Brevet FR2685186A1 — publié le 19930625

CELLULE D'EXTRACTION POUR MACHINE A BOISSON CHAUDE DU TYPE MACHINE A CAFE PAR EXEMPLE La présente invention se rapporte au domaine technique général des machines à boisson chaude dEns lesquelles la séparation et l'extraction de la boisson à partir de la mouture aromatique, sont effectuées dans une cellule d'extraction. présente invention concerne une cellule d'extraction de préférence centrifuge, plus particulièrement, mais non exclusivement adaptée a être montée dans une machine a café pour la préparation d'infusion de café à partir d'une cellule d'extraction pourvue d'un moyen de filtrage périphérique. Dans la préparation du café, et en particulier dans le cas de la préparation d'un café du genre "expresso", il est reconnu que le consommateur, est la plupart du temps désireux d'cbtenir un café boisson pourvu à sa suface d'une certaine quantité de mousse. Le consommateur apprécie également que la quantité de mousse obtenue puisse se maintenir à la surface du café pendant un temps suffisanment long. Il est Far ailleurs connu que dans les machines a café de type centrifuge, il s avère extrèmement difficile d'obtenir d'une part une proportion significative de mousse, et d'autre part un maintien curable dans le temps de la mousse. Les phénomènes physiques impliqués dans la fabrication de mousse sont insuffisanment connus, mais il s'avère que pour l'essentiel, la fabrication de mousse est étroitement dépendante de la pression résultant de la perte de charge dans la mouture, et de la proportion d air mélangé à la mouture et à l'eau chaude dans le filtre, la proportion de mousse obtenue étant d'autant plus importante que la pression est élevée. La difficulté d'obtenir une quantité significative de nousse à partir des machines centrifuges peut etre mis au compte de a difficulté, voire de l'impossibilité d'augmente: la pression de fonctionnement en raison cu risque de dégradation ou de rupture qu'une pression importante ferait courir au filtre. Il y a également lieu de noter que les possibilités d'augmentation de la pression de fcnctionnement; Eont en partie liées à la faculté d'augmenter la vitesse de rotation de la cellule d'extraction, une telle augmentation de vitesse étant d'une part limitée, et d'autre part susceptible d'influencer négativement le coût global de la machine En pratique, les machines à café centrifuges ne sont donc pas à même de fournir une quantité significative et durable de mousse. Il a cependant déjà été proposé dans la demande de brevet FR-A-2.487.661 de réaliser une cafetière centrifuge capable d'assurer la production de mousse à la surface, d'un café boisson. La cellule d'extraction est formée d'un tambour collecteur sur lequel est rapporté à l'aide de moyens de verrouillage, un couvercle délimitant avec le tambour un volume de collection de la mouture et de l'eau chaude, la filtration du nélange, composé de l'eau chaude, de la mouture de café et d'air, est assurée par un moyen de filtration consistant en une série de rainures radiales réparties à la périphérie de la cellule d'extraction et; ménagées entre le couvercle et le tambour. La cafetière centrifuge comporte extérieurement à la cellule d'extraction une paroi déflectrice contre laquelle le filtrat iseu des rainures radiales est prcjeté sous un angle aigu@ La conjonction de l'angle de prcjection, de la vitesse de rotation et de la paroi déflectrice est à l'origine de la formation d'une certaine quantité de mousse dans le café. S'il peut être considéré qu'une telle machine de l'art antérieur, de type centrifuge, est à même de fournir un café pourvu de mousse, il n'en demeure pas moins que sa conception est relativement complexe. En effet pour qu'une certaine quantité de mousse scit produite il est nécessaire que la paroi réceptrice et; le tambour soient réalisés et; disposés relativement les uns par rapport; aux autres dans des plages de tolérances dimensionnelles étroites afin d'éviter ou de réduire au maximum les chutes de pression dans la cellule d'extraction il en est de même pour la réalisation de l'unité de filtration. Il s'avère ainsi que la faculté de produire de la mousse est liée au respect de ces tolérances étroites, ce qui revient à réaliser une machine d'un cott unitaire relativement élevé, sans que pour autant la quantité de mousse soit significative et se maintienne à la surface du café. Par ailleurs, il est déjà connu du brevet FR-A-1.584.848 de monter un joint annulaire d'étanchéité entre un filtre annulaire perforé formant la paroi latérale d'une cellule d'extraction ee le couvercle de la cellule d' d'une part et le tambour d'autre part. Un tel montage s'avère insuffisant pour éviter es chutes de pression et produire un café pourvu de mousse, d'autant que l'étanchéité globale d'un tel système diminue dans le temps en raison de l'usure du joint L'objet de a présente invention vise en conséquence à remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus et à fournir une cellule d'extraction de préférence adaptable sur une machine à boisson chaude et capable d'assurer la production d'une mousse durable à l'aide de noyens simples à des pressions de fonctionnement acceptables. Un autre objet de l'invention est de fournir une cellule d'extraction centrifuge dans laquelle la production de mousse et la filtration de la boisson chaude sont maitrisées totalement et simultanément. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'une cellule d extraction, en particulier centrifuge pour machine à boisson chaude, du genre machine café, définissant un corps principal pourvu à à sa périphérie d'un feuillard possédant des perforations servant à la filtration de la boisson chaude caractérisée en ce qu'elle comporte à sa périphérie une paroi latérale dans l'épaisseur de laquelle est d'une part ménagée au moins une fenêtre de dégagement, et d'autre part, intégré le feuillard de manière qu'au moi:ns certaines de ses perforations soient dégagées par la ou les fenêtres. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront et ressortiront plus en détail à la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, , dans lesquels - La figure 1 représente, selon une coupe transversale, une première variante de réalisation d'une cellule d'extraction conforme à l'invention. - La figure 2 représente selon une coupe transversale une seconde variante de réalisation d'une cellule d'extraction conforme à l'invention. - La figure 3 représente selon une vue en perspective, un détail de réalisation d'une cellule d'extraction conforme à l'invention et à la seconde variante de réalisation. La cellule d'extraction montrée à la figure 1 est formée d'un tambour 1 sur lequel est rapporté un couvercle 2 définissant avec le tambour 1, un volume interne 3 de réception et de collecte de la mouture et de l'eau chaude*, Dans l'exemple représenté à la figure 1 la cellule d'extraction définit do préférence u:a corps principal de révolution autour d'un axe principal x-x', par rapport auquel la cellule d'extraction est montée en rotation. Le tambour 1 est ouvert à sa partie supérieure et comporte un fond 4 et une paroi latérale 5 de préférence circulaire, définissant l'enveloppe extérieure du tambour 1. Avantageusement; la paroi latérale 5 se prolonge à sa partie inférieure par une jupe de préhension 6 enveloppant le fond 4. Avantageusement également le fond 4 est constitué d'une zone centrale 7 en forme de cône dont le sommet est situé sur l'axe x-x' et tourné vers le couvercle 2 de manière à constituer un cône rentrant La zone centrale 7 est reliée à la paroi latérale 5, à partir de la grande base inférieure du cône, par une paroi annulaire 8 formant sensiblement un dièdre droit avec l'enveloppe du cône. Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 1 la partie supérieure de la paroi latérale 5 comporte un épaulement 9 formant un collet terminal 10. Le couvercle 2 se présente sous la forne d'un corps de révolution autour de l'axe > :-x' comportant un perçage central 12 par lequel l'eau chaude peut être admise dans la cellule d'extraction. Le couvercle 2 est destiné à être rapporté sur le tambour 1 et verrouillé sur ce dernier. A cet effet le couvercle 2 comporte une enveloppe externe s'étendant sensiblement selon les génératrices de la jupe 6 et est pourvu d'une collerette externe 13 définissant intérieurement des rampes inclinées. Le profil des rampes inclinées est destiné à venir coopérer avec une bordure périphérique 14 du tambour 1 de manière à former un moyen de verrouillage, du type à baillonnette permettant de verrouiller par rctation autour de l'axe x--x' le couvercle sur le tambour 1. Le couvercle 2 présente une conformation et un profil adapté à celui du tambour :L et il comporte en particulier entre son enveloppe externe et une paroi annulaire 14, sensiblement verticale, un espace annulaire dans lequel vient s'emboiter le collet annulaire 10 pour combler partiellement ledit espace Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 1 l'espace libre ainsi. créé est assimilable à un tore, et est occupé par un joint annulaire 15 réalisé en un matériau élastomère, et disposé au fond de l'espace annulaire. Le joint 15 qui est ainsi interposé entre le couvercle 2 et le tambour 1 contribue à rendre étanche la cellule d'extraction au niveau de la jonction entre le couvercle 2 et le tambour 1. il est bien évident que plusieurs joints peuvent être disposés de manière superposée dans l'espace annulaire, et que l'espace annulaire dans lequel le joint 15 est disposé pourrait être réalisé dans le tambour l au lieu d'être réalisé dans le couvercle 2. Dans un tel cas il suffit de réaliser une gorge annulaire dans la partie supérieure du tambour 1 et de conformer le couvercle 2 en conséquence La cellule d'extraction concernant l'invention montrée à la figure 1 est pourvue d'un moyen de filtration 20 s'étendant à la périphérie de la cellule d'extraction, et de préférence à la périphérie du tambour 1, ledit moyen de filtration 20 étant apte à assurer la filtration du mélange présent à l'intérieur de la cellule d'extraction en assurant la séparation du filtrat de la mouture. Dans l'exemple représenté à la figure 1 le moyen de filtration 20 est formé d'un feuillard 21 pourvu de perforations 22, ledit feuillard 21 étant intégré par surmoulage dans le tambour 1 et en particulier dans l'épaisseur de la paroi latérale 5 A cette fin, La paroi latérale ; comporte au moins une, et de préférence une série de fenêtres 24 de dégagement ménagées dans son épaisseur, et réparties avantageusement de manière régulière le long du pourtour de ladite paroi latérale 5 Le feuillard 21 est constitué d'une feuille annulaire s'étendant de préférence sur toute la périphérie de la paroi latérale 5, les perforations 22 étant avantageusement circulaires, alignées et régulièrement espacées à la surface dudit feuillard 21. Le surmoulage est réalisé de manière à obtenir la formation d'une série de ponts 23 délimitant entre eux les fenêtres 24 permettant de dégager les perforations 22. Avantageusement, le feuillard 21 et ses perforations 22, s'étendent sur toute la périphérie de la cellule d'extraction. Bien évidemment, à la place du feuillard 21, il est possible de monter tout moyen de filtration équivalent tel qu'une grille annulaire maillée métallique, une toile métallique ou tissée ou un métal déployé. La cellule d'extraction est montée sur un bâti non représenté sur les figures, et est solidaire d'un moyen d'entrainement en rotation 30 couplé à la partie inférieure du tambour 1. La cellule d'extraction est réalisée de manière préférentielle en un matériau plastique et de préférence en polycarbonate ou en polyamide chargé. Le Joint torrique 15 est réalisé à partir de tous matériaux élastomères présentant de bonnes propriétés de déformation et est réalisé an particulier à partir d'un nitril de type alimentaire d'une dureté de 70 +/- 5 shore. Le feuillard 21 est réalisé par exemple à base de nickel phosphoré d'une épaisseur voisine de 0.12 millimètres. Dans la variante de réalisation montrée à la figure 1 les perforations 22 du feuillard 21 sont réalisées sous la forme d'orifices circulaires d'un diamètre voisin de 50 +/- 1C microns, alignés sur le feuillard 21 selon un même plan P. Bien évidemment à tit:--e de variante il est possible de réaliser dans le feuillard 21 plusieurs séries de perforations 22 alignées selon plusieurs plans superposés P, P', P" (voir figures 1 et 3) lesdits plans étant superposés et sensiblement parallèles. Les figures 2 et 3 montrent une variante de réalisation qui ne diffère de celle montrée à la figure 1. que par la disposition relative du joint et du moyen de filtration. Dans la variante montrée aux figures 2 et 3 le joint 15 est associé au moye de filtration 20, l'ensemble ainsi consti tué formant la paroi latérale 5 de la cellule, ou du moins une partie e L'ensemble formant paroi se présente avantageusement sous la forme d'une gaine 36 réalisée en un matériau élastique et déformable, de forme circulaire et de section transversale assimilable à un quadrilatère du type rectangle par exemple. Avantageusement cette gaine est pourvue dans son épaisseur d'une série d'ouvertures 37 sensiblement rectangulaires, le feuillard 2i étant inséré dans la gaine 36. Dans un tel cas les ouvertures 37 servent à dégager les perforations 22 ha gaine 35 est interposée entre le tambour 1. et le couvercle 2 et encastrée dans des gorges annulaires ménagées respectivement; dans le tambour l et le couvercle 2 en regard l'une de l'autre. Lors de la fermeture de la cellule par rotation du couvercle 2 sur le tambour 3. et de la mise en oeuvre du moyen de verrouillage, la gaine 36 est compressée, ce qui assure l'étanchéité de la cellule d'extraction au niveau de la jonction entre le tambour 1 et; le couvercle 2. Cette variante de réalisation permet une extraction rapide du joint 15 associé au moyen de filtration 20, à des fins de nettoyage, sii son remplacement} par un autre ensemble dont les caractéristiques de filtration sont différentes et adapté à une mouture spécifique. La variante de réalisation représentée e à la figure 3 montre un feuillard 21 pourvu de trois séries de perforations 22 alignées selon des plans superposés. Dans un tel cas les perforations 22 de deux séries superposées et adjacentes sont respectivement décalées de préférence d'un pas correspondant à la moitié de la distance séparant deux perforations adjacentes d'une même série. Les perforations 22 scnt ainsi disposées en quinconce d'une série à l'autre. L'incorporation d'un joint élastique entre les zones de jonctions du couvercle et du tambour formant une cellule d'extraction centrifuge ainsi que l'intégration du feuillard 2:1 dans la paroi latérale 5 a pour conséquence de rendre totalement étanche la cellule d'extraction au niveau des zones de liaison entre les deux pièces la constituant. Cette particularité évite les microfuites cl air à ce niveau et permet ainsi de diriger la quasi totalité de l'air contenu dans la mouture et l'eau chaude vers les orifices de filtration 22 du moyen de filtration 20. Le simple fait d'étancher parfaitement une cellule d'extraction centrifuge de la manière décrite précédemment, permet de diriger la totalité du mélange mouture-air-eau chaude vers le moyen de filtration et d'obtenir un filtrat, en l'occurence la boisson chaude, pourvu d'une mousse durable. Cette opération peut être obtenue sans augmenter ia pression de fonctionnement qui peut en condition normale être contenue entre 7 et 10 bar sans avoir à augmenter la vitesse de rotation de a cellule d'extraction qui peut elle être contenue dans une plage variant de 8500 à 11000 tours minute. Le filtrat obtenu est par ailleurs d'une qualité supérieure dans la mesure où il s'avère indemne de tout reliquat de mouture puisqu'il n'existe pour cette dermière aucun moyen de passage à l'extérieur du filtre. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, et en particulier elle peut s'appliquer à tout type de cellule d'extraction, qu'elle soit réalisée à l'aide de deux pièces rapportées, ou monobloc. REVENDICATIONS 1. Cellule d'extraction, en particulier centrifuge pour mach:Lne ex boisson chaude, du genre machine a café, définissant un corps principal pourvu E sa périphérie d'un moyen de filtration (20) possédant des perforations (22) servant à la filtration de la boisson chaude caractérisée en ce qu'elle comporte à sa périphérie une paroi latérale (5, 36) dans l'épaisseur de laquelle est d'une part, ménagée au moins une fenêtre (24, 37) de dégagement, et d'autre part, intègre le feuillard (21) de manière qu'au moins certaines de ses perforations (22) soient dégagées par la ou les fenêtres (24, 37). 2. cellule d'extraction selon la revendication 3 caractérisée en ce que la paroi latérale (5, 36 comporte une série de fenêtres (.24 37) réparties de préférence régulièrement, le long du pourtour de la paroi latérale (5, 36), le moyen de filtration (20) et ses perforations (22) s'étendant sur toute la périphérie de la cellule. 3. Cellule d'extraction selon les revendications l ou 2 caractérisée en ce que le moyen de filtration (20) est intégré par surmoulage dans la paroi latérale (5, 36). 4. Cellule d'extraction selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le moyen de filtration (20) est formé par un feuillard (21), constitué d'une feuille annulaire, s'étendant sur toute la périphérie de la paroli latérale (5, 36), les perforations (22) étant de préférence circulaires7 alignées et régulièrement espacées à Sa surface le long du pourtour du feuillard (21). 5. Cellule d'extraction selon la revendication 4 caractérisée en ce que le feuillard (21) comporte plusieurs séries de perforations (22) alignées selon des plans superposés sensiblement parallèles (P, P' P"). 6. Cellule d'extraction selon la revendication- 5 caractérisée en ce que les perforations (22) de deux séries de perforation superposées sont respectivement décalées, de préférence d'un pas correspondant à La moitié de la distance séparant deux perforations (22) adjacentes d'une même série. 7. Cellule d'extraction selon la revendication 6 caractérisée en ce que le feuillard (21) comporte plusieurs séries de perforations (22) disposées en quinconce sur son pourtour. 8. Cellule d'extraction selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'elle est formée de deux pièces rapportées, l'une sur l'autre, respectivement un tambour inférieur (1) et un couvercle (2), le feuillard (21) étant intégré dans la paroi latérale (5) du tambour (1) ou du couvercle (2). S. Cellule d'extraction selon la revendication E3 caractérisée en ce qu'elle comporte un joint annulaire (15) d'étanchéité interposé entre le tambour et e couvercle. 10. Cellule d'extraction selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'elle est formée de deux pièces, rapportées l'une sur l'autre, respectivement en tambour inférieur (1) et un couvercle (2), ) , entre lesquelles est interposé un joint annulaire (36) formant la paroi latérale de la cellule et à l'intérieur duquel est intégré par surmoulage le moyen de filtration (23), O). 11. Machine à boisson, en particulier machine à café centrifuge, comportant une cellule d'extraction conforne Ct- l'une des revendications 1 à 10.