МАШИНА ДЛЯ ПОМОЛА КОФЕ С УЛУЧШЕННОЙ СИСТЕМОЙ ДОЗИРОВАНИЯ И СОПУТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
COFFEE GRINDING MACHINE WITH AN IMPROVED DOSING SYSTEM AND ASSOCIATED METHOD

Предпосылки
Настоящее изобретение относится к машине для помола кофейных зерен. Машина для помола кофейных зерен может быть отдельной машиной ли может быть встроена в машину для изготовления напитков на основе кофе. Такая машина для помола кофейных зерен также известна как "машина для помола кофе", "кофемолка" или "мельница".
Предшествующий уровень техники
Как известно, для приготовления кофе эспрессо используется определенное количество молотого кофе, обычно именуемое "порция". Порция молотого кофе загружается в фильтр, типично имеющий форму чашки, открытой сверху и имеющей дно с микроперфорациями. Типично порция кофе прессуется внутри фильтра для получения таблетки молотого кофе. Фильтр в свою очередь поддерживается держателем фильтра, выполненным с возможностью разъемного зацепления внутри раздаточного устройство машины для приготовления эспрессо. Кофе эспрессо получают, пропуская горячую воду под давлением сквозь таблетку молотого кофе.
Порция кофе типично определяется весом в граммах. При практической работе в баре, бариста обычно пытается, где это возможно, заполнять фильтр одинаковыми количествами (по весу) кофе (например, 14 г).
Молотый кофе получают с помощью машины для помола кофе. В известной машине для помола кофе зерна кофе измельчают, пропуская их через измельчающие элементы. Известны измельчающие элементы плоского, конического или цилиндрического типа. Типично измельчающие элементы машины для помола кофе содержат неподвижный элемент и элемент, вращающийся относительно неподвижного элемента. Например, в кофемолке с коническими жерновами один жернов является неподвижным и стационарным, а другой жернов приводится во вращение двигателем. Некоторые машины для помола кофе способны изменять расстояние между жерновами для изменения размера частиц молотого кофе.
Известны различные устройства, которые можно классифицировать как дозаторы, которые определяют порцию кофейных зерен (до помола), и устройства, которые определяют порцию молотого кофе. В частности, устройства второго типа могут осуществлять дозирование на основе измерения времени, на основе измерения количества оборотов, на основе измерения объема и на основе измерения веса/массы молотого кофе.
В WO 2012/1388327 A1 описан процесс и устройство для помола и дозирования кофейных зерен с автоматической и непрерывной калибровкой порции.
Краткое описание изобретения
Дозаторы, работающие на основе измерения времени, считаются неточными, поскольку машина дли помола кофе контролирует не порцию молотого кофе, а только время помола. В большинстве измерительные устройства на основе времени считаются способными генерировать по существу постоянную (повторяющуюся) порцию. В случае машин для помола кофе, способных производить повторяющиеся с высокой точностью порции, можно связать каждое время помола с соответствующей порцией, определенной с помощью весов, не входящих в систему. Например, можно прийти к выводу, что машина для помола кофе выдает 14 г молотого кофе за 5 секунд.
Таким образом, оценка порции молотого кофе является косвенной. Фактически, машина для помола кофе управляет временем и предполагается, что постоянные порции соответствуют постоянному времени (и фиксированным настройкам). Очевидно, что, когда меняются тип кофе, размер частиц и условия окружающей среды, меняется и отношение между временем и порцией.
Дозирование на основе измерения числа оборотов также основано на косвенной оценке порции. По существу, измельчающие элементы вращаются не в течение заданного времени, а выполняют некоторое количество оборотов, которое можно задавать. Машина для помола кофе контролирует количество оборотов и предполагается, что постоянные порции соответствуют постоянном количеству оборотов (при фиксированных настройках). Очевидно, когда меняются тип кофе, размер частиц и условия окружающей среды, также меняется и отношение между количеством оборотов и порцией.
В дозирующих системах, основанных на измерении объема, машина для помола кофе имеет возможность измерять объем полученного молотого кофе. В этом случае бариста должен методом проб и ошибок определить отношение между весом и объемом молотого кофе.
Дозирующая система на основе измерения веса является системой прямого измерения. По существу, набор весов, соединенных с машиной для помола кофе, взвешивает в реальном времени подаваемый молотый кофе и прерывает дозирование, когда достигается требуемый вес. В некоторых машинах, когда вес молотого кофе приближается к заданному, машина для помола кофе замедляет частоту вращения, чтобы получить порцию с максимально точным весом.
Заявитель определил цель настоящего изобретения как улучшение известных дозирующих систем, построенных на измерении веса.
В частности, Заявитель заметил, что вышеуказанные дозирующие системы на основе измерения веса работают медленно, поскольку двигатель машины для помола кофе не способен вращаться с постоянной частотой на протяжении всего цикла помола, но замедляется во время по меньшей мере части процесса помола для получения веса порции с максимально возможной точностью.
Более того, известные дозирующие системы на основе измерения веса очень чувствительны в течение всего процесса помола. Часто случается, что бариста может случайно ударить по весам во время помола. Такой случайный удар генерирует неправильный сигнал веса, который прерывает измельчение до того, как будет достигнут требуемый вес или продлевает измельчение сверх установленного времени. В первом случае порция будет иметь меньший объем, а во втором случае порция будет значительно больше. Если бариста не поймет, что вес порции случайно изменился, будет приготовлен кофе эспрессо с неправильной порцией молотого кофе (меньшее или большее количество молотого кофе), что приведет к тому, что будет приготовлен напиток, отличающийся от того, который был бы приготовлен с правильной порцией молотого кофе. Если бариста заметит ошибку, порцию нужно подкорректировать вручную или выбросить неправильную порцию и повторить помол.
Более того, из-за вышеупомянутой чувствительности весов, бариста не может двигать держатель фильтра во время помола. Многие операторы кофемашин, наоборот, стремятся сдвигать держатель фильтра во время помола, чтобы "смешать" молотый кофе внутри фильтра.
Заявитель определил цель настоящего изобретения как создание машины для помола кофе, сконфигурированной для более эффективного, быстрого и стабильного получения порций кофе по сравнению с известными системами.
Согласно настоящему изобретению, предлагается взвешивающее устройство для взвешивания порции молотого кофе только в конце цикла помола. Величина измеренного вес используется для программирования следующей порции.
Предпочтительно, измельчение выполняется с постоянной частотой вращения измельчающих элементов.
Измельчение выполняется с постоянным количеством оборотов или, альтернативно, с постоянным временем помола.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предлагается машина для помола кофе, содержащая первый жернов и второй жернов,
в которой по меньшей мере один из первого и второго жерновов выполнен подвижным;
в которой жернова взаимодействуют друг с другом на основе первого параметра помола (например, определенного количества оборотов или определенного времени помола) так, чтобы молоть кофейные зерна, тем самым получая первую порцию молотого кофе в время первого цикла помола;
в которой машина для помола кофе содержит двигатель, выполненный с возможностью приводить во вращение второй жернов относительно первого жернова;
в которой машина для помола кофе также содержит взвешивающее устройство, выполненное с возможностью измерять вес первой порции кофе по существу в конце первого цикла помола;
в которой измеренный вес первой порции, измеренный в конце первого цикла помола, используется для задания второго параметра для помола второй порции, которая измельчается после первой порции во время второго цикла помола, и
в которой машина для помола кофе выполнена с возможностью прерывать измельчение второй порции во время второго цикла помола, независимо от фактического измеренного веса второй порции.
Первым параметром помола может быть количество оборотов двигателя и/или определенное время помола. Предпочтительно, машина для помола кофе не прерывает измельчение второй порции, когда достигнут определенный (заданный) вес второй порции, а прерывает его лишь в зависимости от заданного второго параметра помола. Вес второй порции измеряется по существу в конце второго цикла помола так, чтобы задать третий параметр для помола третьей порции, которая мелется после второй порции на третьем цикле помола.
Одним преимуществом, помимо прочих, является то, что требуется меньшая обработка, чем в известных машинах, поскольку вес порции не измеряется непрерывно и не сравнивается постоянно с требуемым весом, но сравнение выполняется только когда порция измельчена и жернова неподвижны. Точность также улучшается, поскольку в других известных машинах измельчение прерывается, когда достигнутый вес равен заданному, не принимая во внимание то, что в любом случае часть полученного порошка все еще падает сразу после остановки двигателя.
Предпочтительно, двигатель выполнен с возможностью вращать второй жернов с по существу постоянной частотой вращения.
В некоторых вариантах вторым параметром помола является количество оборотов двигателя, необходимое для помола второй порции. Поэтому, измельчение второй порции прерывается после достижения заданного числа оборотов, которое в свою очередь зависит от измеренного веса первой порции в конце первого процесса помола.
В некоторых вариантах вторым параметром помола является время помола, необходимое для помола второй порции. Поэтому измельчение второй порции прерывается по истечении заданного времени, которое в свою очередь зависит от измеренного веса в конце первого процесса помола.
Машина также может содержать устройство изменения частоты для управления частотой вращения двигателя.
Машина также может содержать датчик углового положения, соединенный с электродвигателем для измерения частоты вращения электродвигателя.
В некоторых вариантах взвешивающее устройство выполнено отдельно от корпуса машины для помола кофе.
В некоторых вариантах предлагается способ помола кофейных зерен между первым жерновом и вторым жерновом, при котором по меньшей мере один из первого и второго жерновов выполнен подвижным, при котором жернова взаимодействуют друг с другом для помола кофейных зерен, тем самым выдавая первую порцию молотого кофе в течение первого цикла помола, при этом способ содержит этапы, на которых:
приводят во вращения второй жернов относительно первого жернова с первым параметром помола,
измеряют вес первой порции кофе по существу по окончании первого цикла помола,
задают второй параметр помола второй порции, подлежащей измельчению после первой порции во время второго цикла помола, на основе измеренного веса первой порции, измеренного в конце первого цикла помола, и
прерывают измельчение второй порции на втором цикле помола независимо от фактического измеренного веса второй порции.
В некоторых вариантах этап приведения в движение по меньшей мере одного из жерновов относительно другого содержит этап приведения во вращение второго жернова с по существу постоянной частотой вращения.
Вторым параметром может быть время. В этом случае второй жернов вращают в течение этого времени, которое связано с весом первой порции кофе.
Краткое описание чертежей
Дале следует подробное описание не ограничивающего примера настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:
Фиг. 1 - диаграмма некоторых компонентов машины для помола кофе по варианту настоящего изобретения.
Фиг. 2 - диаграмма последовательности, суммирующая основные этапы способа по варианту настоящего изобретения.
Фиг. 3 - диаграмма последовательности способа, альтернативного показанному на фиг. 2.
Подробное описание
На фиг. 1 показана, чисто для примера, машина для помола кофе по варианту настоящего изобретения. Для упрощения описываются только те компоненты машины, которые относятся к цели настоящего изобретения. Другие, не релевантные компоненты, подробно не описываются. Описанная машина содержит плоские жернова, но настоящее изобретение также применимо и к машинам с жерновами другого типа, такими как конические и цилиндрические жернова.
Машина 10 содержит камеру 12 помола с верхним входом IN для кофе, подлежащего помолу, верхним жерновом 14A и вторым жерновом 14B, взаимодействующим с первым жерновом 14A, и выходным транспортером 16, который принимает молотый кофе от жерновов 14A и 14B, и транспортирует его для сбора и использования. Например, как показано на фиг. 1, молотый кофе может транспортироваться к фильтру 21, который удерживается держателем 20 любого известного типа.
В варианте, показанном на фиг. 1, первый жернов 14A является неподвижным, а второй жернов 14B является подвижным, например, вращающимся.
Машина для помола кофе содержит электродвигатель 30 для вращения второго жернова 14B. В некоторых вариантах двигатель может быть универсальным, двигателем постоянного тока, переменного тока, трехфазным, бесщеточным, бесщеточным двигателем постоянного тока, шаговым или подобным двигателем.
Предпочтительно, машина для помола кофе также содержит устройство 40 изменения частоты для управления частотой вращения. Например, это устройство изменения частоты содержит инвертор. Это устройство 40 изменения частоты может менять частоту вращения при помоле так, чтобы добиваться равномерного помола на первой частоте и на второй частоте.
Согласно настоящему изобретению, машина для помола кофе также содержит датчик углового положения, например, датчик 50 углового положения для точного измерения частоты вращения двигателя 30.
Согласно настоящему изобретению, машина 10 для помола кофе далее содержит взвешивающее устройство 60 для измерения веса (или массы) порции молотого кофе. В некоторых вариантах взвешивающее устройство выполнено с возможностью взвешивать порцию молотого кофе внутри фильтра 21. Предпочтительно, взвешивающее устройство 60 выполнено с возможностью взвешивать порцию молотого кофе внутри фильтра 21, расположенного в держателе 20.
Согласно настоящему изобретению, машина 10 для помола кофе далее содержит процессор 70 и запоминающее устройство 71, предпочтительно на электронной плате 72 или на подобном элементе.
Согласно настоящему изобретению, машина 10 для помола кофе далее содержит пользовательский интерфейс 80, который в свою очередь предпочтительно содержит дисплей и средство выбора, например, одну или боле кнопку. Предпочтительно пользовательский интерфейс 80 соединен (прямо или косвенно) с процессором 70.
Со ссылками на фиг. 2 далее следует описание способа получения порции кофе.
На первом этапе (101) задается требуемая порция кофе. Типично, эта требуемая порция выражается в единицах веса, например, в граммах. Бариста может задавать требуемую порцию, набирая на клавиатуре требуемый вес или нажимая соответствующие кнопки для уменьшения или увеличения уставки, пока не будет достигнута величина веса требуемой порции. Эта операция может также выполняться голосовыми командами или другим способом. В некоторых вариантах задание требуемой порции может выполняться с помощью отдельного устройства, соединенного с машиной для помола кофе. Для этого моно использовать, например, планшетный компьютер или смартфон, принадлежащий баристе или лицу, для которого бариста должен приготовить кофе эспрессо.
Чисто для примера и исключительно для целей контекста настоящего описания, заданная порция может быть 14 г.
После задания порции, машину 10 для помола кофе включают.
Очевидно, что перед включением машины для помола кофе фильтр 21, внутри которого собирается молотый кофе, полученные в результате помола, вставляют под выход для молотого кофе. Предпочтительно, фильтр 21 установлен в держателе 20. Предпочтительно, держатель и фильтр соответственно поддерживаются взвешивающим устройством 60. Предпочтительно предусматривается, что взвешивающее устройство 60 способно рассчитать вес держателя 20 и пустого фильтра (вес тары) и обнулить полученное значение так, чтобы взвешивающее устройство 60 могло легче измерить вес порции молотого кофе.
Согласно первому варианту, машина 10 запрограммирована на помол с постоянным числом оборотов (этап 102). Конкретнее, жернова совершают всегда одно и то же количество оборотов. Это возможно благодаря наличию вышеупомянутого датчика 50 углового положения.
По достижении заранее определенного числа оборотов, соответствующего заданному весу порции, двигатель 30 останавливается и измельчение прекращается.
По окончании помола, взвешивающее устройство 60 взвешивает порцию молотого кофе (этап 103). Взвешивание молотого кофе выполняют только по окончании помола. В любом случае, даже если взвешивающее устройство должно взвешивать молотый кофе непрерывно, или прерывисто во время помола, согласно настоящему изобретению величины веса молотого кофе до конца помола не принимаются во внимание.
Согласно настоящему изобретению, машина для помола кофе выполнена с возможностью сравнивать вес полученной порции с заданным весом порции (этап 104).
Если вес полученной порции молотого кофе равен заданному весу молотого кофе (плюс/минус допустимая ошибка), следующая порция будет получена с сохранением при том же числе оборотов (этап 110). А именно, если бариста желает получить следующую порцию такую же, как только что помолотая, он/она не будет менять число оборотов. Если бариста хочет получить большую или меньшую порцию, число оборотов будет изменено относительно числа оборотов для только что помолотой порции. Очевидно, в конце каждой операции помола вес полученной порции нужно вновь измерить (этап 103) и вновь сравнить с весом желаемой порции (этап 104).
Если вес полученной порции молотого кофе превышает вес заданной порции молотого кофе (120), следующая порция будет получена с соответствующим уменьшением числа оборотов (этап 121). Предпочтительно, по окончании каждой операции помола вес полученной порции нужно измерить вновь (этап 103) и вновь сравнить с весом желаемой порции (104).
Если вес полученной порции молотого кофе меньше веса заданной порции молотого кофе (130), следующая порция будет получена с соответствующим увеличением числа оборотов (этап 131). Предпочтительно, по окончании каждой операции помола вес полученной порции нужно измерить вновь (этап 103) и вновь сравнить с весом желаемой порции (104).
В любом случае, вес одной порции по окончании помола используется для задания числа оборотов для получения следующей порции. Машина проверяет вес и корректирует число оборотов непрерывно, после каждой операции помола.
Вес одной порции, в отличие от того, что происходит в известных машинах для помола кофе, используется не для остановки процесса помола, а для получения следующей порции, имеющей вес, соответствующей заданному весу порции.
Предпочтительно, машина для помола кофе содержит запоминающее устройство с соотношением веса порции и количества оборотов. Например, запоминающее устройство может содержать информацию, показанную в Таблице 1:
Таблица 1
Число оборотов по умолчанию
Вес (г) порции
3,50
4-6
4,20
6-8
4,90
8-10
5,60
10-12
6,30
12-14
7,00
14-16
7,70
16-18
8,40
18-20
9,10
20-22
Если машина для помола кофе выключена, во время следующего включения она начнет работать с последней используемой величины (напр., 7,00 оборотов, если задана порция 14 г).
На фиг. 3 представлена диаграмма последовательности, иллюстрирующая способ, альтернативный показанному на фиг. 2. В отличие от способа по фиг. 2 (основанного на соотношении веса порции и числа оборотов), способ по фиг. 3 основан на соотношении между весом порции и временем помола.
Задание порции может выполняться как подробно описано со ссылками на фиг. 2.
Как показано на этапе 202, по второму варианту, машина запрограммирована выполнять помол в течение постоянного периода времени. То есть, жернова вращаются в течение заранее определенного времени в соответствии со стандартным весом порции. Предпочтительно, имеется таймер, связанный с платой 70.
По окончании заранее определенного времени, соответствующего заданному весу порции, двигатель 30 останавливается и помол прекращается.
Когда помол прекратится, взвешивающее устройство 60 взвешивает порцию молотого кофе (этап 203). Взвешивание молотого кофе выполняется только по окончании помола. В любом случае, даже если взвешивающее устройство взвешивает молотый кофе непрерывно или прерывисто во время помола, согласно настоящему изобретению величины веса молотого кофе до окончания помола не принимаются во внимание.
Согласно настоящему изобретению, машина для помола кофе выполнена с возможностью сравнивать вес полученной порции с весом заданной порции (этап 204).
Если полученная порция молотого кофе имеет вес равный заданному весу молотого кофе (плюс/минус допустимая ошибка), следующая порция будет получена с сохранением того же времени помола (этап 210). Конкретно, если бариста желает получить следующую порцию, такую же, что и только что помолотая, (плюс/минус допустимая ошибка), количество оборотов останется неизменным. Если бариста желает получить большую или меньшую порцию, время помола будет изменено относительно времени помола только что полученной порции. Очевидно, по окончании каждой операции помола полученную порцию нужно взвесить вновь (этап 203) и вновь сравнить с весом требуемой порции (204).
Если полученная порция молотого кофе имеет вес, превышающий вес заданной порции молотого кофе (220), следующая порция будет получена за соответственно уменьшенное временя (этап 221). Предпочтительно, по окончании каждого цикла помола вес полученной порции нужно вновь измерять (этап 203) и вновь сравнивать с весом требуемой порции (этап 204).
Если полученная порция молотого кофе имеет вес меньше, чем вес заданной порции молотого кофе (230) следующая порция будет получена с существенным увеличением времени помола (этап 231). Предпочтительно, по окончании каждого цикла помола вес полученной порции нужно вновь измерять (этап 203) и вновь сравнивать с весом требуемой порции (204).
В любом случае, вес одной порции по окончании помола используется для задания времени для получения следующей порции. Машина проверяет вес и корректирует время непрерывно, после каждой операции помола.
Вес одной порции, в отличие от того, что происходит в известных машинах, используется не для остановки процесса помола, а для получения следующей порции, имеющей вес, соответствующий заданной порции.
Предпочтительно, машина для помола кофе содержит запоминающее устройство с соотношением между вестом порции и временем. Например, запоминающее устройство может содержать информацию, показанную в Таблице 2.
Таблица 2
Время помола по умолчанию (с)
Вес (г) порции
2,0
4-6
2,5
6-8
3,0
8-10
3,5
10-12
4,0
12-14
4,5
14-16
5,0
16-18
5,5
18-20
6,0
20-22
По сравнению с машинами для помола кофе с дозированием на основе веса (которые замедляются для точного получения порции), машина по настоящему изобретению работает быстрее, поскольку ей не нужно замедляться.
Машина для помола кофе по настоящему изобретению также менее чувствительна к сотрясениям. Например, помол порции в 14 г требует прибл. 5 секунд. В течение этого периода времени прилавок, машина для помола кофе или держатель фильтра не должны подвергаться толчкам или ударам или вообще вибрациям. Согласно настоящему изобретению, время взвешивания сокращено до всего двух моментов: начального момента для получения веса тары, и конечного момента. Поэтому система подвержена воздействию внешних помех в течение более короткого времени.
Еще один фактор, придающий машине по настоящему изобретению большую степень надежности, заключается в том, что каждый отдельный этап помола определяется числом оборотов (или, если применимо, временем), а не весом. Поэтому, во время этого короткого момента взвешивания если возникнут сотрясения, это н повлияет на порцию.
Пониженная чувствительность к сотрясениям также сводит практику эксплуатации к поддержанию текущего режима использования. Фактически, для бариста общей практикой является двигать держатель фильтра во время помола, чтобы распределить порошок. В обычных системах этого делать нельзя, поскольку приведет к изменению веса. Однако в предлагаемой системе бариста может двигать держатель фильтра как ему угодно, за исключением момента старта и момента в конце помола.
Из вышеприведенного описания следует, что настоящее изобретение не повышает повторяемость порции кофемолки. В реальности оно является решением, которое позволяет машине для помола кофе поддерживать "постоянную" порцию (по весу), даже при изменении размера частиц, условий окружающей среды, которые меняют поведение кофейных зерен, частоты использования машины, типа кофе или частоты вращения жерновов.
Наладка машины для помола кофе упрощается. Бариста имеет возможность регулировать лишь размер частиц, не обращая внимание на количество молотого кофе.