuma de leche proporcionando por lo tanto una espuma de muy baja calidad en la taza.
Se conoce en el estado de la técnica, por ejemplo, según el documento WO 2014/077692, un intercambiador de calor desechable que comprende una bobina flexible con una entrada de producto y una salida de producto para un producto perecedero, como un producto lácteo: también se proporciona un medio de calentamiento que rodea la bobina flexible con el fin de calentar el producto perecedero que circula a través de esta. Este documento divulga además un módulo de espuma, preferentemente dispuesto antes de la salida del producto en el intercambiador de calor para espumar el producto lácteo calentado. Sin embargo, este sistema tiene el problema de que la espuma se realiza después de calentar la leche, lo que por lo tanto proporciona una espuma de leche de baja calidad. Además, la disposición del intercambiador de calor divulgada en este documento no es compacta y funciona con mayores cantidades de fluido (típicamente comprendidas entre 5 y 10 litros de fluido) lo que hace esa parte del fluido permanezca dentro del sistema y por lo tanto pueda contaminarse.
Se conoce por el documento de estado de la técnica FR 2920654 A1 al divulgar un dispositivo de transferencia de calor para calentar un fluido bajo demanda que comprende una trayectoria a través de la que circula un fluido y una capa que funciona como transmisor de calor: la trayectoria y la capa se configuran de manera desmontable para que sean accesibles para su limpieza.
Además, el documento WO 82/00343 A1 divulga un dispositivo de transferencia de calor para calentar un fluido bajo demanda, que comprende una capa y una trayectoria, la capa que transmite calor al fluido que circula a través de dicha trayectoria.
Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un sistema de calentamiento suave, no destructivo y potente para espuma de leche de calidad superior bajo demanda, que sea fácil de operar y de limpiar y mantener por un usuario.
Sumario de la invención
De acuerdo con la invención, se proporciona un dispositivo de transferencia de calor para calentar un fluido o una espuma de fluidos bajo demanda de acuerdo con la reivindicación 1. El dispositivo de transferencia de calor comprende una trayectoria a través de la que circula el fluido o la espuma de fluidos y al menos una capa hecha de material conductor térmico. La trayectoria está en contacto con la capa de tal manera que cuando la capa se calienta transmite calor al fluido o espuma de fluidos a medida que circula a través de la trayectoria, configurándose desmontablemente la trayectoria y la parte de la capa en contacto con dicha trayectoria para que sean accesibles para su limpieza.
El dispositivo de transferencia de calor comprende una primera trayectoria a través de la que circula vapor, de manera que la capa se calienta por el cambio de fase del vapor en líquido cuando circula a través de la primera trayectoria.
El dispositivo de transferencia de calor comprende además una segunda trayectoria a través de la cual circula el vapor y una capa secundaria en contacto con la segunda trayectoria de tal manera que la capa secundaria se calienta por el cambio de fase del vapor en líquido cuando circular a través de la segunda trayectoria. Las trayectorias y las partes de las capas en contacto con dicha trayectoria se configuran de manera desmontable para que sean accesibles para su limpieza.
De acuerdo con una realización, la capa en el dispositivo de transferencia de calor también puede calentarse por conducción y/o por radiación y/o por aire caliente y/o por inducción.
De acuerdo con otra realización, la trayectoria en el dispositivo de transferencia de calor puede configurarse con una forma cilíndrica y la capa se configura preferentemente como un manguito capaz de deslizarse sobre la trayectoria, de modo que tanto la capa como la trayectoria se hacen accesibles para su limpieza.
Preferentemente, la trayectoria en el dispositivo de transferencia de calor a través de la que circula el fluido o la espuma de fluidos se configura con una forma de laberinto. Típicamente, la trayectoria a través de la que circula el fluido o la espuma de fluidos y la primera trayectoria y/o la segunda trayectoria se configuran para tener una forma complementaria, preferentemente con una forma de laberinto.
Típicamente, el dispositivo de transferencia de calor comprende además un dispositivo de bombeo y espuma integrado en el dispositivo de transferencia de calor, el aire también se proporciona en el dispositivo de bombeo y espumado. Preferentemente, este dispositivo de bombeo y bombeo y espumado comprende dos partes, una parte móvil y una parte estática o dos partes móviles una con relación a la otra, de manera que una mezcla de fluido y aire circula a través de las dos partes y se somete a esfuerzo cortante que permite la formación de espuma de la mezcla. De acuerdo con un segundo aspecto, la invención se refiere a un paquete para proporcionar fluidos calientes o espumas de fluidos calientes bajo demanda que comprende un recipiente de fluido que tiene en su interior un fluido y/o un producto fluido espumable, y un dispositivo de transferencia de calor como el descrito anteriormente en el que se proporciona el fluido para calentarse y opcionalmente también espumado.
Preferentemente, el paquete comprende una o una pluralidad de conexiones de vapor que proporcionan vapor al dispositivo de transferencia de calor. Típicamente, el paquete comprende además una entrada de aire que proporciona aire al dispositivo de bombeo y espumado del dispositivo de transferencia de calor y una conexión de accionamiento que arrastra en rotación la parte o partes móviles en dicho dispositivo de bombeo y espumado.
De acuerdo con un tercer aspecto, la invención se refiere a un sistema para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con la reivindicación 11, dicho sistema comprende un paquete como se ha descrito anteriormente, y una máquina para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda, la máquina comprende: una conexión adecuada para recibir el paquete y una unidad de calentamiento que transmite calor al paquete.
De acuerdo con una realización, la unidad de calentamiento en la máquina comprende una unidad de producción de vapor que dispensa vapor en el dispositivo de transferencia de calor. De acuerdo con otra realización, la unidad de calentamiento comprende un elemento de calentamiento para transmitir calor al dispositivo de transferencia de calor por conducción y/o radiación con lámparas infrarrojas o halógenas y/o aire caliente y/o inducción o similares.
Preferentemente, la máquina comprende además una unidad de accionamiento de espumado capaz de accionar el dispositivo de bombeo y espumado en el dispositivo de transferencia de calor.
La máquina preferentemente también comprende un regulador de aire para introducir aire en el dispositivo de bombeo y espumado en el dispositivo de transferencia de calor.
Breve descripción de los dibujos
Otras características, ventajas y objetos de la presente invención se harán evidentes para un experto al leer la siguiente descripción detallada de las realizaciones no limitantes de la presente invención, cuando se toma junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 muestra una vista transversal esquemática de un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con un ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones pero que es útil para comprender las realizaciones de la presente invención.
La Figura 2 muestra una vista transversal esquemática de un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Figura 3 muestra una vista transversal esquemática de un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con otro ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones.
Las Figuras 4-6 muestran vistas esquemáticas de posibles configuraciones diferentes de las trayectorias fluídicas que pueden usarse en un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con un ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones.
Las Figuras 7a-b muestran vistas esquemáticas de otra posible configuración de la trayectoria fluídica (esta vez configurada en una disposición cilíndrica) que puede usarse en un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con un ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones.
Las Figuras 8a y 8b muestran una posible configuración de un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con el primer ejemplo, donde se usa el calentamiento por vapor.
La Figura 9 muestra una vista esquemática de un sistema para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con la presente invención, al integrar un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con la realización de la invención.
La Figura 10 muestra una vista esquemática de un sistema para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda que integra un dispositivo de transferencia de calor para el calentamiento de fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con el ejemplo representado en la Figura 3.
La Figura 11 muestra una vista esquemática de un paquete para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda que comprende un recipiente de fluido y un dispositivo de transferencia de calor de acuerdo con el primer ejemplo.
Las Figuras 12a-b muestran diferentes vistas de un dispositivo abierto de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con la realización de la invención, comprendido en un paquete como se muestra en la Figura 11.
La Figura 13 muestra una vista esquemática de un sistema completo para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de acuerdo con la presente invención, que comprende un paquete con el fluido y el dispositivo de transferencia de calor y una máquina de procesamiento.
Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas
La presente invención se dirige a un dispositivo de transferencia de calor para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de una manera eficiente y limpia.
El dispositivo de transferencia de calor de la invención se configura de manera que es desmontable (del paquete donde se integra, como se explicará más adelante) y de tal manera que, una vez desmontado, puede desmontarse fácilmente en varios partes que pueden limpiarse fácilmente.
De acuerdo con un ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones un dispositivo de transferencia de calor 10 que usa vapor, que tiene una construcción tipo emparedado se muestra esquemáticamente en la Figura 1.
Esta construcción comprende una capa, configurada preferentemente como una capa bastante delgada y denominada en lo sucesivo capa 11, hecha de en un material que es capaz de transmitir calor (preferentemente un material metálico), esta capa 11 interpuesta entre una primera trayectoria 20 (preferentemente con la forma de un laberinto) donde circula vapor caliente y una segunda trayectoria 30 (preferentemente también con la forma de un laberinto) donde un fluido (preferentemente un líquido, típicamente leche) o circula una espuma. Con esta configuración, el calor del vapor en la primera trayectoria 20 es absorbido por el fluido o espuma en la segunda trayectoria 30 por medio de la capa 11, al funcionar como medio transmisor de calor. Las trayectorias primera y segunda 20, 30 tienen preferentemente la misma forma de modo que, cuando se unen con la capa 11 en el medio, la circulación de fluido o espuma en la segunda trayectoria 30 coincide o se enfrenta con la circulación de vapor en la primera trayectoria 20 y por lo tanto puede optimizarse la transferencia de calor. Preferentemente, la forma o configuración de la primera trayectoria 20 y la de la segunda trayectoria 30 se realiza en un tipo de forma de laberinto, como se muestra en las Figuras 4, 5 o 6. Sin embargo, también son posibles otras formas complementarias para la primera y segunda trayectoria 20, 30, siempre y cuando se aseguren la correcta transferencia de calor a través de la capa 11.
Como se describe, las formas de ambas trayectorias 20 y 30 son complementarias, preferentemente idénticas, al menos una trayectoria tiene forma de laberinto, más preferentemente ambas trayectorias 20 y 30 tienen formas de laberinto.
La forma de laberinto es una forma preferida ya que permite una mejor transferencia de calor al aumentar el área de transferencia de calor entre el fluido o la espuma de fluidos y la capa 11.
De acuerdo con una realización de la invención, un dispositivo de transferencia de calor 10 que usa vapor, que tiene una construcción tipo emparedado se muestra esquemáticamente en la Figura 2. Esta construcción comprende una primera trayectoria 20 (preferentemente con la forma de un laberinto) por donde circula vapor caliente, una capa delgada primaria denominada capa primaria 11 hecha de un material capaz de transmitir calor (preferentemente un material metálico), una segunda trayectoria 30 (preferentemente con la forma de un laberinto) donde un fluido (preferentemente un líquido, típicamente leche) o circula una espuma, una capa delgada secundaria denominada capa secundaria 12 hecha de un material que es capaz de transmitir calor (preferentemente un material metálico) y una tercera trayectoria 40 (preferentemente también con la forma de un laberinto) por donde circula vapor caliente. Con esta configuración, el calor del vapor en la primera trayectoria 20 y en la tercera trayectoria 40 es absorbido por el líquido o espuma en la segunda trayectoria 30 por medio de las dos capas, la capa primaria 11 y la capa secundaria 12, ambas funcionan como transmisores de calor. Esta configuración es aún más eficiente que la del ejemplo divulgado anteriormente, ya que el fluido o espuma absorbe calor de dos trayectorias de vapor (primera trayectoria 20 y tercera trayectoria 40) al mismo tiempo.
Las trayectorias primera, segunda y tercera 20, 30 y 40 tienen preferentemente la misma forma (típicamente, una forma de laberinto) de modo que, cuando se unen con las capas primaria y secundaria 11 y 12 interpuestas, la circulación de fluido o espuma en la segunda trayectoria 30 coincide o se enfrenta a la circulación de vapor en la primera trayectoria 20 y también con la circulación de vapor en la tercera trayectoria 40; por lo tanto, la transferencia de calor puede ocurrir de manera muy eficiente.
Como se describe, las formas de las trayectorias 20, 30 y 40 son complementarias, preferentemente idénticas, al menos una trayectoria que tiene forma de laberinto, con la máxima preferencia todas las trayectorias 20, 30 y 40 que tienen formas de laberinto.
La forma de laberinto es una forma preferida ya que permite una mejor transferencia de calor al aumentar el área de transferencia de calor entre el fluido o la espuma de fluidos y las capas 11, 12.
El dispositivo de transferencia de calor 10 de acuerdo con cualquiera de la primera o la segunda realización es preferentemente parte de una tapa o capuchón que se integra en un paquete o envase (preferentemente configurado como una botella, una bolsa o una cápsula) que comprende el producto fluido que se calentará y posiblemente también espumará. La tapa o capuchón así configurado es preferentemente plano y bastante compacto, aunque tiene un cierto espesor que permite una larga vida útil de esta parte para que no se desgaste rápidamente y pueda limpiarse y reutilizarse varias veces. Esta tapa o capuchón, integrado con el envase, se conectará a una máquina 200 que comprende al menos: una conexión adecuada para recibir la tapa o capuchón (donde se integra el dispositivo de transferencia de calor 10), una unidad de producción de vapor (típicamente un bloque térmico y una bomba) y una conexión para dispensar vapor en la tapa o capuchón. Más detalles de dicha máquina 200 se explicarán más adelante.
De acuerdo con otro ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones, en la Figura 3 se muestra un dispositivo de transferencia de calor 10 que usa preferentemente conducción, que tiene una construcción tipo emparedado. Esta construcción comprende una capa delgada configurada como una capa 11 hecha de un material capaz de transmitir calor (preferentemente un material metálico) y una trayectoria 30 (preferentemente en forma de un laberinto) por donde circula un fluido o espuma. Cuando la capa 11 se calienta, transmite calor a la espuma o fluido que circula a través de la trayectoria 30. La capa 11 se calienta por medio de un elemento de calentamiento
correspondiente 21 dispuesto en la máquina 200 a la que está asociado el dispositivo de transferencia de calor 10, como se explicará más adelante. Por lo tanto, la capa 11 funciona como un medio transmisor de calor, como en las realizaciones anteriores.
Las Figuras 7a y 7b muestran otro ejemplo de una disposición cilíndrica que puede usarse para la trayectoria fluídica (es decir, para la trayectoria 30 por donde circula el fluido o la espuma) para un dispositivo de transferencia de calor 10 de acuerdo con otro ejemplo que no entra dentro del alcance de las reivindicaciones. En dicho ejemplo, el fluido o espuma de fluidos circulará a través de la trayectoria 30 en el dispositivo de transferencia de calor 10 y será calentado por un elemento de calentamiento 21 dispuesto en una máquina correspondiente 200. Para el elemento de calentamiento 21 pueden usarse diferentes tecnologías de calentamiento, como la conducción, la inducción, el aire caliente o la radiación, entre otras.
No sólo la conducción sino cualquier otro medio capaz de transmitir calor a la capa 11 también puede usarse y por lo tanto debe comprenderse dentro del alcance de protección de la presente solicitud, como la radiación que usa lámparas infrarrojas o halógenas, aire caliente, inducción, etc.
La disposición divulgada para este dispositivo de transferencia de calor 10 de acuerdo con este ejemplo es preferentemente parte de una tapa o capuchón que se integra en un paquete o envase (preferentemente una botella, una bolsa o una cápsula) que comprende el producto fluido que se va a calentar y posiblemente también espumar. La tapa o capuchón así configurado es preferentemente plano y bastante compacto, aunque tiene un cierto espesor que permite una larga vida útil de esta parte para que no se desgaste rápidamente y pueda limpiarse y reutilizarse varias veces. La tapa o capuchón, integrado con el envase, se conecta a una máquina 200 que comprende al menos: una conexión mecánica para recibir la tapa o capuchón y un elemento de calentamiento 21 que transmite calor a la tapa o capuchón (a la capa 11 de la tapa o capuchón). A continuación, se explicarán más detalladamente y se detallará la máquina 200.
Como se divulgó anteriormente, el primer ejemplo y la realización de la invención usan vapor como fuente de calentamiento para proporcionar calor a la capa 11 o a las capas primaria y secundaria, 11 y 12. El vapor transmite calor de manera muy eficiente a la capa o capas al cambiar de fase de vapor a líquido (agua), al permitir que la longitud de la trayectoria o trayectorias disminuya y, donde la superficie activa para la transferencia de calor se extienda al usar una forma de laberinto para que la tapa o capuchón donde se integra la configuración de la invención se mantiene bastante compacta. Por lo tanto, el calentamiento del fluido o espuma se realiza en flujo directo, y sin ningún contacto entre la máquina o el dispositivo y el producto, al proporcionar por lo tanto una solución fácil para el consumidor para la limpieza, como se explicará con más detalle. El agua resultante del cambio de fase de vapor puede mezclarse con el producto (líquido o espuma a dispensar) o puede dirigirse hacia una bandeja de goteo con el fin de desmontarla en una etapa posterior.
El enfoque usado en el ejemplo de la figura 3 usa un elemento de calentamiento 21 en la máquina 200 contra el que se presiona la capa 11 para que se caliente, de modo que el fluido o vapor se calienta cuando circula a través de la trayectoria 30 en contacto con la capa 11. Una vez más, el calor se transfiere al fluido o espuma sin contacto entre el producto y la máquina 200, al proporcionar por lo tanto una solución fácil para el consumidor para su posterior limpieza.
De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención se dirige a un paquete 300 para proporcionar fluidos calientes o espumas de fluidos bajo demanda, como se representa por ejemplo en la Figura 11. El paquete 300 está preferentemente configurado como una botella ya que permitirá múltiples dosis y una pluralidad de usos; sin embargo, también puede configurarse como bolsa o como una cápsula. El paquete 300 comprende un recipiente de fluido 301 que comprende en su volumen interior un producto fluido que se calentará y posiblemente también espumará. El fluido puede introducirse en el recipiente 301 antes de que se vaya a usar el paquete y el paquete completo puede desmontarse más tarde para su limpieza y para prepararlo para un uso posterior. A continuación, se explicará más detalladamente esta limpieza.
La Figura 11 representa un paquete 300 configurado de acuerdo con el primer ejemplo. El paquete 300 comprende un recipiente de fluido 301 donde se introduce el fluido a calentar y posiblemente también a espumar. El dispositivo de transferencia de calor 10 se dispone en la parte superior del recipiente 301, configurado como una tapa o capuchón, de forma bastante compacta. El dispositivo de transferencia de calor 10 comprende una unidad de calentamiento 310 y también preferentemente un dispositivo de bombeo y espumado 50.
El paquete 300 también comprende típicamente una salida de fluido 305, una entrada de aire 302, una o una pluralidad de conexiones de vapor 303, 304 y una conexión de accionamiento 306.
Con referencia a la realización que se muestra en la Figura 11 junto con la descripción general del sistema que se muestra en la Figura 9, el fluido comprendido dentro del volumen del recipiente 301 se dirige al dispositivo de transferencia de calor 10, particularmente hacia la unidad de calentamiento 310, donde fluye a través de la segunda trayectoria 30 y se enfrenta a una capa 11 que se calienta por medio del cambio de fase del vapor que circula a través de la primera trayectoria 20. El vapor se proporciona en la primera trayectoria 20 y fluye a través de la salida
de fluido 305, típicamente hacia una taza o recipiente apropiado. En este caso descrito, el fluido que circula a través del dispositivo de transferencia de calor 10 solo se calienta, no se espuma, y la entrada de aire 302 se cierra.
También existe la posibilidad de calentar y espumar el fluido dentro del recipiente 301. En este caso, como se representa esquemáticamente en la Figura 9, el fluido se dirige primero desde el recipiente 301 hacia el dispositivo de bombeo y espumado 50, donde se mezcla con el aire proveniente de la entrada de aire 302 y la mezcla se espuma en el dispositivo de bombeo y espumado 50 citado. Típicamente, el dispositivo de bombeo y formación de espuma 50 comprende al menos dos partes móviles una con relación a la otra (una parte es estática y otra parte es giratoria con respecto a ella, o ambas partes son giratorias entre sí): la mezcla de fluido y aire se impulsa a través del esfuerzo cortante en el espacio entre las dos partes y, por lo tanto, se espuma por efecto Couette Flow. Las dos partes móviles o la única parte móvil se arrastran en rotación por la conexión de accionamiento 306. Una vez que la mezcla de fluido y aire ha sido espumada, se introduce al dispositivo de transferencia de calor 10 donde se calienta al circular a través de la segunda trayectoria 30, en contacto con la capa 11 calentada por el vapor que circula a través de la segunda trayectoria 30, como se describió anteriormente. Una vez que la mezcla ha sido calentada y espumada, sale del paquete 300 a través de la salida de fluido 305.
Para la limpieza de un paquete 300 como el descrito y mostrado en la Figura 9, diferentes partes del mismo se desmontan fácilmente para una fácil limpieza. El recipiente de fluido 301 puede separarse fácilmente del paquete 300 al actuar sobre las pestañas o bridas 307, como se muestra en la Figura 11. Una vez desmontado, el volumen interior del recipiente 301 puede lavarse o limpiarse en un lavavajillas, por ejemplo. En el dispositivo de transferencia de calor 10, la capa 11 está preferentemente unida a la primera trayectoria 20, por lo que ambas se separan al mismo tiempo: solo debe limpiarse la parte externa de la capa 11, que entra en contacto con la trayectoria del fluido (segunda trayectoria 30), pero puede hacerse fácilmente con un paño o similar, ya que permanece plano. Es evidente que la parte interior que comprende la primera trayectoria 20 a través de la que circula el vapor permanece perfectamente limpia, ya que no se transporta ningún fluido a través de esta, como puede verse en la Figura 12b. También como se representa en las Figuras 12a o 12b, una vez separada la capa 11 con la primera trayectoria 20, se da acceso a la segunda trayectoria 30 para su fácil limpieza, ya que el fluido ha circulado a través de él.
Típicamente, la salida de fluido 305 también puede desmontarse del resto del paquete 300 y el dispositivo de transferencia de calor 10, también para facilitar su limpieza.
Además, el dispositivo de bombeo y espumado 50 en el dispositivo de transferencia de calor 10 también se desmonta en varias partes que pueden limpiarse fácilmente. Típicamente, cuando hay una parte giratoria y una parte estática, la parte giratoria se hace desmontable de la estática, de manera que puede limpiarse de una manera fácil y al tiempo que se da acceso a la superficie de la parte estática que estaba en contacto con el fluido y que necesita limpiarse.
Puede previsualizarse una configuración similar a la que se muestra en la Figura 11 para un paquete 300 de acuerdo con la realización de la invención, donde el dispositivo de transferencia de calor 10, en particular la unidad de calentamiento 310 tendría una configuración como la representada en la Figura 2. De manera similar a lo descrito anteriormente, el recipiente 301 puede desmontarse y limpiarse, y la salida de fluido 305 también se haría preferentemente desmontable para su fácil limpieza. De manera similar, el dispositivo de bombeo y espumado 50 también sería desmontable para su limpieza interna, como se explicó anteriormente.
La unidad de calentamiento 310 se separará en dos partes, cada una de las cuales comprende una capa plana (capa primaria 11 y capa secundaria 12) que será accesible para limpiarse y que pueda fácilmente limpiarse ya que presenta una superficie plana. Detrás de ambas capas se dispondrá la primera trayectoria 20 y la tercera trayectoria 40 para la circulación del vapor, pero no es necesario desprender o desmontar estas partes ya que no circula líquido en su interior. Una vez que las piezas se separan, la segunda trayectoria 30 a través de la que circula el fluido (el fluido o espuma de fluidos entra en la unidad de calentamiento 310 a través de la entrada de fluido 311) se hace nuevamente accesible como en la primera realización que se muestra en las Figuras 12a y 12b para que pueda limpiarse fácilmente. También para esta configuración, se proporcionará vapor en las trayectorias 20 y 40 a través de las conexiones de vapor 303, 304. De manera similar, se proporcionaría aire al dispositivo de bombeo y espumado 50 a través de una entrada de aire 302, y la parte giratoria del dispositivo de bombeo y espumado 50 será arrastrada en rotación por una conexión de accionamiento 306. Cuando se produce espuma en tal configuración, el fluido del recipiente 301 se dirige al dispositivo de bombeo y espumado 50 que previamente entró a la segunda trayectoria 30, es decir, previamente se calentó.
Cuando un dispositivo de transferencia de calor 10 de acuerdo con el ejemplo que se muestra en la Figura se implementará en un paquete 300, en particular, la unidad de calentamiento 310 comprenderá una segunda trayectoria 30 a través de la que circulará el fluido y una capa 11 hecha esencialmente plana. La capa 11 se pondrá en contacto con un elemento de calentamiento 21 en la máquina 200 con el fin de calentarla. Son posibles diferentes medios para configurar el elemento de calentamiento 21: conducción, radiación mediante lámparas infrarrojas o halógenas, aire caliente, inducción, etc.
En tal configuración, la capa 11 será desmontable de la segunda trayectoria 30 (posiblemente se configurará más gruesa con el fin de permitir esto), de modo que la parte de la capa 11 en contacto con el fluido se limpiará fácilmente (se configura sustancialmente plano) y la segunda trayectoria 30 será accesible para su limpieza. Ninguna otra parte del paquete 300 está en contacto con el fluido, por lo que no es necesario limpiarlas. Al igual que en realizaciones anteriores, el dispositivo de bombeo y espumado 50 será accesible en su interior para limpiarse y la salida de fluido 305 también se hará desmontable del paquete 300 para permitir su limpieza. De manera similar, el recipiente 301 será desmontable del dispositivo de transferencia de calor 10 y también puede fácilmente limpiarse. Cuando el fluido también se espuma, la espuma tendrá lugar antes de que el fluido (en este caso, la espuma de fluidos) entre a la segunda trayectoria 30, como se representa esquemáticamente en la Figura 10.
De acuerdo con un ejemplo diferente, la trayectoria del fluido (segunda trayectoria 30) puede disponerse cilíndricamente, como se representa en las Figuras 7a y 7b. En este caso, la capa 11 se dispondrá alrededor de la trayectoria cilíndrica 30 en forma de manguito, de manera que este manguito pueda hacerse deslizable con respecto a la trayectoria 30 con el fin de permitir una limpieza adecuada y fácil de la parte del manguito en contacto con el fluido y también de la segunda trayectoria 30 a través de la que ha circulado el fluido o espuma de fluidos.
La presente invención también se dirige a una máquina 200 para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda de forma eficiente. Una representación esquemática de dicha máquina 200 se muestra en la Figura 13. El paquete 300 que comprende un recipiente 301 con fluido y un dispositivo de transferencia de calor 10 preferentemente dispuesto en la parte superior de la misma se conecta a esta máquina 200.
Como se muestra esquemáticamente en la Figura 10, la máquina 200 a la que se conectará el paquete de la invención, en particular a la que se conectará el dispositivo de transferencia de calor 10 comprende al menos:
- una conexión mecánica adecuada para recibir la tapa o capuchón donde se integra el dispositivo de transferencia de calor 10, típicamente un mecanismo de bloqueo 201 que comprende también preferentemente un mango 202 para facilitar su cierre sobre el dispositivo 10;
- un generador de vapor o una unidad de producción de vapor 22 (típicamente un bloque térmico y una bomba) para dispensar vapor a través de las conexiones de vapor 303, 304 en la tapa o capuchón para la primera y segunda realizaciones al usar calentamiento por vapor; o un elemento de calentamiento 21 que transmita calor desde el elemento de calentamiento a la tapa o capuchón, para la tercera realización al usar conducción, radiación con lámparas infrarrojas o halógenas, aire caliente, inducción o similares;
- opcionalmente, una unidad de accionamiento de espumado 23 que acciona el dispositivo de bombeo y espumado 50 correspondiente, en particular al arrastrar en rotación la parte o partes móviles del dispositivo de bombeo y espumado 50 en la tapa o capuchón para llevar a cabo el espumado;
- también opcionalmente, un regulador de aire 203 para introducir aire en el dispositivo de bombeo y espumado 50 a través de la entrada de aire 302 para que la mezcla de fluido (del recipiente 301) y aire se forme espuma. El fluido comprendido en el paquete de acuerdo con la invención también puede tener un cierto sabor, por lo que el resultado del paquete sería una bebida saborizada, caliente y posiblemente también espumada.
Como se muestra esquemáticamente en la Figura 9, cuando el producto fluido se espuma, primero se dirige a un dispositivo de bombeo y espumado 50 donde se espumaría una mezcla de este fluido junto con el aire proporcionado a través de la entrada de aire 302 en el dispositivo de bombeo y espumado 50. A partir de ahí, la mezcla espumada se dirigiría hacia la segunda trayectoria 30. Cuando el fluido no se espuma, la entrada de aire (porque el bombeo es necesario de todos modos) del dispositivo de bombeo y espumado 50 simplemente no se activará y el fluido será dirigido a la segunda trayectoria 30. Por su flujo a través de la segunda trayectoria 30, el fluido o producto fluido espumoso será calentado por las capas primaria y secundaria 11, 12 y será dirigido hacia la taza o recipiente apropiado. El dispositivo de bombeo y espumado 50 de la invención funciona de tal manera que, cuando se activa junto con la entrada de aire, la mezcla de fluido y aire se bombea y también espuma; cuando la entrada de aire no se activa, la mezcla de aire y fluido a través del dispositivo 50 solo se bombea y no se espuma. La máquina 200 a la que se conecta el paquete comprende un generador de vapor 22 y una unidad de accionamiento de espumado 23, como se muestra en la Figura 9. Preferentemente, el dispositivo de bombeo y espumado 50 se configura como una parte giratoria que gira con respecto a una parte estacionaria o como dos partes giratorias que giran entre sí, de manera que la mezcla de aire y fluido comprendida entre las dos partes estaría sujeta a un esfuerzo cortante que producirá espuma por efecto Couette Flow. Preferentemente, estas partes tendrían la forma preferentemente de discos o cilindros. La parte giratoria (o ambas partes giratorias) serían accionadas en rotación por la unidad de accionamiento de espumado 23, típicamente un motor.
De manera similar, la Figura 10 representa un paquete que comprende en su volumen interior un producto fluido que se calentará y posiblemente también se espumará, junto con una tapa o capuchón en el que se integra un dispositivo de transferencia de calor 10.
Como se muestra esquemáticamente en la Figura 10, cuando el producto fluido se espuma, primero se dirigiría a un dispositivo de bombeo y espumado 50 donde se mezclaría con el aire proveniente de la entrada de aire 302 en el dispositivo de bombeo y espumado 50, la mezcla de fluido y aire se espumaría y luego se dirigiría a la segunda trayectoria 30. Cuando el fluido no se espuma, la entrada de aire del dispositivo de bombeo y espumado 50 simplemente no se activará y el fluido será dirigido a la segunda trayectoria 30. Por su flujo a través de la segunda trayectoria 30, el fluido o producto fluido espumado sería calentado por la capa 11 que es calentada por el elemento de calentamiento correspondiente 21 (tercera realización) y se dirigiría a la taza o recipiente apropiado. El calentamiento del elemento de calentamiento 21 se realizaría por conducción, radiación al usar lámparas infrarrojas o halógenas, aire caliente, inducción o similares.
La máquina 200 a la que se conecta el paquete comprende un elemento de calentamiento 21 y una unidad de accionamiento de espumado 23, como se muestra en la Figura 10. También preferentemente, el dispositivo de bombeo y espumado 50 se configuraría como una parte giratoria que gira respecto de una parte estacionaria (también es posible que comprenda dos partes que giran entre sí), de manera que la mezcla de aire y fluido comprendida entre las dos partes estaría sujeta a un esfuerzo cortante que produciría su formación de espuma por efecto Couette Flow. Preferentemente, la parte giratoria y la parte estacionaria (o las dos partes giratorias) tendrían forma de discos o cilindros. La parte giratoria (o ambas partes giratorias) serían accionadas en rotación por la unidad de accionamiento de espumado 23, típicamente un motor.
Sin embargo, de acuerdo con un cuarto aspecto, la presente invención se dirige a un sistema 100 para proporcionar fluidos calientes o espumas de fluidos bajo demanda de manera eficiente, al permitir una fácil limpieza de aquellas partes en contacto con el fluido o espuma de fluidos, como se muestra en la Figura 13. El sistema 100 comprende un paquete 300 como se describió anteriormente (el paquete que integra el dispositivo de transferencia de calor 10) y una máquina 200 a la que se conecta el paquete.
Algunas de las ventajas del sistema de la invención, como ya se ha relatado anteriormente, se resumen ahora en lo siguiente:
- el sistema es capaz de proporcionar fluido caliente o espuma de fluidos caliente bajo demanda;
- no hay partes de la máquina que estén en contacto con el fluido o la espuma de fluidos (el sistema se configura en flujo directo o en línea), lo que minimiza las operaciones de limpieza requeridas;
- las partes del paquete que están en contacto con el fluido o la espuma de fluidos se desmontan fácilmente para que puedan limpiarse fácilmente o ser fácilmente accesibles para limpiarse;
- la espuma de fluidos se calienta muy suavemente (por lo tanto, se proporciona una calidad muy alta) ya que no hay contacto directo entre la espuma y la fuente de calentamiento;
- se evita la contaminación ya que el paquete puede limpiarse fácilmente después de cada operación o dosificación.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones preferidas de la misma, muchas modificaciones y alteraciones pueden hacerse por un experto en la técnica sin apartarse del alcance de esta invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.
Lista de referencias
100 Sistema de calentamiento de fluido o espuma de fluidos bajo demanda
10 Dispositivo de transferencia de calor
11 Capa primaria
12 Capa secundaria
20 Primera trayectoria (vapor)
30 Segunda trayectoria (fluido o espuma de fluidos)
40 Tercera trayectoria (vapor)
50 Dispositivo de bombeo y espumado
200 Máquina
201 Mecanismo de bloqueo
202 Mango
203 Regulador de aire
21 Elemento de calentamiento
Generador de vapor
Unidad de accionamiento de espuma
Paquete
Recipiente de fluido
Entrada de aire
Conexión de vapor
Conexión de vapor
Salida de fluido
Conexión de accionamiento
Unidad de calentamiento
Pestaña, brida
Unidad de calentamiento
Entrada de fluido
Claims (15)
1. El dispositivo de transferencia de calor (10) para calentar un fluido o una espuma de fluidos bajo demanda que comprende una segunda trayectoria (30) a través de la que circula el fluido o la espuma de fluidos y al menos una capa (11) hecha de un material conductor térmico, la segunda trayectoria (30) está en contacto con la capa (11) de tal manera que cuando la capa (11) se calienta transmite calor al fluido o espuma de fluidos a medida que circula a través de la segunda trayectoria (30), la segunda trayectoria (30) y la parte de la capa (11) en contacto con dicha segunda trayectoria (30) se configuran de manera desmontable para que sean accesibles para su limpieza, en el que
el dispositivo de transferencia de calor (10) comprende además una primera trayectoria (20) configurada de manera que circule vapor a través del mismo y de manera que la capa (11) se calienta por el cambio de fase del vapor en liquido al circular por la primera trayectoria (20), caracterizándose el dispositivo (10) en que comprende además una tercera trayectoria (40) configurada de manera que el vapor circule a través de esta, comprendiendo además el dispositivo una capa secundaria (12) en contacto con la segunda trayectoria (30) y la tercera trayectoria (40) de manera que la capa secundaria (12) se calienta por el cambio de fase de vapor en líquido al circular a través de la tercera trayectoria (40), dicha capa secundaria (12) está hecha de un material conductor térmico, en el que la segunda trayectoria (30) y las partes de las capas (11, 12) en contacto con dicha segunda trayectoria (30) se configuran de manera desmontable para que sean accesibles para su limpieza.
2. El dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa (11) se calienta por conducción y/o por radiación y/o por aire caliente y/o por inducción.
3. El dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la segunda trayectoria (30) se configura con una forma cilíndrica y la capa (11) se configura como un manguito capaz de deslizarse sobre la trayectoria, de modo que tanto la capa (11) como la segunda trayectoria (30) se hacen accesibles para su limpieza.
4. El dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda trayectoria (30) por la que circula el fluido o la espuma de fluidos se configura con forma de laberinto.
5. El dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda trayectoria (30) por la que circula fluido o espuma de fluidos y la primera trayectoria (20) y/o la tercera trayectoria (40) se configuran para tener forma complementaria, preferentemente con forma de laberinto.
6. El dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo de bombeo y espumado (50) integrado en el dispositivo de transferencia de calor (10), que proporciona también aire al dispositivo de bombeo y espumado (50).
7. El dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el dispositivo de bombeo y espumado (50) comprende dos partes, una parte móvil y una parte estática o dos partes móviles una con relación a la otra, de manera que una mezcla de fluido y aire circula a través de las dos partes y se somete a esfuerzo cortante que permite la formación de espuma de la mezcla.
8. El paquete (300) para proporcionar fluidos calientes o espumas de fluidos calientes bajo demanda que comprende un recipiente de fluido (301) que tiene en su volumen interior un fluido y/o un producto de fluido espumable, y un dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en el que se proporciona el fluido para calentarse y opcionalmente también espumarse.
9. El paquete (300) de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende una o una pluralidad de conexiones de vapor (303, 304) configuradas para proporcionar vapor al dispositivo de transferencia de calor (10).
10. El paquete (300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-9 el dispositivo de transferencia de calor (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-7, que comprende además una entrada de aire (302) que proporciona aire al dispositivo de bombeo y espumado (50) del dispositivo de transferencia de calor (10) y una conexión de accionamiento (306) configurada para arrastrar en rotación la parte o partes móviles de dicho dispositivo de bombeo y espumado (50).
11. El sistema para calentar fluidos o espumas de fluidos que comprende un paquete (300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10 y una máquina para calentar fluidos o espumas de fluidos bajo demanda, comprendiendo la máquina: una conexión adecuada para recibir el paquete (300) y una unidad de calentamiento (310) configurada para transmitir calor al paquete (300).
12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la unidad de calentamiento (310) comprende una unidad de producción de vapor (22) configurada para dispensar vapor en el dispositivo de transferencia de calor
13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la unidad de calentamiento comprende un elemento de calentamiento (21) para transmitir calor al dispositivo de transferencia de calor (10) por conducción y/o radiación con lámparas infrarrojas o halógenas y/o aire caliente y/o inducción o similares.
14. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-13, que comprende además una unidad de accionamiento de espumado (23) capaz de accionar el dispositivo de bombeo y espumado (50) en el dispositivo de transferencia de calor (10).
15. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-14, que comprende además un regulador de aire (203) para introducir aire en el dispositivo de bombeo y espumado (50) en el dispositivo de transferencia de calor (10).
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