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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Milchschaum,
bei dem ein Druckluftstrom in eine Vielzahl von Teilströmen
aufgeteilt wird und die Teilströme in die zu schäumende
Milch eingeleitet werden. Sie bezieht sich außerdem auf
eine entsprechende Milchschäumvorrichtung mit einer Druckluftzuführung,
die in einem mit Milch beschickbaren Behälter mündet
und die im Betrieb Druckluft durch einen Stromteiler aus einem porösen
Material in die Milch leitet.
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Bekannte
Milchschäumverfahren arbeiten beispielsweise nach dem aus
Sahnesiphons bekannten Prinzip der Gasübersättigung
eines Volumens, das durch schnelles Verrühren oder Quirlen
der Milch zum Mischen mit Luft oder mit Hilfe eines Dampfstrahls
schlagartig entspannt wird. Die Blasenbildung in der Milch geschieht
dabei unterschiedlich effizient, jedenfalls aber im Wesentlichen
zufällig und angesteuert.
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Am
Institut für Chemie und Technologie der Milch der Bundesforschungsanstalt
für Ernährung und Lebensmittel in Kiel wurde eine
Dissertation mit dem Titel „Untersuchung zur Charakterisierung
der Makro- und Mikrostruktur von Milchschäumen"
verfasst (http://ediss.uni-kiel.de/diss_1305/).
Darin wird ein Schaumerzeugungsverfahren für den Laboreinsatz
und eine dafür verwendete Vorrichtung zur gezielten Erzeugung
eines stabilen Milchschaums beschrieben: Ein zylindrischer doppelwandiger
Glaskörper mit einem oben aufgesetzten, abnehmbaren Glaskolben
und einer bodenseitigen, porösen Glasplatte, einer so genannten
Glasfritte, wird mit Milch beschickt. Warmwasser in der Doppelwandung
des Glaskörpers erwärmt die Milch, die von unten
durch die Glasfritte hindurch mit Druckluft beaufschlagt wird. Dadurch
entsteht ein stabiler, feinblasiger Milchschaum, der durch das gegenüber
der ungeschäumten Milch vergrößerte Volumen
in den aufgesetzten Glaskolben aufsteigt.
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Dieses
Verfahren hebt sich vom Stand der Technik insbesondere dadurch ab,
dass Luft oder Dampf nicht unkontrolliert in die Milch eingeblasen oder
anderweitig mit ihr vermischt werden, sondern genau dosierbare Luftströme
in die Milch einströmen. Außerdem muss die Milch
dafür nicht beschleunigt werden. Sie kann in Ruhe verharren,
da die Teilströme beim Eintritt in die Milch Bläschen
bilden, die selbsttätig aufsteigen. Das Verfahren bzw. die
Vorrichtung zur Milchschäumung sind zwar für den
Laboreinsatz geeignet. Für eine kommerzielle Anwendung
allerdings sind sie zu aufwendig. Abgesehen von der Beschränkung,
nur Einzelportionen herstellen zu können, ist das Verfahren
nicht praktikabel, weil es einen großen Reinigungsaufwand
erfordert, besonders weil Milch in die poröse Glasfritte
eindringen und von dort nur sehr schwer entfernt werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein kommerziell anwendbares Verfahren
bzw. eine leicht zu reinigende Vorrichtung anzugeben, mit denen
ein feinblasiger, stabiler Milchschaum erzeugt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung von Milchschaum gelöst,
bei dem ein Druckluftstrom in eine Vielzahl von feinen Teilströmen
aufgeteilt wird und die Teilströme in die Milch eingeleitet
werden, wobei die Milch relativ zu den Teilströmen in eine
Bewegung vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung der
Teilströme versetzt wird. Während Verfahren nach
dem Stand der Technik im Allgemeinen unkontrolliert große
und kleine Bläschen erzeugen, wobei gegebenenfalls große Bläschen
in einem weiteren Verfahrensschritt in kleinere geteilt werden,
verfolgt die Erfindung dagegen das Prinzip, durch die Ausbildung
einer Vielzahl möglichst feiner Teilströme von
Anfang an ebenso feine Bläschen in der Milch zu bilden.
Deren Feinheit wird noch zusätzlich dadurch unterstützt,
dass die Milch in eine Bewegung insbesondere quer zur Strömungsrichtung
der Teilströme versetzt wird. Dies begünstigt einerseits
die Ablösung der Bläschen von ihrer Austrittsfläche.
Durch die beschleunigte Ablösung wird andererseits die
Feinheit der Bläschen an sich befördert, da sie
nur einen geringeren Durchmesser erlangen als bei selbsttätiger
Ablösung.
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Die
Bewegungsrichtung der Milch ist nahezu beliebig. Idealerweise ist
sie in einer Richtung quer zur Strömungsrichtung der Teilströme
gerichtet, weil sie dann Bläschen von der Austrittsfläche
quasi abschert. Aber auch andere Bewegungsrichtungen begünstigen
die Ablösung. Durch Umwälzung der Milch bei der
Zubereitung einer Einzelportion von Milchschaum kann die Bewegung
der Milch darüber hinaus auch dazu dienen, die Bläschen
im gesamten Milchvolumen möglichst gleichmäßig
zu verteilen.
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Durch
die Feinheit der Blasenbildung des erfinderischen Verfahrens lässt
sich aus dem ursprünglichen Milchvolumen gezielt ein mehr
als vierfaches Schaumvolumen erzeugen.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfinderischen Verfahrens
dient die Bewegung zugleich dem Transport der Milch bzw. des Milchschaums
durch eine Milchschäumvorrichtung hindurch. Mit einem derartigen
Verfahren können nahezu beliebige Mengen an Milchschaum
erzeugt werden, beschränkt lediglich durch Tassen- und
Tankvolumen des Milchvorrats. Die Qualität des Schaums hinsichtlich
seiner Bläschendichte kann dann vorteilhaft durch die Veränderung
der Transportgeschwindigkeit der Milch beeinflusst werden. Das Verfahren bietet
damit eine größere Flexibilität und durch
die Möglichkeit der gezielten Einstellung einer gewünschten
Schaumqualität einen Zusatznutzen gegenüber bekannten
Verfahren.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfinderischen Verfahrens
wird die Milch vor der Beaufschlagung mit den Druckluft-Teilströmen
erwärmt. Denn erwärmte Milch kann ein insgesamt
größeres Luftvolumen in der Form von feinen Bläschen
binden, so dass ein feinerer und stabilerer Schaum erzielt werden
kann. Außerdem kühlt ein Getränk, das
mit dem Milchschaum zubereitet wurde, nicht so schnell aus. Schließlich
beeinflusst warmer Milchschaum auch den subjektiven Eindruck des Konsumenten
von der Temperatur des konsumierten Getränks.
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Die
gestellte Aufgabe kann außerdem mit der eingangs genannten
Milchschäumvorrichtung gelöst werden, indem der
Stromteiler aus einem Material besteht, das einerseits gleichmäßig
fein perforiert werden kann und andererseits leicht zu reinigen ist.
Dafür kommt jedes Material infrage, das von Milch schlecht
oder kaum benetzt wird und daher von Milchresten leicht zu befreien
ist. Diese Eigenschaft weisen u. a. viele Kunststoffe, insbesondere
Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) auf. In Kunststoff lassen
sich die erforderlichen Poren leicht herstellen und hinsichtlich
ihres Durchmessers genau einstellen. Außerdem ist er wesentlich
kostengünstiger als Glas. Alternativ dazu kann auch Metall,
insbesondere Edelmetall, z. B. Gold, verwendet werden. Der Stromteiler
kann auch aus einem porösen oder porös ausgebildeten
Material bestehen, das mit einem von Milch schlecht oder nicht benetzbaren
Material beschichtet ist. Die Form des Stromteilers dagegen, also
sowohl seine räumliche Gestaltung als auch seine Dicke,
ist für seine Funktion weitgehend beliebig. Für
die Reinigung des Stromteilers genügt in der Regel eine
Zwischenspülung mit Wasser, für eine Grundreinigung,
insbesondere nach längerer Nichtbenutzung, ist bestenfalls
ein parfümfreier Reiniger erforderlich. In beiden Fällen
ist ein Zer legen der Vorrichtung nicht erforderlich. Der zu erbringende
Reinigungsaufwand der erfinderischen Milchschaumvorrichtung ist
damit geringer als bei bekannten Vorrichtungen.
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Einen
wesentlichen Einfluss auf das Schaumergebnis, nämlich die
Bläschengröße, hat die Porengröße
des Stromteilers. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
beträgt die maximale Porengröße des Stromteilers
maximal 5 μm, vorzugsweise maximal 2 μm und idealer
Weise maximal 1 μm. Damit lässt sich ein sehr
stabiler, standfester und feinblasiger Schaum erreichen. Vorzugsweise
ist die Porengröße so dimensioniert, dass Milch
aufgrund ihrer Oberflächenspannung nicht eindringen, Luft aber
unter Druck hindurch treten kann. Damit kann ein Eindringen der
Milch in den Stromteiler verhindert werden. Dies erleichtert wiederum
die Reinigung des Stromteilers und verringert den dafür
erforderlichen Aufwand.
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Die
Qualität des Milchschaums lässt sich auch anhand
der Verteilung der Bläschen innerhalb des Schaums erkennen.
Bei der Herstellung von Milchschaum wird daher eine möglichst
gleichmäßige Verteilung der Bläschen
angestrebt. Im Stand der Technik wird dies dadurch erreicht, dass
der Milchschaum über eine möglichst große
Fläche, nämlich die gesamte Bodenfläche
in den Glaskörper eingeleitet wird. Nach einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Milchschäumvorrichtung dagegen
Mittel auf, die im Betrieb die Milch in eine Bewegung relativ zum
Stromteiler versetzt. Dafür kann entweder die Milch maßvoll
beschleunigt, zum Beispiel gerührt, oder der Stromteiler
bewegt werden. Der Zweck ist jedenfalls, eine Relativbewegung zwischen
der Milch und dem Stromteiler zu erzeugen. Die Erfindung verfolgt
damit also das Prinzip, die Verteilung der Bläschen innerhalb
der Milch nicht durch Aufsteigen der Bläschen zu bewirken,
sondern dadurch zu verbessern, dass sie aktiv eine Milchströmung
in einer beliebigen Richtung parallel zu einer Austrittsebene der
Bläschen an dem Stromteiler erzeugt. Die Austrittfläche
für die Bläschen stellt die milchberührte
Oberfläche des Stromteilers dar. Die Milchströmung
reißt einerseits die an der Austrittsfläche entstehenden
Bläschen sofort mit sich hinweg, so dass sich zeitlich
unmittelbar darauf an derselben Stelle ein weiteres Bläschen
bilden kann. Außerdem bewirkt die Milchströmung,
dass die Bläschen selbst nicht zu groß werden,
da sie je nach Strömungsstärke ab einer Mindestgröße
von der strömenden Milch mitgerissen werden. Neben der
gleichmäßigen Verteilung der Bläschen
innerhalb der Milch sorgt die Strömung also auch für
die Ausbildung besonders feiner Bläschen.
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Die
Strömung der Milch am Stromteiler kann zum Beispiel durch
Rühren der Milch während der Schaumerzeugung verursacht
werden. Sie kann aber nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung dadurch erzielt werden, dass der Stromteiler im Betrieb
selbst bewegbar ist. Dabei ist jede Bewegung denkbar, die zur Erzeugung
einer Strömung der Milch an der Austrittsfläche
des Stromteilers geeignet ist. Bei einem zylindrischen Stromteiler
zum Beispiel, dessen Mantelflächen die Austrittsflächen
für die Bläschen bildet, ist eine Schwenkbewegung
denkbar, eine Drehbewegung um die Zylinderachse aber besonders vorzuziehen.
Denn durch die Drehbewegung entsteht an jedem Punkt des Stromteilers
bzw. seiner Austrittsfläche eine Tangentialströmung.
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Ein
derartiger zylinderförmiger Stromteiler kann zum Beispiel
Bestandteil einer handgeführten Milchschäumvorrichtung
sein. Er kann auf einer Stirnseite mit einem Druckluftanschluss
versehen sein, der mit einer Drucklufteinrichtung in einem Griffstück
der Schaumvorrichtung verbunden ist. Der Stromteiler kann dann in
eine mit Milch gefüllte Tasse getaucht werden und zum Schäumen
der Milch durch einen Motor im Griffstück zusätzlich
in Rotation um seine Zylinderachse versetzt werden. Die an seiner Mantelfläche
austretenden Bläschen werden daraufhin von der sich relativ
zur Mantelfläche bewegenden Milch fortgerissen und in der
Milch fein verteilt.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Stromteiler nicht zylinderförmig, sondern im Wesentlichen
tellerförmig ausgebildet. Die Austrittsfläche
am Stromteiler ist vorteilhaft einer Zuführrichtung der
Luft zum Stromteiler im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtet.
Bei einer Milchschäumvorrichtung, die im Betrieb in eine
Tasse gehalten ist, verläuft die Zufuhrrichtung der Druckluft von
der Einfüllöffnung der Tasse aus nach unten auf ihren
Boden hin. Die Austrittsfläche dagegen weist in die entgegen
gesetzte Richtung, ist also genauso wie der milchberührte
Tassenboden orientiert. Die Druckluft wird aus der Zuführrichtung
kommend im tellerförmigen Stromteiler umgelenkt und durch
die Austrittsflächen nach oben in die Milch abgegeben.
Eine derart ausgebildete Milchschäumvorrichtung kann dadurch
auch zum Schäumen kleiner Milchportionen in einer Tasse
verwendet werden. Denn zur Bedeckung der Austrittsflächen
reicht eine geringere Milchmenge aus als die, die für die
Bedeckung eines zylinderförmigen Stromteilers erforderlich
wäre.
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In
einer weiteren Ausgestaltungsform der erfinderischen Vorrichtung
kann der Stromteiler an einem Boden eines becherförmigen,
mit Milch befüllbaren Gefäßes einer Schaumvorrichtung
angeordnet sein bzw. selbst zumindest einen Teil des Bodens bilden.
Zur Erzeugung einer Relativbewegung der Milch gegenüber
dem Stromteiler kann entweder ein separates Rührwerk angeordnet
oder der Stromteiler selbst drehbar ausgebildet sein. Der bereitete
Milchschaum kann dann aus dem becherförmigen Gefäß in
eine oder mehrere Tassen ausgeschenkt werden. Dadurch lässt
sich eine kompakte stationäre Milchschäumvorrichtung
ausbilden, die für die Zubereitung von mehreren Tassenportionen
an Milch ausgelegt sein kann.
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Prinzipiell
lässt sich mit der Vorrichtung kalte Milch zu Schaum verarbeiten.
Milchschaum, zum Beispiel als Haube eines Cappuccino, soll jedoch nicht
kalt, sondern temperiert sein. Um einen beständigen Milchschaum
zu erhalten, sind Temperaturen der zu schäumenden Milch
zwischen 50° und 70° Grad Celsius besonders günstig.
Denn die langkettigen Eiweißmoleküle der Milch
strecken sich bei höheren Temperaturen und können
damit mehr Luft an sich binden. Bei mehr als 70°C besteht
die Gefahr, dass die Eiweißmoleküle denaturieren,
nämlich zerstört werden. Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist daher der mit Milch beschickbare
Behälter der Milchschäumvorrichtung beheizbar
ausgebildet. Mit der Behälterwandung steht eine große
milchbenetzte Fläche zur Verfügung, über die
die Milch schonend und gleichmäßig erwärmt werden
kann. Aber auch der Boden und/oder der Stromteiler können
zumindest teilweise beheizbar ausgebildet sein. Im Gegensatz zu
einer Erwärmung der Milch durch unter Druck stehenden Wasserdampf können über
große beheizbare Flächen lokale Überhitzungen
der Milch vermieden werden, die zu einer Denaturierung der Milch
und damit zum Verlust ihrer Fähigkeit zur Bläschenbildung
führen kann.
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Die
Erzeugung größerer Milchschaummengen oder die
wiederholte Herstellung von Milchschaumportionen in der bisher beschriebenen
Einzelzubereitung von Milchschaum in einer Tasse oder in einer becherförmigen
Schäumvorrichtung ist relativ aufwendig. Eine weitere vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung verfolgt daher ein Durchlaufprinzip
für die Milch durch die Schaumvorrichtung. Dadurch erhält
die Milch einerseits die Relativbewegung gegenüber dem
Stromteiler und kann andererseits in nahezu beliebigen Mengen zu
Schaum verarbeitet werden. Dazu verfügt die Milchschaumvorrichtung über
einen Stromteiler, der sich in einer im Betrieb milchdurchflossenen
Mischkammer befindet. Der Milch fluss in der Mischkammer verursacht
die gewünschte Strömung an der Austrittsfläche
für die Bläschen am Stromteiler und erleichtert
damit deren Ablösung. Außerdem sorgt die Strömung
der Milch für die Bildung kleinerer Bläschen sowie
für eine verbesserte Verteilung und dient zugleich der
Förderung des fertigen Milchschaums aus der Milchschäumkammer
hinaus. Mit der Steuerung der Milchströmung kann also die
Dosierung des Milchschaums eingestellt werden. Durch die Beeinflussung
der Strömungsgeschwindigkeit kann zudem die Qualität
des Milchschaums hinsichtlich der Dichte der Bläschen verändert
werden. Die Schaumvorrichtung ist außerdem im Verhältnis
zu bekannten Vorrichtungen sehr geräuscharm.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Stromteiler zylinder- bzw. rohrförmig ausgebildet und umschließt
mit seiner von der Milch umflossenen Mantelfläche einen
Innenraum, der zum Schäumen mit Druckluft beaufschlagt ist.
Die Druckluft ist also in eine Richtung vom Innenraum des Stromteilers über
die Austrittsflächen nach außen in die dort vorbeiströmende
Milch gerichtet. Nach diesem Prinzip lässt sich eine Schaumvorrichtung
aufbauen, die vorteilhaft wie eine herkömmliche Milchschaumdüse
zum Beispiel an einem Kaffeevollautomaten angebracht werden kann.
Sie kann außenseitig und schwenkbar auf einer Ansichtsfläche des
Automaten und damit leicht zugänglich und bedienbar positioniert
sein. Ihre Konstruktion und die erforderlichen Anschlüsse
für Milch und Druckluft erfordern keinen nennenswerten
Konstruktionsaufwand. Da zudem die stehende Luft in dem rohrförmigen Stromteiler
unter höherem Druck steht als die ihn umgebende Milch,
kann der Stromteiler mit einer geringen Wandstärke ausgebildet
werde, ohne zu kollabieren. Auch dadurch lassen sich die Außenabmessungen
der Schaumvorrichtung gering halten.
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Nach
einer dazu alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung kann der
Stromteiler einen Innenraum umfassen, der von Milch durchströmbar ist.
In Umkehrung des oben beschriebenen Prinzips fließt die
Druckluft nun von außen durch die Austrittsflächen
am Stromteiler in dessen Innenraum hinein, wo sie auf die Milch
trifft. Demzufolge umströmt die Milch nicht den Stromteiler,
sondern durchströmt ihn. Ein Aufbau einer Milchschäumvorrichtung
nach diesem Prinzip hat den Vorteil, dass sie die milchbenetzte
Fläche deutlich reduziert. Denn sie besteht im Bereich
der Milchschäumvorrichtung nur noch in der Austrittsfläche
am Stromteiler, auf dessen Reinigung ohnehin ein besonderes Augenmerk
gerichtet ist. Die übrigen Flächen der Milchschäumkammer
kommen nur noch mit Druck luft in Berührung und erfordern
daher keinen separaten Reinigungsaufwand. Eine Milchschäumvorrichtung
nach diesem Prinzip eignet sich vor allen Dingen zur Integration
in einen Kaffeevollautomaten.
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Wie
oben bereits erwähnt, lässt sich auf 50° bis
70° Grad erhitzte Milch besonders dauerhaft fein schäumen.
Für eine Milchschäumvorrichtung nach dem Durchlaufprinzip
kann die zu schäumende Milch portionsweise zum Beispiel
durch eine außen liegende Heizung an einer separaten Heizkammer
oder durch Mikrowelle erwärmt werden. Nach einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Milchschäumvorrichtung
einen Durchlauferhitzer als Heizeinrichtung. Damit kann nahezu jede beliebige
Menge an Milch erwärmt werden. Ihre Erwärmung
kann vorteilhaft einerseits durch die Energiezufuhr zum Durchlauferhitzer
und andererseits durch die Strömungsgeschwindigkeit der
Milch beeinflusst werden. Da er ebenfalls strömende Milch verarbeitet,
lässt er sich gut mit einer Milchschaumvorrichtung nach
dem Durchlaufprinzip kombinieren.
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Da
Milch ein leicht verderbliches Lebensmittel darstellt, ist ihre
Bevorratung besonders sorgfältig zu gestalten. Sie kann
aus einem separat bereitgestellten und nicht in die Milchschäumvorrichtung
oder in den Kaffeevollautomaten integrierten Vorratsbehälter
entnommen werden. Kleinere Mengen können auch gegen Licht-
und Erwärmung geschützt in einem kleinen integrierten
Vorratstank bereitgehalten werden. Für die Bevorratung
größerer Mengen an Milch empfiehlt sich jedoch
die Anordnung einer aktiven Kühlung. Damit kann eine jederzeit
gleich bleibende hohe Qualität des Milchschaums sichergestellt
werden.
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Das
Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber
noch näher erläutert. Es zeigen:
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1, 2 je
eine Milchschäumvorrichtung zur Zubereitung von Tassenportionen;
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3 eine
Milchschäumeinrichtung nach dem Durchlaufprinzip mit einem
Vorratstank und
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4 eine
Milchschaumdüse.
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1 zeigt
die Umsetzung des erfinderischen Prinzips für einen handgeführten
Milchschäumer von Tassenportionen. Er umfasst neben einem nicht
dargestellten Griffstück und einem darin integrierten Antrieb
einen sich konisch erweiternden Stielabschnitt 1, der eine
Druckluftzuführung 2 mit einer Druckluftrichtung
Z enthält. Der Stielabschnitt 1 erweitert sich
zu einem zylindrischen Schaumabschnitt 3 hin, der in einer
mit Milch 4 gefüllten Tasse 6 eingetaucht
ist. Der Schäumabschnitt 3 wird von einer Stirnseite 5 aus
mit Druckluft beaufschlagt. Die gegenüberliegende verdeckte
Stirnfläche 7 ist luftdicht ausgebildet. Der Schaumabschnitt 3 weist
eine Mantelfläche 12 aus einem porösen
Polypropylenmaterial mit einer geringen Porenweite von maximal 1 μm
auf. Das poröse Material lässt bei Druckbeaufschlagungen
die Luft aus dem Innenraum des Schaumabschnitts 3 in die
Milch 4 passieren. Es zerlegt dabei den Druckluftstrom
aus der Druckluftzuführung 2 in eine Vielzahl
von Teilströmen und wirkt somit als Stromteiler 8.
Die Mantelfläche stellt damit eine Austrittsfläche 12 für
die Teilströme dar, an der eine Vielzahl kleiner Bläschen
entsteht, deren Größe im Wesentlichen durch die
Porengröße des porösen Materials bestimmt
ist.
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Der
Stielabschnitt 1 erfährt durch einen Antrieb im
Griffstück außerdem eine Drehung D um seine Längsachse.
An der Austrittsfläche 12 des Schaumabschnitts 3 entsteht
dadurch eine Relativbewegung zwischen ihr und der sie umgebenden Milch 4.
Diese Strömung der Milch 4 bezüglich
der Austrittsfläche 12 bewirkt ein Abreißen
und ein Mitnehmen der auf der Austrittsfläche 12 gebildeten Bläschen
und deren Verteilung in der Milch. Das frühzeitige Ablösen
der Bläschen an der Austrittsfläche 12 führt
außerdem dazu, dass sie nicht so groß werden wie
bei ruhender Milch 4. Die Drehung D des Formabschnitts 3 begünstigt
dadurch zusätzlich die Entstehung besonders feiner Bläschen.
Der Schaumabschnitt braucht dafür nicht schnell gedreht zu
werden. Für eine gleichmäßige Verteilung
der Bläschen in der Milch 4 muss sie in der Tasse 6 nicht verwirbelt
werden. Es genügt eine geringe Geschwindigkeit, die einem
mäßigen Rühren entspricht. Denn sobald
die Milch 4 selbst eine Drehbewegung in der Tasse 6 vollführte,
ginge die vorteilhafte Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Milch 4 und
der Austrittsfläche 12 verloren.
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Die
in 1 dargestellte Milchschäumvorrichtung
verarbeitet vorzugsweise größere Milchmengen in
gut gefüllten Tassen, da anderenfalls ein Großteil
der Austrittsfläche 12 nicht von Milch bedeckt
wäre. Darunter litte die Effektivität der Milchschäumvorrichtung. 2 stellt
eine Schaumvorrichtung dar, die auch das Schäumen geringerer
Mengen an Milch 4 in einer Tasse 6 ermöglicht.
Bei einem prinzipiell gleichen Aufbau eines Stielabschnitts 1 als Druckluftzuführung 2 unterscheidet
sich die Schaumvorrichtung gemäß 2 von
der vorher beschriebenen durch eine besondere Ausbildung ihres Schaumabschnitts 9.
Er ist scheiben- bzw. tellerförmig ausgebildet mit einem
luftdichten Unterteil 11 und einer nach oben gewandten
Austrittsfläche 14. Die Austrittsfläche 14 ist
leicht kegelförmig ausgebildet, um eine größere
Oberfläche zu gewinnen als bei einer planen Gestaltung.
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Die
Milchschäumvorrichtung gemäß 2 folgt
demselben Prinzip wie die der 1. Durch
den Stielabschnitt 1 gelangt Druckluft in der Richtung
Z in einen Stromteiler 10. Dort wird sie durch das dichte Unterteil 11 umgelenkt
und durchströmt in nahezu entgegengesetzter Richtung die
Austrittsfläche 14. Eine Vielzahl kleiner Öffnungen
in der porösen Austrittsfläche 14 teilt
den Druckluftstrom in eine Vielzahl von Teilströmen, die
auf der milchberührten Austrittsfläche 14 zu
kleinen Milchbläschen führen. Aufgrund der Drehung
des Stromteilers 10 in Richtung D werden die Bläschen
frühzeitig von der Austrittsfläche 14 abgerissen
und steigen in der Milch 4 auf. Aufgrund der geringen Bauhöhe
des Stromteilers 10 kann diese Milchschäumvorrichtung
auch eine geringe Menge an Milch 4 aufschäumen.
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Bei
den Milchschäumern gemäß 1 und 2 sorgt
die Drehbewegung D für eine Relativbewegung der Milch 4 gegenüber
den Austrittsflächen 12, 14. Diese Bewegung
kann selbstverständlich auch auf andere Weise erzeugt werden,
z. B. durch eine Schwenk- oder Pendelbewegung. Sie muss auch nicht
motorisch erfolgen, sondern kann händisch durch den Bediener
herbeigeführt werden. Die Verteilung der Bläschen
innerhalb der Milch 4 kann zusätzlich noch dadurch
begünstigt werden, dass die Stromteiler 8, 10 unabhängig
bzw. zusätzlich zu einer Dreh-, Pendel- oder Schwenkbewegung
in der Tasse 6 auf- und ab bewegt werden.
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Die
beiden vorher beschriebenen Milchschäumeinrichtungen eignen
sich dazu, Tassenportionen an Milchschaum herzustellen. Die Schaumvorrichtungen
der folgenden 3 und 4 dagegen ermöglichen
die Produktion einer größeren Menge an Milchschaum,
da sie nach dem Durchlaufprinzip funktionieren. Sie eignen sich
wegen des ihnen zugrunde liegenden Durchlaufprinzips besonders für die
Integration in einen Kaffeevollautomaten.
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Die
Milchschaumvorrichtung gemäß 3 umfasst
einen zylindrischen Stromteiler 20, der von einer Unterseite
her über eine Milchleitung 21 mit Milch 4 aus
einem Vorratsbehälter 28 beschickt wird. Der Vorratsbehälter 28 verfügt über
eine Kühleinrichtung 29, um die zu verarbeitende
Milch über einen längeren Zeitraum ohne Qualitätsverlust
bevorraten zu können. Eine Schlauchpumpe 23 fördert
die gekühlte Milch 4 aus den Vorratsbehälter 28 in
eine Durchlaufheizung 26. Das Funktionsprinzip der Pumpe
für die Milch ist prinzipiell ohne Belang. Für
die Verarbeitung von Lebensmitteln sind jedoch hohe Anforderungen
an die Hygiene zu berücksichtigen. Der einfacheren Zertifizierung
der milchberührten Teile wegen bietet sich eine Schlauchpumpe
an, da bei ihr mit dem Schlauch nur ein verhältnismäßig
einfaches Bauteil betroffen ist.
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In
der Durchlaufheizung wird die Milch 4 auf eine Temperatur
zwischen 50° und 70° erhitzt, bevor sie in den
Stromteiler 20 gelangt. Der Stromteiler 20 ist
in einer Mischkammer 22 angeordnet, die über eine
Luftpumpe 25, wegen der Nutzung von Gleichteilen eine weitere
Schlauchpumpe, mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Druckluft strömt
den Stromteiler 20 von außen an, tritt also an
dessen poröser Mantelfläche 24 ein, trifft
an einer der Mantelfläche 24 innen gegenüberliegenden
Austrittsfläche 24' auf die durch den Stromteiler 20 fließende
Milch und schäumt sie auf. Die Volumenzunahme des Milchschaums,
die durch die Schlauchpumpe 23 geförderte Milch 4 und die
von der Luftpumpe 25 gepumpte Druckluft befördern
den Milchschaum durch die Leitung 27 aus der Mischkammer 22 bzw.
aus dem Innenraum des Stromteilers 20 hinaus in einen nicht
dargestellten Getränkebehälter, zum Beispiel eine
Tasse.
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Die
Druckluft strömt gegenüber den bisher beschriebenen
Milchschäumern also in einer entgegengesetzten Richtung,
nämlich von einer Außenseite des Stromteilers 20 zu
dessen Innenseite hin. Dadurch lassen sich die milchbenetzten und
daher besonders gründlich zu reinigenden Flächen
der Milchschäumvorrichtung reduzieren. Denn nur noch die Austrittsfläche 24' des
Stromteilers ist milchberührt. Auf seiner Reinigung liegt
ohnehin ein besonderes Augenmerk, um die Funktion und Leistungsfähigkeit der
Schaumvorrichtung aufrechtzuerhalten. Durch die Materialwahl für
den Stromteiler aus einem milchabweisenden oder von Milch schlecht
benetzbaren Material, zum Beispiel Polypropylen, kann die Reinigung
erleichtert werden. Einen weiteren Einfluss darauf hat die Porengröße
des porösen Mantels 24, die mit einem Durchmesser
von etwa 1 μm so gering gewählt ist, dass zwar
Druckluft hindurch treten kann, ein Eindringen von Milch in die
Poren aber weitgehend vermieden ist.
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4 zeigt
eine Milchschäumvorrichtung, bei der das erfinderische
Prinzip in einer Schaumdüse ebenfalls für einen
Kaffeevollautomaten umgesetzt ist. Die Schaumdüse 31 umfasst
einen Luftanschluss 33 für die Einleitung von
Druckluft und einen Milchanschluss 41 für die
Zufuhr von zu schäumender Milch. Die geschäumte
Milch verlässt die Schaumdüse 31 über
einen Schaumauslass 36. Die Schaumdüse 31 ist
zweiteilig ausgebildet aus einer im Wesentlichen zylindrischen Düsenkörper 32 mit einem
Außendurchmesser von etwa 18 mm und einem Adapter 35.
Der Adapter 35 ist an einem nicht dargestellten Kaffeevollautomaten
befestigt und dient als Verbindungsstück zwischen dem Automaten
und der Schaumdüse 31. Er weist ein Gewinde 36 auf,
in das ein Gegengewinde 37 am Düsenkörper 32 eingeschraubt
werden kann. Dabei wird über eine Kegelsitzverbindung aus
einem mit dem Luftanschluss 33 verbundenen Kegelstumpf 38 und
einem trichterförmigen Gegenstück 39 am
Düsenkörper 32 eine druckdichte Verbindung
zwischen dem Luftanschluss 33 und einem rohrförmigen
Stromteiler 33 hergestellt. Der Stromteiler 33 ragt
in eine Milchschäumkammer 40, einen Innenraum
des Düsenkörpers 32, zentrisch hinein,
hat nahezu die gleiche axiale Erstreckung wie sie und füllt
sie im Wesentlichen aus. Der Stromteiler 33 besteht aus
Polypropylen und weist eine Vielzahl von Porenöffnungen
mit einem Durchmesser von maximal 1 μm auf. Sein Außendurchmesser
beträgt etwa 6,7 mm, der Innendurchmesser der Schäumkammer 40 ca.
7,7 mm. Sie bildet also einen Ringraum um den Stromteiler 33 herum
von etwa 1 mm Tiefe aus.
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Zum
Schäumen von Milch wird Druckluft am Luftanschluss 33 angelegt
und dem Milchanschluss 41 Milch zugeführt. Die
Milch gelangt durch den Milchanschluss 41 in einem oberen
Bereich der Milchschäumkammer 40 und umströmt
daraufhin den Stromteiler 30 auf seiner ganzen Länge.
Die unter Druck stehende Luft im Innenraum 34 des Stromteilers 30 tritt
durch den porösen Stromteiler 30 hindurch und
unter Bildung kleiner Bläschen in die vorbei strömende
Milch ein. Die Tiefe der ringförmigen Milchschäumkammer 40 genügt,
um die vorbeiströmende Milch gleichmäßig
mit Luftbläschen zu versetzen. Das fortschreitende Beaufschlagen
der Milch mit Druckluft in der Schaumdüse 31 ermöglicht
die Herstellung einer nahezu beliebigen Menge an Milchschaum.
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- 1
- Stielabschnitt
- 2
- Druckluftzuführung
- 3
- Schaumabschnitt
- 4
- Milch
- 5
- Stirnfläche
- 6
- Tasse
- 7
- Stirnfläche
- 8
- Stromteiler
- 9
- Schaumabschnitt
- 10
- Stromteiler
- 11
- Unterteil
- 12
- Austrittsfläche
- 14
- Austrittsfläche
- 20
- Stromteiler
- 21
- Milchleitung
- 22
- Schaumkammer
- 23
- Schlauchpumpe
- 24
- Mantelfläche
- 24'
- Austrittsfläche
- 25
- Luftpumpe
- 26
- Durchlaufheizung
- 27
- Auslass
- 28
- Vorratsbehälter
- 29
- Kühleinrichtung
- 30
- Stromteiler
- 31
- Schaumdüse
- 32
- Düsenkörper
- 33
- Luftanschluss
- 34
- Innenraum
- 35
- Adapter
- 36
- Gewinde
- 37
- Gegengewinde
- 38
- Kegelstumpf
- 39
- Gegenstück
- 40
- Milchschäumkammer
- 41
- Milchanschluss
- D
- Drehrichtung
- Z
- Strömungsrichtung
der Druckluft
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Untersuchung
zur Charakterisierung der Makro- und Mikrostruktur von Milchschäumen [0003]
- - http://ediss.uni-kiel.de/diss_1305/ [0003]