技术领域
[0001] 本公开涉及一种用于饮料制备装置的热交换器及饮料制备装置，所述饮料制备装置用于制备新鲜冲沏的、经冷却的饮料。此外，本公开涉及一种所述用于制备新鲜冲沏的、经冷却的饮料的饮料制备装置，所述饮料制备装置具有热交换器。
背景技术
[0002] 已知这样的饮料制备装置，所述饮料制备装置按份制备并输出新鲜冲沏的热饮，如茶或咖啡。此外，为了能提供更多种类的产品，还有这样的需求，即能够制备并输出经冷却的咖啡或茶饮料。但此时，多数情况下要使用速溶饮料。
[0003] 由EP 2 278 240 A2已知一种用于制备新鲜冲沏的、经冷却的咖啡的装置。这里，经由热交换器冷却来自冲沏装置的新鲜冲沏的咖啡。采用预先冷却的自来
水作为
冷却水，所述
自来水在冷却新鲜冲沏的热咖啡时升温并且重新供应给冲沏装置，用于制备其他咖啡饮料。
[0004] 在这种用于输出新鲜冲沏的冷咖啡的装置中，一方面希望有尽可能短的流动路径，另一方面希望有尽可能好的冷却效果和对冷却水中的热量有高回收率，该热量用于后续的冲沏过程。通
过热交换器较长的流动路径会提高直到输出经冷却的咖啡饮品之前的等待时间并且会增大存留在热交换器中的咖啡饮品的残留体积。相反，较短的流动路径会降低热交换器的效率。
发明内容
[0005] 因此，本公开的目的是提供一种用于前面所述类型的饮料制备装置的改进的热交换器。
[0006] 所述目的通过方案1的特征来实现。在方案6中给出一种具有这种热交换器的饮料制备装置。优选的设计方案能由从属的方案中获得。
[0007] 根据本公开，所述热交换器具有能由要冷却的饮料流动通过的内部流路和围绕内部流路设置的外部流路，其中内部流路和外部流路之间的环形腔能够由
冷却液体流动通过，并且内部流路和外部流路在
流体上是分开的，但相互处于热
接触中，在所述热交换器中，设有设置在内部流路中的、伸长的并且沿流动方向延伸的内置体，所述内置体能够由内部流路内部要冷却的液体绕流。所述内置体优选在内部流路的整个长度上延伸。通过所述内置体，一方面减小了内部流路中的体积，另一方面改善了热传递，因为要冷却的液体必须流动通过内置体与内部流路的内壁之间的间隙，因此与在外部流路中流动的冷却液体有更好的热接触。
[0008] 所述热交换器优选设计成管式热交换器，但不是必须设计成管式热交换器。由此，内部流路和外部流路可以构造成管状的，特别是构造成内管和(同轴地)包围内管的外部
套管。
[0009] 在一个优选的实施形式中，内置体是伸长的丝线、金属线或杆的形式，由
食品安全级的塑料(例如PTFA(特氟龙)或有机
硅)制成。由于所述塑料柔性的特性，热交换器可以以任意的方式弯曲，例如卷绕成螺旋形以节省空间。如果内置体此时局部地与内壁接触，则这并不会产生其他影响。也可以按预定的间距给内置体设置间距保持件，所述间距保持件用于确保内置体与内管的内壁之间有恒定的间距。
[0010] 热交换器的长度，即内管和套管的长度，或者说内部流路或外部流路的长度优选在2m至6m之间，更为优选地在3m至5m之间。内管能够由液体自由流动通过的容积优选小于1dl、更为优选地小于0.5dl，并且最优选地小于0.2dl。由此，在热交换器的流路中只留下很小的残余体积。这种小填充体积与所得到的大的表面积相结合确保实现高效的热传递。另一方面，等待时间保持较短，在一个优选的实施形式中所述等待时间只在2至3秒的范围内。
[0011] 在具有所述类型的热交换器的饮料制备装置中，所述热交换器的套管或者所述热交换器的外部流路能够与新鲜水供应装置连接，从而内管和套管之间的环形腔能够由新鲜水流动通过。相应地，内管或其内部流路可以与冲沏装置连接，从而内管可以由新鲜冲沏的饮料流动通过，流动通过套管的环形腔的新鲜水输送给
热水器，所述新鲜水存放在所述热水器中，以便制备后续的饮料。套管与新鲜水供应装置的连接或内管与冲沏装置的连接以适当的方式通过相应的换向
阀进行。为了实现从新鲜冲沏的热饮料向冷却水尽可能完整的热传递，热交换器以适宜的方式以逆流方向运行，就是说，冷却液的流动方向和要冷却的热饮料的流动方向是相反的。
[0012] 在一个特别优选的实施形式中，单位时间内流动通过所述热交换器的冷却液和要冷却的热饮料的体积基本上是相等的，就是说，从热水器提取的热水的量恰好等于通过热交换器的冷却剂循环向热水器供应的新鲜水的量。这例如可以这样来实现，即，所述热交换器的
冷却剂回路位于水
泵的入口侧，所述水泵的压
力接头与热水器连接并且所述水泵同时通过向热水器加压以将热水输送到冲沏装置中。由水泵输送的实现流动通过热交换器的冷却回路的
水体积这里对应于所述水泵通过向热水器加压以向冲沏装置输送的热水体积。
[0013] 在所述冲沏装置的下游优选设有换向阀，通过所述换向阀在出口侧能有选择地使冲沏装置与饮料出口连接，以便输出新鲜冲沏的热饮料，或者可选地使冲沏装置与热交换器、具体而言是与热交换器的内管连接，以便输出新鲜冲沏的经冷却的饮料。
附图说明
[0014] 由下文参考附图对
实施例的说明得出其他优点和实施方式。其中：
[0015] 图1示出了逆流运行的管式热交换器的示意图；
[0016] 图2示出了具有沿轴向延伸的内置体的管式热交换器的示意性剖视图；以及[0017] 图3示出了用于制备新鲜冲沏的经冷却的饮料的饮料制备装置的水路图。
具体实施方式
[0018] 在图1中示出的热交换器10具有内管11以及同轴地围绕内管设置的外部套管12。所述套管12在端侧是封闭的，从而只有内管11的端部伸出。套管12在其两个端部上具有沿轴向通入所述套管的入口12a和出口12b。要冷却的液体沿箭头方向流动通过内管11。用作冷却剂的新鲜水沿反方向流动通过套管12，并且在内管11的外壁进行绕流，从而经由内管
11中的液体与套管12中的冷却液形成热接触。要冷却的液体、即新鲜冲沏的热饮料在其通过内管11的路程上向套管12中的冷却水释放其热量，所述冷却水由此被加热。
[0019] 在一种示例性的构造中，内管11的内径为3mm，壁厚为0.5mm。所述套管12的内径为5mm。管长为约10m。由此得出内管11的能被流动通过的容积为0.7dl。内管11内部的热饮料体积流量和套管12中的冷却水的体积流量选择成相同的。如果将
温度为90℃的新冲沏的咖啡引导通过内管11，并引导处于20℃的室温下的冷却水通过套管12，则实现了咖啡的最终温度为25℃以及将冷却水加热到85℃。通过时间为10秒。
[0020] 在图2中示出了管式热交换器10的另一种实施形式。该热交换器10也具有内管11和同轴地围绕内管设置的套管12。内管11也由要冷却的液体流动通过。新鲜水流动通过套管12和内管11之间的环形间隙，以便进行冷却。与图1的区别是，在内管11的内部设置与内管同轴地延伸的内置体13。所述内置体可以是丝线、金属线或杆。所述内置体降低了内管11的内部容积并且实现了更好的热传递，因为要冷却的液体可以始终在管壁的附近流动，而不能在
中轴线的区域内流动。
[0021] 在这个示例性示出的构造中，内管11的内径也是3mm。内管11的壁厚降低到0.3mm，以便实现更好的热传递。内置体13的直径为2mm。套管的内径为4.7mm。管长选择为4.2m。由此得到的内管11内部的能由液体流动通过的容积仅为0.16dl。在通过时间仅为2.3秒的情况下，对于1dl的液体，在这种所选择的构造中实现了，将90℃的咖啡饮料冷却到25℃，并且将冷却水从20℃加热到85℃。
[0022] 在图3中以水路布图的形式示出的饮料制备装置具有
锅炉形式的热水器20，所述热水器具有设置在其中的加热装置21、入口管道22、提取管道23、液位
传感器24、温度传感器25以及
安全阀或过压阀26。所述安全阀或过压阀用于，防止由于在锅炉中加热的水的
热膨胀导致锅炉20爆裂，其方式是，在超过允许的最大压力时打开过压阀26并且让水经由用虚线示出的管道26’从锅炉中逸出。
[0023] 在热水器20的入口侧连接水泵30，所述水泵将新鲜水从自来水接头21泵送到热水器20中，以便在提取热水时对热水器进行补充填充并维持热水器20出口侧的水压稳定。在自来水
接口31的下游设有
截止阀32，利用所述截止阀能够将该装置与自来水管网分离。此外，在进水口中还设有止回阀33和减压阀34，所述减压阀将管道压力限制在约0.3bar至1.0bar的预设值。
[0024] 在减压阀34的下游设有换向阀35(二位三通阀)，利用所述换向阀35能将新鲜水供应管道直接与水泵30连接，或者可选地经由热交换器10的冷却剂回路绕行到水泵30。为此在减压阀34的下游分出一个分支管线36，所述分支管线通向热交换器10的冷却剂回路。相应的回输管路通过所述换向阀35在其发生转换的切换
位置中与水泵30连接。
[0025] 在水泵30的上游或者在换向阀35和水泵30之间可选地还可以设置流量计39。所述流量计用于测量由所述水泵输送的水量，以便对所输出的热水进行计量。此外，在水泵30压力侧的接头和热水器20的水入口22之间设有止回阀37，当通过加热装置21进行加热时而使热水器20内部的压力升高的情况下，所述止回阀37防止水向水入口22回流。
[0026] 在热水器的提取管道23上通过
电磁阀38连接冲沏装置40，通过所述提取管道可以提取热水。通过打开的电磁阀38可以在水泵30接通的情况下从热水器20向冲沏装置40输送热水。这种冲沏装置通常也称为冲沏组件。所述冲沏装置按本身已知的方式包括加热器41和冲沏腔42，利用所述加热器可以对冲沏组件40进行预热，向所述冲沏腔42中按份填入新
研磨的咖啡粉43。在本公开的范围内可以使
用例如记载在EP 2 561 778A1中的冲沏组件，为了避免不必要的重复，这里引用该文件的全部内容。
[0027] 冲沏组件40设计成，使得所述冲沏组件能够打开，以便将按份定量的咖啡粉43填入，所述咖啡粉是事先在自动
饮料机的研磨机中按份地新研磨的。此外，在冲沏过程之后打开冲沏组件40时，可以将残留的咖啡渣排出到残渣容器中。冲沏组件40此外还具有活动的
活塞(未示出)，所述活塞能将填入的咖啡粉43
压实到位于冲沏腔41中的冲沏滤网上。在活塞移动缩回之后，来自热水器20的处于水泵30的压力下的冲沏水可以流动通过这样压实的咖啡粉43。
[0028] 当然，也可以替代如这里示出的冲沏组件40而使用构造成用于接纳所谓咖啡胶囊或咖啡包这样的冲沏装置。
[0029] 冲沏完成的咖啡通过出口管道和换向阀45从冲沏组件40直接导向用于咖啡饮料的出口46，或者从所述换向阀45经由热交换器10导向出口46。
[0030] 在该实施例中示出的饮料制备这种的功能原理如下：为了输出新鲜冲沏的热咖啡，打开截止阀32并且将换向阀35带到在图3中右边的切换位置中，从而新鲜水供应装置31直接与水泵30连接。打开水泵30，从而在泵压力下将新鲜水输送到热水器20。打开截止阀38，使得热水到达冲沏装置40，在冲沏装置中对填充在其中的新研磨的咖啡粉43进行冲沏。
将换向阀45切换到在图3中右边的切换位置中，从而冲沏装置40的出口直接与饮料出口46连接。由此从饮料出口输出新鲜冲沏的热咖啡。
[0031] 为了制备新鲜冲沏的、经冷却的咖啡饮料，将换向阀35带入其在图3中左边的切换位置，从而首先引导新鲜水供应装置31的新鲜水通过热交换器10的冷却剂回路、即在图2中示出的外部套管12，然后新鲜水通过换向阀35到达水泵30。换向阀45被带入其在图3中左边的切换位置，从而新鲜冲沏的热咖啡饮料经由热交换器10到达饮料出口46。由此，在热交换器10中通过来自新鲜水供应装置31的冷的新鲜水冷却热咖啡饮料。新鲜水本身通过热咖啡饮料加热并且被导入锅炉20中，在这里保存新鲜水，用于下一个冲沏过程。由此在输出新鲜冲沏的冷饮料时，回收了在冲沏过程中出现的废热并对补充装填到锅炉20中的新鲜水进行预热。由水泵引导通过热交换器的新鲜水体积等于所制备的饮料体积，例如1dl新鲜冲沏的咖啡由1dl新鲜水冷却。由于热交换器10的内管11能被流动通过的容积较小，在热交换器10中仅存留很少的咖啡饮料残余量。由于热交换器的长度较短，咖啡饮料的通过时间仅有几秒钟。
[0032] 为了将咖啡饮料冷却到更低的温度，可以通过另一个这里未示出的冷却装置、例如通过帕尔贴冷却器或
压缩机-
蒸发器冷却系统附加地对用于冷却的新鲜水进行预冷却。
