Verfahren zur Abgabe von Milchportionen in Getränkebereitungsmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgabe von Milchportionen in Getränkebereitungsmaschinen mit einer Milchfüll- Standsüberwachungseinrichtung für einen Milchbehälter nach Patentanspruch 1, insbesondere für Kaffeemaschinen mit beigestelltem Milchbehälter für die Bereitung von Cappuccino. Ferner betrifft die Erfindung eine Milchfüllstandsüber- wachungseinrichtung für einen Milchbehälter nach Patentan- spruch 2 zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Kaffeemaschinen wird vielfach der Milchschaum für den Cappuccino und die Erwärmung von Milch mit Hilfe des Venturi- Prinzips in einer Aufschäumvorrichtung realisiert. Mit einem geeigneten Dampfstrahl wird ein Unterdruck erzeugt, der die Milch aus einem Vorratsbehälter (Milchbehälter) via ein Schlauchsystem ansaugt und in die Düse der Aufschäumvorrichtung leitet. In der Düse wird die Milch mit dem Dampf zusammengebracht und mit einem beruhigten Austrittsstrahl verlässt das Milch-Dampf-Luft-Gemisch die Aufschäumvorrichtung und läuft in die Tasse. Wird der kalten Milch beim Ansaugen Luft beigemischt, wird in der Tasse warme Milch mit einem darüber liegenden Milchschaum hergestellt. Ohne Luftzudosie- rung kann die Milch nur erwärmt werden.

Falls zu wenig oder keine Milch im Milchbehälter ist und der Ablauf der Milchproduktbezüge, insbesondere der Cappuccino- bezug in der Kaffeemaschinensteuerung, fix programmiert ist, bekommt der Konsument nur einen Kaffee ohne oder mit zu wenig Milch und Milchschaum. Für den Benutzer ist dies ärgerlich, muss er doch den ganzen Vorgang nochmals wiederholen um einen perfekten Cappuccino (Milchprodukt) zu erhalten und den eventuell bereits bezogenen Kaffee wegschütten. Dies bedeutet

eine Verschwendung von Ressourcen und hat auch finanzielle Auswirkungen, insbesondere wenn der Konsument für den Cappuccinobezug einen fixen Betrag zahlen muss, sei dies in einem Bürobetrieb oder im Gastrobereich.

Ist die Milchzuführung unterbrochen, sei dies weil keine oder zu wenig Milch vorhanden ist, bildet sich beim Bezug kein homogener Milchaustrittsstrahl aus der Düse. Zum ersten ärgernis kommt dadurch noch dazu dass die Frontseite der Kaffee- maschine durch Milch-, Wasser- und Dampfspritzer verschmutzt werden kann.

Da die Milchbehälter zudem meistens nicht durchsichtig sind, kann der Konsument den Füllstand der Milch schlecht kontrol- lieren. Die beigestellte Milch sollte möglichst gekühlt aufbewahrt werden. Dies wird vielfach mit einem Isolierbehälter (doppelwandige Konstruktion mit vakuumisiertem Zwischenraum) oder mit einem kleinen Kühlschrank mit Verwendung eines Peltier-Elements erreicht. Bei diesen Vorrichtungen ist es nicht möglich, den Milchfüllstand ohne ein öffnen der Behältnisse zu kontrollieren. Zudem ist dies meist auch unpraktisch und wird oft vergessen.

Es gibt zwar Getränkebereitungsmaschinen wie beispielsweise die „Thermoplan Tiger" der Firma Thermoplan, die über ein integriertes Milchsystem mit einem gekühlten Milchtank im

Unterbau verfügen. Das Gerät verfügt zudem über eine kapazitiv arbeitende Milchfüllstandsüberwachungseinrichtung. Naturgemäss ist aber auch hier der Milchfüllstand im Milchtank für den Benutzer der Getränkebereitungsmaschine nicht ohne weiteres ersichtlich. Es hat sich zudem gezeigt, dass bei diesem Gerät im Falle des Ansprechens der Milchfüllstandsüberwachungs- einrichtung, d.h. beim Ansprechen des kapazitiv arbeitenden

Sensors, ein gegebenenfalls gerade in Ausführung begriffener Milchausgabevorgang nicht vollständig durchgeführt, sondern

vorzeitig abgebrochen wird.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, bei Getränkebereitungsmaschinen wie Kaffeemaschinen ein verbessertes und benutzer- freundlicheres Verfahren zur Bereitung von Getränken mit Milch oder Milchbestandteilen vorzuschlagen. Weiterhin soll eine geeignete Milchfüllstandsüberwachungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Die Lösung geht davon aus, dass ein von der Gerätesteuerungselektronik kontrollierter Bezug einer Milchportion aus dem Milchbehälter selbst dann vollständig und mit genügender Milchmenge zu Ende geführt wird, wenn die Milchfüllstandsüber- wachungseinrichtung während des Bezugs der Milchportion ein Absinken der Standhöhe der Milch unter einen Schwellenwert signalisiert .

Gleichzeitig wird dem Benutzer zur weiteren Erhöhung der Bedienungsfreundlichkeit der Getränkebereitungsmaschine beim Absinken der Standhöhe der Milch unter den Schwellenwert an einer Anzeige eine Indikation gegeben, dass der Milchbehälter leer ist, und es werden auch weitere Bezüge von Milchportionen gesperrt, bis der Milchbehälter wieder genügend gefüllt ist oder zumindest bis die Milchfüllstandsüberwachungseinrichtung diese Funktion wieder freigibt.

Indem man sicherstellt, dass ein angefangener Milchbezugsvorgang auch stets vollständig zu Ende geführt wird, erreicht man, dass der Milchauslaufstrahl immer homogen bleibt und dadurch Strahlunregelmässigkeiten und Spritzer zuverlässig vermieden werden.

Selbstverständlich müssen hardwareseitig dazu die notwendigen Voraussetzungen ebenfalls vorhanden sein. So muss mit konstruktiven Massnahmen sichergestellt werden, dass im Fall des Ansprechens des Schwellenwertsensors im Milchbehälter noch genügend Milch vorhanden ist, um den angefangenen Vorgang auch tatsächlich zu Ende führen zu können. Da derartige Massnahmen jedoch im Wesentlichen meist Dimensionierungsfragen sind, z.B. bei der Festlegung der Höhe der Ansaugöffnung eines Ansaugrohrs und der Höhe der Auslösung eines Schwellenwertsignales, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich auf eine mögliche Ausführungsform Bezug genommen.

Bei den Schwellenwertsensoren kann auf verschiedene Wirkungsprinzipien zurückgegriffen werden. So können beispielsweise kapazitiv oder resistiv wirkende Sensorprinzipien eingesetzt werden. Kapazitive überwachungen haben den Vorteil, dass sie elektronisch einfacher zu realisieren sind. Derartige Schaltungen sind dem Fachmann jedoch grundsätzlich bekannt, weshalb sie im Folgenden auch nicht im Detail erläutert sind.

Durch die Möglichkeit, dass entweder ein intern oder ein extern angeordneter Milchbehälter verwendet werden kann, lässt sich die Benutzerfreundlichkeit noch weiter verbessern, insbesondere dann, wenn ein modulares Erweiterungskonzept vorge- sehen ist (d.h. ein geeigneter Milchbehälter kann der Getränkebereitungsmaschine beigestellt werden) .

Im Falle eines extern angeordneten Milchbehälters kann auch eine am Milchbehälter angebrachte externe Auswerteelektronik vorhanden sein. Diese dient dann jedoch in der Regel lediglich der Füllstandinformation und hat, mit Ausnahme von Signalweitergabefunktionen an die Gerätesteuerungselektronik der Getränkebereitungsmaschine, keine weiteren Funktionen. Es kann aber dennoch sehr praktisch und klarheitsfördernd sein, den Füllstand direkt am , betroffenen' Gerät anzuzeigen.

Im Folgenden wird die erfindungsgemässe Füllstandsüberwachung bei einer Kaffeemaschine mit zwei Beispielen unter Verwendung des resistiv wirkenden Sensorprinzips anhand von Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Kaffeemaschine mit beigestelltem Milchbehälter,

Fig. 2 eine SchnittZeichnung des Milchbehälters mit einer externen Auswerteelektronik in einer ersten Aus- führungsvariante, und

Fig. 3 eine vereinfachte SchnittZeichnung der Anordnung der Elemente der Milchfüllstandsüberwachungsein- richtung im Milchbehälter gemäss der ersten Aus- führungsvariante.

Fig. 4 eine SchnittZeichnung des Milchbehälters mit einer externen Auswerteelektronik in einer zweiten Ausführungsvariante .

Die Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Kaffeemaschine mit einem beigestellten Milchbehälter 1.

Dabei wird Milch in den Milchbehälter 1 eingefüllt, der in einer Kaffeemaschine 11 oder vorzugsweise ausserhalb derselben angeordnet ist. Dieser Flüssigkeitsbehälter 1 ist vorzugsweise ein Isolierbehälter und kann aus Metall, Glas oder Kunststoff gefertigt sein. Dadurch kann die Milch längere Zeit in diesem Behälter aufbewahrt werden. Die Milch wird von einem Ansaug-

rohr 3 mit einem flexiblen Schlauch 7 zu einem Milchschäumer 12 mit einem Milchauslauf 13 gesogen. Der Schlauch 7 ist auf der einen Seite an einem Schlauchanschluss 6 eines Behälterdeckels 2 des Milchbehälters 1 aufgesteckt und auf der anderen Seite an einer Andockstelle 8 des Milchschäumers 12. Beide Verbindungen können vom Anwender zur Reinigung gelöst werden.

Am Behälterdeckel 2 sind das Ansaugrohr 3 und ein Messstab 4 in einem geeigneten Abstand zueinander befestigt. Das Ansaug- rohr 3 wird zum Ansaugen der Milch benötigt und ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise Metall, hergestellt. Der kürzere, ebenfalls elektrisch leitende Messstab 4, der auch als unten verschlossenes Rohr ausgeführt sein kann, ist parallel zum Ansaugrohr 3 am Behälterdeckel 2 fixiert. Im Messstab 4 kann auch eine Temperaturmessung integriert sein, mit der die Milchtemperatur gemessen bzw. kontrolliert werden kann. Falls die Temperatur zu hoch wird, kann dies dem Konsumenten direkt über eine Anzeige 10 an der Kaffeemaschine 11 gemeldet werden. Die beiden Elemente Ansaugrohr 3 und Messstab 4 sind elektrisch mit einer Signalleitung 5 mit einer Gerätesteuerungselektronik 9 der Kaffeemaschine 11 verbunden. Mittels Leitwertänderung zwischen dem Ansaugrohr 3 und dem Messstab 4 kann der Füllstand der Milch überwacht werden. Die Leitfähigkeit der Milch ist grösser als diejenige der Luft. Das Prinzip kann auch auf andere Flüssigkeiten übertragen werden, wie Wasser, Tee, etc. Sinkt das Milchniveau unter den (kürzeren) Messstab 4, so gibt es einen markanten Messsignalsprung. Dieses Signal wird direkt in der Gerätesteuerungselektronik 9 oder mit einer externen Anzeige 16 ausgewertet. Bei der direkten Signalauswertung mit der Gerätesteuerungselektronik 9 kann der Bezug von Milchprodukten unterbrochen oder gesperrt werden bis wieder genügend Milch nachgefüllt ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Auslaufstrahl aus dem Milchauslauf 13 des Milchaufschäumers 12 immer homogen bleibt.

Mit der Gerätesteuerungselektronik 9 kann noch eine gewisse Nachlaufmenge 14 freigegeben werden damit der getätigte Bezug nicht abgebrochen wird, falls die eingestellte Milchbezugs- menge eine Restmenge 15 im Milchbehälter 1 nicht übersteigt. Die Aufforderung zur Milchnachfüllung erfolgt erst bei Milchbezugsende. Dem Konsumenten kann das Füllstandsminimum (Alarm) mit verschiedenen Anzeige-möglichkeiten angezeigt werden; es kann optisch mit einer Displayanzeige, einem aufleuchtenden LED oder Piktogramm oder dergleichen geschehen oder es kann akustisch mit einem Piepser, Summer, Vibrator oder dergleichen erfolgen.

Das angewendete Messprinzip funktioniert auch wenn das Ansaug- röhr 3 und der Messstab 4 koaxial angeordnet sind.

Falls der Milchbehälter 1 aus Metall ist, kann die Füllstandsüberwachung auch zwischen der Behälterwand und dem Messstab 4 gemacht werden, das Ansaugrohr 3 könnte dann aus einem nicht leitenden Material hergestellt werden. Die entsprechende Signalleitung 5 müsste dann natürlich nicht am Ansaugrohr 3, sondern an der Behälterwand des Milchbehälters 1 befestigt werden.

Die Figur 2 zeigt eine Schnittzeichnung des Milchbehälters 1 mit einer externen Auswerteelektronik 16 in einer ersten Ausführungsvariante. Das Messsignal vom Schwellenwertsensor wird hier nicht direkt mit der Gerätesteuerungselektronik 9 der Getränkebereitungsmaschine verbunden, sondern der externen Auswerteelektronik 16 zugeführt. Bei der Signalauswertung mit einer externen Auswerteelektronik 16 wird der Produktbezug bei unterschrittenem Füllstand oder leerem Flüssigkeitsbehälter 1 nicht unterbunden, sondern nur angezeigt. Wird die Anzeige 10 an der externen Auswerteelektronik 16 vom Konsumenten nicht

beachtet und trotzdem ein Cappuccinobezug ausgelöst, so ist der Strahl vom Milchauslauf 13 bei unterschrittenem Füllstand nicht homogen. Dem Konsumenten kann das Füllstandsminimum mit ähnlichen Mitteln wie an der Getränkebereitungsmaschine ange- zeigt werden.

Die Figur 3 zeigt noch eine vereinfachte Schnittzeichnung der Anordnung der Elemente der Milchfüllstandsüberwachungs- einrichtung im Milchbehälter gemäss der ersten Ausführungs- Variante. Das Ansaugrohr 3 ragt tiefer in den Milchbehälter 1 als der kürzere Messstab 4. Sinkt der Füllstand unter das Niveau A, so berührt das untere Ende des Messstabes 4 die Milch nicht mehr und der gemessene Leitwert zwischen dem Ansaugrohr 3 und dem Messstab 4 ist dann viel kleiner. Das Niveau A bezeichnet deshalb in diesem Ausführungsbeispiel den erwähnten Schwellenwert. Dennoch kann über das Ansaugrohr 3 weiter Milch abgesogen werden, bis auch die Ansaugöffnung 17 des Ansaugrohres freiliegt (angedeutet als Niveau B) und nur noch eine Restmenge 15 im Milchbehälter liegt. Die Zwischen Niveau A und B absaugbare Milchmenge wird auch als Nachlauf- menge 14 bezeichnet und ist so bemessen, dass in Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Abgabe von Milchportionen der Bezug von Milchportionen stets vollständig zu Ende geführt werden kann. Die Nachlaufmenge 14 ist somit gleich gross oder grösser als die grösste pro Getränkeauswahl notwendige Milchmenge .

Die Figur 4 zeigt schliesslich noch eine Schnittzeichnung des Milchbehälters mit einer externen Auswerteelektronik in einer zweiten Ausführungsvariante. Der Milchbehälter 1 ist hier aus Metall (oder einem elektrisch leitfähigem Material) . Deshalb kann die Füllstandsüberwachung auch direkt zwischen dem Milchbehälter 1 und dem Ansaugrohr 3 gemacht werden. Dies stellt eine kostengünstigere Lösung dar. Das Ansaugrohr 3 muss in diesem Fall aus zwei Materialien aufgebaut sein. Das obere

Teil des Ansaugrohrs 3 ist hier aus einem elektrisch leitfähigen Material (vorzugsweise Metallrohr) , das untere Teil, hier ein Ansaugteil 19, aus einem nicht leitenden Material (vorzugsweise Kunststoff oder Gummi) . Die beiden Teile müssen dicht miteinander verbunden sein. Mittels einer Kontaktfeder 18 und einem leitenden Verbindungsstück sind die Signalleitungen 5 angeschlossen.

Das Auswertesignal wird erzeugt durch Messen der Leitfähigkeit zwischen dem Ansaugrohr 3 und dem Milchbehälter 1. Zu diesem Zwecke wird das obere Ende des Ansaugrohrs 3 und der Milchbehälter 1 elektrisch mit der externen Auswertelektronik 16 verbunden. Sinkt das Milchniveau unter den elektrisch leitenden Teil vom Ansaugrohr, so erfolgt ein markanter Messsignal- sprung. Durch das Ansaugteil 19 kann aber weiter Milch aus dem Milchbehälter 1 gesogen werden. Die Länge des nichtleitenden Ansaugteils 19 bestimmt die Restmenge 15 und die Nachlaufmenge 14 im Milchbehälter 1.

BezugsZiffernliste

I) Milchbehälter 2) Behälterdeckel

3) Ansaugrohr

4) Messstab

5) Signalleitung

6) Schlauchanschluss 7) Schlauch

8) Andockstelle Milchaufschäumer

9) Gerätesteuerungselektronik

10) Anzeige

II) Kaffeemaschine 12) Milchaufschäumer

13) Milchauslauf

14) Nachlaufmenge

15) Restmenge

16) Externe Auswerteelektronik 17) Ansaugöffnung

18) Kontaktfeder

19) Ansaugteil

20) Leitendes Verbindungsstück

A, B (Füllstands) Niveaus