АВТОМАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СВЕЖЕЗАВАРЕННЫХ ГОРЯЧИХ НАПИТКОВ
AUTOMATIC DEVICE FOR FRESH HOT BEVERAGES PREPARATION

Настоящее изобретение относится к автомату для приготовления свежезаваренных горячих напитков, в частности кофейных напитков, имеющему по меньшей мере один водонагреватель, заварочное устройство, предназначенное для подачи горячей воды из водонагревателя, водяной насос, подающий питьевую воду из питающего трубопровода для питьевой воды в водонагреватель, и проточный расходомер для определения объема подаваемой водяным насосом питьевой воды.
Из уровня техники известны кофейные автоматы, готовящие по нажатию кнопки порции свежезаваренных кофейных напитков. Необходимую для этого горячую воду хранят, как правило, в водонагревательном бойлере, за счет чего отпадает необходимость длительного нагрева.
Также известно, что в таких кофейных автоматах необходимо периодически проводить удаление накипи в водонагревателе. Для этого известны, например, решения из WO 2013/023963 A1 или из EP 2705784 A1, в которых применяют картридж с водорастворимым средством для удаления накипи или подсоединяют его к устройству для осуществления процесса удаления накипи. В решении по СН 709738 к кофейному автомату подсоединяют исполнительное устройство с раствором для удаления накипи в резервуаре с изменяемым объемом.
Из DE 10 2013 106 148 A1 известен автомат для приготовления напитков с водяным насосом, водонагревательным устройством, заварочной камерой, предназначенной для приема горячей воды из водонагревателя, и с проточным расходомером для определения объема подаваемой насосом воды. Существует возможность подсоединения к питающему трубопроводу для свежей воды устройства удаления накипи, из которого в засасываемую водяным насосом свежую воду добавляют средство для удаления накипи. Дозировку средства для удаления накипи регулируют уменьшением производительности водяного насоса. Дозировка средства для удаления накипи зависит, таким образом, от скорости течения свежей воды. Однако поскольку последняя зависит от степени образования накипи в водонагревателе, дозировка средства для удаления накипи осуществляется неточно.
Задача настоящего изобретения заключается в создании автомата для приготовления свежезаваренных горячих напитков, в частности кофейных напитков, обеспечивающего возможность быстрого и точного приготовления горячих напитков, не требующего частого технического обслуживания и ремонта, а также простого и надежного в эксплуатации для рабочего персонала.
В отличие от существующих кофейных автоматов с бойлером, в данном изобретении для подготовки горячей воды применяют легкий и простой проточный водонагреватель для подготовки горячей воды. Соответствующий проточный водонагреватель, применяемый в данном изобретении, раскрыт, например, в заявке WO 2013/189869 A1, на полное содержание которой для избегания ненужных повторений в настоящей заявке сделана ссылка.
Однако изобретение основано на выводе о том, что применяемый в рамках данного изобретения проточный водонагреватель подвержен образованию накипи вследствие высоких температур, необходимых для быстрого нагрева воды, и длинных проточных магистралей малого диаметра в проточном водонагревателе. Поэтому в рамках данного изобретения предложено оборудование автомата для приготовления напитков системой удаления накипи для автоматического удаления накипи в проточном водонагревателе. Таким образом, в случае необходимости это обеспечивает, в любое время и без больших затрат, осуществление удаления накипи в проточном водонагревателе. Как правило, обслуживающий персонал осуществляет это в начале или после завершения рабочего цикла простым нажатием кнопки. Автомат для приготовления напитков без дополнительных операций персонала, например вставления картриджа со средством удаления накипи и т.п., осуществляет удаление накипи в проточном водонагревателе.
Для этого система удаления накипи в автомате для приготовления напитков по данному изобретению содержит смесительный резервуар для приготовления раствора средства удаления накипи, место для накопительного резервуара для жидкого концентрата средства удаления накипи, а также дозировочный насос для дозированной подачи концентрата средства удаления накипи из накопительного резервуара. Таким образом, в случае необходимости, т. е. если необходим процесс удаления накипи, в смесительном резервуаре жидкий концентрат средства удаления накипи из накопительного резервуара, подаваемый автоматически дозировочным насосом из накопительного резервуара в смесительный резервуар, смешивается с водой для образования раствора средства удаления накипи.
Преимущество применения жидкого концентрата средства для удаления накипи состоит в том, что в автомате для приготовления напитков можно хранить объем концентрата для нескольких циклов удаления накипи, что обеспечивает возможность замены или пополнения расходного резервуара даже при частых процессах удаления накипи только через большие промежутки времени. Это снижает необходимые затраты по техническому обслуживанию и обеспечивает обслуживающему персоналу без технических знаний возможность регулярного осуществления удаления накипи. Кроме того, жидкий концентрат средства для удаления накипи можно просто и надежно дозировать посредством дозировочного насоса, обеспечивающего смешивание раствора средства для удаления накипи автоматически и всегда в правильной пропорции.
Автомат для приготовления напитков имеет также водяной насос, забирающий питьевую воду из подающего трубопровода для питьевой воды, например из подвода воды или из применяемого в автоматах для приготовления напитков водяного резервуара, и подающий ее в водонагреватель. Установлен также проточный расходомер для определения объема подаваемой водяным насосом свежей воды. Этот проточный расходомер для определения объема обеспечивает в рамках данного изобретения сразу несколько преимуществ. С одной стороны, возможность замера проточным расходомером объема питьевой воды, подаваемой водяным насосом в смесительный резервуар для приготовления раствора средства удаления накипи. С другой стороны, проточный расходомер обеспечивает возможность определения расхода, т. е. объема в единицу времени, проходящего в работающем автомате для приготовления напитков через проточный водонагреватель. Из этого следует степень образования накипи в проточном водонагревателе, что обеспечивает возможность своевременного сигнализирования о необходимости автоматического удаления накипи. Проточный расходомер предназначен, конечно, для замера порций свежей воды для приготовления разных горячих напитков.
Согласно изобретению, также предложена возможность переключаемого соединения водяного насоса на стороне всасывания посредством первого распределительного клапана со смесительным резервуаром для накопления или приготовления раствора средства удаления накипи. Таким образом, в переключенном положении первого распределительного клапана обеспечена возможность поступления раствора средства для удаления накипи из смесительного резервуара посредством водяного насоса в водонагреватель. Кроме того, водяной насос через второй распределительный клапан на напорной стороне имеет возможность переключения на питающий водяной трубопровод смесительного резервуара. Таким образом, для приготовления в смесительном резервуаре раствора средства удаления накипи водяной насос в переключенном положении второго распределительного клапана подает питьевую воду в смесительный резервуар.
Автомат для приготовления напитков, предпочтительно, имеет устройство управления, которое на основе измеренных значений проточного расходомера вычисляет степень образования накипи и при достижении заданного значения, в частности максимального времени протекания или минимального расхода, генерирует сигнал о необходимости автоматического процесса удаления накипи. Обслуживающий персонал автомата для приготовления напитков знает, таким образом, что при ближайшей возможности необходимо включить процесс удаления накипи. Однако обычный рабочий процесс автомата для приготовления напитков может быть продолжен в обычном режиме и без значительных ограничений.
В рамках данного изобретения также предложена установка по потоку после водонагревателя третьего распределительного клапана, направляющего поток жидкой среды из водонагревателя в сточный трубопровод или в накопительный резервуар для стоков. В рамках автоматического процесса удаления накипи этот третий распределительный клапан устанавливается в положение, при котором раствор средства удаления накипи после прохождения проточного водонагревателя попадает не на заварку напитка и дальше на розлив напитка, а напрямую в сточный трубопровод или в соответствующий накопительный резервуар. Направление раствора средства для удаления накипи не на обычный розлив обеспечивает предотвращение случайной технологической ошибки, например попадания раствора средства для удаления накипи в емкость для клиента.
Для осуществления полностью автоматического процесса удаления накипи в рамках данного изобретения рационально предложено программируемое устройство управления, предпочтительно выполненное или запрограммированное на подачу команд управления дозировочному насосу для осуществления автоматического процесса удаления накипи, чтобы подавать в смесительный резервуар заданное количество концентрата средства удаления накипи из накопительного резервуара; запрограммированное также на переключение второго распределительного клапана для соединения водяного насоса с питающим водопроводом и на подачу команд управления водяному насосу для подачи заданного количества питьевой воды в смесительный резервуар; и также запрограммированное на переключение первого распределительного клапана для соединения водяного насоса на стороне всасывания с отборным трубопроводом смесительного резервуара и для подачи раствора средства удаления накипи из смесительного резервуара в водонагреватель.
В рамках данного изобретения предложен также способ автоматизированного удаления накипи в водонагревателе автомата, предназначенного для приготовления свежезаваренных горячих напитков. Для осуществления автоматизированного процесса удаления накипи посредством дозировочного насоса заданное количество концентрата средства для удаления накипи подают из накопительного резервуара в смесительный резервуар. Затем соединяют водяной насос автомата для приготовления напитков с питающим водопроводом смесительного резервуара и посредством водяного насоса подают заданный объем питьевой воды в смесительный резервуар. В заключении водяной насос соединяют на стороне всасывания со смесительным резервуаром, а на напорной стороне – с водонагревателем, и посредством водяного насоса подают раствор средства для удаления накипи из смесительного резервуара в водонагреватель.
Другие преимущества и характеристики данного изобретения вытекают из нижеследующего описания примера его осуществления на основе одной единственной фигуры. На фигуре показана схема течения воды в автомате для приготовления напитков с двумя проточными водонагревателями и встроенной системой удаления накипи для автоматического удаления накипи из водонагревателей.
На фигуре на так называемой схеме течения воды показана конструкция устройства для приготовления горячих напитков, используемая, например, в кофейном автомате. Для подготовки горячей воды для приготовления горячих напитков используется проточный водонагреватель 10. В направлении течения воды выше по потоку относительно проточного водонагревателя 10 установлены водяной насос 11 и проточный расходомер 12, соединенные трубопроводом 13 с проточным водонагревателем 10. К выходу для горячей воды проточного водонагревателя 10 через трубопровод 14 подключено несколько распределительных клапанов 15а, 15b, 15c и 16. Кроме проточного водонагревателя 10 для подготовки горячей воды устройство содержит второй проточный водонагреватель 20 для производства пара, также предназначенного для приготовления горячих напитков, например для дополнительного подогрева или для вспенивания молока или других напитков.
Под вторым проточным водонагревателем 20, предназначенным для производства пара, в рамках данного изобретения понимают также водонагреватель в широком смысле.
Выше по потоку относительно второго проточного водонагревателя также установлены водяной насос 21 и проточный расходомер 22, соединенные трубопроводом 23 с входом проточного водонагревателя 20. С выходом для горячей воды или пара проточного водонагревателя 20 через трубопровод 24 соединены различные распределительные клапаны 25а, 25b, 26.
Каждый из двух проточных расходомеров 12, 22 установлен в этом примере осуществления изобретения по потоку перед соответствующим насосом 11, 21. Однако возможен также вариант установки проточных расходомеров 12, 22 по потоку после соответствующих водяных насосов 11, 21. На стороне всасывания оба водяных насоса 11, 21 соединены питающим трубопроводом 30 для питьевой воды и опционным переходным клапаном 31 с установленным в устройстве водяным баком 33. В случае подключения к общественному водопроводу 32 в питающем трубопроводе устанавливают отключающий клапан 34, обратный клапан 35, а также редукционный клапан 36.
Водяной насос 11 подает питьевую воду из подключенного питающего трубопровода 30 для питьевой воды по трубопроводу 13 в проточный водонагреватель 10, из которого горячая вода через распределительный клапан 15b поступает в заварочный узел 50. Заварочный узел 50 содержит, как известно, нагреватель 51, доводящий поступающую горячую воду до кипения или подогревающий заварочную камеру 52 с порцией засыпанного свежемолотого кофейного порошка 53. Заварочный узел, используемый в данном изобретении, описан, например, в документе ЕР 2561778 А1, на который в полном объеме для избегания ненужных повторений сделана ссылка.
Заварочный узел 50 может открываться для засыпки порции кофейного порошка, предварительно измельченного в мельнице кофейного автомата. Кроме того, из открытого заварочного узла после процесса заварки удаляют остаток порции кофе и сбрасывают его в емкость для жмыха. Заварочный узел содержит также подвижный поршень (не показан), уплотняющий засыпанный кофейный порошок в установленном в заварочной камере сите. После подъема поршня через уплотненный таким образом кофейный порошок с помощью насоса 11 под давлением пропускают кипящую воду из проточного водонагревателя 10. Готовый заваренный кофе через выпускной трубопровод поступает из заварочного узла 50 к выходу 55 для кофейных напитков. Через распределительный клапан 15а горячая вода поступает напрямую к выходу 55, например, для очистки или приготовления быстрорастворимых напитков. Кроме того, горячая вода через распределительный клапан 15с может поступать к отдельному выходу 56 для горячей воды, предназначенному, например, для приготовления чая.
Пар, произведенный во втором проточном водонагревателе 20, поступает через распределительный клапан 25а либо в так называемую паровую трубку 57, например, для вспенивания молока, а также через распределительный клапан 25b к выходу 55, например, для подогрева или вспенивания молока, подаваемого через отдельный трубопровод (не показан).
Распределительные клапаны 16 и 26 предназначены для соединения выхода для горячей для воды проточного водонагревателя 10 или проточного водонагревателя 20 с так называемым дренажем, т.е. со сточным трубопроводом или накопительным резервуаром для стоков. Это необходимо, в первую очередь, для удаления накипи в соответствующем проточном водонагревателе 10, 20 и для отведения пропускаемого через проточные водонагреватели 10, 20 раствора средства для удаления накипи.
Для удаления накипи в проточных водонагревателях 10, 20 используется встроенная система 40 удаления накипи, описанная ниже. Система 40 удаления накипи включает в себя смесительный резервуар 41, накопительный резервуар 42 для жидкого концентрата средства для удаления накипи и дозировочный насос 43. Расположенный на стороне всасывания водяных насосов 11, 21 общий питающий трубопровод 30 для питьевой воды соединен переключающим клапаном 44 с всасывающим трубопроводом 49, проходящим до дна смесительного резервуара 41, чтобы засасывать раствор средства удаления накипи из смесительного резервуара 41 и подавать его в проточные водонагреватели 10, 20 для осуществления процесса удаления накипи. Перед этим в смесительном резервуаре 41 происходит приготовление раствора средства удаления накипи путем подачи в смесительный резервуар дозировочным насосом 43 дозы концентрата средства удаления накипи через питающий трубопровод 48.
Через распределительный клапан 45, соединенный на напорной стороне с подключенным к насосу 11 питающим трубопроводом 13, водяной насос 11 подает свежую воду по питающему трубопроводу 47 в смесительный резервуар. Объем поданной свежей воды определяется при этом посредством проточного расходомера 12, за счет чего клапан 45 закрывается после подачи в смесительный резервуар 41 заданного объема воды.
После получения раствора средства удаления накипи в смесительном резервуаре 41 питающий трубопровод 30 соединяют через клапан 44 с всасывающим трубопроводом 49. Затем открывают дренажный клапан 16 и подают водяным насосом 11 раствор средства для удаления накипи из смесительного резервуара 41 через проточный водонагреватель 10. После этого переключающий клапан 44 снова возвращают в рабочее положение, в котором питающий трубопровод 30 соединен с общественным водопроводом 32 или с водяным баком 33, и водяной насос 11 повторно промывает проточный водонагреватель 10 свежей водой. Обратный клапан 46 предотвращает вероятность обратного попадания в бак 33 со свежей водой возможных остатков раствора средства для удаления накипи, находящихся в питающем трубопроводе 30. Таким же образом удаляют накипь из проточного водонагревателя 20 и очищают его путем подачи водяным насосом 21 раствора средства для удаления накипи из смесительного резервуара 41 через проточный водонагреватель 20 и направления его через дренажный клапан 26 в сток.
Даже если проточный водонагреватель 20 в этом примере осуществления изобретения предназначен для производства пара, в настоящем изобрет6ении он рассматривается как водонагреватель в широком смысле. Ясно, что распределительный клапан 45 системы 40 удаления накипи может быть соединен не только трубопроводом 13 с водяным насосом 11, но и трубопроводом 23 с водяным насосом 21. Проточные водонагреватели 10, 20 в данном примере осуществления изобретения являются компактными проточными водонагревателями, выполненными в виде так называемых нагревательных элементов. Они состоят из тонкостенных цилиндрических внутренних тел с электрическими нитями накала, внешняя поверхность оболочки которых имеет спиралеобразный желобок, внешне ограниченный наружной цилиндрической оболочкой и образующий за счет этого путь для потока нагреваемой водопроводной воды. Такой нагревательный элемент описан, например, в документе WO 2013/189869 A1, на который для избегания ненужных повторов сделана ссылка в полном объеме содержания.
Описанный в примере осуществления изобретения кофейный автомат имеет также программируемый блок 60 управления и соединенный с блоком 60 управления пользовательский интерфейс 61, например, в виде сенсорного дисплея или иного блока индикации и ввода данных. Посредством блока 60 управления подают функциональные команды управления водяным насосам 11, 21, всем распределительным клапанам, активируют проточные водонагреватели 10, 20, а также управляют системой 40 удаления накипи и ее дозировочным насосом 43. Блок управления считывает также измеренные параметры проточных расходомеров 12, 22. Таким образом, посредством блока 60 управления в обычном рабочем режиме управляют как процессом приготовления кофейных напитков или других горячих напитков, так и процессом удаления накипи в проточных водонагревателях 10, 20 через систему 40 удаления накипи. Посредством обоих проточных расходомеров 12, 22 блок 60 управления регистрирует длительность протекания задаваемого объема воды через соответствующие проточные водонагреватели 10 или 20. На этой основе высчитывают степень удаления накипи в проточных водонагревателях 10, 20 и на этой основе выводят на графический пользовательский интерфейс 61 сообщение о необходимости проведения автоматического процесса удаления накипи. Пользователь может инициировать или активировать автоматический процесс удаления накипи посредством средства ввода данных на пользовательском интерфейсе 61.
Для осуществления процесса удаления накипи сначала, как описано выше, из накопительного резервуара 42 в смесительный резервуар 41 подают дозируемый объем концентрата средства для удаления накипи, а затем заполняют смесительный резервуар 41 свежей водой через распределительный клапан 45. Раствор средства удаления накипи направляют через соответствующий проточный водонагреватель 10 или 20, чтобы удалить в нем накипь. В заключении его промывают свежей водой. После этого кофейный автомат снова полностью готов к работе.
В качестве концентрата средства удаления накипи используют, например, лимонную, яблочную или винную кислоту в виде концентрированного раствора. Концентрат средства удаления накипи разливают либо в одноразовые емкости, либо по необходимости в накопительный резервуар многоразового использования. При этом накопительный резервуар стационарно устанавливают в автомате для приготовления напитков, однако предпочтительно с возможностью его демонтажа для заполнения или замены. При использовании одноразовой емкости ее, например, открывают или соединяют с дозировочным насосом путем протыкания отборочной трубкой или шипом.