СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОФЕЙНОГО НАПИТКА
METHOD AND DEVICE FOR PREPARATION OF COFFEE BEVERAGE

Настоящее изобретение относится к способу и соответствующему устройству для приготовления кофейного напитка, при котором в процессе ошпаривания задаваемое общее количество ошпаривающей воды пропускают через порцию молотого кофе.
Существующие на рынке кофеварки, например, полностью автоматические кофеварки или эспрессо-машины содержат камеру ошпаривания, в которую загружают молотый кофе, молотый кофе, по мере необходимости, спрессовывают и в завершение пропускают через него под давлением ошпаривающую воду. Часть таких машин содержит дополнительно мельницу, с помощью которой производят свежее измельчение кофейных зерен.
В заявке ЕР 1 133 944 В1 предложено установить после камеры ошпаривания механический регулирующий клапан, у которого пружина стремится удерживать корпус клапана в отпертом положении и в котором корпус клапана может быть заперт в направлении запирания против усилия предварительного натяжения пружины находящимся под давлением кофейным напитком. Описанное устройство с регулирующим клапаном служит для поддержания скорости протекания воды на неизменной величине в определенных рамках. С помощью регулировочного винта возможно ручное регулирование предварительного натяжения пружины и, следовательно, требуемого расхода воды.
В публикации US 2015/0216355 А1 описывается заварное устройство, в котором могут регулироваться давление, температура и скорость протекания независимо друг от друга. Для этого за камерой ошпаривания установлен клапан противодавления, посредством которого регулируется давление в камере ошпаривания. Скорость протекания регулируется объемным насосом, посредством которого подается вода для ошпаривания.
Публикация KR 2012 0117529 А представляет капсульное заварное устройство с расположенным в направлении течения за капсулой магнитным клапаном, который может открываться и закрываться для подачи или прерывания потока напитка.
При известных кофеварках было установлено, что вкус и качество приготовленного кофе подвержены значительным колебаниям. Наряду с используемыми сортом и количеством кофе применительно к существующим в настоящее время на рынке кофеваркам существенное влияние на вкус приготовленного кофейного напитка оказывает прежде всего тонкость измельчения кофе и степень уплотнения молотого кофе в камере ошпаривания. Наряду с этим, однако, часто замечают, что после длительного простоя кофеварки первый приготовленный кофе в существенной степени не оправдывает ожиданий по вкусу и качеству и даже должен быть выброшен. Однако, также и в процессе эксплуатации при неизменных условиях приходится считаться с колебаниями качества и вкуса приготовленных кофейных напитков.
Поэтому технический результат изобретения состоит в повышении вкусовых качеств свежеприготовленных кофейных напитков, по меньшей мере, повышения неизменности во вкусовом выражении поочередно приготовленных кофейных напитков.
Указанный технический результат достигается с помощью способа по пункту 1 и ошпаривателя по пункту 7 формулы изобретения. Предпочтительные исполнения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В способе названного выше типа задачу решают за счет того, что для процесса ошпаривания задано или может быть задано общее время протекания воды, в течение которого общее количество ошпаривающей воды пропускают через порцию молотого кофе.
В то время как в уровне техники присутствует убежденность в том, что существенными влияющими параметрами для вкусовых выражений кофейных напитков является тонкость измельчения молотого кофе и степень его уплотнения в камере ошпаривания, проведенные заявительницей с помощью сенсорной техники исследования показали, что при регулировании до неизменного времени протекания воды при молотом кофе с различной тонкостью измельчения могут быть приготовлены кофейные напитки, практически идентичные во вкусовом и качественном отношениях. Это неожиданное и совершенно удивительное познание, поскольку ранее исходили из того, что на вкус кофейного напитка существенно влияет степень измельчения, то есть размер зерна молотого кофе и, прежде всего, для приготовления кофейных напитков вкусового направления «эспрессо» использовали по возможности тонкое измельчение кофе.
Ныне настоящее изобретение пришло к познанию того, что независимо от степени измельчения и уплотнения молотого кофе могут быть приготовлены кофейные напитки, практически не отличающиеся друг от друга во вкусовом и качественном отношениях, если лишь общее время пропускания ошпаривающей воды через молотый кофе является неизменным. При этом также не играет существенной роли то, происходит ли прохождение ошпаривающей воды в начале более или менее быстро, пока не произойдет компенсация этих различий лишь за счет дополнительного регулирования скорости протекания воды на протяжении всего процесса до достижения неизменного общего времени протекания воды. Таким образом, если прохождение ошпаривающей воды вследствие более грубого измельчения происходит первоначально с большей скоростью, то при помощи соответствующего дополнительного регулирования в соответствии с изобретением заботятся о том, чтобы оставшаяся, еще подлежащая пропусканию ошпаривающая вода протекала соответственно медленнее и наоборот.
Заявительнице удалось даже вопреки прежнему существующему убеждению специалистов приготовить таким образом кофейные напитки вкусового направления «эспрессо», лучшие в органолептическом отношении по сравнению с напитками со специальными, особо тонкими измельчениями для «эспрессо», что, по мнению заявительницы следует объяснять тем, что вследствие слишком тонкого измельчения может быть утерян аромат кофе.
Таким образом, соответствующий изобретению способ ошпаривания с неизменным общим временем протекания воды пригоден для практически полной компенсации различий в степени измельчения молотого кофе, в результате чего при приготовлении кофейных напитков из свежеизмельченных кофейных зерен могут быть использованы существенно более простые в техническом отношении и, следовательно, менее дорогие мельницы.
С другой стороны, соответствующий изобретению способ ошпаривания при помощи целенаправленного изменения времени протекания воды при использовании молотого кофе с той же степенью измельчения позволяет экстрагировать напитки с различными органолептическими выражениями. Помимо этого, оптимизация времени выпускания при в основном неизменном качестве кофейного напитка позволяет использовать меньшее количество молотого кофе, в результате чего соответствующий изобретению способ ошпарирования ведет также к экономии молотого кофе.
Регулирование требуемого общего времени протекания воды может быть достигнуто в рамках настоящего изобретения посредством регулирования расхода воды на протяжении процесса ошпарирования. В частности, в рамках настоящего изобретения находится при этом активное регулирование потока ошпаривающей воды. При этом регулирование расхода ошпаривающей воды на протяжении процесса ошпаривания осуществляют с помощью средств автоматизации.
В соответствии с этим в случае соответствующего изобретению способа ошпаривания предусмотрено, что для процесса ошпаривания задано или может быть задано общее время протекания ошпаривающей воды, в течение которого общее количество ошпаривающей воды пропускают через молотый кофе, во время процесса ошпаривания производят непрерывное или, по меньшей мере, многократное определение величины для объемного потока ошпаривающей воды и на основании измеренных величин объемного потока определяют общее количество уже пропущенной или еще подлежащей пропусканию ошпаривающей воды, пропускание ошпаривающей воды осуществляют под давлением и выполняют активное регулирование потока ошпаривающей воды при приложении противодавления с помощью регулируемого клапана противодавления и во время процесса ошпаривания управление расходом ошпаривающей воды для достижения общего времени протекания воды в зависимости от уже пропущенной или еще подлежащей пропусканию ошпаривающей воды осуществляют таким образом, что процесс ошпаривания протекает в течение заранее заданного общего времени протекания воды.
В рамках изобретения производят непрерывное или, по меньшей мере, многократное определение количества уже пропущенной или еще подлежащей пропусканию ошпаривающей воды, чтобы управлять клапаном противодавления в зависимости от определенного тем самым количества, в результате чего процесс ошпаривания осуществляют в течение заданного общего времени протекания. В зависимости от того, необходимо ли еще пропускание через камеру ошпаривания большего или меньшего количества ошпаривающей воды при заданном общем количестве ошпаривающей воды в течение промежутка времени, оставшегося до достижения заранее заданного общего времени протекания через камеру ошпаривания, производят дальнейшее отпирание или дальнейшее запирание клапана противодавления для увеличения или уменьшения объемного потока.
При помощи пропускания ошпаривающей воды под давлением могут быть приготовлены выдающиеся в качественном отношении кофейные напитки. При этом путем регулирования давления можно производить дополнительное регулирование потока ошпаривающей воды. Регулирование давления может быть реализовано несложным образом с помощью регулирования числа оборотов водяного насоса, с помощью которого вырабатывают давление, например, при помощи широтно-импульсной модуляции питающего напряжения. При этом давление находится предпочтительно в диапазоне от 2 до 25 бар, далее предпочтительно от 5 до 20 бар и наиболее предпочтительно от 8 до 15 бар.
Регулирование потока ошпаривающей воды осуществляют, однако, преимущественно путем приложения противодавления через расположенный на стороне выпуска клапан противодавления. Это особенно предпочтительно, поскольку при более высоком давлении, прежде всего для приготовления кофейных напитков «эспрессо», возникает привлекательная пенка. Пенка напитка «эспрессо» связывает большую часть аромата напитка «эспрессо» и имеет, тем самым, особое значение для воспринимаемого высококачественным кофейного напитка «эспрессо». При этом для регулирования противодавления можно использовать, в частности, регулируемый клапан противодавления.
В случае предпочтительного усовершенствования изобретения система управления запрограммирована на самообучение, при котором на основании одного или нескольких непосредственно предшествовавших процессов ошпаривания определяют значение, на величину которого должен быть дросселирован поток жидкости через клапан противодавления в фазе запуска после начала процесса ошпаривания после подачи потока жидкости для достижения необходимого общего времени протекания жидкости или предусмотренного расхода. То есть было установлено, что в фазе запуска после начала процесса ошпаривания следует ожидать сильно колеблющейся характеристики протекания, которую, возможно, следует объяснять термическими эффектами расширения или характеристикой упругости материала в области клапана противодавления. В частности, при использовании игольчатого клапана, приводимого в действие шаговым электродвигателем, в фазе запуска для достижения требуемого расхода необходимо подчас в существенном объеме осуществлять дополнительное регулирование клапана противодавления. Здесь в качестве предпочтительного фактора было определено обучение на основании непосредственно предшествовавших процессов ошпарирования и определение того, в какой мере клапан должен быть открыт в начале процесса ошпаривания и в какой мере по мере необходимости должно быть осуществлено его дополнительное регулирования после подачи потока жидкости.
Эта величина может представлять собой, например, количество шагов, на которое приводимый в действие шаговым электродвигателем клапан противодавления должен быть отперт к началу процесса ошпаривания и по мере необходимости вновь заперт после подачи потока жидкости. Это определенное на основе обучения число шагов реализуют затем сначала при новом процессе ошпаривания, прежде чем будет задействовано соответствующее изобретению регулирование противодавления в зависимости от уже пропущенного или еще подлежащего пропусканию количества воды.
Наконец, соответствующий изобретению способ может быть использован при всех известных кофеварках, например, машин с держателем сита. В случае предпочтительной формы исполнения способ ошпаривания применяют для кофеварок с камерой ошпаривания. При этом молотый кофе загружают в камеру ошпаривания кофеварки и через камеру ошпаривания в течение заранее заданного общего времени пропускания пропускают ошпаривающую воду. При этом время пропускания регулируют с помощью управления клапаном противодавления, который расположен в направлении прохождения потока позади камеры ошпаривания.
В качестве величины измерения и входной величины для регулирования потока с противодавлением могут быть использованы измеренные величины объемного потока, например, определенные с помощью проточного датчика, расположенного в линии подвода воды. На основе их можно несложным образом определить количество уже пропущенной ошпаривающей воды, например, путем интеграции с помощью ПИД-регулятора.
В соответствии с этим соответствующий изобретению ошпариватель содержит систему управления, с помощью которой для процесса ошпаривания задают или могут задавать общее время протекания, в течение которого общее количество ошпаривающей воды пропускают через порцию молотого кофе. В частности, система управления может быть выполнена в виде ПИД-регулятора.
Кроме того, ошпариватель содержит нагружаемую давлением камеру ошпаривания для приема молотого кофе и для пропускания ошпаривающей воды в процессе ошпаривания, также генератор давления для выработки давления, которым ошпаривающую воду нагружают для пропускания через камеру ошпаривания. При этом регулирование противодавления, выработанного расположенным вниз по потоку относительно камеры ошпаривания клапаном противления, осуществляют с помощью системы управления.
Кроме того, ошпариватель оснащен измерительным устройством для определения объемного потока ошпаривающей воды. На основании измеренных величин объемного потока система управления непрерывно или, по меньшей мере, многократно определяет количество уже пропущенной или еще подлежащей пропусканию ошпаривающей воды и в зависимости от этого регулирует во время процесса ошпаривания интенсивность расхода ошпаривающей воды при прохождении через клапан противодавления таким образом, что процесс ошпаривания протекает в течение заранее заданного общего времени протекания воды.
Такое измерительное устройство может содержать предпочтительно проточный датчик. Такой проточный датчик или расходомер измеряет фактический расход или проходящий через заданное поперечное сечение линии объемный поток. Путем интеграции посредством объемного потока может быть определено количество уже пропущенной ошпаривающей воды. Соответствующий проточный датчик может быть расположен либо в линии подвода свежей воды, между бойлером для нагрева ошпаривающей воды и камерой ошпаривания или также за камерой ошпаривания во впускной линии для свежеприготовленного кофейного напитка. Такой проточный датчик можно одновременно использовать для разделения кофейного напитка на порции, то есть для дозирования заранее задаваемого общего количества ошпаривающей воды, в результате чего за счет этого достигается следующий синергетический эффект. Предпочтительно такой проточный датчик расположен в холодной зоне, то есть перед использующимся для нагрева ошпаривающей воды бойлером, так как в ней можно измерять количество воды с наибольшей точностью, поскольку на него не оказывают вредное воздействие возможные пузырьки пара в жидкости и связанное с этим увеличение объема.
В случае особо предпочтительной формы исполнения клапан противодавления может быть задействован в виде приводимого в действие электродвигателем дроссельного клапана, в частности, игольчатого клапана для выработки противодавления, который система управления постепенно отпирает или запирает посредством управления работой соответствующего приводного электродвигателя. Альтернативно клапан противодавления может быть выполнен в виде тактового магнитного клапана, при котором за счет периодического отпирания и запирания может быть произведена регулировка среднего расхода жидкости. В этом случае система управления выполнена для влияния на средний расход жидкости путем задания частоты переключений и/или импульсного соотношения между отпертым и запертым состояниями. Чтобы добиться стабильно среднего расхода жидкости, такой тактовый магнитный клапан применяют предпочтительно при высокой частоте переключений ниже 1 Гц, предпочтительно от 1 до 60 Гц, далее, особо предпочтительно от 5 до 30 Гц и наиболее предпочтительно от 10 до 20 Гц.
Кроме того, настоящее изобретение относится к кофеварке с указанным выше ошпаривателем. Такая кофеварка или полностью автоматическая кофеварка может содержать предпочтительно мельницу для измельчения кофейных зерен к виду молотого кофе. Вследствие синергетического эффекта изобретения она может компенсировать различие в степени измельчения и позволяет даже при более грубом измельчении приготавливать выдающиеся во вкусовом отношении кофейные напитки, может иметь конструкцию, существенно более простую и менее затратную в техническом отношении по сравнению с мельницами, использующимися в настоящее время в составе машин премиум-класса, которые предназначены для работы с особо тонко измельченным кофе. Наряду с этим соответствующий изобретению ошпариватель можно использовать предпочтительно также в составе так называемой порционной кофеварки, то есть кофеварки, в которой используют заранее разделенные на порции кофейные капсулы или кофейные таблетки, далее, предпочтительно в составе кофеварок для работы с кофейными капсулами.
Дальнейшие преимущества и свойства изобретения указаны на основании примеров исполнения и приложенных чертежей. При этом чертежи показывают:
фиг. 1 схематически показывает схему водотока соответствующего изобретению ошпаривателя;
фиг. 2 показывает в сечении чертеж игольчатого клапана, использующегося в рамках изобретения для регулирования потока с противодавлением;
фиг. 2а показывает детальный чертеж иглы клапана и отверстия клапана из фиг. 2;
фиг. 3 показывает диаграмму временной характеристики сигналов управления во время процесса ошпаривания;
фиг. 4 показывает временную диаграмму заданного значения и измеренного фактического значения регулирования потока с противодавлением во время процесса ошпаривания;
фиг. 5 показывает временную диаграмму с прохождение кривой регулирования для положения клапана в шагах служащего для управления клапаном шагового электродвигателя и фактическое значение расхода, измеренного проточным датчиком; и
фиг. 6 показывает второй пример исполнения соответствующего изобретению ошпаривателя.
На фиг. 1 на так называемой схеме водотока показана конструкция ошпаривателя для приготовления кофейных напитков, который может быть использован, например, в составе полностью автоматической кофеварки. Ошпариватель содержит конструктивную группу 1 ошпаривания, бойлер 2 для ошпаривающей воды, расположенный на стороне подвода водяной насос 3 и выпускное отверстие 4 для свежеприготовленных кофейных напитков. В направлении потока перед водяным насосом 3 расположен главный водяной клапан 5, через который ошпариватель подключают к линии 6 подвода питьевой воды. На стороне давления насос 3 через проточный клапан 7, который часто также называют расходомером, и обратный клапан 8 соединен с подводящей линией бойлера 2 для ошпаривающей воды. Ошпаривающую воду из бойлера 2 для ошпаривающей воды подводят к группе 1 ошпаривания. Между группой 1 ошпаривания и выпускным отверстием 4 расположен регулируемый клапан 9 противодавления, управление которым осуществляют системой 10 управления в зависимости от величин измерения проточного датчика 7. При этом система 10 управления может быть реализована в виде микропроцессора, в который могут быть имплементированы другие процессы управления и регулирования полностью автоматической кофеварки.
Группа ошпаривания содержит известным по себе образом нагревательное устройство 11, с помощью которого производят подогрев группы ошпаривания и поддержание ее в горячем состоянии, и камеру 12 ошпаривания, в которую загружают разделенный на порции, свежеизмельченный молотый кофе 13. Группа ошпаривания, которая может быть использована в рамках настоящего изобретения, описана, например, в заявке ЕР 2561778 А1.
Группа 1 ошпаривания выполнена таким образом, что она может быть открыта для загрузки разделенного на порции количества молотого кофе, порции которого ранее были измельчены в мельнице полностью автоматической кофеварки. Кроме того, при открытой группе ошпаривания после процесса ошпаривания оставшаяся кофейная гуща может быть выброшена в емкость для отходов. Группа ошпаривания содержит, кроме того, подвижный поршень (не изображен), который уплотняет загруженный молотый кофе относительно расположенного в камере ошпаривания сита ошпаривания. После отвода поршня назад через уплотненный таким образом молотый кофе может быть пропущен поток находящейся под давлением ошпаривающей воды.
Выработанное насосом 3 давление, под которым ошпаривающую воду пропускают через камеру 12 ошпаривания, составляет в типичном случае, без ограничения, приблизительно от 8 до 12 бар. При использовании традиционных кофеварок это давление уменьшается над уплотненным в камере 12 ошпаривания кофейным кеком 13. Скорость, с которой ошпаривающая вода проходит через молотый кофе 13, зависит при этом в решающей мере от степени измельчения молотого кофе, сорта кофе, количества и степени уплотнения. В изображенном здесь ошпаривателе падение давления происходит, напротив, прежде всего на расположенном позади камеры 12 ошпаривания клапане 12 противодавления, при помощи которого посредством системы 10 управления осуществляют целенаправленное управление скоростью прохождения или расхода молотого кофе через камеру 12 ошпаривания, а именно в зависимости от фактического расхода, измеренного проточным датчиком 7.
В примере исполнения клапан 9 противодавления выполнен в виде приводимого в действие шаговым электродвигателем игольчатого клапана, который изображен на фиг. 2 чертежа в сечении. Главным компонентом игольчатого клапана является гнездо 20 клапана со сквозным отверстием 21 клапана, в которое погружена игла 22 клапана. Она изображена в увеличенном масштабе на фрагменте В на фиг. 2а. В примерах исполнения отверстие 21 клапана имеет диаметр 1,5 мм. Игла 22 клапана имеет весьма острый угол наклона, составляющий всего 4°.
Игла 22 клапана укреплена на ходовом винте 23, который приводится в действие шаговым электродвигателем 24. Гнездо 20 клапана и игла 22 клапана размещены в корпусе 25 клапана, с которым шаговый электродвигатель 24 соединен с помощью байонетного замка. Образованная корпусом 25 клапана камера 26 клапана уплотнена в направлении вниз к шаговому электродвигателю 24. На верхнем конце камеры 26 клапана расположена подводящая линия 28, соединенная с группой 1 ошпаривания. Сбоку на корпусе 25 клапана расположена выпускная линия 29, которую соединяют с выпускным отверстием 4 кофеварки.
Ходовой винт 23 взаимодействует с ходовой гайкой 30, укрепленной на корпусе шагового электродвигателя 24. Пружина 31 предварительного натяжения, опирающаяся на опорную пластину 32 на нижней стороне корпуса 25 клапана и соединенный с иглой 22 клапана поясок 33, обеспечивают предварительное натяжение иглы 22 клапана или ходового винта 23 относительно ходовой гайки 30 и, тем самым, устраняют возможный люфт в приводе с ходовым винтом.
Из гигиенических соображений корпус 25 клапана, гнездо 20 клапана и игла 22 клапана выполнены из полимерного материала. В качестве материала для гнезда клапана и иглы клапана хорошо зарекомендовали себя термопластичные полимеры, в частности, РЕЕК (линейный полимер на основе полиэфира). Альтернативно гнездо клапана и игла клапана могут быть изготовлены из благородной стали. Корпус клапана может быть выполнен, например, из материалов PPS или PPSU (поливинилсульфид или поливинилсульфон).
Для достижения пригодной характеристики клапана используют иглу клапана с конусообразным профилем, причем угол раскрыва составляет от 2° до 15°. Лучшая характеристика регулирования была достигнута при использовании согласно примеру исполнения иглы клапана с конусообразной формой и апертурным углом, составляющим 4°.
Управление работой шагового электродвигателя 24 можно производить выборочно в режиме полных шагов или шагов в одну восьмую. При выбранном передаточном числе ходового винта полный шаг соответствует ходу в 0,021 мм. Ход ходового винта между полным отпиранием и запиранием игольчатого клапана составляет около 100 полных шагов. Для быстрого отпирания и запирания управление шаговым электродвигателем осуществляют в режиме полных шагов. В режиме регулирования, напротив, производят переключение в режим шагов в одну восьмую. Кроме того, управление шаговым электродвигателем можно осуществлять различным током катушки, 50 и 100 мА. Для отпирания и при работе в режиме регулирования управление шаговым электродвигателем осуществляют полным током катушки, а при запирании игольчатого клапана ток катушки уменьшают для запирания клапана с меньшим усилием, чтобы вследствие большой крутизны иглы не произошло заклинивание иглы 22 клапана в отверстии 21 клапана.
На фиг. 3 показана временная характеристика при управлении работой ошпаривателя. Перед началом приготовления продукта клапан противодавления полностью отперт. В начале приготовления продукта после выбора пользователем продукта с помощью соответствующих средств ввода и запуска процесса приготовления происходит запирание клапана противодавления. Запирание осуществляют, как было пояснено, в режиме полного шага при уменьшенном токе катушки. На следующем этапе происходит запуск водяного насоса, который вырабатывает давление воды. Теперь ошпаривающая вода протекает от бойлера 2 к группе 1 ошпаривания до момента ее заполнения. В течение этого времени клапан 9 противодавления остается в запертом положении. В завершение после остановки потока воды в результате заполнения водой группы 1 ошпаривания происходит отпирание клапана 9 противодавления и начинается процесс ошпаривания.
Теперь система управления шаговым электродвигателем производит переключение в режим шага в одну восьмую и регулирование клапана противодавления осуществляют с помощью системы 10 управления на основании величин измерения, измеренных проточным датчиком 7. После завершения процесса ошпаривания происходит отключение водяного насоса. Кроме того, происходит запирание клапана противодавления. За счет этого предотвращают подтекание еще возможно находящихся в линиях остатков жидкости из выпускного отверстия 4 кофеварки. Теперь приготовление продукта завершено и на дисплей графического интерфейса пользователя выводится сообщение о том, что он может извлечь емкость с выбранным напитком.
Наконец, через заранее определенный промежуток времени с момента завершения приготовления продукта вновь происходит полное отпирание дроссельного клапана. Это обусловлено тем, что вследствие большой крутизны иглы и термического расширения гнезда 20 клапана и иглы 22 клапана возможно заклинивание иглы 22 в отверстии 21 клапана в результате так называемого насаживания в горячем состоянии. В худшем случае более не удалось бы отпереть клапан после охлаждения. Для предотвращения этого клапан отпирают, как описано, после завершения приготовления напитка, однако, своевременно, до момента его слишком сильного охлаждения.
На фиг. 4 в качестве примера для выставленных вручную заданных значений показана последовательная характеристика фактического значения для расхода. Изображенная жирной линия 41 представляет собой установленное через отверстие клапана 9 противодавления заданное значение для расхода в миллилитрах в секунду (мл/с). Тонкая линия 42 показывает измеренное проточным датчиком 7 фактическое значение. Незначительное временное смещение порядка 0,8 между кривой 41 заданного значения и кривой 42 фактического значения обосновано тем, что проточный датчик 7 находится в зоне холодной воды перед бойлером 2. Альтернативно было бы также возможно расположение проточного датчика непосредственно перед группой 1 ошпаривания или непосредственно за ней.
На фиг. 5 показано временное прохождение кривой регулирования и фактическое значение расхода, измеренного проточным датчиком. Левая ордината относится к положению игольчатого клапана с измерением в шагах шагового электродвигателя. Соответствующая настройка клапана показана в виде кривой 51. Кривая 52 фактического значения для расхода относится к правой ординате с измерением в миллилитрах в секунду (мл/с).
К моменту начала приготовления продукта с включением водяного насоса расход сначала начинает возрастать и достигает в области 552а пикового значения без открывания при этом клапана 9 противодавления. Эта область, до тех пор, пока расход к моменту 52b времени вновь не упадет до нуля, относится к заполнению группы 1 ошпаривания. Сразу после заполнения группы 1 ошпаривания система 10 управления отпирает клапан 9 до того состояния, пока вновь не начнется протекание жидкости. Вследствие упругих свойств в клапане и множества других эффектов, таких как возможное заклинивание иглы клапана до момента отпирания, для первого отпирания клапана 9 противодавления необходимо относительно большое количество шагов электродвигателя. В зависимости от эксплуатационной ситуации игольчатого клапана это вполне могут быть 20-40 шагов шагового электродвигателя и по этой причине это первое отпирание может быть произведено предпочтительно также с полной шириной шага.
После первой подачи потока жидкости через камеру 12 ошпаривания клапан 9 противодавления необходимо вновь незамедлительно частично запереть. В этой первой начальной области система регулирования реагирует весьма чувствительно. В соответствии с познаниями заявительницы термические расширения и упругость клапана могут быть причиной того, что система регулирования отображает эту осциллирующую характеристику до момента ее стабилизации. По этой причине после подачи объемного потока предпочтительна имплементация для этой начальной характеристики самообучающего регулирования, которое на основании предшествовавших процессов ошпаривания определяет меру того, на какое количество шагов игольчатый клапан 9 после первого отпирания и задействования объемного потока должен быть вновь подвергнут обратному регулированию или заперт.
С помощью описанного способа ошпаривания могут быть приготовлены кофейные напитки с различными противодавлениями и, следовательно, различными вкусовыми выражениями. Противодавление можно изменять в процессе ошпаривания в зависимости от измеренного объемного потока. Таким образом можно, например, произвести регулирование до достижения неизменного, заданного или задаваемого объемного потока на выпуске. Вследствие не являющейся детерминистической переходной характеристики особенно предпочтительным, однако, оказалось регулирование до достижения неизменного времени выпуска, то есть осуществляемое посредством отпирания или запирания клапана противления целенаправленное ускорение или замедление скорости пропускания ошпаривающей воды в зависимости от уже пропущенной или еще подлежащей пропусканию ошпаривающей воды, за счет чего в целом достигают заранее заданного общего времени протекания общего количества ошпаривающей воды, заданного для выбранного напитка. Тем самым можно обеспечить возможность приготовления всех напитков одного и того же типа напитка, например, «эспрессо» или кофе «лунго», при соответственно том же общем времени протекания воды. В соответствии с изобретением это ведет к весьма высокой воспроизводимости и неизменности качества кофе для соответственно заданного типа напитка.
Для каждого типа напитка можно в соответствии с требованиями пользователя определить или настроить оптимальное время протекания, при котором происходит существенное повышение качества кофе по сравнению с обычными кофеварками. Помимо этого с помощью оптимизации времени выпуска можно, по меньшей мере, частично компенсировать уменьшение количества использующегося молотого кофе, в результате чего при остающемся сравнительно неизменным качестве можно добиться экономии количества необходимого кофе. Наконец, различия в степени измельчения кофе не влияют или лишь незначительно влияют на качество кофе приготовленного в соответствии с изобретением кофейного напитка, в результате чего в составе соответствующих изобретению полностью автоматических кофеварок могут быть использованы менее дорогие мельницы. Наконец, исследования привели к удивительному результату, в соответствии с которым при использовании несколько более грубых измельчений могут быть даже достигнуты лучшие органолептические результаты по сравнению с использовавшими ранее очень тонкими измельчениями, в частности, в сфере напитков «эспрессо».
Чем более длительным при соответствующем изобретению способе ошпаривания выбирают время протекания, тем выше выход экстракта нелетучих ингредиентов в приготовленном кофейном напитке и тем более сильным является органолептическое восприятие в отношении вкусовых характеристик (кислинка, горечь), а также в отношении вяжущего эффекта. Это обеспечивает возможность целенаправленного управления и оптимизации кофейных напитков, приготовленных в соответствии с изобретением.
Альтернативно к использующемуся в примере исполнения игольчатому клапану в рамках настоящего изобретения в качестве клапана противодавления возможно также использование других регулируемых клапанов, например, шестеренчатого дроссельного клапана. Таким же образом в рамки изобретения входит тактовый магнитный клапан, работающий с отпиранием и запиранием в быстрой последовательности, предпочтительно с частотой порядка 10 Гц, и влияющий тем самым на средний объемный поток с помощью чередующимся образом приводимого в действие магнитного клапана. При этом регулировка среднего объемного потока может быть произведена путем задания частоты и/или импульсного соотношения между отпертым и запертым состояниями.
Также в рамки настоящего изобретения входит альтернативное или дополнительное к регулированию с противодавлением регулирование давления, выработанного водяным насосом 3. Это может быть осуществлено, например, с помощью широтно-импульсной модуляции рабочего напряжения.
На фиг. 6 показан следующий пример исполнения ошпаривателя. В отличие от показанного на фиг. 1 ошпаривателя здесь один блок 1’ ошпаривания для порционной кофеварки выполнен для работы с кофейными капсулами 14. Камера 12’ ошпаривания выполнена для приема кофейных капсул. Такие кофейные капсулы могут быть выполнены из алюминия или полимерного материала и на заводе-изготовителе заполнены разделенным на порции молотым кофе 13’ и запечатаны, например, как показано на фиг. 6, с помощью мембраны на нижней стороне капсулы 14.
В случае примера исполнения камера 12’ошпаривания выполнена известным образом в виде гнезда для капсулы, которое охватывает вложенную капсулу 14. На верхней стороне капсулу пробивают с помощью одного или нескольких пробойников 16. Это можно производить в автоматическом режиме или вручную. Нижней стороной капсула прижата к оснащенной сквозными отверстиями несущей пластине 17, так называемой пирамидальной пластине. После запуска процесса ошпаривания ошпаривающую воду из бойлера 2 для ошпаривающей воды нагнетают под давлением в капсулу 14. При достаточно высоком давлении внутри капсулы 14 происходит разрыв мембраны 15 на нижней стороне капсулы 14 и приготовленный внутри капсулы 13 кофейный напиток может протекать через перфорированную теперь мембрану 15 и сквозные отверстия в пирамидальной пластине 17 в направлении выпускного отверстия 4. Дополнительно или альтернативно к бойлеру 2 с ошпаривающей водой в линии подвода воды блока 1’ ошпаривания может быть расположен проточный нагреватель 11’, с помощью которого производят нагревание или подогревание ошпаривающей воды.
Также как и в первом примере исполнения, в выпускной линии между камерой 12’ ошпаривания и выпускным отверстием 4 расположен клапан 9 противодавления, с помощью которого посредством системы 10 управления можно управлять расходом в зависимости от величин, измеренных проточным датчиком 7. Также и в этом случае с помощью регулирования потока с противодавлением можно осуществлять регулирование до достижения заданного расхода, предпочтительно, однако, до достижения заданного общего времени протекания заданного количества ошпаривающей воды.
При изготовленных промышленным способом и заранее заполненных кофейных капсулах различия в степени измельчения поставленного молотого кофе 13’ играют существенную роль, однако, также в случае кофеварки, работающей с использованием кофейных капсул, посредством регулировки одинакового для всех поочередно приготовленных кофейных напитков общего времени протекания можно достичь существенно более высокого постоянства органолептических характеристик или существенно более высокого качества выданных кофейных напитков. Кроме того, посредством вариаций или оптимизации общего времени протекания может быть достигнуто согласование вкусовых качеств с предпочтениями пользователя.
Само собой разумеется, соответствующий изобретению способ ошпаривания может быть использован при любых типах порционных кофеварок, предназначенных для работы как с кофейными капсулами, так и с кофейными таблетками. Таким же образом в рамках соответствующего изобретению способа ошпаривания можно изменять количество подлежащей пропусканию ошпаривающей воды и соответствующим образом согласовывать общее время протекания, например, для выдачи различных кофейных напитков или также для разделения на одиночные или двойные порции.