DE102010004730A1

DE102010004730A1 - Milchschäumeinheit nach dem Umlaufprinzip

Info

Publication number: DE102010004730A1
Application number: DE102010004730A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. 89129 Döppe; Martin 89547 Neumayer
Original assignee: WMF Group GmbH
Current assignee: WMF Group GmbH
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-07-21
Also published as: JP2013517020A; US20130040028A1; WO2011085724A1; EP2523588A1; CN102791173A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Milchaufschäumeinheit umfassend eine Aufschäumkammer, einen in die Aufschäumkammer führenden Ansaugabschnitt und einen aus der Aufschäumkammer heraus führenden Auslauf, wobei die Aufschäumkammer, der Ansaugabschnitt und der Auslauf so ausgebildet sind, dass Milch über den Ansaugabschnitt ansaugbar und in die Aufschäumkammer führbar und darin mit dieser Aufschäumkammer zugeführtem Gas und/oder Dampf, insbesondere Luft und/oder Wasserdampf, aufschäumbar ist und dass die durch das Aufschäumen resultierende Milchschaummischung über den Auslauf aus der Aufschäumkammer ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumkammer, der Ansaugabschnitt und der Auslauf so ausgebildet und angeordnet sind, dass die anzusaugende Milch und die abgeleitete Milchschaummischung in einem Kreislauf führbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Milchaufschäumeinheit zum Aufschäumen von Milch mittels zugeführtem Gas und/oder Dampf (Luft und/oder Wasserdampf) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Steigrohrmaschine (insbesondere einen Espressokocher) und einen Kaffeevollautomaten enthaltend eine solche Milchaufschäumeinheit sowie auf ein entsprechendes Verfahren zum Aufschäumen von Milch. Die Milchaufschäumeinheit gemäß der Erfindung kann insbesondere auch als Adapter zum Anschluss an eine handelsübliche Steigrohrmaschine oder als Adapter zum Anschluss an eine Dampfdüse einer elektrischen Kaffeemaschine (insbesondere eines so genannten Halbautomaten) ausgebildet sein.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Geräte zur Herstellung von Milchschaum bekannt. Eine Geräteklasse funktioniert alleine durch mechanische Bewegung bzw. durch Einbringen von mechanischer Energie in die Milch (Eintauchen eines mechanisch bewegten Schaumkopfes in die Milch). Auch ist es bei halbautomatischen Geräten bekannt, im Gerät erzeugten Dampf in heiße Milch, die sich in einem externen Gefäß befindet, einzuleiten; der Dampf steigt dann von unten nach oben in der Milch auf, wodurch eine gleichzeitige Erwärmung und Verschäumung der Milch erfolgt (Einbringen von Wärmeenergie in die Milch). Schließlich sind bei Kaffeevollautomaten Milchaufschäumeinheiten bekannt, die je nach angewähltem Getränk zusätzlich (auf Knopfdruck) auch Milchschaum herstellen. Hierbei erfolgt das Verschäumen in einem so genannten Schäumer, bei dem die angesaugte Milch aus einem ersten separaten Gefäß (z. B. Tetra-Pak enthaltend Milch) eingesaugt, im Gerät aufgeschäumt und dann an ein zweites externes Gefäß (Tasse oder Glas) ausgegeben wird.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Milchaufschäumer bzw. Milchaufschäumeinheiten haben jedoch zumindest einen der folgenden Nachteile:

– Die Qualität des Milchschaums ist nur schwer reproduzierbar,
– die Herstellung des Milchschaums erfordert einen hohen Zeitaufwand,
– die Herstellung des Milchschaums ist nur schwerlich ohne Verschmutzungen möglich (insbesondere gilt dies für das Einleiten von Dampf in die in ein externes Gefäß eingefüllte Milch; bei nicht optimaler Handhabung erfolgt hier oft ein Ausspritzen von Milch und/oder Milchschaum aus diesem Gefäß) und/oder
– der Aufschäumgrad der Milch (d. h. derjenige Anteil von Milch, der in Milchschaum umgesetzt wird) lässt sich nur schwer. reproduzieren und/oder nur innerhalb eines vergleichsweise engen Bereiches einstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Milchaufschäumeinheit zur Verfügung zu stellen, mit der auf einfache, zuverlässige und reproduzierbare Art und Weise qualitativ hochwertiger Milchschaum hergestellt werden kann und der Aufschäumgrad der Milch reproduzierbar in einem weiten Bereich variiert werden kann. Aufgabe ist es darüber hinaus, mit einer entsprechenden Milchaufschäumeinheit versehene Steigrohrmaschinen und/oder Kaffeevollautomaten sowie ein entsprechendes Aufschäumverfahren zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit gemäß Anspruch 1, durch eine erfindungsgemäße Steigrohrmaschine gemäß Anspruch 14, durch einen erfindungsgemäßen Kaffeevollautomaten gemäß Anspruch 11 sowie durch ein erfindungsgemäßes Aufschäumverfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüche entnehmen. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit auch als Adapter zum Anschluss an eine Dampfdüse eines Halbautomaten oder zum Anschluss an eine handelsübliche Steigrohrmaschine (extern beheizte Espressomaschine) ausgebildet sein.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand von mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben. Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale der vorliegenden Erfindung müssen dabei nicht genau in den in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen miteinander verwirklicht werden, sondern können im Rahmen des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzumfangs auch in anderen Kombinationen miteinander verwirklicht sein. Insbesondere können einzelne der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale auch weggelassen werden oder anders mit weiteren gezeigten Merkmalen kombiniert werden.
Sofern nicht anders gesagt, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Steigrohrmaschinen bzw. Vorrichtungen nach dem Steigrohrprinzip extern oder intern beheizbare Vorrichtungen verstanden, die einen Flüssigkeitsbehälter aufweisen, in den ein Steigrohrabschnitt bzw. ein Steigrohr mündet. Die Mündung erfolgt dabei so, dass erhitzte Flüssigkeit und/oder Flüssigkeitsdampf (nach Entstehen eines Überdrucks im Flüssigkeitsbehälter) aus dem Flüssigkeitsbehälter durch den Steigrohrabschnitt nach oben gedrückt und abgeführt bzw. weiterverwendet werden kann/können. Aufbau und Wirkprinzip einer solchen Steigrohrmaschine sind dem Fachmann dabei grundsätzlich bekannt.
Sofern nachfolgend nichts anderes gesagt ist, sind die erfindungsgemäß ausgebildeten Steigrohrmaschinen und/oder die erfindungsgemäß zusammen mit erfindungsgemäßen, z. B. als Adapter ausgebildeten Milchaufschäumeinheiten einsetzbaren Steigrohrmaschinen so ausgebildet, dass das untere Ende des Steigrohrabschnitts bzw. Steigrohres im oberen Bereich des Flüssigkeitsbehälters, also oberhalb des Flüssigkeitspegels bei aufgefülltem Flüssigkeitsbehälter endet. Demgemäß erfolgt nach dem Ausbilden eines Überdrucks (durch Erhitzen der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter) kein Aufsteigen von Flüssigkeit durch das Steigrohr, sondern lediglich ein Durchdrücken von oberhalb des Flüssigkeitspegels ausgebildetem Flüssigkeitsdampf durch das Steigrohr. Erfindungsgemäß wird somit, sofern nichts anderes gesagt ist, lediglich Flüssigkeitsdampf (Wasserdampf) durch das Steigrohr gepresst und erfindungsgemäß (wie nachfolgend noch im Detail beschrieben wird) verwendet. Dies kann im einfachsten Fall durch Einhalten eines ausreichenden Abstandes des unteren Endes des Steigrohres zum Innenboden des Flüssigkeitsbehälters realisiert sein.
Eine Steigrohrmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung muss darüber hinaus (wie in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen noch klar wird) nicht sämtliche, bei einer handelsüblichen Steigrohrmaschine (insbesondere: Espressomaschine) vorhandenen Einzelteile umfassen: Insbesondere kann das obere Behältnis (in das bei handelsüblichen Steigrohrmaschinen der durch das Steigrohr aufgestiegene, erhitzte Kaffee eingeleitet wird) entfallen. Ebenso können das untere und das obere Durchflusssieb sowie der Aufnahmebehälter für das Kaffeepulver entfallen. Dies schließt jedoch nicht aus, dass eine erfindungsgemäße Steigrohrmaschine so ausgebildet ist (z. B. durch Vorsehen mehrerer, austauschbarer Einsätze), dass sie sowohl zum Herstellen von Kaffee, als auch zum Aufschäumen von Milch verwendet werden kann.
Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist es, die Milch anzusaugen, die angesaugte Milch mithilfe von zugeführtem Gas und/oder Dampf (Luft und/oder Wasserdampf) aufzuschäumen und die durch das Aufschäumen resultierende Mischung aus Milch und Milchschaum (nachfolgend abgekürzt auch als Milchschaummischung oder noch kürzer als Milchschaum bezeichnet) so abzuleiten, dass die anzusaugende Milch und die abgeleitete Milchschaummischung in einem Kreislauf geführt werden bzw. geführt werden können. Insbesondere kann ein solcher Kreislauf bzw. Umlauf von Milch und/oder Milchschaum (die erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit arbeitet somit nach einem Umlaufverfahren) im Rahmen eines Einkammersystems, d. h. unter Verwendung ein und desselben Gefäßes zum Vorhalten der anzusaugenden Milch und des abgegebenen Milchschaums erfolgen. Das Ansaugen der Milch kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise nach dem Venturi-Prinzip erfolgen, grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, eine oder mehrere Förderpumpe(n) zum Ansaugen, Aufschäumen und Ableiten der Milch und/oder des Milchschaums einzusetzen. Der Kreislauf bzw. Umlauf aus Ansaugen, Aufschäumen und Ableiten kann dabei so lange fortgesetzt werden, bis ein vom Bediener gewünschter Prozentsatz an Milchschaum (bis hin zu einem Aufschäumgrad von 100%, d. h. alle vorhandene Milch ist in Milchschaum umgewandelt) erreicht ist: die Mischung aus Milch und Milchschaum kann somit mehrfach und so häufig durch die erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit hindurch geleitet werden, bis ein gewünschter Aufschäumgrad erreicht ist.
Mit anderen Worten bedeutet das erfindungsgemäße Vorsehen eines Kreislaufs bzw. Umlaufverfahrens, dass die noch nicht in Milchschaum umgewandelte Milch mehrfach angesaugt, aufgeschäumt und abgeleitet werden kann. Wird dabei genau ein Gefäß verwendet (Einkammersystem), so bedeutet dies, dass die Vorratskammer (für Milch) und die Ableit- bzw. Auslaufkammer (für Milchschaum) identisch sind.
Wie nachfolgend noch näher beschrieben, können im Rahmen der Erfindung externe Heizquellen eingesetzt werden, sodass die Erfindung z. B. in Steigrohrmaschinen ohne den Einsatz jeglicher elektrischer und/oder elektromechanischer Bauteile verwirklicht werden kann. Alternativ dazu können die Steigrohrmaschinen jedoch auch mit elektrischen Heizquellen zum Heizen der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter versehen sein.
Erfindungsgemäß ist insbesondere auch die Integration einer Regelelektronik möglich, welche den Aufschäumprozess dann beendet, wenn die Milch vollständig aufgeschäumt ist, wenn ein vorbestimmter Aufschäumgrad erreicht ist und/oder wenn (in Abhängigkeit von einer eingefüllten Milchmenge) eine vorbestimmte Prozessdauer erreicht ist. Hierzu kann entweder eine reine Zeitsteuerung (Beenden des Aufschäumens nach einer vordefinierten Zeitspanne, z. B. nach 5 bis 10 Sekunden) erfolgen: beispielsweise kann innerhalb des Ansaugabschnitts ein optischer Sensor angeordnet werden, mit dessen Hilfe der Beginn des Ansaugvorgangs erfasst werden kann, indem das Abdecken des optischen Sensors durch die durchströmende Milch detektiert wird (was als Beginn der vorbeschriebenen Zeitspanne gewertet wird). Oder ein vorbestimmter Aufschäumgrad kann, über verschiedene Verfahren, detektiert werden: Beispielsweise ist es möglich, mittels des vorbeschriebenen Sensors bzw. einer Lichtschranke im Ansaugabschnitt auf optischem Weg eine Unterscheidung zwischen Flüssigkeit und einem Luft-Schaum-Gemisch bzw. zwischen verschiedenen Anteilen an Flüssigkeit im angesaugten Gemisch vorzunehmen. Auch kann der Füllstand in dem Gefäß (beispielsweise ebenfalls auf optischem Weg z. B. mit einer Lichtschranke) bestimmt werden, wobei der Füllstand im Gefäß mit zunehmendem Aufschäumgrad zunimmt. Ebenfalls sind Audiomessungen (Auswertung des sich mit zunehmendem Aufschäumgrad verändernden Ansauggeräusches) denkbar. Die vorbeschriebenen Regelverfahren können auch in Kombination eingesetzt werden, ebenso sind alternativ dazu oder auch in Verbindung mit den vorbeschriebenen Regelverfahren Bildverarbeitungsverfahren einsetzbar (optische Erfassung und Auswertung der Milchschaummessung im Gefäß und/oder im Ansaugabschnitt beispielsweise mit Hilfe von CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren).
Eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit umfasst eine Aufschäumkammer, einen in diese Aufschäumkammer führenden Ansaugabschnitt und einen aus der Aufschäumkammer heraus führenden Auslauf. Die Aufschäumkammer, der Ansaugabschnitt und der Auslauf sind so ausgebildet, dass Milch über den Ansaugabschnitt angesaugt werden kann und in die Aufschäumkammer geführt wird. Die Milch wird dann mit Gas und/oder Dampf (insbesondere in Form von Luft und/oder Wasserdampf) in der Aufschäumkammer aufgeschäumt. Die durch das Aufschäumen resultierende Milchschaummischung wird über den Auslauf aus der Aufschäumkammer abgeleitet. Aufschäumkammer, Ansaugabschnitt und Auslauf sind dabei so ausgebildet, ausgeformt und angeordnet, dass die in die Aufschäumkammer anzusaugende Milch (bzw., sofern der Kreislauf bereits einmal durchlaufen wurde, die anzusaugende Mischung aus Milch und Milchschaum) und die aus der Aufschäumkammer abgeleitete Milchschaummischung in einem Kreislauf geführt werden.
Bevorzugt erfolgt das Ausbilden und Anordnen der vorgenannten Bauteile der Milchaufschäumeinheit so, dass ein und dasselbe Gefäß zum Ansaugen von Milch bzw. der Mischung aus Milch und Milchschaum und zum Ableiten der durch das Aufschäumen resultierenden Mischung verwendet wird. Aufschäumkammer, Ansaugabschnitt und Auslauf sind also so ausgebildet und angeordnet, dass ein und dieselbe Menge an Milch und/oder Milchschaum mehrfach durch diese drei Einheiten hindurch geleitet werden kann.
Vorteilhafterweise wird die Milch mithilfe eines Differenzdrucks über den Ansaugabschnitt in die Aufschäumkammer angesaugt, dort aufgeschäumt und über den Auslauf wieder abgeleitet bzw. dem Kreislauf erneut zugeführt. Hierzu kann insbesondere eine in die Aufschäumkammer führende weitere Zuleitung (nachfolgend: Zuleitungsabschnitt) vorgesehen sein, mit der das Gas und/oder der Dampf in die Aufschäumkammer geleitet werden können, wobei dann Aufschäumkammer, Ansaugabschnitt, Auslauf und Zuleitungsabschnitt bevorzugt in Form einer Venturidüse ausgebildet sind. Die Aufschäumkammer kann dabei den Querschnittsverengungsbereich dieser Venturidüse und/oder des aus Zuleitungsabschnitt und Auslauf bestehenden Durchflusselementes ausbilden, der Ansaugabschnitt mündet dann in diesen Querschnittsverengungsbereich (das Venturidüsen-Prinzip ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt: Durch die Verengung der Venturidüse reißt das/der durch den Zuleitungsabschnitt einströmende Gas und/oder Dampf über den im Querschnittsverengungsbereich angesetzten Ansaugabschnitt die Milch mit, hierdurch erfolgt ein Aufschäumen der Milch im Bereich der Querschnittsverengung bzw. der Aufschäumkammer, bevor die so realisierte Mischung über den Auslauf abgegeben wird).
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, mindestens eine Förderpumpe zum Ansaugen der Milch über den Ansaugabschnitt, zum Fördern derselben in die Aufschäumkammer und zum Ableiten der Milchschaummischung über den Auslauf vorzusehen. Die Förderpumpe(n) bewirkt/bewirken dabei vorteilhafterweise auch die Zufuhr des Gases und/oder des Dampfes in die Aufschäumkammer.
In einer weiteren vorteilhaften Variante kann die Milchaufschäumeinheit als Adapter ausgebildet sein, der zum Anschluss an eine handelsübliche Steigrohrmaschine (zum Zubereiten eines Heißgetränks, insbesondere Kaffee) geeignet ist. Die einzelnen Bauteile der Milchaufschäumeinheit sind dann an die Steigrohrmaschine so angepasst, dass der (nach Ausbilden des Überdrucks im Flüssigkeitsbehälter entstehende) Flüssigkeitsdampf durch den Steigrohrabschnitt der Steigrohrmaschine gedrückt und in die Aufschäumkammer der Milchaufschäumeinheit eingeleitet werden kann. Der durch den Überdruck getriebene Dampf kann somit zum Aufschäumen der Milch in der Aufschäumkammer eingesetzt werden.
Ebenso ist es möglich, die Milchaufschäumeinheit als Adapter zum Anschluss an die Dampfdüse einer elektrischen Kaffeemaschine (Halbautomat) auszubilden: Die einzelnen Bauteile der Milchaufschäumeinheit werden dabei z. B. so realisiert, dass der Zuleitungsabschnitt der Milchaufschäumeinheit an der Dampfdüse festgeklemmt wird. Der aus der Dampfdüse ausströmende Dampf kann dann über den Zuleitungsabschnitt in die Aufschäumkammer der Milchaufschäumeinheit eingeführt werden und zum Aufschäumen der Milch benutzt werden.
Bei einer erfindungsgemäßen, eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit umfassenden Steigrohrmaschine kann es sich insbesondere um eine ohne jegliche elektrische und elektromechanische Bauteile ausgebildete Steigrohrmaschine handeln. Diese umfasst einen Flüssigkeitsbehälter, in dem Flüssigkeit (Wasser) mittels einer Heizquelle erhitzt werden kann. Die Heizquelle ist bevorzugt eine externe Heizquelle (beispielsweise ein Elektro- oder Gasherd, auf den die Steigrohrmaschine gestellt wird), alternativ dazu kann jedoch auch eine in die Steigrohrmaschine eingebaute, interne Heizquelle (z. B. eine Heizschlange nach dem Wasserkocherprinzip) zum Erhitzen der Flüssigkeit vorgesehen sein. Die Steigrohrmaschine weist darüber hinaus einen Steigrohrabschnitt auf, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass durch Erhitzen der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter entstehender Flüssigkeitsdampf (Wasserdampf) durch einen im Flüssigkeitsbehälter durch das Erhitzen ausgebildeten Überdruck durch den Steigrohrabschnitt nach oben getrieben wird. Hierzu kann das untere, in den Flüssigkeitsbehälter mündende Ende des Steigrohrabschnitts so im Flüssigkeitsbehälter platziert werden, dass es sich, auch bei nahezu vollständig aufgefülltem Flüssigkeitsbehälter, noch oberhalb des Flüssigkeitspegels im Flüssigkeitsbehälter befindet. Das untere Ende ist in diesem Fall so angeordnet, dass ein überdruckbedingtes Aufsteigen von Flüssigkeit durch den Steigrohrabschnitt verhindert wird, dass also lediglich ein Aufsteigen von Dampf durch den Steigrohrabschnitt ermöglicht ist.
Der Steigrohrabschnitt bzw. sein oberes Ende ist dann so ausgebildet und angeordnet, dass mit ihm der aufsteigende Flüssigkeitsdampf in die Aufschäumkammer der in die Steigrohrmaschine integrierten Milchaufschäumeinheit gedrückt wird und damit ein Aufschäumen der Milch möglich ist. Der Steigrohrabschnitt bzw. sein oberes Ende kann hierzu als zumindest ein Teil des vorbeschriebenen Zuleitungsabschnittes der Milchaufschäumeinheit ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Steigrohrmaschine so ausgebildet, dass der Flüssigkeitsdampf erst ab einem vorbestimmten Mindest-Überdruck im Flüssigkeitsbehälter (bevorzugt im Bereich von 0.2 bis 4 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 0.5 bis 1.5 bar) durch den Steigrohrabschnitt nach oben aufsteigen kann. Dies kann, wie nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, beispielsweise mithilfe eines Hubelementes realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante weist die Steigrohrmaschine ein oberes, mit dem Flüssigkeitsbehälter verbindbares (bevorzugt druckdicht verbindbares und/oder verschraubbares) Behältnis auf, das als dasjenige Gefäß, aus dem die Milch ansaugbar ist und in das die als dieser Milch durch das Aufschäumen resultierende Milchschaummischung ableitbar ist, ausgebildet ist.
Ebenso ist es denkbar, die erfindungsgemäße Milchschaumeinheit in einen Kaffeevollautomaten so zu integrieren, dass innerhalb des Kaffeevollautomaten die anzusaugende Milch und die abgeleitete Milchschaummischung in einem Kreislauf führbar sind. Hierzu kann innerhalb des Kaffeevollautomaten ein geeigneter Milchaufnahmebehälter ausgebildet sein, der eine entsprechende Kreislaufführung erlaubt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dazu zeigen:
1 ein grundlegendes Kreislaufprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 eine erfindungsgemäße Steigrohrmaschine, die eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit integriert.
3 eine weitere erfindungsgemäße Steigrohrmaschine, die eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit integriert.
4 eine als Adapter zum Anschluss an eine Steigrohrmaschine ausgebildete, erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit.
5 eine weitere, als Adapter ausgebildete, erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit zum Anschluss an eine Steigrohrmaschine.
6 eine als Adapter zum Anschluss an eine Dampfdüse einer elektrischen Kaffeemaschine ausgebildete, erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit.
1 skizziert eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit, die eine Aufschäumkammer 1, einen in diese Aufschäumkammer führenden Ansaugabschnitt 2 und einen aus der Aufschäumkammer herausführenden Auslauf 3 aufweist. Über eine separate Druckleitung d ist dem Inneren der Aufschäumkammer 1 Wasserdampf D unter Überdruck zuführbar. Die Elemente 1, 2, 3, d sind hier als Venturidüse ausgebildet, wobei die Druckleitung d den Einlass der Venturidüse, der Auslauf 3 den Auslass der Venturidüse und der Ansaugabschnitt 2 das Abnahmerohr bzw. das Ansaugrohr der Venturidüse bilden. Die Aufschäumkammer 1 entspricht einer Querschnittsverengung der Leitungsführung von der Druckleitung d hin zum Auslauf 3, wobei der Ansaugabschnitt 2 an dieser Engstelle des Querschnitts in diese Leitungsführung, also in die Aufschäumkammer führt. Ein in Strömungsrichtung vor der Aufschäumkammer 1 in den Kreislauf führender Luftansaugabschnitt 18 (der in der Regel mit seinem einen Ende in den Ansaugabschnitt 2 mündet und dessen anderes Ende zum Ansaugen von Luft L oberhalb des maximal zu erwartenden Füllstands im Gefäß 4, siehe nachfolgend, angeordnet ist) kann hier vorteilhafterweise ebenfalls vorhanden sein, ist jedoch hier nicht gezeigt.
Wird unter Druck Dampf D durch die Druckleitung d in die Aufschäumkammer 1 gepresst, so saugt, nach dem dem Fachmann bekannten Venturiprinzip, die Venturidüse mithilfe des Ansaugabschnitts 2 Milch M aus dem Gefäß 4 an, schäumt diese Milch innerhalb der Aufschäumkammer 1 mittels des zugeführten Dampfes D auf und leitet die entstehende Milchschaummischung MS über den Auslauf 3 ab. Gefäß 4, Ansaugabschnitt 2 und Auslauf 3 sind dabei so ausgebildet und positioniert, dass sowohl das Ansaugen der Milch M, als auch das Ausleiten der Milchschaummischung MS aus diesem bzw. in dieses Gefäß 4 erfolgt. Hierzu ist hier das ansaugende, aufschäumkammer-abgewandte Ende 2a des Ansaugabschnitts 2, in Bezug auf einen vorbestimmten Flüssigkeitspegel im Gefäß 4 gesehen, unterhalb dieses Flüssigkeitspegels und das die Milchschaummischung MS abgebende, aufschäumkammer-abgewandte Ende 3a des Auslaufs 3 oberhalb dieses Flüssigkeitspegels angeordnet. Vertikal gesehen sind hier somit diese beiden Enden 2a, 3a beabstandet voneinander angeordnet, wobei das ansaugende Ende 2a des Ansaugabschnitts 2 im Bereich des Innenbodens des Gefäßes 4, jedoch beabstandet von diesem angeordnet ist. Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, die beiden Enden 2a, 3a auf ein und demselben Niveau unterhalb des vorbestimmten Flüssigkeitspegels (der einem Mindestfüllgrad an Milch im Gefäß 4 entspricht) und im Bereich des Innenbodens des Gefäßes 4 anzuordnen. In einer weiteren Ausführungsform kann (z. B. über eine rein manuell einstellbare Niveau- bzw. Höhenregulierung oder aber auch über eine elektrische Regelung) die vertikale Lage des Endes 2a innerhalb des Gefäßes 4, also der Abstand zwischen dem Boden des Gefäßes 4 und dem Ende 2a variabel einstellbar sein. Diese Höhenregulierung der Ansaugung hat z. B. den Vorteil, dass der Aufschäumgrad variabel eingestellt werden kann: Wird das Ende 2a knapp unterhalb des Flüssigkeitspegels M in Gefäß 4 angeordnet, so ist der Aufschäumgrad geringer als bei Anordnung des Endes 2a in Bödennähe.
Das in Bezug auf 1 beschriebene Prinzip ist, sofern nichts anderes gesagt ist, in der beschriebenen Form als Milchaufschäumeinheit in den nachfolgenden weiteren Ausführungsbeispielen integriert.
So zeigt 2 eine erfindungsgemäße, eine solche Milchaufschäumeinheit integrierende Steigrohrmaschine 14, die ohne jegliche elektrische und elektromechanische Bauteile auskommt.
Die Steigrohrmaschine 14 umfasst zunächst, wie eine handelsübliche Steigrohrmaschine nach dem Stand der Technik, einen Flüssigkeitsbehälter 9, der an seinem oberen Ende mit einem innen hohlen Außengewinde 20a versehen ist, wobei über dessen Hohlraum 20h Wasser F in den Flüssigkeitsbehälter 9 eingefüllt werden kann. Dieser Flüssigkeitsbehälter 9 ist aus einem hitzebeständigen Material und kann daher auf eine externe Heizquelle H (z. B. Elektroherd) gestellt und über diese erhitzt werden. Ganz analog wie eine handelsübliche Steigrohrmaschine weist die erfindungsgemäße Steigrohrmaschine 14 darüber hinaus einen oberen Behälter 4a auf, der mit einem dem vorbeschriebenen Außengewinde 20a entsprechenden Innengewinde 20i versehen ist und mit diesem druckdicht auf das Außengewinde des (unteren) Flüssigkeitsbehälters 9 aufschraubbar ist. Die am oberen Ende des Außengewindes 20a angeordnete, ringförmig umlaufende Dichtung 21 stellt die Druckdichtigkeit der Verbindung des oberen Behälters 4a (nach seinem Aufschrauben) mit dem unteren Flüssigkeitsbehälter 9 sicher, sodass im Inneren des Behälters 9 Druck aufgebaut werden kann. Schließlich ist in einer Wand des Flüssigkeitsbehälters 9 ein Sicherheitsventil 19 ausgebildet, das ab einem vordefinierten Druck von hier 4 bar innerhalb des Gefäßes 9 automatisch öffnet und somit einer Sicherheitsgefährdung durch einen zu hohen Druck im Behälter 9 vorbeugt.
Im Unterschied zu einer handelsüblichen Steigrohrmaschine ist bei der Maschine 14 jedoch kein Einsatz vorgesehen, in den Kaffee eingefüllt wird, der dann durch aufsteigende Flüssigkeit überdruckbedingt durchströmt wird. Stattdessen endet das untere Ende 10u des Steigrohrabschnitts 10 (nachfolgend vereinfacht auch als Steigrohr 10 bezeichnet) im oberen Bereich des Flüssigkeitsbehälters 9 und innerhalb desselben direkt unterhalb des unteren Endes des Außengewindes 20a. Der Abstand des unteren Endes 10u des Steigrohres 10 von der Innenseite des auf die Heizquelle H aufzustellenden Bodens des Flüssigkeitsbehälters 9 ist somit so groß, dass selbst bei nahezu vollständiger Füllung des Flüssigkeitsbehälters 9 mit Wasser F der Wasserpegel unterhalb dieses Endes 10u liegt.
Ebenso wie bei einer handelsüblichen Steigrohrmaschine ist das untere Ende 10u des Steigrohrs 10 im Flüssigkeitsbehälter 9 angeordnet und das obere Ende 100 des Steigrohrs 10 innerhalb des oberen Behälters 4a. Das Steigrohr 10 führt somit vom oberen Bereich des Innenraums des Behälters 9 innerhalb des Gewindes 20a, 20i und durch den Boden des oberen Behälters 4a in dessen Innenraum.
Im Gegensatz zu einer handelsüblichen Steigrohrmaschine sind nun der obere Bereich des Steigrohres 10 und sein oberes Ende 100 als Zuleitungsabschnitt 5 einer erfindungsgemäßen Milchaufschäumeinheit ausgebildet: Die Milchaufschäumeinheit ist hier somit als Aufsatz auf dem oberen Ende des Steigrohres 10 angeordnet.
Die Aufschäumkammer 1, der Ansaugabschnitt 2, der Auslauf 3 und der als Zuleitungsabschnitt 5 ausgebildete obere Teil des Steigrohrs 10 bilden eine Venturidüse 6 wie folgt: Ein erstes Ende des Ansaugabschnitts 2 ist im bodennahen Bereich des Inneren des oberen Behälters 4a angeordnet. Dieses Ende mündet über einen Rohrabschnitt 2a des Ansaugabschnitts 2 oberhalb des oberen Endes 100 des Steigrohrs 10 und oberhalb eines vorbestimmten Füllgrades im Behälter 4a (der einem maximal zu erwartenden Milch- bzw. Milchschaumfüllgrad im Behälter 4a entspricht) in den Venturidüsen-Aufsatz 6 der erfindungsgemäßen Milchaufschäumeinheit. Dieses Ende des Ansaugabschnitts 2 mündet innerhalb der Venturidüse 6 in die Aufschäumkammer 1, die als Hohlraum in Form einer Querschnittsverengung 7 der Venturidüse ausgebildet ist. Am horizontal gesehen der Einmündung des Ansaugabschnitts 2 gegenüberliegenden Ende der Aufschäumkammer 1 erweitert sich der Innenquerschnitt der Venturidüse gemäß dem Venturidüsen-Prinzip konisch und bildet hierdurch das der Aufschäumkammer 1 zugewandte Ende des Auslaufs 3. Dieses Ende mündet in einen horizontalen Rohrabschnitt des Auslaufs 3, dem sich ein kurzer, nach unten gebogener Abschnitt anschließt, über den, siehe nachfolgend, die Ausleitung der Milchschaummischung MS aus dem Auslauf 3 in das obere Behältnis bzw. Gefäß 4a erfolgt. Gegenüber dem im Sodenbereich, also unterhalb des Füllgrades im oberen Gefäß 4a, angeordneten, angesaugenden Ende des Ansaugabschnitts 2 ist das ausleitende Ende des Auslaufs 3 oberhalb dieses Füllgrades, also vertikal gesehen beabstandet vom ansaugenden Ende des Ansaugabschnitts 2 angeordnet.
In den vorbeschriebenen Engstellenbereich 7, also in das Innere der Aufschäumkammer 1 mündet von unten der Zuleitungsabschnitt 5 bzw. obere Teil des Steigrohres 10. Gemäß des Venturidüsen-Prinzips verjüngt sich der Zuleitungsabschnitt 5 beim Einmünden in die Aufschäumkammer konisch.
Die Funktionsweise der gezeigten Steigrohrmaschine 14 ist wie folgt: Zunächst wird Wasser F über das innen hohle Außengewinde 20a des Flüssigkeitsbehälters 9, also durch das Hohlvolumen 20h in den Flüssigkeitsbehälter 9 so eingefüllt, dass der Wasserpegel unterhalb der Position des unteren Endes 10u des Steigrohres 10 liegt. Anschließend wird der obere Behälter 4a (mit dem daran fixierten Steigrohr 5, 10 sowie der am Steigrohr lösbar fixierten Milchaufschäumeinheit 1, 2, 3, 6, 7) druckdicht mit dem unteren Flüssigkeitsbehälter 9 verschraubt. Sodann erfolgt ein Befüllen des oberen Behältnisses 4a mit Milch M. Anschließend erfolgt ein Erhitzen des Wassers F auf dem Herd H. Hierdurch bildet sich oberhalb des Flüssigkeitspegels im Behälter 9 eine Dampfdruckatmosphäre D aus. Nachdem ein vorbestimmter Überdruck innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 9 erreicht ist (siehe nachfolgend), wird gemäß dem Steigrohrprinzip Wasserdampf D innerhalb des Steigrohrs 10, also durch den Zuleitungsabschnitt 5 der Milchaufschäumeinheit nach oben gedrückt.
Die hierdurch erfolgende Strömung von Wasserdampf D durch den Zuleitungsabschnitt 5 und den Auslauf 3 reißt nun, gemäß des Venturi-Prinzips, über den Ansaugabschnitt 2 aufgrund eines durch die Querschnittsverengung bewirkten statischen Unterdrucks Flüssigkeit, also Milch M, mit. Die durch den Ansaugabschnitt 2 angesaugte bzw. mitgerissene Milch M wird somit innerhalb der Aufschäumkammer 1 bzw. an der Engstelle 7 der Venturidüse 6 durch den aufsteigenden Wasserdampf D aufgeschäumt und als Milchschaummischung MS über den Auslauf 3 der Venturidüse in das obere Gefäß 4a abgeführt.
Da sowohl der Ansaugabschnitt 2, als auch der Auslauf 3 in das obere Behältnis 4 mündet, wird der auslaufende Milchschaum MS mit der anzusaugenden Milch M vermischt. Es ergibt sich somit der vorbeschriebene Kreislauf, bei dem ein und dieselbe Milch- bzw. Milchschaummenge durch erneutes Ansaugen über den Ansaugabschnitt 2, Vermischen mit aufsteigendem Wasserdampf D und Ableiten über den Auslauf 3 mehrfach angesaugt und aufgeschäumt werden kann.
Die gezeigte Steigrohrmaschine 14 stellt somit einen extern beheizten Milchschäumer mit einer Milchaufschäumeinheit nach dem Umlaufprinzip im Einkammersystem dar: Die externe Beheizung H erhitzt den Wasserinhalt F so, dass sich bei genügender Energiezufuhr das Dampfvolumen D bildet. Zur Erzeugung eines ausreichenden Überdrucks im Behälter 9 ist hier nicht nur eine druckdichte Verbindung 21 zwischen den beiden Behältnissen 9 und 4a auszubilden, sondern auch zunächst die Milchaufschäumeinheit 1, 2, 3, 5, 6 und 7 druckdicht zu verriegeln: Dies geschieht hier dadurch, dass die Milchaufschäumeinheit als mechanisches Hubelement 11 ausgebildet ist. Das Hubelement 11 weist hierzu eine (nicht gezeigte) Arretierung auf, die zunächst durch Drücken der Milchaufschäumeinheit nach unten manuell verriegelt werden kann und sich erst bei einem vordefinierten Mindest-Überdruck innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 9 (hier z. B.: 1.0 bar) löst (wodurch das Hubelement 11 bzw. die Milchaufschäumeinheit druckbedingt nach oben gedrückt und hierdurch ein Durchströmen des Wasserdampfs D durch den Zuleitungsabschnitt 5, die Aufschäumkammer 1 und den Auslauf 3 und somit ein Ansaugen der Milch über den Ansaugabschnitt 2 ermöglicht wird. Übersteigt somit der Druck die Vorspannkraft des Hubelements 11 bzw. der Milchaufschäumeinheit, so steigt der Dampf D durch das Steigrohr 10, 5 nach oben in die Aufschäumkammer 1 und saugt die im oberen Behältnis 4a befindliche Milch M nach dem vorbeschriebenen Venturi-Prinzip durch den Ansaugabschnitt 2 an.
Um das gewünschte und/oder ein optimales Aufschäumen der Milch M zu gewährleisten, führt im Bereich des waagerechten Rohrabschnittes 2a des Ansaugabschnitts 2 ein Luftansaugabschnitt 18 in den Ansaugabschnitt 2. Das diesem waagrechten Rohrabschnitt 2a entfernt liegende Ende 18a (luftansaugendes Ende) des Luftansaugabschnitts 18 ist oberhalb dieses waagrechten Rohrabschnitts 2a angeordnet, so dass auch bei maximalem Füllgrad im Behälter 4a ein Ansaugen von Luft L ermöglicht ist. Über diesen Luftansaugabschnitt 18 kann, neben der Milch M, auch Luft L in den Ansaugabschnitt 2 gesaugt werden. Der Luftansaugabschnitt kann verschließbar ausgebildet sein, so dass nach dem Verschließen mittels des Venturieffekts über den Abschnitt 2, 18 nur noch Milch(schaum) M, MS angesaugt wird, jedoch keine Luft L mehr. Dies bietet die Möglichkeit zum schnellen Erwärmen der Milch, wird jedoch ggf. mit einem gewissen ”Verwässerungseffekt” durch Vermischung mit kondensiertem Dampf bezahlt.
Die Ausgabe der aufgeschäumten Milch MS erfolgt somit wiederum in den oberen Behälter 4a. Am Beginn des Ansaugprozesses der Milch M besteht somit die sich im oberen Behältnis 4a befindende Mischung z. B. zu 100 Prozent aus Milch. Durch ständiges Wiederansaugen 2, Verschäumen 1 und Ausleiten 3 von Milch M bzw. Milchschaum MS nimmt der Prozentsatz an flüssiger Milch M im oberen Behältnis 4a kontinuierlich ab. Gleichzeitig steigt der Anteil des Milchschaums MS an, sodass am Ende des Prozesses, welcher z. B. durch einen Anwender selbständig beendet werden kann, der Inhalt des oberen Behältnisses 4a zu maximal 100 Prozent aus Milchschaum MS besteht.
Alternativ dazu ist es auch möglich, die Vorrichtung 14 so auszugestalten, dass das Umwandeln von flüssiger Milch in Milchschaum durch den vorbeschriebenen Kreislauf nach einer vorbestimmten Zeitdauer automatisch beendet wird, Hierzu kann beispielsweise eine Zeitschaltuhr mit wählbarer Laufdauer in die Vorrichtung 14 integriert sein, die durch ein Lösen der vorbeschriebenen Verrastung des Hubelements 11 gestartet wird. Schließlich ist es ebenso möglich, die Vorrichtung 14 so auszubilden, dass der vorbeschriebene Kreislauf nach Erreichen eines vordefinierten Aufschäumgrades automatisch beendet wird.
Um den für den Aufschäumprozess erforderlichen Mindest-Überdruck (Vordruck) innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 9 erzeugen zu können, muss der Behälter 9 druckdicht abgedichtet werden können. Dies geschieht wie vorbeschrieben durch Einschrauben der beiden Elemente 4a, 9 ineinander mittels der Dichtungen 21. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, Verbindungstechniken wie z. B. einen Bajonettverschluss, einen Schnappverschluss (einseitig mit Scharnier oder zweiseitig zum vollständigen Abnehmen des Oberteils 4a) oder auch andere Verbindungstechniken vorzusehen. Erst wenn der für den Schäumprozess erforderliche Startdruck (hier z. B.: 1 bar) erreicht ist, wird somit durch ein druckbedingtes Anheben des Hubelementes 11 bzw. der Milchaufschäumeinheit der Dampfdurchgang D durch das Steigrohr 10, 5 und den Auslauf 3 eröffnet.
Das für die Vordruckerzeugung verwendete, vorbeschriebene Hubelement 11 kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise realisiert sein: Rein manuell zu bedienende Hubelemente, die z. B. manuell verrastet und gelöst werden, sind ebenso denkbar wie halbautomatische oder vollautomatische Hubelemente. Bei halbautomatischen Hubelementen 11 kann beispielsweise ein manuelles Betätigen der Verrastung (Abdichten) erfolgen, das anschließende Lösen der Verrastung kann z. B. nach einer vordefinierten Zeit (rein zeitabhängige Öffnung), bei einem vordefinierten Druck (über eine vordefinierte Federvorspannung oder ein Schnappelement usw.) oder temperaturbedingt (beispielsweise unter Einsatz einer Bimetall-Schnappscheibe oder eines Bimetalls) automatisch erfolgen.
Der Dampfdurchgang soll hierbei, nach Erreichen des Mindest-Überdrucks, möglichst unverzüglich, d. h. ohne nennenswerten Zeitversatz eröffnet werden (Prinzip eines vordruckgesteuerten 2/2-Wegeventils). Die Umsetzung dieser Funktion erfolgt hier durch das Ausbilden der Milchaufschäumeinheit als Hubelement derart, dass dieses Hubelement 11 in einer unteren Endstellung eine Raststellung besitzt, in welcher das Steigrohr 10, 5 zum Inneren der Venturidüse 6 bzw. zur Aufschäumkammer 1 hin abgedichtet ist. Nach Überschreiten des Mindest-Überdrucks wird das Hubelement 11 druckbedingt in eine obere Endstellung gedrückt, die Verrastung somit gelöst, sodass Dampf D in die Venturidüse 6 gelangt und der Aufschäumprozess gestartet wird. Hierzu kann auch zusätzlich ein Schalter vorgesehen werden, der, nach dem Hochdrücken des Hubelementes 11, den Ansaugvorgang über den Ansaugabschnitt 2 startet.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheiten und/oder solche Einheiten umfassende erfindungsgemäße Steigrohrmaschinen beschrieben. Diese sind grundsätzlich wie in den 1 und 2 beschrieben aufgebaut, sodass nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben werden.
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Steigrohrmaschine 14, deren Milchaufschäumeinheit 1, 2, 3, 6, 7 hier ebenfalls in Form eines auf das obere Ende 100 des Steigrohrabschnitts 5, 10 aufgesetzten und dort lösbar fixierten Hubelementes 11 ausgebildet ist.
Im Gegensatz zum in 2 gezeigten Fall umfasst die Steigrohrmaschine 14 jedoch keinen auf den Flüssigkeitsbehälter 9 aufschraubbaren, oberen Behälter 4a. Stattdessen ist an der Oberseite des Flüssigkeitsbehälters 9 ein Einfüllstutzen 22 in Form einer mit einem Innengewinde versehenen Hohlbohrung ausgebildet. Das untere Ende 10u des Steigrohrabschnitts 10 weist ein entsprechendes Außengewinde auf, mit dessen Hilfe dieses untere Ende 10u, nach Auffüllen des Behälters 9 über die Hohlbohrung des Einfüllstutzens 22 mit Wasser F in den Einfüllstutzen 22 einschraubbar ist. Die vorbeschriebene Verrastung ist hier am oberen Ende 100 des Steigrohrabschnitts 10 ausgebildet (nicht gezeigt), sodass auch hier, nach Festschrauben des unteren Endes 10u innerhalb des Einfüllstutzens 22 zunächst Druckdichtigkeit im Flüssigkeitsbehälter 9 hergestellt ist. Nach Überschreiten des vorbeschriebenen Mindest-Überdrucks erfolgt ein Anheben der Milchaufschäumeinheit bzw. des Hubelementes 11 im oberen Bereich 100 des Steigrohrabschnitts 10, sodass ein Durchströmen des Flüssigkeitsdampfes D durch den Zufuhrabschnitt 5 bzw. das Steigrohr 10, die Aufschäumkammer 1 und den Auslauf 3 und somit ein Ansaugen der Milch M über den Ansaugabschnitt 2 erfolgen kann. Die Milch M wird hier aus einem externen Gefäß (Tasse 4b), das auf der Oberseite des Flüssigkeitsbehälters 9 auf diesen aufgestellt ist, angesaugt. Die unteren Enden des Ansaugabschnitts 2 und des Auslaufs 3 sind so angeordnet und ausgebildet, dass der vorbeschriebene Kreislauf zum mehrfachen Ansaugen und Abgeben von Milch M bzw. Milchschaum MS von/an dem/das Gefäß 4b realisiert werden kann.
3 zeigt somit eine Abwandlung des mit Bezug auf 2 beschriebenen Prinzips durch Abwandlung des Gefäßes 4: Der in 2 ausgebildete obere Behälter 4a ist hier durch ein separates Gefäß 4b (Glas, Tasse, Behälter zum Zwischentransport o. ä.) ersetzt. Ein Verbindungsgewinde 20 samt Dichtelement 21 ist somit hier nicht notwendig. Stattdessen ist zum Befüllen der Füllstutzen 22 vorgesehen, welcher hier mit dem Steigrohr 10, 5 kombiniert ist. Die Verbindung zum Flüssigkeitsbehälter 9 erfolgt hier über einen Gewindestutzen. Alternativ dazu kann der Füllstutzen 22 auch separat auf dem Flüssigkeitsbehälter 9 bzw. dem Druckkörper angeordnet werden, d. h. getrennt vom Steigrohr 10, 5.
Diese Variante hat den Vorteil, dass ein Umfüllvorgang entfällt, dass also die aufgeschäumte Milchschaummischung MS direkt in das für den Verzehr vorgesehene Behältnis 4b eingeleitet werden kann. Zudem sinkt die Anzahl der Bauteile zur Realisierung der erfindungsgemäßen Kreislauffunktion, somit sinken die Stückkosten. Schließlich lässt sich in dieser Kombination das Steigrohr mit der Milchaufschäumeinheit sehr einfach manuell oder in einer Spülmaschine reinigen.
4 zeigt die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Milchaufschäumeinheit als Adapter 12 zum Anschluss an eine handelsübliche Steigrohrmaschine zum Zubereiten von Kaffee. Diese handelsübliche Steigrohrmaschine 13 umfasst ein Unterteil bzw. einen Flüssigkeitsbehälter 9 sowie ein druckdicht 21 auf dieses Unterteil 9 aufschraubbares Oberteil 26 (Sammelbehältnis). Beim Gebrauch des Adapters 12 (siehe nachfolgend) in Verbindung mit der handelsüblichen Steigrohrmaschine 13 wird der Kaffeepulver-Einsatz der Steigrohrmaschine einfach weggelassen.
Der erfindungsgemäße Adapter 12 weist einen Schlauchabschnitt 24 auf, an dessen einem Ende ein Klemmelement 23 ausgebildet ist. Mithilfe des Klemmelements 23 kann der Adapter 12 bzw. dessen eines Schlauchende 24 am oberen Ausgang 100 des oberen Steigrohrabschnitts 10 (der in das Oberteil 26 führt und mit dem normalerweise der heiße Kaffee in den Sammelraum dieses Oberteils 26 geleitet wird) festgeklemmt werden. Nach dem Festklemmen bilden der Steigrohrabschnitt 10 und der Schlauchabschnitt 24 eine druckdichte Verbindung, durch die, nach Erhitzen der Flüssigkeit F im Behälter 9 durch die Heizquelle H, Flüssigkeitsdampf D hindurch gepresst wird.
Am dem Klemmelement 23 gegenüberliegenden Ende weist der Schlauchabschnitt 24 ein Ventil 25 auf, das manuell geöffnet werden kann. Alternativ dazu kann auch ein beim Erreichen eines vorbestimmten Mindest-Überdrucks von z. B. 1 bar automatisch öffnendes Ventil 25 vorgesehen sein.
Der Schlauchabschnitt 24 bildet hier den Zuleitungsabschnitt der Milchaufschäumeinheit, mit dem der Wasserdampf D in die Aufschäumkammer 1 der Venturidüse 6 bzw. in die Querschnittsverengung 7 der Venturidüse 6 eingeleitet werden kann.
Wird somit das Ventil 25 manuell geöffnet, so strömt Flüssigkeitsdampf D über das Steigrohr 10, das Klemmelement 23 und den Schlauchabschnitt 24 sowie das Ventil 25 in die Aufschäumkammer 1 und reißt (über den Ansaugabschnitt 2) nach dem Venturi-Prinzip Milch M aus dem separaten Gefäß 4 mit. Die Milch wird wie vorbeschrieben in der Aufschäumkammer 1 aufgeschäumt und die entstehende Milchschaummischung MS über den Auslauf 3 in dasselbe Gefäß 4 abgegeben.
Der erfindungsgemäße Adapter 12 (der die Elemente 1, 2, 3, 6, 7, 23, 24 und 25 umfasst) ist, z. B. durch Vorsehen einer geeigneten Schlauchlänge 24 und einer geeigneten, die Elemente 1, 2, 3, 6, 7 und 25 integrierenden Gehäuseeinheit (hier nicht gezeigt) so ausgebildet und kann so angeordnet werden, dass der Milch-Milchschaum-Kreislauf innerhalb eines externen, auf der Oberseite des Oberteils 26 aufgestellten Behältnisses 4 realisiert werden kann.
4 zeigt somit eine erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit in Form eines Adapters 12 für eine handelsübliche Steigrohrmaschine bzw. einen handelsüblichen Espressokocher. Hierbei wird der Adapter 12 mittels der Klemmeinheit 23 mit dem Grundgerät bzw. Espressokocher 9, 26 druckdicht verbunden. Der Einsatz für Kaffeepulver (dessen – unterer – Steigrohrabschnitt in den Wasservorrat F ragt) wird dabei nicht montiert. Bei Beheizung H und damit folgendem Druckaufbau steht somit ein Dampfdruck D am Ventil 25 an. Wird dieses Ventil manuell geöffnet, strömt der Dampf durch die Milchaufschäumeinheit und schäumt die in der Tasse 4 befindliche Milch M entsprechend auf MS.
Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, mit einem Zusatzgerät (Adapter) auch mittels eines bereits existierenden Espressokochers Milchschaum erzeugen zu können.
5 zeigt eine Abwandlung des in 4 gezeigten Prinzips, bei dem der Adapter 12 ein mobiler Adapter zum Aufsetzen auf separate, beispielsweise neben handelsüblichen Steigrohrmaschinen 13 aufgestellten Behältnissen 4 ausgebildet ist.
Hierzu ist der Schlauchabschnitt 24 so weit verlängert, dass die Milchaufschäumeinheit 1, 2, 3, 6, 7, 25 direkt auf das Behältnis 4 (z. B. Trinkbecher) aufgesetzt werden kann. Auf Basis der Verlängerung des Schlauchabschnitts 24 können (eine ausreichende Schlauchlänge von z. B. 50 cm vorausgesetzt) gleichzeitig mehrere Trinkgefäße 4 nebeneinander aufgebaut und mit Milch vorbereitet werden. Ist die Gehäuseeinheit (nicht gezeigt) der Milchaufschäumeinheit geeignet ausgebildet, d. h. ermöglicht sie ein schnelles Aufsetzen der Milchaufschäumeinheit auf die einzelnen externen Behältnisse nacheinander, ohne dass es zum Ausspritzen von Milch oder Milchschaum aus dem jeweils bearbeiteten Behältnis kommt (dies kann beispielsweise durch eine flächige Ausbildung des unteren Gehäuseendes realisiert werden, dessen Form an den oberen Rand der Behältnisse 4 angepasst ist), so ist praktisch ein gleichzeitiges Aufschäumen in mehreren externen Gefäßen 4 möglich.
Start und Stop des Schäumvorgangs können jeweils durch einen in dem vorbeschriebenen Gehäuse realisierten, manuell zu bedienenden Schalter erfolgen. Alternativ dazu ist es auch möglich, einen Druckschalter vorzusehen, der automatisch durch Aufsetzen des Gehäuses auf ein Behältnis 4 geöffnet und durch Abheben des Gehäuses von diesem Behältnis wieder geschlossen wird.
6 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Milchaufschäumeinheit ebenfalls als Adapter, wie in den 4 und 5 gezeigt, ausgebildet ist (sodass nachfolgend nur die Unterschiede zu den 4 und 5 beschrieben werden), wobei dieser Adapter 15 jedoch mit seinem Schlauchabschnitt 24 über ein Anschlusselement 27 zum Anschluss an die Dampfdüse 16 einer elektrischen Kaffeemaschine 17 (Halbautomat) ausgebildet ist. Bei geeigneter Schlauchlänge 24 von z. B. 60 cm ist, ebenso wie mit Bezug auf 5 beschrieben, ein quasi gleichzeitiges Bearbeiten mehrerer externer Behältnisse 4 (Gläser oder Tassen) möglich.
Zusätzlich kann hier die Kaffeemaschine 16 eine Regelelektronik 8 aufweisen, die über eine Steuerleitung 8a mit dem Ventil 25 und mit einem am Gehäuse der Milchaufschäumeinheit (nicht gezeigt) angeordneten, optischen Sensor (nicht gezeigt) verbunden ist. Mithilfe des Sensors kann auf optischem Weg der Füllgrad an Milch M innerhalb eines externen Gefäßes 4 bestimmt werden und der Regelelektronik 8 mitgeteilt werden. Die Verbindung 8a ist somit bidirektional.
Aus dem mitgeteiltem Füllstand im jeweiligen Gefäß 4 errechnet die Regelelektronik 8 automatisch eine Zeitdauer für das Aufschäumen der Milch im jeweiligen Gefäß 4. Die Zeitdauer kann dabei so eingeregelt werden, dass sie mit der jeweils vorhandenen Milchmenge im Gefäß 4 linear ansteigt. Es kann jedoch auch ein anderes Regelverhalten vorgesehen sein. Beispielsweise kann, mithilfe eines in einem Speicher der Regelelektronik 8 in Form einer Look-up-Tabelle abgelegten Zusammenhangs die Zeitdauer so eingeregelt werden, dass, in Abhängigkeit von der im Behältnis 4 vorhandenen Milchmenge M, ein vorbestimmter Aufschäumgrad erreicht wird.
Als Dampfquelle D wird somit in 6 nicht mehr ein handelsüblicher Espressokocher verwendet, sondern eine elektrische Kaffeemaschine in Form einer halbautomatischen Siebträgermaschine, wie sie aus der Gastronomie bekannt ist. Solche Maschinen weisen zum Aufschäumen von Milch eine Dampfdüse 16 auf, mithilfe derer Dampf aus der Maschine abgeleitet werden kann und wobei in einem separaten Gefäß Milch durch Einleiten dieses Dampfes aufgeschäumt werden kann. Andiese Dampfdüse 16 wird dann mithilfe des Anschlusselementes 27 die erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheit angeschlossen.
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Milchaufschäumeinheit kann somit auch bei den vorbeschriebenen Halbautomaten die Zubereitung von Milchschaum vereinfacht und rationalisiert werden sowie eine portionsgenaue Schaummenge erreicht werden.
Durch die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele werden die folgenden Vorteile der erfindungsgemäßen Milchaufschäumeinheiten offenbart:

– Einfaches und zuverlässiges, konstruktives Prinzip zum schnellen Erhitzen und Aufschäumen von Milch in vielen Design- und Funktionsvarianten.
– Adapterlösungen für bereits vorhandene Espressokocher oder Halbautomaten sind ebenso möglich wie neu gestaltete Steigrohrmaschinen, die erfindungsgemäße Milchaufschäumeinheiten integrieren.
– Durch geeignete Ausformung der einzelnen Elemente kann ein Überlaufen von Flüssigkeiten ohne Weiteres verhindert werden.
– Es lassen sich im Vergleich zum Stand der Technik höhere Temperaturen des Milch-/Milchschaumgemisches M, MS erzielen, auch ist aufgrund der Reproduzierbarkeit der Milchaufschäumung eine höhere Trennschärfe bei Milch/Kaffee-Mischgetränken und somit eine verbesserte Optik realisierbar.

Claims

Milchaufschäumeinheit umfassend eine Aufschäumkammer (1), einen in die Aufschäumkammer führenden Ansaugabschnitt (2) und einen aus der Aufschäumkammer heraus führenden Auslauf (3), wobei die Aufschäumkammer, der Ansaugabschnitt und der Auslauf so ausgebildet sind, dass Milch (M) über den Ansaugabschnitt ansaugbar und in die Aufschäumkammer führbar und darin mit dieser Aufschäumkammer zugeführtem Gas und/oder Dampf (D), insbesondere Luft und/oder Wasserdampf, aufschäumbar ist und dass die durch das Aufschäumen resultierende Milchschaummischung (MS) über den Auslauf aus der Aufschäumkammer ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumkammer (1), der Ansaugabschnitt (2) und der Auslauf (3) so ausgebildet und angeordnet sind, dass die anzusaugende Milch (M) und die abgeleitete Milchschaummischung (MS) in einem Kreislauf führbar sind.
Milchaufschäumeinheit nach dem vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumkammer (1), der Ansaugabschnitt (2) und der Auslauf (3) so ausgebildet und angeordnet sind, dass Milch mittels des Ansaugabschnitts aus einem Gefäß (4) ansaugbar ist und dass die aus dieser Milch durch das Aufschäumen resultierende Milchschaummischung mittels des Auslaufs in genau dieses Gefäß (4) ableitbar ist und/oder dass die Aufschäumkammer (1), der Ansaugabschnitt (2) und der Auslauf (3) so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein und dieselbe Menge an Milch und/oder Milchschaum (M, MS) mehrfach durch diese Einheiten (1 bis 3) hindurch leitbar ist.
Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumkammer (1), der Ansaugabschnitt (2) und/oder der Auslauf (3) so ausgebildet und angeordnet ist/sind, dass Milch mit Hilfe eines Differenzdrucks über den Ansaugabschnitt in die Aufschäumkammer ansaugbar, dort aufschäumbar und über den Auslauf ableitbar ist und/oder dass integriert in und/oder verbunden mit die/der Aufschäumkammer (1), den/dem Ansaugabschnitt (2) und/oder den/dem Auslauf (3) eine Förderpumpe zum Ansaugen der Milch über den Ansaugabschnitt, zum Fördern der Milch in die Aufschäumkammer und zum Ableiten der Milchschaummischung über den Auslauf ausgebildet ist, wobei die Förderpumpe bevorzugt auch zum Zuführen des Gases und/oder Dampfes (D) in die Aufschäumkammer ausgebildet ist.
Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch einen in die Aufschäumkammer führenden Zuleitungsabschnitt (5) zur Zufuhr des Gases und/oder Dampfes (D) in die Aufschäumkammer, wobei zumindest Abschnitte der Aufschäumkammer (1), des Ansaugabschnitts (2), des Auslaufs (3) und des Zuleitungsabschnitts (5) als Venturidüse (6) ausgebildet sind, wobei die Aufschäumkammer im und/oder als Querschnittsverengungsbereich (7) dieser Venturidüse (6) ausgebildet ist und wobei der Zuleitungsabschnitt (5) und/oder der Ansaugabschnitt (2) in diesen Querschnittsverengungsbereich (7) mündet.
Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Regelelektronik (8), die so ausgebildet ist, dass die Zeitdauer des Aufschäumens von Milch in Abhängigkeit von einer vorbestimmten, zum Aufschäumen vorgesehenen Milchmenge, insbesondere einer in ein Gefäß (4) gemäß Anspruch 2 einfüllbaren und/oder eingefüllten Milchmenge, regelbar ist und/oder eine Regelelektronik (8), die so ausgebildet ist, dass das Aufschäumen von Milch beendet wird, wenn ein vorbestimmter, bevorzugt variabel einstellbarer Aufschäumgrad einer vorbestimmten, zum Aufschäumen vorgesehenen Milchmenge, insbesondere einer in ein Gefäß (4) gemäß Anspruch 2 einfüllbaren und/oder eingefüllten Milchmenge, erreicht ist, wobei der Aufschäumgrad dem Masseverhältnis von der bereits aufgeschäumten Milch zu der vorbestimmten, zum Aufschäumen vorgesehenen Milchmenge entspricht.
Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Milchaufschäumeinheit als Adapter (12) zum Anschluss an eine Steigrohrmaschine, insbesondere an eine Steigrohrmaschine (13) zum Zubereiten von Kaffee und/oder Tee, und so ausgebildet ist und/oder einen derart ausgebildeten Adapter (12) so umfasst, dass aus dem Flüssigkeitsbehälter (9) der Steigrohrmaschine überdruckbedingt Flüssigkeitsdampf (D), insbesondere Wasserdampf, durch den Steigrohrabschnitt (10) der Steigrohrmaschine drückbar und der Aufschäumkammer (1) der Milchaufschäumeinheit zuführbar ist zum Aufschäumen der Milch (M).
Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Milchaufschäumeinheit als Adapter (15) zum Anschluss an eine Dampfdüse (16) einer elektrischen Kaffeemaschine (17) so ausgebildet ist und/oder einen derart ausgebildeten Adapter (15) so umfasst, dass aus der Dampfdüse (16) abgeführter Dampf (D) der Aufschäumkammer (1) der Milchaufschäumeinheit zuführbar ist zum Aufschäumen der Milch.
Steigrohrmaschine (14), insbesondere ohne jegliche elektrische und elektromechanische Bauteile ausgebildete Steigrohrmaschine, umfassend einen Flüssigkeitsbehälter (9), in dem Flüssigkeit (F), insbesondere Wasser, mittels einer externen (H) oder einer integrierten Heizquelle erhitzbar ist, und einen mit seinem unteren Ende (10u) so in den Flüssigkeitsbehälter (9) mündenden Steigrohrabschnitt (10), der so ausgebildet und angeordnet ist, dass durch Erhitzen der Flüssigkeit (F) im Flüssigkeitsbehälter entstehender Flüssigkeitsdampf (D), insbesondere Wasserdampf, überdruckbedingt durch das untere Ende des Steigrohrabschnitts und in letzterem nach oben drückbar ist, gekennzeichnet durch eine Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steigrohrabschnitt (10) und/oder sein oberes Ende (100) so ausgebildet und angeordnet ist/sind, dass mit ihm/ihnen der Flüssigkeitsdampf (D) in die Aufschäumkammer (1) der Milchaufschäumeinheit drückbar ist zum Aufschäumen der Milch, wobei bevorzugt die Milchaufschäumeinheit gemäß Anspruch 4 und so ausgebildet ist, dass der Steigrohrabschnitt (10) und/oder sein oberes Ende (100) zumindest einen Teil des Zuleitungsabschnitts (5) der Milchaufschäumeinheit ausbildet/ausbilden,
Steigrohrmaschine (14) nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsdampf (D) erst ab einem vorbestimmten Mindest-Überdruck im Flüssigkeitsbehälter (9), insbesondere erst ab einem Mindest-Überdruck im Bereich von 0.2 bis 4 bar, bevorzugt von 0.5 bis 1.5 bar, durch das untere Ende (10u) des Steigrohrabschnitts und in letzterem nach oben drückbar ist, wobei hierzu bevorzugt die Milchaufschäumeinheit oder ein Teil derselben und/oder der Steigrohrabschnitt (10) oder ein Teil desselben ein Hubelement umfasst/umfassen und/oder als solches Hubelement (11) ausgebildet ist/sind.
Steigrohrmaschine (14) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Milchaufschäumeinheit gemäß Anspruch 2 ausgebildet ist, wobei das Gefäß (4) ein mit dem Flüssigkeitsbehälter (9) verbindbares, bevorzugt druckdicht verbindbares und/oder verschraubbares, und/oder ein oberhalb des Flüssigkeitsbehälters (9) anordnbares Behältnis (4a, 4b) ist.
Kaffeevollautomat mit integrierter Milchaufschäumeinheit, wobei die Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Milchaufschäumeinheitsansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zum Aufschäumen von Milch (M) mit einer Milchaufschäumeinheit nach einem der vorhergehenden Milchaufschäumeinheitsansprüche, wobei Milch über den Ansaugabschnitt (2) angesaugt wird, in die Aufschäumkammer (1) geführt wird und darin mit der Aufschäumkammer zugeführtem Gas und/oder Dampf, insbesondere Luft und/oder Wasserdampf, aufgeschäumt wird und wobei die durch das Aufschäumen resultierende Milchschaummischung (MS) über den Auslauf (3) aus der Aufschäumkammer abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die anzusaugende Milch und die abgeleitete Milchschaummischung in einem Kreislauf durch den Ansaugabschnitt (2), die Aufschäumkammer (1) und den Auslauf (3) geführt werden.