Brevet FR2788954A1 — publié le 20000804

La présente invention est une machine pour la préparation de cafés du type expresso. Dans ce domaine, les machines sont aptes à remplir de café un récipient tel qu'une tasse par passage d'eau chaude sur une dose de café moulu. De telles machines comprennent un filtre permettant la réception de la dose de café moulu et une douchette consécutive d'un circuit d'injection d'eau chaude permettant le passage d'eau chaude sur le café moulu. La présente invention concerne également un procédé de préparation d'un café du type expresso. Le procédé selon l'invention sera apte à mettre en oeuvre la machine présentée. Le procédé et la machine selon l'invention pourront trouver leur application dans le domaine de la fabrication et de l'utilisation de machines à café de type expresso. L'invention s'applique plus particulièrement aux machines pour la réalisation d'expresso utilisant du café moulu non pré-dosé. Dans ce domaine, on connaît actuellement de nombreux dispositifs qui ne permettent cependant pas de tirer pleinement profit des composants bénéfiques du café. Dans ce cadre, on connaît plus particulièrement la demande de brevet européen EP 0 545 853. Ce document présente une machine à café expresso qui comporte essentiellement un carter, un réservoir d'eau fraîche, un préparateur d'eau chaude, une pompe, un moteur pour piston, un piston pour tasser la mouture, une chambre d'infusion pour recevoir la mouture et une plaque chauffante. Le moteur qui entraîne le piston est un moteur à courant continu. Les machines actuelles et notamment celles correspondant au document EP 0 545 853 ont différents inconvénients. En premier lieu, les systèmes de tassage existant sont réalisés avec un organe de tassage supplémentaire. Il s'ensuit une conception complexe des machines utilisant un organe de tassage et un coût supplémentaire. Par ailleurs, le tassage réalisé selon le document EP 0 545 853 ne permet pas un maintien du tassage lors de la lixiviation forcée. On obtient donc un tassage de qualité médiocre. Un autre inconvénient des machines actuelles est que, même si un tassage est réalisé, la répartition du flux d'eau chaude passant sur la dose de café moulu est médiocre. En effet, on observe un écoulement non uniforme de l'eau sur la dose de café. L'eau a ainsi tendance à trouver un chemin préférentiel au cours de la lixiviation forcée, notamment par les bords du filtre de réception de la dose de café moulu. De ce fait, il n'est pas possible actuellement d'extraire tous les arômes contenus dans la dose de café moulu, ce qui nuit à la qualité des cafés réalisés. Par ailleurs, les machines ne permettent pas de limiter la lixiviation forcée à la seule extraction des composants aromatiques bénéfiques à la qualité du café. Ces éléments aromatiques sont surtout extraits au début de la lixiviation. La fin de la lixiviation entraîne le passage d'acide et d'autres éléments nuisibles tels que de la caféine. Ainsi, si l'on prolonge la lixiviation forcée, on risque fort d'obtenir un café de qualité médiocre présentant une forte teneur en caféine et en acide. Cependant, aucune machine actuelle ne permet d'obtenir une boisson au café d'un volume suffisant tout en évitant de prolonger la lixiviation forcée au-delà de la phase o l'extraction des éléments aromatiques bénéfiques est terminée. On ne peut donc réaliser que des cafés très courts ou des cafés plus allongés mais de qualité nettement inférieure. D'une façon générale, il faut constater que la qualité actuelle des expresso réalisés est nettement optimisable. En effet, les différents inconvénients mis en évidence ci-dessus ont des répercussions importantes sur la qualité du produit réalisé. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients afin, au cours de toutes les phases d'élaboration de l'expresso, d'éviter la dégradation des propriétés de boissons de type expresso. Un des premiers buts de l'invention est de proposer une machine intégrant des moyens de tassage performants. Pour ce faire, la machine a l'avantage d'intégrer des moyens de tassage dans le système d'injection d'eau chaude sur la café. On obtient donc un maintien du tassage pendant la lixiviation forcée et éventuellement pendant un mouillage préalable de la dose de café moulu. Par ailleurs, les moyens de tassage selon l'invention permettent d'assécher la dose de café moulu en fin de lixiviation forcée. Un autre but de l'invention est de proposer un meilleur écoulement de l'eau sur la dose de café moulu. Pour ce faire, la machine comprend des possibilités d'aspersions spécifiques de la dose par conception particulière d'un diffuseur placé en amont de la douchette. L'invention permet également de maîtriser toutes les étapes de l'élaboration de la boisson du type expresso. Ces étapes comprennent notamment le tassage, l'infusion ou trempage, la lixiviation forcée. L'invention a tout d'abord l'avantage de permettre la mise en oeuvre consécutive de ces trois étapes. Elle permet par ailleurs de limiter la lixiviation forcée à un volume d'eau prédéterminé ou en fonction de la baisse du débit d'eau. De cette façon, on peut extraire les composants souhaitables de la dose de café moulu (essentiellement les éléments aromatiques) tout en évitant une extraction massive des éléments défavorables (tel que les acides ou la caféine). Le paramètre débit d'eau est important car le demandeur a mis en évidence que son évolution était liée aux phases de fabrication du café: - une baisse du débit lors de l'infusion révèle qu'un gonflage optimum du café moulu est atteint, - une baisse du débit lors de la lixiviation forcée révèle que la majeure partie des composants bénéfiques du café a été extraite. La présente invention a également l'avantage de permettre le réglage à volonté de la dilution de la boisson au café réalisée. La mise en oeuvre du procédé et de la machine selon l'invention permet donc d'augmenter la qualité du café tout au long de ses étapes de préparation. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif. La présente invention concerne une machine pour la préparation de cafés du type expresso, apte à remplir de café un récipient par passage d'eau chaude sur une dose de café moulu comportant: - un filtre de réception d'une dose de café moulu - une douchette en aval d'un circuit d'injection d'eau chaude, permettant le passage d'eau chaude sur la dose caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens de mise en translation de la douchette pour tasser la dose de café moulu. Elle concerne également un procédé de préparation d'un café du type expresso, apte à remplir de café un récipient par passage d'eau chaude sur une dose de café moulu, pouvant être mis en euvre par la machine caractérisé par le fait que l'on met en euvre les étapes successives suivantes: - on tasse la dose de café moulu on asperge la dose de café moulu d'eau chaude à la pression du réseau jusqu'à la mesure d'une baisse du débit d'eau ou après un temps prédéterminé afin de réaliser une infusion de café moulu avant la lixiviation forcée. Le procédé et la machine ici présentés pourront être mis en oeuvre selon différents modes de réalisation dont les suivants: - Les moyens de mise en translation sont formés d'un vérin dont le piston comporte une face de fixation de la douchette. - Un diffuseur est intercalé entre la douchette et le piston pour mettre en turbulence et répartir l'eau chaude injectée dans la dose de café moulu. - Un canal périphérique dont la paroi extérieure est inclinée pour contrôler la répartition de l'eau injectée sur la dose de café moulu est présent. - L'inclinaison de la paroi extérieure du canal périphérique est équivalente à celle du pourtour du fond du filtre. - La machine comporte des moyens de mesure du débit d'eau injecté pour commander l'arrêt de la circulation d'eau dans le circuit d'injection quand une valeur prédéterminée de volume d'eau ou de débit seuil est atteinte, afin de limiter la lixiviation forcée. - Elle présente un circuit d'adjonction directe d'eau chaude dans le récipient du café, permettant d'obtenir la dilution souhaitée. - La circulation de l'eau chaude dans le ou les circuits est contrôlée par des électrovannes commandées par une centrale de commande. - La montée et la descente du piston est contrôlée par deux électrovannes, l'une pour la montée, l'autre pour la descente, lesdites électrovannes étant commandées par une centrale de commande. - La centrale de commande ferme automatiquement l'électrovanne de contrôle de circulation d'eau chaude dans le circuit d'injection lorsque l'information de débit d'eau injecté transmis par les moyens de mesure est égale à la valeur prédéterminée de débit seuil ou que le volume d'eau injecté est égal à la valeur prédéterminée de volume d'eau maximal. - Après tassage et aspersion, on injecte de l'eau chaude surpressée sur la dose de café moulu pour réaliser la lixiviation forcée, tout en mesurant le volume d'eau injecté, on stoppe l'injection d'eau chaude lorsqu'une valeur prédéterminée de volume d'eau chaude est atteinte ou lorsqu'une baisse du débit est mesurée. - On ajoute, après la lixiviation, une quantité d'eau chaude directement dans le récipient, selon la dilution souhaitée. - Après la lixiviation forcée, on effectue un tassage du café moulu pour assécher la dose. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 illustre une vue éclatée de certains éléments constitutifs de l'invention. La figure 2 est un diagramme illustrant la circulation de l'eau au sein de la machine selon l'invention et la commande de cette circulation. La figure 3 illustre la machine selon l'invention en vue partielle dans un mode particulier de réalisation. D'une façon générale, la préparation de cafés du type expresso s'effectue par des machines permettant le passage sous pression d'eau chaude sur une dose de café moulu. Généralement, la dose de café moulu est réceptionnée dans un filtre 1 tel que représenté en figure 1. Cette figure présente un filtre 1 pour une dose correspondant à une tasse de café et également un filtre 1 plus profond correspondant à une dose pour deux tasses de café expresso. Comme schématisé en figure 2, la machine selon l'invention comprendra une chaudière 21 apte à chauffer l'eau utilisée. Par ailleurs, on utilisera un système de pompage permettant de surpresser l'eau afin de réaliser la lixiviation. Cette pompe est représentée par le repère 20 en figure 2. En aval de la pompe 20 et de la chaudière 21, on réalise la circulation d'eau chaude jusqu'à son injection dans la dose de café moulu réceptionné dans le filtre 1. Le circuit d'injection 15 de l'eau chaude est également représenté en figure 2. Ce circuit d'injection 15 se termine communément par une douchette 2 représentée en figure 3. La douchette 2 est l'élément terminal du circuit d'injection 15 et permet l'aspersion de la dose de café moulu. La partie de la machine permettant le chauffage et l'injection d'eau chaude sur le café moulu est généralement appelé groupe. Le groupe 3 est partiellement représenté en figure 1. La douchette 2 est généralement fixée en partie inférieure du groupe 3 ainsi formé. Selon l'invention, la machine comprend des moyens de mise en translation de la douchette 2. Ces moyens de mise en translation permettent de tasser la dose de café moulu. Par ailleurs, ils permettent de prolonger ce tassage y compris lors de la phase éventuelle d'infusion et de celle de lixiviation forcée. Dans un mode particulier de réalisation, les moyens de mise en translation sont formés d'un vérin 4 tel que représenté en figure 3. Cette figure présente un vérin 4 de nature hydraulique mais tout autre type de vérin et notamment un vérin pneumatique peut être mis en oeuvre. Selon la figure 3, le vérin 4 comprend un piston 5 comportant lui-même une face de fixation 6 de la douchette 2. Tel que représenté en figure 3, la fixation de la douchette 2 sur la face de fixation 6 pourra être réalisé au moyen d'une vis centrale 10. Tel que représenté en figure 3, le circuit d'injection 15 se termine, sur la douchette 2, par le biais d'un canal d'injection 9 formé au travers du piston 5. La figure 3 illustre également certains éléments constitutifs classiques d'une machine à café et notamment un joint périphérique 23 pour la mise en place étanche du porte filtre 22 illustré en figure 1. Dans un mode particulier de réalisation, la machine selon l'invention comprend un diffuseur 7 également présenté en figure 3. Le diffuseur 7 est intercalé entre la douchette 2 et le piston 5 afin de réceptionner le flux d'eau injecté. De cette façon, l'eau injectée depuis le circuit d'injection 15 est mise en turbulence et répartie sur la dose de café moulu. Préférentiellement, le diffuseur 7 présente un canal périphérique 11 dont la paroi extérieure 12 a une inclinaison prédéterminée. Le choix de cette inclinaison permet de contrôler la répartition de l'eau injectée sur la dose de café moulu. La paroi extérieure 12 inclinée est également présentée en figure 3. Pour favoriser une bonne répartition de l'eau chaude sur la dose de café moulu et, notamment, éviter un passage préférentiel de l'eau au niveau du fond 13 du filtre 1, on formera une inclinaison de paroi extérieure 12 d'un niveau équivalent à l'inclinaison du pourtour 13 du fond du filtre 1. Comme représenté en figure 3, un évidemment 8 est avantageux pour recevoir le diffuseur 7 sur la face de fixation 6. Comme indiqué précédemment, l'invention a l'avantage de permettre une limitation de la lixiviation forcée à un volume d'eau prédéterminé afin de limiter l'extraction aux éléments bénéfiques présents dans le café moulu et principalement les éléments aromatiques. Pour ce faire, la machine selon l'invention pourra comporter des moyens de mesure 14 du débit d'eau injecté tel que représenté en figure 2. Comme illustré, les moyens 14 permettent d'obtenir une mesure de débit représentée par la lettre " D ". La mesure effectuée est alors injectée dans un organe de commande référencé 17 en figure 2. Une mesure du temps d'injection peut également être réalisée au niveau de l'organe de commande par un compteur chronométrique. On peut ainsi commander l'arrêt de la circulation d'eau dans le circuit d'injection 15 suivant l'un des trois critères suivants: - un temps prédéterminé de circulation d'eau s'est écoulé; - un volume prédéterminé d'eau a été injecté; le volume d'eau injecté étant aisément déduit de la mise en relation du temps de circulation et du débit; - une baisse de débit de l'eau est mesurée. Dans le mode de réalisation illustré, la machine comprend également un circuit d'adjonction directe 16 d'eau chaude dans le récipient du café. De cette façon, on peut régler à volonté la dilution de la boisson selon les souhaits de l'utilisateur. Ce faisant, on ne poursuit pas la lixiviation forcée au delà de l'extraction des éléments bénéfiques correspondant au volume d'eau " V " prédéterminé. Pour comparer la valeur du paramètre de débit D, de temps et de volume d'eau avec les valeurs prédéterminées et réaliser l'arrêt ou la mise en route de l'injection d'eau chaude dans les circuits (15 et 16), on utilisera préférentiellement une centrale de commande 17. La figure 2 illustre cette centrale de commande 17 comportant comme paramètre d'entrée le débit d'eau mesuré " D " et présentant des liaisons avec des électrovannes référencées 18 et 19. L'électrovanne 18 commande l'ouverture ou la fermeture du circuit d'injection 15. L'électrovanne 19 commande l'ouverture ou la fermeture du circuit d'adjonction directe 16. En fonction de la comparaison effectuée entre la valeur du débit " D" et la valeur prédéterminée, la centrale de commande 17 agira sur les électrovannes 18, 19. Dans un mode particulier de réalisation des moyens de translation de la douchette 2, la montée et la descente du piston 5 est effectuée par le biais d'un vérin hydraulique 4 présentant un circuit de montée et un circuit de descente. Tel qu'illustré en figure 2, la montée du piston 5 peut être contrôlée par une électrovanne 24 et la descente peut être contrôlée par une électrovanne 25. La commande d'ouverture ou de fermeture des électrovannes 24, 25 peut être réalisée par une centrale de commande 17. Dans le cas de la figure 2, une seule centrale 17 est utilisée pour la commande de montée et de descente du piston 5 et d'ouverture et de fermeture des circuits d'injection 15 et d'adjonction directe 16. La machine selon l'invention peut être mise en oeuvre suivant les étapes de fonctionnement suivantes décrites dans un mode particulier de réalisation. On se référera pour le déroulement de ce fonctionnement à la figure 2 illustrant un schéma de réalisation de l1 l'invention. Une fois que l'utilisateur a positionné la dose de café moulu dans le filtre 1 et que celui-ci est maintenu au niveau de la partie inférieure du groupe 3 par le biais du porte filtre 22, l'utilisateur peut déclencher la mise en route de la machine. A cette mise en route, la centrale de commande 17 effectue une ouverture de l'électrovanne 25 pour la descente du piston 5. Préférentiellement, on effectuera alors une étape d'infusion préalable à la lixiviation forcée. Pour ce faire, la centrale de commande 17 contrôle l'ouverture de l'électrovanne 17 afin de permettre la circulation d'eau dans le circuit d'injection 15. Cette circulation n'est effectuée, pour la phase d'infusion, qu'à la pression du réseau. La pompe est alors inactive. Une temporisation réglable peut permettre de fixer un temps d'infusion prédéterminé. L'infusion peut par ailleurs être stoppée avant la fin de la temporisation si une baisse du débit d'eau D en dessous d'un seuil prédéterminé est mesurée. Une fois l'infusion réalisée, la pompe 20 est activée, par exemple par la centrale de commande 17 également, de façon à réaliser une circulation de l'eau chaude sous pression dans le circuit d'injection 15. La lixiviation forcée est alors engagée. Lors de la phase de la lixiviation forcée, des moyens de mesure 14, positionnés tel qu'en figure 2 entre la pompe 20 et la chaudière 21 et pouvant être constituée par un débimètre, réalise une mesure du débit d'eau " D ". Cette valeur " D" est reçue au niveau de la centrale de commande 17 pour en déduire le volume d'eau injecté (connaissant le temps d'injection) afin d'effectuer une comparaison avec une valeur de volume d'eau prédéterminée. Cette valeur prédéterminée est fixée par construction ou par l'utilisateur selon le volume d'eau nécessaire à la lixiviation pour dégager les éléments bénéfiques du café moulu sans extraire les éléments défavorables. Lorsque la valeur du volume injecté atteint la valeur prédéterminée, la centrale de commande 17 stoppe la circulation d'eau dans le circuit d'injection 15 par fermeture de l'électrovanne 18. Par ailleurs, l'arrêt de l'injection peut être effectué quand une baisse en dessous d'un seuil prédéterminé du débit d'eau D est mesuré. La combinaison de ces deux conditions d'arrêt peut être réalisée et la fermeture de l'électrovanne 18 se produira dès que l'une ou l'autre des deux conditions sera vérifiée. La baisse du débit d'eau D en phase de lixiviation correspond en effet sensiblement à la fin de l'extraction des éléments bénéfiques du café moulu mais le critère de volume d'eau injecté pourra être utile pour pallier une absence de baisse sensible du débit d'eau. De façon automatique ou par commande manuelle de l'utilisateur, une ouverture de l'électrovanne 19 peut être réalisée afin de permettre la circulation d'eau dans le circuit d'adjonction directe 16. De cette façon, une dilution de l'expresso est effectuée. Postérieurement à cette étape ou simultanément, il est possible d'effectuer un tassage supplémentaire de la dose de café moulu afin de l'assécher. Pour ce faire, la centrale de commande 17 peut commander une descente supplémentaire du piston 5 en jouant sur l'ouverture de l'électrovanne 25. Cette étape réalisée, l'électrovanne 25 peut être fermée et l'électrovanne de montée 24 activée de façon à remonter le piston 5 en position de repos. De même, l'électrovanne 19 est fermée en fin d'adjonction directe d'eau dans le récipient, soit manuellement par l'utilisateur une fois la dilution souhaitée est atteinte, soit automatiquement. Dans un mode particulier de réalisation de la machine selon l'invention, on utilise la pompe 20 non seulement pour réaliser la mise en surpression de l'eau chaude dans les circuits d'injection 15 et d'adjonction directe 16 mais aussi pour l'alimentation des électrovannes 24 et 25 commandant la montée et la descente du piston. Le procédé de préparation d'un café du type expresso ici présenté a l'avantage de combiner les étapes de tassage de la dose de café moulu et d'aspersion de cette dose avec de l'eau chaude à la pression du réseau. De cette façon, on réalise une infusion du café moulu tout en maintenant un tassage. Pour l'étape d'infusion, la pompe 20 n'est pas nécessaire, la détente de l'eau chaude suffisant à l'amener jusqu'à la dose de café moulu. Dans un mode particulier de réalisation du procédé, on réalise après le tassage et l'aspersion en vue de l'infusion, une injection de l'eau chaude pour réaliser la lixiviation forcée tout en mesurant le débit et en calculant le volume d'eau injecté. De cette façon, il est possible de stopper l'injection d'eau chaude lorsque la valeur mesurée atteint une valeur prédéterminée. Par le procédé ici présenté, on peut également, après la lixiviation forcée, ajouter directement une quantité d'eau chaude dans le récipient de l'expresso afin d'obtenir la dilution souhaitée. Enfin, on peut effectuer un tassage supplémentaire de la dose afin d'assécher le café moulu. Chacune des étapes et chacun des moyens décrits précédemment permet d'optimiser la qualité de l'expresso obtenu. Leur mise en oeuvre globale assure à la boisson un niveau de qualité n'existant pas actuellement. a3uaosap auuAooalp S aequouw auuUAoIqDals z quTor úz Z a-'1TJ aizoa ZZ a9 aTpne-q 1z aduoa O? 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Machine selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les moyens de mise en translation sont formés d'un vérin (4) dont le piston (5) comporte une face de fixation (6) de la douchette (2). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un diffuseur (7) est intercalé entre la douchette (2) et le piston (5) pour mettre en turbulence et répartir l'eau chaude injectée dans la dose de café moulu. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le diffuseur (7) présente un canal périphérique (11) dont la paroi extérieure (12) est inclinée pour contrôler la répartition de l'eau injectée sur la dose de café moulu. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'inclinaison de la paroi extérieure (12) du canal périphérique (11) est équivalente à celle du pourtour (13) du fond du filtre (1). 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de mesure (14) du débit d'eau injecté pour commander l'arrêt de la circulation d'eau dans le circuit d'injection (15) quand une valeur prédéterminée de volume d'eau ou de débit seuil est atteinte, afin de limiter la lixiviation forcée. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle présente un circuit d'adjonction directe (16) d'eau chaude dans le récipient du café, permettant d'obtenir la dilution souhaitée. 8. Machine selon la revendication 6 ou 7 caractérisée par le fait que la circulation de l'eau chaude dans le ou les circuits (15, 16) est contrôlée par des électrovannes (18, 19) commandées par une centrale de commande (17). 9. Machine selon la revendication 2 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée par le fait que la montée et la descente du piston (5) est contrôlée par deux électrovannes (24, 25), l'une (24) pour la montée, l'autre (25) pour la descente, lesdites électrovannes (24, 25) étant commandées par une centrale de commande (17). 10. Machine selon les revendications 6 et 8 caractérisée par le fait que la centrale de commande (17) ferme automatiquement l'électrovanne (18) de contrôle de circulation d'eau chaude dans le circuit d'injection (15) lorsque l'information de débit d'eau injectée transmise par les moyens de mesure (14) est égale à la valeur prédéterminée de débit seuil ou que le volume d'eau injecté est égal à la valeur prédéterminée de volume d'eau maximal. 11. Procédé de préparation d'un café du type expresso, apte à remplir de café un récipient par passage d'eau chaude sur une dose de café moulu, pouvant être mis en euvre par la machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'on met en oeuvre les étapes successives suivantes: - on tasse la dose de café moulu, - on asperge la dose de café moulu d'eau chaude à la pression du réseau jusqu'à la mesure d'une baisse du débit d'eau ou après un temps prédéterminé, afin de réaliser une infusion du café moulu avant la lixiviation forcée. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'après tassage et aspersion: - on injecte de l'eau chaude surpressée sur la dose de café moulu pour réaliser la lixiviation forcée, tout en mesurant le volume d'eau injecté - on stoppe l'injection d'eau chaude lorsqu'une valeur prédéterminée de volume d'eau chaude est atteinte ou lorsqu'une baisse du débit est mesurée. 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12 caractérisé par le fait qu'on ajoute, après la lixiviation forcée, une quantité d'eau chaude directement dans le récipient, selon la dilution souhaitée. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait qu'après la lixiviation forcée, on effectue un tassage du café moulu pour assécher la dose.