(57)【要約】  プリセット可能な総量の抽出水が、抽出プロセスにおいて、一定量のコーヒー粉末を通流させられる態様の、コーヒードリンクを調製するための方法において、抽出したてのコーヒードリンクの当該風味品質を高め、ただし少なくとも、順次連続して調製されるコーヒードリンクの当該風味特徴の安定性を向上させるために、抽出プロセスに関して、総量の抽出水が一定量のコーヒー粉末を通流させられる総通流時間がプリセットされているか又はプリセット可能である。
2018528837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリセット可能な総量の抽出水が、抽出プロセスにおいて、一定量のコーヒー粉末（１３）を通流させられる態様の、コーヒードリンクを調製するための方法であって、
前記抽出プロセスにつき、前記総量の抽出水が前記コーヒー粉末（１３）を通流させられる総通流時間がプリセットされているか又はプリセット可能であり、
前記抽出プロセス中に、連続的に又は少なくとも複数回にわたり、前記抽出水の当該体積流量に関する値が測定され、測定された当該体積流量値から、すでに通流させられた又はこれから通流させられる前記抽出水の当該量が求められ、
前記抽出水の前記通流は加圧下で行なわれ、調整可能な背圧弁（９）によって背圧が印加されることによって、前記抽出水のアクティブフロー制御が実施され、
前記抽出プロセス中に、前記抽出水の当該流量が、前記総通流時間が達成されるように、すでに通流させられた又はこれから通流させられる前記抽出水の当該量に応じて制御され、こうして、前記抽出プロセスがプリセットされた前記総通流時間で実施されるように構成したことを特徴とする方法。
【請求項２】
プリセットされた前記総通流時間に達するまでの残りの当該時間内に、プリセット可能な前記総量に達するためになおどれほどの抽出水が当該抽出チャンバを通流させられなければならないかに応じ、前記背圧弁が、当該体積流量を増加ないし減少させるために、さらに開放され又はさらに閉鎖されるように構成した、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記総通流時間を達成するために、前記抽出プロセスの開始後のスタート段階において前記背圧弁（９）によって絞られなければならない抽出水流量分に相当する値が一又は複数の直前に先行した抽出プロセスから求められるように構成した、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記抽出水のフロー制御は、加えてさらに、当該圧力の制御によって行なわれるように構成した、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記抽出水のフロー制御が自動化されて行なわれるように構成した、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記コーヒー粉末（１３）が抽出チャンバ（１２）に装入されて、前記抽出水がプリセットされた前記総通流時間で前記抽出チャンバ（１２）を通流させられ、前記通流時間が通流方向において前記抽出チャンバ（１２）の後方に配置された前記背圧弁（９）の制御によって調整されるように構成した、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
プリセット可能な総量の抽出水を、抽出プロセス中に、一定量のコーヒー粉末（１３）を通流させることによってコーヒードリンクを調製するための抽出装置であって、
前記抽出プロセスにつき、当該総量の抽出水が一定量のコーヒー粉末（１３）を通流させられる総通流時間をプリセットしているか又はプリセットすることのできる制御装置と、
前記抽出水の体積流量を測定するための測定装置（７）と、
前記コーヒー粉末（１３）を収容して、前記抽出プロセス中に前記抽出水を通流させるための圧力印加式抽出チャンバ（１２）と、
前記抽出水が前記抽出チャンバを通流できるように印加される圧力を発生させるための圧力発生器と、
前記抽出チャンバの後方に配置された、背圧を発生させるための調整可能な背圧弁とを有し、
前記制御装置は、連続的又は少なくとも複数回にわたり、測定された体積流量値から、すでに通流させられた又はこれから通流させられる前記抽出水の当該量を求め、それに応じて、前記抽出プロセス中に、前記背圧弁を介して前記抽出水の当該流量を制御して、前記抽出プロセスが前記プリセットされた総通流時間で実施されるように形成されていることを特徴とする抽出装置。
【請求項８】
前記背圧弁はモータ駆動されるニードル弁（９）として形成され、前記制御装置（１０）は、駆動モータ（２４）、好ましくはステップモータの駆動によって、前記ニードル弁（９）をさらに開放し又は閉鎖するように構成した、請求項７に記載の抽出装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記総通流時間を達成するために、前記抽出プロセス開始後のスタート段階において前記背圧弁（９）によって抽出水流量が絞られなければならない分に相当する値を直接に先行する一又は複数の抽出プロセスから求めるように形成され、かつ、前記制御装置は、新たな抽出プロセスの当該スタート段階において、前記背圧弁（９）をこうして求められた値に調整し、それを起点として、当該流量の当該制御を開始するように構成した、請求項７又は８に記載の抽出装置。
【請求項１０】
前記背圧弁はステップモータを介して駆動され、前記制御装置によって求められた値は、前記背圧弁が前記抽出プロセスの開始時に開放される回数分のステップ数であるように構成した、請求項９に記載の抽出装置。
【請求項１１】
好ましくは、コーヒー豆を挽いてコーヒー粉末にするためのコーヒーミルを有するか又はワンカップコーヒーマシンとして、さらに好ましくはカプセルコーヒーマシンとして形成された、請求項７から１０のいずれか一項に記載の抽出装置を備えたコーヒーマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抽出プロセスにおいて、プリセット可能な総量の抽出水が一定量のコーヒー粉末を通流させられる態様の、コーヒードリンクを調製するための方法及び当該装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
市場に出回っているコーヒーマシン例えば全自動コーヒーメーカ又はエスプレッソマシンは、粉末コーヒーが装入されて、該粉末コーヒーが場合により圧縮され、続いて、加圧下で熱湯が通流させられる抽出チャンバを有している。この種のマシンの一部は、さらに、挽きたてのコーヒー豆が得られるようにするコーヒーミルを備えている。
【０００３】
欧州特許第１１３３９４４号明細書において、当該抽出チャンバの後方に、ばねが弁体を当該開ポジションに保持するように付勢され、かつ、該弁体が加圧下のコーヒードリンクによって該ばねの当該プレストレス力に抗して閉方向に閉鎖可能であるように構成した機械式制御弁を設けることが提案されている。ここに説明された上記制御弁装置は、当該相対流量を一定の範囲内でコンスタントに保つために使用される。当該ばねプレストレスと共に当該所望の流量は調節ねじにより手動調節することが可能である。
【０００４】
公知のコーヒーマシンにあっては、当該抽出されたコーヒーの味と品質が大幅に変動することが見いだされる。目下市場に出回っているコーヒーマシンにあっては、使用される当該コーヒーの種類と量の他に、とりわけ、当該コーヒーの挽き加減及び当該抽出チャンバ内での当該コーヒー粉末の当該圧縮度が当該抽出されたコーヒードリンクの当該風味に決定的に影響する。ただし、それ以外にも、当該コーヒーマシンがやや長期にわたって使用されず、その後に最初に淹れた当該コーヒーの味と品質が予想よりも大幅に劣り、捨てざるを得ないことがたびたび見いだされる。ただしまた、連続運転中においても、その他の条件が同じであるにもかかわらず、淹れた当該コーヒードリンクの味と品質が変動することが見いだされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１１３３９４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、抽出したてのコーヒー飲料の風味品質を高め、少なくとも順次連続して調製されるコーヒードリンクの固有の風味の安定性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１に記載の方法と請求項７に記載の抽出装置によって達成される。有利な実施態様は当該従属項に記載したとおりである。
【０００８】
上記タイプの方法において、上記目的は、当該抽出プロセスにつき、当該総量の抽出水が一定量のコーヒー粉末を通流させられる総通流時間がプリセットされているか又はプリセット可能であることによって達成される。
【０００９】
従来の技術にあっては、コーヒードリンクの風味特徴に決定的な影響を及ぼす要因は、当該コーヒー粉末の当該挽き加減と当該抽出チャンバ内での該粉末の圧縮度であるとの確信が存在していたが、他方、本願出願人の風味テストによれば、コンスタントな通流時間に合わせて制御を行なう場合には、挽き加減の異なるコーヒー粉末でも風味及び品質の点でほとんど同一のコーヒードリンクを調製することが可能である旨判明した。これは予想外の、きわめて驚くべき知見であるが、というのも、これまでは、コーヒードリンクの風味は当該コーヒー粉末の挽き加減、したがって、粒度によって決定的に影響され、なかんずく、“エスプレッソ”風味のコーヒードリンクの調製にはできるだけ細かく挽かれたコーヒーが使用されることが基本とされていたからである。
【００１０】
今や、本発明は、挽かれた当該コーヒー粉末を通流する当該抽出水の当該総通流時間が同一であるだけで、当該コーヒー粉末の当該挽き加減及び当該圧縮度とは無関係に、風味及び品質の点で違いがないと言ってよいコーヒードリンクが調製可能であるとの知見に達している。この場合、当該抽出水が初めのうち急速に若しくはゆっくりと通流させられるか否かは‐こうした相違が当該全抽出プロセスにわたりもっぱら当該流量の再調整が行なわれることによって相殺されてコンスタントな総通流時間が達成される限りで‐重要なことでもなんでもない。したがって、当該抽出水が挽き加減が粗いために初めのうち急速に通流させられる場合には、本発明により、残りの、これから通流させられる当該抽出水の通流速度が緩慢化されかつまた逆の場合には逆が行なわれるように、相応した適切な再調整が行なわれる。
【００１１】
本願出願人はこのようにして、斯界の従来の確信に反して、特別な、特に細かく挽かれたエスプレッソ用コーヒーによるよりも若干粗い挽き加減のコーヒーで“エスプレッソ”風味の、味覚的により優れたコーヒードリンクを調製することにさえ成功したが、これは、本願出願人の知見によれば、過度に細かい挽き加減によって当該コーヒーからアロマが失われてしまうということに帰着される。
【００１２】
したがって、本発明の、コンスタントな総通流時間による当該抽出方法は、当該コーヒー粉末の当該挽き加減の相違をほぼ完全に相殺するのに適しているため、挽きたてのコーヒー豆からコーヒードリンクを調製するにあたり、技術的に遥かにシンプルであると同時にコスト面で有利なコーヒーミルを使用することが可能である。
【００１３】
他方で、本発明による当該抽出方法は、当該通流時間を的確に変化させることにより、同一挽き加減のコーヒー粉末を使用して、異なった風味特徴を有するドリンクを抽出することも可能にする。加えてさらに、当該注出時間を最適化することにより、より少量のコーヒー粉末を使用して、基本的に変わらぬ品質の当該コーヒードリンクを調製することができるため、本発明による当該抽出方法はコーヒー粉末の節約も招来することになる。
【００１４】
所望の当該総通流時間の調整は、本発明の範囲において、当該抽出プロセスの当該持続時間全体にわたり、当該流量を制御することによって達成することが可能である。この場合、特に、当該抽出水のアクティブフロー制御が本発明の範囲に属する。その際、当該抽出プロセス全体にわたる当該抽出水の当該流量制御は、好ましくは、自動化されて行なわれる。
【００１５】
したがって、本発明による当該抽出方法にあっては、当該抽出プロセスにつき、当該総量の抽出水が当該コーヒー粉末を通流させられる総通流時間がプリセットされているか又はプリセット可能であり、当該抽出プロセス中に、連続的又は少なくとも複数回にわたり、当該抽出水の体積流量に関する値が測定されて、測定された当該体積流量値からすでに通流させられたか又はこれから通流させられる当該抽出水の当該量が求められ、当該抽出水の当該通流は加圧下で行なわれ、かつ、調整可能な背圧弁によって背圧が印加されることにより当該抽出水のアクティブフロー制御が実施され、当該抽出プロセスの間、当該抽出水の当該流量は、当該総通流時間が達成されるようにすべく、すでに通流させられた又はこれから通流させられる当該抽出水の当該量に応じ、当該抽出プロセスがプリセットされた当該総通流時間で実施されるように制御される。
【００１６】
加圧下での当該抽出水の通流により、質的に卓越したコーヒードリンクを調製することができる。この場合、当該抽出水の追加的なフロー制御は当該圧力の制御によって行なわれる。当該圧力の制御は、当該圧力を発生させる水ポンプの回転数を、例えば、当該供給電圧のパルス幅変調によって制御することにより、容易に実現可能である。この場合、当該圧力は、２〜２５ｂａｒ、さらに好ましくは５〜２０ｂａｒ、最も好ましくは８〜１５ｂａｒの範囲内にある。  
【００１７】
ただし、当該抽出水のフロー制御は、優先的に、出口側の背圧弁を介した背圧の印加によって行なわれる。これは、圧力が高ければ、とりわけ、エスプレッソコーヒードリンクの調製のために、より良好なクレマが得られる点からして、特に有利である。エスプレッソの当該クレマは大半の当該エスプレッソアロマと結びついており、そのため、質的に高級感のあるエスプレッソドリンクにとってとりわけ重要である。この場合、当該背圧の制御には、特に、調整可能な背圧弁を使用することができる。
【００１８】
本発明の好ましい発展態様において、当該制御装置は、所期の当該総通流時間又は所定の流量を達成するために、抽出水流れの開始後における当該抽出プロセス開始後のスタート段階において当該背圧弁によって抽出水流量が絞られなければならない分に相当する値を直接に先行する一又は複数の抽出プロセスから求めるように自己学習プログラミングされている。つまり、まさに当該抽出プロセスの開始後の当該スタート段階において、通流挙動の激しい変動‐これは、場合によれば、当該背圧弁の領域における熱膨張効果又は弾性材料挙動によって説明可能であるかもしれない‐が観察されることが判明した。特に、ステップモータ駆動されるニードル弁が使用される場合、当該背圧弁は、当該所望流量を達成するために、上記スタート段階において部分的にかなりの程度再調整されなければならない。この点で、上記弁が当該抽出方法の開始時にどの程度開放され、当該抽出水流れの開始後にどの程度再調整されなければならないかを直前の先行抽出プロセスから学習し、受け継ぐことが有利であることが判明した。
【００１９】
これらの値は、例えば、ステップモータによって駆動される当該背圧弁が当該抽出プロセスの開始時に開放され、場合により、抽出水流れの開始後に再び閉鎖されなければならないステップ回数であってよい。こうして、学習されたこのステップ数は、すでに通流させられた又はこれから通流させられる当該水量に応じた本発明による当該背圧制御が開始される前に、新たな抽出プロセスに際して先ず最初に実施される。
【００２０】
本発明による当該方法は、最終的に、公知のあらゆるコーヒーマシン例えばポルタフィルターマシンに使用可能である。好ましい実施形態において、当該抽出方法は抽出チャンバ付きコーヒーマシンに使用される。この場合、当該コーヒー粉末が当該コーヒーマシンの抽出チャンバに装入され、当該抽出水が、プリセットされた総通流時間で、当該抽出チャンバを通流させられる。その際、当該通流時間は、通流方向において当該抽出チャンバの後方に配置された背圧弁の制御によって調整される。
【００２１】
本発明の実施態様において、連続的に又は少なくとも複数回にわたり、すでに通流させられた又はこれから通流させられる当該抽出水の当該量が測定され、こうして、当該抽出プロセスがプリセットされた当該総通流時間で実施されるように、当該測定された量に応じて当該背圧弁が制御される。総抽出水量がプリセットされ、プリセットされた当該総通流時間に達するまでの残りの当該時間内に、なお多少であれ、抽出水が当該抽出チャンバを通流させられなければならないか否かに応じ、当該背圧弁は、当該体積流量を増加ないし減少させるべく、さらに開放又はさらに閉鎖される。
【００２２】
当該背圧フロー制御のための測定値及び入力値としては、例えば上水供給管に配置された流量計によって求められる、測定された体積流量値を使用することができる。これらの値から、容易な方法で、すでに通流させられた当該抽出水の当該量を、例えばＰＩＤ制御器を使用して積分によって求めることができる。
【００２３】
したがって、本発明による当該抽出装置は、当該抽出プロセスにつき、当該総量の抽出水が一定量のコーヒー粉末を通流させられる総通流時間をプリセットしたか又はプリセット可能な制御装置を有する。特に、当該制御装置はＰＩＤ制御器として形成されていてよい。
【００２４】
さらに、当該抽出装置は、当該コーヒー粉末を収容して、当該抽出プロセス中に当該抽出水を通流させるための圧力印加式抽出チャンバと、当該抽出水が当該抽出チャンバを通流できるように印加される圧力を発生させるための圧力発生器とを有する。この場合、当該抽出チャンバの下流側に配置された背圧弁によって発生させられる背圧は当該制御装置によって制御される。
当該抽出装置は、さらに、当該抽出水の体積流量を測定するための測定装置を装備している。当該制御装置は、測定された体積流量値から、連続的又は少なくとも複数回にわたり、すでに貫通通過させられたか又はこれから貫通通過させられる当該抽出水の当該量を求め、それに応じて当該抽出プロセス中に当該抽出水の当該流量を当該背圧弁を経て‐当該抽出プロセスがプリセットされた当該総通流時間で実施されるように‐制御する。
【００２５】
この種の測定装置は、好ましくは、流量計を含んでいてよい。この種の流量計又はフローメータは、所定の当該導管断面を通過する実際の流量ないし体積流量を測定する。当該体積流量の積分により、すでに通流させられた当該抽出水の当該量を決定することができる。当該流量計は、新鮮水供給管に、又は当該抽出水を加熱するためのボイラーと当該抽出チャンバとの間に、あるいはまた、当該抽出チャンバ後方の、抽出完了した当該コーヒードリンクの注出口に配置することも可能である。この種の流量計は同時に、当該コーヒードリンクの小分け化に、したがって、プリセット可能な当該総抽出水量の計量仕分けに使用することが可能であり、これによって、さらに別の相乗効果の達成が可能である。好ましくは、この種の流量計は冷水域、したがって、当該抽出水の加熱に使用されるボイラーの前方に配されるが、それはこの箇所において当該水量の最も正確な測定が可能であり、また、万一存在する蒸気泡とそれに伴う液体の体積増加による当該水量の偽化が生じないからである。
【００２６】
特に好ましい実施形態において、背圧の発生には、当該制御装置が当該駆動モータの制御によって徐々に開放又は閉鎖するモータ駆動式の絞り弁、とりわけ、ニードル弁の形の背圧弁を使用することが可能である。ただし、別法として、当該背圧弁は、周期的な開閉によって平均抽出水流量を設定することのできるクロックト電磁弁として形成されることも可能である。当該制御装置は、この場合、開放状態と閉鎖状態との間の切替え頻度及び／又は負荷時間率をプリセットすることによって、当該平均抽出水流量に影響をもたらすように形成されている。この種のクロックト電磁弁は、安定した抽出水流量が設定されるように、好ましくは、１Ｈｚを下回る高いスイッチング頻度、好ましくは１〜６０Ｈｚ、さらに好ましくは５〜３０Ｈｚ、最も好ましくは１０〜２０Ｈｚの高いスイッチング頻度で運転される。
【００２７】
本発明は、さらに、上述した抽出装置を有するコーヒーマシンに関する。この種のコーヒーマシンないし全自動コーヒーメーカは、好ましくは、コーヒー豆を挽いてコーヒー粉末にするためのコーヒーミルを有していてよい。該コーヒーミルは、挽き加減の相違を相殺し、まさしく、もっと粗い挽き加減でも風味の点で卓越したコーヒードリンクを調製し得るという本発明の当該相乗効果により、今日当該プレミアムマシンで使用されている、特に細かいコーヒー挽き加減用に設計されているコーヒーミルよりも、遥かにシンプルかつ技術的に見て低コストな構造となされていてよい。加えてさらに、本発明による当該抽出装置は、好ましくは、いわゆるワンカップコーヒーマシン、したがって、あらかじめ小分けされたコーヒーカプセル又はコーヒーパッドが使用されるコーヒーマシンにも使用可能であり、さらに好ましくは、カプセルコーヒーマシンに使用可能である。
【００２８】
本発明のさらにその他の利点及び特徴は当該実施形態ならびに当該添付図面から判明するとおりである。各図は以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】上述した本発明による抽出装置の概略的な水フローチャートを示す図である。
【図２】本発明の範囲において当該背圧フロー制御に使用されるニードル弁の断面図である。
【図２ａ】図２に示した当該弁ニードル及び弁開口の詳細図である。
【図３】抽出プロセス中の当該制御信号の時間的推移を示すグラフである。
【図４】抽出プロセス中の当該背圧フロー制御の当該目標値と測定された当該実値の時間グラフである。
【図５】当該弁の制御に使用されるステップモータの各ステップにおける当該弁ポジションに関する制御曲線の当該推移と流量計によって測定された当該流量の当該実値を示す時間グラフである。
【図６】本発明による抽出装置の第二の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１には、いわゆる水のフローチャートの形で、例えば全自動コーヒーメーカに使用することのできる、コーヒードリンクを調製するための抽出装置の構造が示されている。該抽出装置は、抽出ユニット１、熱湯ボイラー２、流入側の水ポンプ３及び抽出したてのコーヒードリンクを注出するための注出口４を含んでいる。上記水ポンプ３の流れ方向前方には、上記抽出装置を上水供給管６に接続する主給水弁５が位置している。上記ポンプ３は、吐出し側において、しばしばフローメータとも称される流量計７と逆止め弁８を経て、上記熱湯ボイラー２の当該流入口と連結されている。上記ボイラー２からの熱湯は上記抽出ユニット１に供給される。上記抽出ユニット１と上記注出口４との間には、制御装置１０によって上記流量計７の当該測定値に応じて制御される制御式背圧弁９が位置している。その際、該制御装置１０はマイクロプロセッサによって実現可能であり、該マイクロプロセッサには全自動コーヒーメーカ内のその他の制御／調節プロセスも組み込まれていてよい。
【００３１】
上記抽出ユニットは、それ自体として公知に属する方法で、該抽出ユニットを予熱すると共に保温するヒータ１１と、小分けされた挽きたてのコーヒー粉末１３が装入される抽出チャンバ１２を含んでいる。本発明の範囲において使用可能な抽出ユニットは、例えば、不要な反復を避けるため、その開示内容全体が本出願に引用されたこととする欧州特許出願公開第２５６１７７８号明細書に開示されている。
【００３２】
上記抽出ユニット１は、あらかじめ当該全自動コーヒーメーカのミルで小分けされて挽かれたばかりの小分けされた量のコーヒー粉末を装入するために開放されるように設計されている。さらに、抽出ユニットが開放されると、当該抽出プロセス後に残存している当該コーヒー出し殻を出し殻容器に排出することができる。該抽出ユニットは、さらに、装入された当該コーヒー粉末を上記抽出チャンバ内に配設された抽出ふるいに向かって圧縮する可動式ピストン（図中不図示である）を有している。該ピストンが後退復帰した後、こうして圧縮された当該コーヒー粉末に、加圧された当該抽出水を通流させることができる。
【００３３】
当該抽出水が上記抽出チャンバ１２を通流させられる、上記ポンプ３によって発生した当該圧力は、一般に、約８〜１２ｂａｒであるが、ただし本発明はそれに限定されるものではない。当該抽出水のこの圧力は、従来のコーヒーマシンにおいて、上記抽出チャンバ１２内で圧縮された当該コーヒーケーキ１３を経て低下する。その際、当該抽出水が当該コーヒーケーキ１３を通流する当該速度は、当該コーヒー粉末の挽き加減、当該コーヒーの種類、当該量及び当該圧縮度によって決定的に左右される。他方、ここに示した当該抽出装置にあって、上記圧力低下は、特に、上記制御装置１０を経て、上記抽出チャンバ１２を通流する当該通流速度ないし当該通流流量を的確に‐詳細に言えば、上記流量計７によって測定された実際の当該流量に応じて‐制御する、上記抽出チャンバ１２の後方に配置された背圧弁９によって行なわれる。
【００３４】
本実施形態において、上記背圧弁９は、図２に断面図によって示した、ステップモータ駆動されるニードル弁として形成されている。該ニードル弁の核心は、弁ニードル２２が進入する直通弁開口２１を有する弁インサート２０である。これらの要素は図２ａに示した抜粋図Ｂに拡大して示されている。上記弁開口２１は、本実施形態において、直径１．５ｍｍを有する。上記弁ニードル２２は、たった４°という非常に鋭い傾斜角度を有している。
【００３５】
上記弁ニードル２２は、ステップモータ２４によって駆動されるスピンドル２３に担持される。弁インサート２０と弁ニードル２２は一つの弁ハウジング２５内に収容され、該ハウジングには差込み継手を経て上記ステップモータ２４が連結されている。該弁ハウジング２５によって形成された弁チャンバ２６は、後方の上記ステップモータ２４に対して封止されている。該弁チャンバ２６の上端には、上記抽出ユニット１と連結される流入口２８が位置している。上記弁ハウジング２５の側方には、当該コーヒーマシンの上記注出口４と連結される流出口２９が位置している。
【００３６】
上記スピンドル２３は、上記ステップモータ２４のハウジングに保持されるスピンドルナット３０と連携する。上記弁ハウジング２５の下面部の支持板３２と、上記弁ニードル２２に結合された鍔３３とに支保されたプレストレスばね３１は、該弁ニードル２２ないしスピンドル２３を上記スピンドルナット３０に向かってプレストレスし、こうして、スピンドル駆動時に生じ得る遊びを排除する。
【００３７】
弁ハウジング２５、弁インサート２０及び弁ニードル２２は、衛生上の理由から、プラスチック製である。弁インサート及び弁ニードルについては、特に、高温耐性を有する熱可塑性プラスチックとりわけＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が好適である旨実証された。別法として、弁インサート及び弁ニードルは特殊鋼から製造されていてもよい。上記弁ハウジングは、例えば、ＰＰＳ又はＰＰＳＵ（ポリフェニレンスルフィドないしポリフェニレンスルホン）で形成されていてよい。
【００３８】
適切な弁挙動を達成するため、円錐状の輪郭を有する弁ニードルが使用され、その際、当該円錐角は２〜１５°である。最適な制御挙動は、本実施形態に使用されている開き角４°の円錐形状を有する弁ニードルによって確認された。
【００３９】
上記ステップモータ２４は、オプショナルに、フルステップ又は八分の一ステップで制御可能である。セレクトされたスピンドル変速比にて、一フルステップは０．０２１ｍｍのストロークに対応している。上記ニードル弁の完全な開と閉との間の当該スピンドルストロークはおよそ約１００フルステップである。迅速な開閉のために、上記ステップモータはフルステップで制御される。他方、制御運転中にあっては、八分の一ステップに切替えられる。上記ステップモータは、さらに、５０及び１００ｍＡの異なったコイル電流で制御可能である。開及び制御運転中にあっては、上記ステップモータはそれぞれフルコイル電流で制御されるが、上記ニードル弁が閉じられる場合にあっては、上記コイル電流は、ニードルの当該円錐角が非常に鋭いために上記弁開口２１内で上記弁ニードル２２が引っ掛かり、不動化したりすることがないように、僅かな力で上記弁を閉鎖するべく低下される。
【００４０】
図３には、上記抽出装置の制御に際する時間的推移が示されている。製品供給の開始前に、上記背圧弁は完全に開放されている。ユーザが当該入力手段を経て製品選択を実施し、当該調製プロセスを開始させて、製品供給が開始されると、上記背圧弁は閉じられる。当該閉鎖は、すでに説明したように、コイル電流を低下させて、フルステップモードにて行なわれる。次のステップにおいて、上記水ポンプが起動して、水圧を発生させる。ボイラー２からの熱湯は、今や、当該抽出ユニットが満たされるまで該抽出ユニット１に流入する。上記背圧弁９は、その間、閉じられたままである。上記抽出ユニット１が抽出水で満たされて、当該抽出水流入が終了すると、続いて、上記背圧弁９が開放されて、上記抽出プロセスが開始される。
【００４１】
今や、上記ステップモータ制御は八分の一ステップモードに切替えられ、上記背圧弁の当該制御は、上記流量計７の当該測定値に依拠して、上記制御装置１０を経て行なわれる。上記抽出プロセスが終了した後、上記水ポンプは電源遮断される。加えてさらに、上記背圧弁が閉じられる。これにより、場合によりなお当該導管中にある残存液が当該コーヒーマシンの上記注出口４から後引き滴下することが防止される。今や、当該製品供給は終了し、当該ユーザには、図解表示によるユーザインタフェースを経て、セレクトされた当該ドリンクの満たされた当該ドリンク容器を取り出すことができる旨表示される。
【００４２】
最後に、上記製品供給の終了後、上記絞り弁は再び、前以て定められた時間だけ完全に開放される。これは、上記ニードルが非常に鋭い円錐角を有すると共に、弁インサート２０及び弁ニードル２２の熱膨張によって、該弁ニードル２２が上記弁開口２１の内部でいわゆる焼き嵌め状態となって不動化することがあるとの背景に起因している。最悪の場合、上記弁が当該冷却後にもはや開放できなくなることがある。こうしたことを回避するために、上記弁は、既述したように、当該製品供給後に、ただし過度に冷えこむ前に、適時に開放される。
【００４３】
図４には、例示的に、手動調節される目標値につき、当該流量に関する実値のフォローアップ挙動が示されている。太線４１は上記背圧弁９の上記弁開口を経て調節された当該流量目標値をミリリットル／秒（ｍｌ／ｓ）で表している。細線４２は、上記流量計７によって測定された当該実値を示している。上記目標値曲線４１と上記実値曲線４２との間に認められる約０．８秒の僅かな時間オフセットは、上記流量計７が上記ボイラー２の前方の冷水域に配置されていることに起因している。別法として、流量計を上記抽出ユニット１の直前又は直後に配置することもできよう。
【００４４】
図５には、当該制御曲線の当該時間的推移と上記流量計によって測定された流量の当該実値が表されている。左側の当該縦座標は上記ステップモータのステップ中における上記ニードル弁の当該ポジションに関係している。当該弁ポジションは曲線５１として表されている。当該流量に関する当該実値曲線５２はミリリットル／秒（ｍｌ／ｓ）で示された当該右側の縦座標に関係している。
【００４５】
上記水ポンプの電源投入による製品供給の開始時に当該流量は先ず、上記背圧弁９が開放されることなく、急速に上昇し、領域５２ａにおいてピーク値に達する。当該流量が時点５２ｂに再びゼロに降下するまでのこの領域は上記抽出ユニット１の充填に関係している。上記抽出ユニット１が充填されるや直ちに、上記制御装置１０は、再び通流が開始されるまで、上記弁９を開放する。上記弁の弾性特性と数多くのその他の効果‐例えば、開放に至るまでに上記ニードル弁の締付けロックが生じ得る等‐により、上記背圧弁９の最初の開放時に、比較的多くのモータステップが必要である。これは、上記ニードル弁９の運転状況に応じ、全体として２０〜４０のステップモータステップであることがあり、それゆえ、上記最初の開放は、好ましくはフルステップ幅でも実施可能である。
【００４６】
上記抽出チャンバ１２を通流する最初の抽出水流れが開始された後、上記背圧弁９は直ちに再びしばらく閉じられなければならない。当該制御はこの最初の初期領域において非常に敏感に反応する。本願出願人の知見によれば、当該制御が自ずから安定するまでこうした振動挙動を示す理由は、上記弁の熱膨張と当該弾性であると言えよう。こうした理由から、体積流量の開始後のこうした初期挙動のために、上記ニードル弁９が最初の開放と当該体積流量の開始後に再び何回のステップだけ逆制御ないし閉鎖されなければならないかに関する基準を先行抽出プロセスから求める自己学習制御を組み込むのが有利である。
【００４７】
上述した当該背圧フロー制御により、さまざまな背圧によって、異なった風味特徴を有するコーヒードリンクを調製することが可能である。当該背圧は、当該抽出プロセスの間、測定された当該体積流量に応じて変化させることが可能である。これにより、例えば、コンスタントな、プリセットされたないしプリセット可能な注出体積流量に合わせて制御を行なうことが可能である。ただし、過渡応答が決定的ではないことからして、コンスタントな注出時間に合わせて制御すること、したがって、上記背圧弁の開又は閉により、当該抽出水の当該通流速度を、すでに通流させられたあるいはこれから通流させられる当該抽出水に応じて的確に加減速し、こうして総じて、セレクトされた当該ドリンクのためにプリセットされた総抽出水量についてプリセットされた当該総通流時間が達成されるようにするのが特に有利であることが判明した。こうして、同一ドリンクタイプのすべてのドリンク例えばエスプレッソ又はルンゴをそれぞれ同一の総通流時間で調製することを保障することが可能である。本発明の知見によれば、これによって、それぞれプリセットされたドリンク種のコーヒー品質につき非常に高い再現性と安定性がもたらされることになる。
【００４８】
いずれのドリンク種についても、従来のコーヒーマシンに比べて当該コーヒー品質が著しく改善される、顧客の当該要望に応じた最適な通流時間を求めあるいはそのための徹底的なテストを行なうことができる。その他に、当該注出時間の最適化によって、使用される当該コーヒー量の減少を少なくとも部分的に相殺することができるため、品質を比較的同一に保ちつつ、所要のコーヒーの節約を達成することができる。最後に、当該コーヒーの挽き加減の相違は本発明によって抽出された当該コーヒー飲料の当該品質に影響しないか若しくはせいぜい僅かに影響するにすぎないため、本発明による全自動コーヒーメーカには比較的安価なコーヒーミルを使用することが可能である。最後に、本願出願人のテストによれば、特に当該エスプレッソドリンクの分野において、多少粗い挽き加減でも、従来使用されていた非常に細かい当該挽き加減よりもやや改善された風味結果さえも達成されるという驚異的な知見がもたらされた。
【００４９】
本発明による当該抽出方法において、当該通流時間が長く設定されればされるほど、調製されたコーヒードリンク中の不揮発性成分の抽出収量がますます高まると共に、当該風味特徴（酸味、苦味）ならびに渋みの感じがますます増強される。この点に依拠して、意図的な制御ならびに本発明によって調製された当該コーヒードリンクの最適化が可能となる。
【００５０】
本実施形態において使用される当該ニードル弁に代えて、その他の制御式弁例えばギア式絞り弁も本発明の範囲において使用可能である。同様に、素早く連続して‐好ましくは約１０Ｈｚのレベルの頻度で‐開閉し、こうして、間欠運転される当該電磁弁で平均体積流量をもたらすクロックト電磁弁を背圧弁として使用することも本発明の範囲に属する。この場合、当該平均体積流量は、頻度及び／又は開状態と閉状態との間の負荷時間率のプリセットによって設定することができる。
【００５１】
同じく、別法として又は背圧制御にさらに加えて、上記水ポンプによって発生する圧力を制御することも本発明の範囲に属する。これは、例えば、動作電圧のパルス幅変調によって行なうことが可能である。
【００５２】
図６には、抽出装置のさらに別な実施形態が示されている。図１に示した上記抽出装置とは異なり、ここでは、コーヒーカプセル１４を装入して運転するためのワンカップコーヒーマシン用の当該抽出ユニット１′が表されている。当該抽出チャンバ１２′は、コーヒーカプセルを収容するように形成されている。この種のコーヒーカプセルは、アルミニウム又はプラスチックで製造されていてよく、小分けされたコーヒー粉末１３′があらかじめ充填されて工場から引き渡され、例えば、図６に示したように、当該カプセル１４の下側面に設けられた膜によって閉じられている。
【００５３】
上記抽出チャンバ１２′は、本実施形態において、それ自体として公知に属する方法で、装入されたコーヒーカプセル１４を包囲するカプセルケージとして形成されている。該カプセル１４には、当該上側面に一本又は複数本のピン１６が刺し込まれる。これは自動的に、又は手作業によって行なうことができる。該カプセルは当該下側面が、流路を具備した支持板１７‐いわゆるピラミッドプレート‐に向かって押圧される。当該抽出プロセスが当該開始された後、熱湯が上記熱湯ボイラー２から加圧されて上記カプセル１４内に圧入される。当該カプセル１４内の当該圧力が十分に高くなると、該カプセル１４の上記下側面に設けられた上記の膜１５が裂け、該カプセル１４内で抽出された当該コーヒードリンクが、今や穴あけされた上記の膜１５と上記ピラミッドプレート１７に設けられた上記流路を通って注出口４の方向へ流出する。上記熱湯ボイラー２に加えて又は別法として、上記抽出ユニット１′への抽出水供給路に、当該抽出水を加熱ないし再加熱するフローヒータ１１′が配置されていてよい。
【００５４】
上記第一の実施形態においてもそうであるが、それと同様に、抽出チャンバ１２′と注出口４との間の流出導管に、上記制御装置１０を経て、上記流量計７によって測定された当該値に応じて当該通流を制御することのできる背圧弁９が配置されている。この場合にあっても、背圧フロー制御により、プリセットされた流量に合わせて、ただし好ましくはプリセットされた抽出水量のプリセットされた総通流時間に合わせて制御することが可能である。
【００５５】
工業的に製造されて、あらかじめ充填済みのコーヒーカプセル１４の場合には、供給された当該コーヒー粉末１３′の当該挽き加減の当該相違はそれほど決定的な役割を果たすわけではないとは言え、カプセルコーヒーマシンにあっても、順次連続して調製されるすべてのコーヒードリンクにつき同一の総通流時間を設定することにより、注出された当該コーヒードリンクの風味特徴ないし品質の遥かに高い安定性を確保することが可能である。加えてさらに、当該総通流時間を変化ないし最適化することにより、当該風味特徴をユーザの当該好みに合わせることが可能である。
【００５６】
本発明による当該抽出方法は、いかなる種類のワンカップコーヒーマシンにも、つまりコーヒーカプセル運転用のマシンの場合にも、コーヒーパッド運転用のマシンの場合にも、使用可能であることは言うまでもない。同じく、本発明による当該抽出方法の範囲内で、例えば、種々異なったコーヒードリンクを注出するためあるいはまた一人分用ないし二人分用に、通流させられる抽出水の当該量を変化させ、かつ、当該総通流時間をそれに合わせることも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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