КОФЕМАШИНА С СИСТЕМОЙ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОГО КОФЕ
COFFEE MAKER WITH SYSTEM FOR COLD COFFEE PREPARATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям для кофемашин и, более конкретно, хотя не исключительно, для кофемашин автоматического или полуавтоматического типа для домашнего, профессионального или коммерческого использования. В общем, в пределах объема настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения "кофемашины" также означают автоматическое раздаточное устройство или торговый автомат, подходящий для выдачи одного или более напитков, среди которых кофе, и, кроме того, подходящий, в зависимости от обстоятельств, для раздачи твердых пищевых продуктов.
Уровень техники
Как в области так называемых торговых автоматов или автоматических раздаточных устройств, так и в области профессиональных или бытовых машин, являются хорошо известными машины и устройства автоматического или полуавтоматического типа для приготовления напитков различного типа, в частности для приготовления напитков на основе кофе, таких как эспрессо, американо или тому подобное. В области торговых автоматов также являются известными машины, которые предназначены для выдачи горячих и холодных напитков. Например, известны торговые автоматы для выдачи кофе, капучино, молока, шоколада или других горячих напитков и фруктовых соков или других холодных напитков.
В бытовой и профессиональной области хорошо известны машины, которые обычно выдают только горячие напитки, приготовленные из однопорционных чалд, капсул или картриджей, или из сыпучего порошка, или также из кофейного порошка, полученного с помощью неподготовленного перемалывания кофейных зерен, содержащихся в корпусе, объединенном с кофемолкой.
Напиток на основе кофе приготавливается посредством заваривания горячей водой и выдается с высокой температурой.
Краткое изложение сущности изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение предлагает кофемашину, т.е. в общем какую-либо машину, подходящую для выдачи кофе и, в зависимости от обстоятельств, других напитков и/или других пищевых и непищевых продуктов, которая также обеспечивает возможность приготовления холодного кофе. Характерным образом, в соответствии с настоящим изобретением, машина включает в себя дополнительный контур, который может быть непосредственно или косвенно соединен с выпуском узла для заваривания кофе, который предназначен для приготовления холодного кофе. Холодный кофе может выдаваться как есть, или смешиваться, или добавляться к другим продуктам с тем, чтобы получить другие типы напитков на основе кофе.
В некоторых вариантах осуществления машина характеризуется охлаждающим картриджем, который может быть связан с узлом для заваривания, например картриджем, который может быть соединен с дополнительным контуром посредством переключающего клапана. Этот последний может быть выполнен таким образом, чтобы альтернативно соединять выпуск узла для заваривания кофе с раздаточным соплом для кофемашины или с охлаждающим картриджем.
Таким образом, является возможным выбрать приготовление и выдачу горячего кофе через обычные элементы машины, т.е. узел для заваривания и раздаточное сопло, или приготовление холодного кофе посредством переключения переключающего клапана таким образом, что горячий кофе, приготовленный узлом для заваривания, проходит через охлаждающий картридж и выходит из него, по существу, с пониженной температурой и, в общем, с температурой ниже, чем температура окружающей среды. Выдача может осуществляться через то же самое раздаточное сопло машины, предусмотренное для выдачи горячего кофе, или через отдельное сопло, или непосредственно из охлаждающего картриджа.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления охлаждающий картридж является пассивной системой, т.е. системой, в которой средство для накопления холода, типично гель, поддерживается в контакте с теплообменным средством, например змеевиком или другим каналом для протекания кофе. В этом случае картридж может размещаться в морозильнике в течение времени, достаточного для отвода тепла от геля или другого средства для накопления холода и приведения его к низкой температуре. Эти гели или другие вещества для накопления холода являются известными, и они используются в нескольких применениях, например, они вводятся в емкости, предназначенные для размещения в холодильниках для сохранения и транспортировки продуктов питания.
Как только картридж пробыл в морозильнике в течение необходимого времени, он может быть использован для приготовления холодного кофе посредством соединения его с выдающим каналом для выдачи кофе, выходящего из узла для заваривания машины, таким образом горячий кофе протекает через змеевик или другой канал в тепловом контакте с гелем или другим средством или материалом для накопления холода. Это последнее поглощает тепло кофе, таким образом на выпуске змеевика последний находится при температуре по существу ниже, чем начальная температура, и предпочтительно по существу, ниже, чем температура окружающей среды, например при температуре ниже, чем 15°C и предпочтительно ниже, чем 10°C.
Также является возможным изготовить одноразовые охлаждающие картриджи, в которых средство для накопления холода образовано веществом, которое, приводясь в действие, например механически, поглощает тепло. Вещества этого типа, по существу, являются известными, и они обычно обозначаются термином "искусственный лед". Они обычно используются для целей самолечения, для лечения гематом, уменьшения опухания и боли вследствие стоматологических вмешательств или тому подобного. Эти материалы упакованы в оболочки, которые, при достаточном встряхивании или подвергании каким-либо образом механическому напряжению, инициируют реакцию, которая вызывает поглощение окружающего тепла. Благодаря применению этих веществ внутри одноразового картриджа является возможным инициировать химическую реакцию в массе материала, содержащегося в картридже, в тепловом контакте с каналом для протекания кофе. Таким образом, по существу получен тот же самый эффект, что и эффект, который может быть получен с помощью пассивного картриджа, в котором средство для накопления холода может охлаждаться в морозильнике и который, следовательно, может повторно использоваться несколько раз.
В соответствии с другими вариантами осуществления, картридж представляет собой полупассивный или активный тип картриджа, т.е. он может включать или он может быть объединен с охлаждающей системой, которая удаляет тепло посредством поглощения энергии, например электроэнергии.
Картридж может быть предусмотрен, например, с системами, которые поглощают, по меньшей мере, частично тепло, выделяющееся кофе, протекающим через картридж. В некоторых вариантах осуществления эти системы поглощения тепла могут включать в себя электрические системы, типично одну или более ячеек Пельтье, которые могут питаться электроэнергией через штепсельный разъем, с которым предусмотрена кофемашина. В этом случае картридж может быть вставлен в машину посредством соединения впуска для кофе (и выпуска для кофе, в зависимости от обстоятельств) с машиной и электрических контактов для питания ячеек Пельтье с электрическими соединителями, предусмотренными в машине.
В других вариантах осуществления внутри машины может быть предусмотрена полость, в которую, по меньшей мере, частично вставлен картридж. Полость может быть предусмотрена со средством для поглощения тепла, например ячейками Пельтье, которые, в этом случае, являются частью машины, а не картриджа. Ячейки могут приводиться в действие, например, просто, когда вставляется картридж, также автоматическим образом давлением на микровыключатель, расположенный в полости и приводящийся в действие картриджем, когда он вставляется и соединяется с каналами для впуска кофе и/или выпуска кофе.
В некоторых вариантах осуществления средство для удаления тепла может быть задано с такими размерами, что картридж может не иметь средства для накопления холода. В этом случае все тепло удаляется из кофе, протекающего через картридж, посредством активных охлаждающих систем, связанных с картриджем и/или с полостью для картриджа внутри машины. Однако охлаждающее средство, связанное с картриджем и/или полостью для картриджа в машине, предпочтительно используется в комбинации с веществами для накопления холода внутри картриджа. В этом случае картридж может быть помещен в морозильник и удерживаться в нем в течение времени, необходимого для накопления достаточного количества холода, т.е. в течение времени, необходимого для отвода тепла в достаточном количестве от вещества для накопления холода, содержащегося внутри картриджа. Для использования картридж извлекается из морозильника и соединяется с машиной. Активные охлаждающие средства приводятся в действие для ограничения поглощения окружающего тепла веществом для накопления холода, содержащимся внутри картриджа, и/или для способствования удалению тепла из кофе, протекающего в картридже, в комбинации с охлаждающим действием вещества для накопления холода, содержащегося в картридже.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, в частности в случае торговых автоматов или автоматических раздаточных устройств, уже предусмотренных с охлаждающим контуром текучей среды, является возможным связать с полостью для картриджа теплообменник, питающийся охлаждающим агентом, выходящим из охлаждающей группы, в которой уже предусмотрено автоматическое раздаточное устройство или торговый автомат, вместо системы ячеек Пельтье. В этом случае является предпочтительным, что картридж не требует охлаждения в морозильнике, а он будет оставаться почти постоянным образом в машине, так как он будет поддерживаться при требуемой температуре для приготовления кофе охлаждающим контуром машины. Во всяком случае, является возможным обеспечить материалы для накопления холода или вещества для накопления холода в картридже в тепловом контакте с контуром для протекания кофе таким образом, чтобы работать в качестве теплового маховика и, следовательно, обеспечить достаточное поглощение тепла, когда подается кофе. Затем тепло, накопленное в геле или веществе для накопления холода, постепенно удаляется посредством охлаждающего контура между одним процессом выдачи холодного кофе и последующим или, во всяком случае, в промежуток времени, в котором не требуется выдача холодного кофе из машины.
В общем, когда картридж использует вещество для накопления холода, единственно или в комбинации с активной охлаждающей системой, вещество предпочтительно может быть подходящим для подвергания фазовому переходу с поглощением тепла снаружи, таким образом оно может быстро поглощать большие количества тепла, выделяющегося из кофе, без изменения своей температуры.
Дополнительные предпочтительные признаки и варианты осуществления изобретения изложены в приложенных зависимых пунктах формулы изобретения и будут описаны более подробно ниже со ссылкой на некоторые неограничивающие примеры варианта осуществления изобретения.
Дополнительной целью настоящего изобретения является способ приготовления холодного кофе посредством кофемашины, содержащий этапы:
- приготовления горячего кофе посредством пропускания горячей воды через узел для заваривания;
- побуждения горячего кофе протекать через охлаждающий картридж и собирания охлажденного кофе в чашке или другой емкости.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет лучше понятным благодаря изучению описания ниже и прилагаемого графического материала, который показывает неограничивающий практический вариант осуществления изобретения. Более конкретно, в графическом материале
на фиг.1 показано аксонометрическое изображение машины для бытового использования, предусмотренной с охлаждающим картриджем в соответствии с изобретением;
на фиг.2 показано аксонометрическое изображение охлаждающего картриджа в одном варианте осуществления;
на фиг.3 показана схема гидравлического контура машины;
на фиг.3A показана часть схемы на фиг.3 с переключающим клапаном в другом положении для соединения узла для заваривания с раздаточным соплом и с охлаждающим картриджем;
на фиг.4 показано аксонометрическое изображение картриджа с активным охлаждающим устройством; и
на фиг.5 показана охлаждаемая полость для охлаждающего картриджа активного или смешанного типа.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 схематично показана кофемашина для домашнего использования, к которой может быть применено настоящее изобретение. Однако, как упомянуто во вводной части, изобретение также может быть осуществлено в машинах другого типа, например автоматических или полуавтоматических машинах для профессионального использования, а также на так называемых торговых автоматах или автоматических раздаточных устройствах, которые также могут, в зависимости от обстоятельств, быть особо сложного типа и которые могут быть предназначены для выдачи, кроме кофе, дополнительных продуктов, таких как, например, и горячие, и холодные напитки, твердые пищевые продукты, например снеки или тому подобное, напиток, упакованный в банки или бутылки, и т.д. Нижеследующее описание, в частности ссылающееся на машину для домашнего использования, следовательно, должно подразумеваться в качестве неограничивающего примера для многочисленных применений, которые может иметь настоящее изобретение.
На фиг.1 машина в целом обозначена с помощью позиции 1. Она имеет опорную поверхность 3 для чашек, в которых собирается кофе, который обычно выдается через раздаточные сопла 5. Ссылочная позиция 7 обозначает многофункциональный интерфейс пользователя. Он может представлять собой сенсорный экран или дисплей, с которым связаны кнопки, или любой другой тип подходящего интерфейса, который позволяет пользователю давать команды машине касательно типа напитка, подлежащего приготовлению.
Внутри машины, в корпусе, в целом обозначенном с помощью позиции 9, обозначены обычные элементы кофемашин этого типа, некоторые из которых будут более подробно описаны ниже со ссылкой на фиг.3. Стойка или корпус 9 предусмотрен с передним отверстием 11, в которое может быть вставлен охлаждающий картридж, в целом обозначенный с помощью позиции 13 и описанный более подробно ниже.
На фиг.3 показаны некоторые из элементов, размещенных внутри машины 1, и, в частности, некоторые элементы гидравлического контура. Следует понимать, что внутри машины 9 могут быть расположены другие элементы, приспособления, устройства, оборудование или иное известного типа для приготовления других типов напитков, например капучино, горячего молока, латте макиато, или для перемалывания кофейных зерен и т.д. Эти дополнительные элементы или приспособления не вызывают интерес здесь и поэтому они не будут описаны или показаны.
Со ссылкой на фиг.3, внутри машины 1 предусмотрена емкость 15 для воды с выпускным каналом 17, соединенным с расходомером 19. Расходомер 19 может представлять собой турбинный расходомер или расходомер любого другого типа. Вода всасывается из емкости 15 посредством помпы 21, которая подает ее к бойлеру 23. Выпуск 25 бойлера 23 соединен с узлом 27 для заваривания, внутри которого предусмотрена камера для заваривания, в которую могут быть загружены капсула, чалда или картридж с кофе или другой пищевой продукт, предназначенный для образования напитка. В других вариантах осуществления в узел 27 для заваривания может быть загружен кофейный порошок, полученный с помощью перемалывания зерен, содержащихся в емкости внутри машины (не показано), или в него может быть загружен кофейный порошок, подаваемый непосредственно пользователем или взятый из емкости.
Узел 27 для заваривания соединен посредством канала 29 с переключающим клапаном 31. Этот последний спроектирован, отрегулирован и расположен таким образом, чтобы альтернативно вводить во взаимодействие выпуск 29 узла 27 для заваривания с раздаточными соплами 5 или с дополнительным контуром, в целом обозначенным с помощью 33 и образованным охлаждающим картриджем 13 или тем, с чем последний может быть соединен.
Переключающий клапан 21 может управляться вручную или посредством исполнительного механизма, управляемого электронным блоком управления, схематично обозначенным с помощью позиции 36 на фиг.3. Блок 36 управления также предпочтительно взаимосвязан с помпой 21, с расходомером 19, с бойлером 23 и с узлом 27 для заваривания с тем, чтобы управлять автоматическим или полуавтоматическим образом циклом заваривания в соответствии с критериями, известными для специалистов в данной области. В зависимости от степени автоматизации машины, от ее сложности и от количества функций, которые она может выполнять, блок 36 управления может управлять одним или более из элементов, упомянутых выше, и каким-либо другим элементом, устройством или приспособлением, с которым может быть предусмотрена машина, например вспенивающим устройством (капучинатором) для приготовления вспененного молока.
Переключающий клапан 31 может принимать одно из двух альтернативных положений, обозначенных на фиг.3 и на фиг.3A. Переключающий клапан 31 имеет четыре впускных и выпускных отверстия 31A, 31B, 31C, 31D. Эти последние вводят во взаимодействие выпуск 29 узла 27 для заваривания непосредственно с раздаточными соплами 5 или альтернативно с дополнительным контуром 33. В положении на фиг.3 выпускной канал 29 узла 27 для заваривания находится в соединении с возможностью протекания с впуском 31A переключающего клапана 31 и с выпуском 31D клапана. Последний соединен с дополнительным контуром 33, таким образом горячий кофе, выходящий из узла 27 для заваривания, входит через переключающий клапан 31 в дополнительный контур 33. Наоборот, в конфигурации на фиг.3A выходной канал 29 узла 27 для заваривания соединен, через отверстие 31B и отверстие 31C переключающего клапана 31, с каналом 35 для соединения с раздаточными соплами 5. Следовательно, в конфигурации на фиг.3 кофе протекает через охлаждающий картридж 13 и выдается им через канал 37 к раздаточным соплам 5 в чашку T. Наоборот, в конфигурации на фиг.3A, дополнительный контур 33 не используется, и кофе протекает непосредственно из узла 27 для заваривания в чашку T через отверстия 31B, 31C переключающего клапана 31.
Охлаждающий картридж 13 может быть выполнен различными способами. В некоторых вариантах осуществления, он имеет корпус 13A, предпочтительно предусмотренный с ручкой 13B для более удобного манипулирования. Внутри корпуса 13A картриджа 13 предусмотрен канал для протекания кофе, который предпочтительно может иметь форму змеевика и который в общем обозначен на фиг.2 с помощью позиции 41. Канал 41 для протекания имеет впуск с соединительным элементом 41A и выпуск с соединительным элементом 41B. Соединительный элемент 41A может быть соединен через канал 39 дополнительного контура 33 с переключающим клапаном 31, тогда как выходной соединительный элемент 41B может быть соединен с вышеупомянутым каналом 37. Таким образом, когда картридж 13 вставлен в машину, соединительные элементы 41A и 41B соединены с каналом 39 и с каналом 37. Картридж, следовательно, является частью дополнительного контура, в целом обозначенного с помощью позиции 33, который содержит канал 39, картридж 13, канал 37. Наоборот, когда переключающий клапан 31 находится в конфигурации на фиг.3A, картридж остается бездействующим.
Внутри корпуса 13A картриджа 13 предусмотрен объем V, который может быть заполнен гелем или другим материалом или веществом, подходящим для накопления холода, например веществом, которое меняет фазовое состояние в целевом интервале времени с тем, чтобы поглотить тепло от кофе, протекающего через картридж, без изменения температуры. Эти вещества являются, по существу, известными и применяются во многих областях, таких как, например, для сохранения продуктов питания в холодильниках, в медицинской области для поддержания частей тела горячими или холодными и для других применений. Змеевик 41 предпочтительно выполнен из материала с большим коэффициентом теплопроводности, например алюминия или меди, с достаточным покрытием с тем, чтобы не войти в контакт с пищевым продуктом. Таким образом, когда вещество, содержащееся в объеме B, было в достаточной мере охлаждено посредством вставки картриджа 13, например, в морозильник, кофе, протекающий через змеевик или канал 41 для протекания, отдает свое тепло и становится более холодным, следовательно, поступая к выпускному каналу 41B с температурой, по существу ниже, чем температура приготовления узла 27 для заваривания. Посредством использования картриджа с достаточными размерами и достаточной тепловой инерцией на выходе картриджа может быть получен кофе, температура которого равна температуре, которая может быть получена, например, вручную с помощью шейкера, т.е. посредством смешивания горячего кофе, приготовленного машиной, с кубиками льда. Холодный кофе, полученный таким образом, выдается через сопла 5. В качестве альтернативы канал 37 может быть опущен, и выходной соединительный элемент 41B может быть расположен другим образом на картридже 13, например он может выступать вбок таким образом, чтобы выдавать холодный кофе непосредственно в чашку T, опирающуюся на опорную поверхность 3 (фиг.1) машины 1. В других вариантах осуществления выходной соединительный элемент 41B может быть насажен на другой канал для выдачи холодного кофе из машины, однако соединенный не с соплами 5, а с другим контуром.
В некоторых вариантах осуществления для получения холодного кофе с пенкой, более похожего на взбитый холодный кофе, который может быть получен ручным способом, дополнительный контур 33 может дополнительно содержать воздушный компрессор 45, соединенный с каналом 39 посредством обратного клапана 47. Таким образом, компрессор 45, который может надлежащим образом управляться программируемым электронным блоком 36 управления, может вводить сжатый воздух в кофе в соответствующей точке, предпочтительно вдоль канала 39, дополнительного контура 33 с тем, чтобы образовать пенку, которая позже присутствует в холодном кофе, выходящем из картриджа 13.
Посредством задания достаточным образом размеров объема V охлаждающего картриджа 13 последний может выдавать достаточное количество холодного кофе. Однако он постепенно становится теплее вследствие воздействия тепла, выделенного из кофе, протекающего в канале для протекания или змеевике 41, а также вследствие воздействия потерь холода, т.е. поглощения тепла от окружающей среды через стенки картриджа 13. Последние предпочтительно будут покрыты теплоизоляционным материалом, но они не могут иметь особо большую степень теплоизоляции вследствие обстоятельства, что эта теплоизоляция препятствует или замедляет процесс охлаждения картриджа 13 в морозильнике. Для картриджа также является возможным обеспечение со съемной теплоизоляционной системой, которая применяется, когда картридж используется в машине, но снимается, когда картридж помещается в морозильник.
В некоторых вариантах осуществления для поддержания картриджа 13 холодным в течение большего времени (или для замедления каким-либо образом фазового перехода теплопоглощающего материала внутри него) для картриджа является возможным обеспечение с активным охлаждающим средством. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления (см., в частности, фиг.4), картридж 13 может быть предусмотрен с активными охлаждающими системами, содержащими одну или более ячеек 51 Пельтье, предпочтительно предусмотренных с ребрами 53 для рассеяния тепла, создаваемого вследствие эффекта Пельтье ячейками 51. Последние могут питаться электроэнергией через штепсельные разъемы 55, связанные с картриджем 13; эти штепсельные разъемы, когда картридж 13 вставлен в машину 1, входят в контакт с соответствующими электрическими контактами, содержащимися в машине. На схеме фиг.3 позиция 57 схематично показывает источник постоянного электрического тока, питающий ячейку или ячейки Пельтье, связанные с картриджем 13, когда он предусмотрен с ними, как на фиг.4.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления ячейка или ячейки 51 Пельтье могут быть неподвижно расположены внутри полости 11, в которую картридж 13 полностью или частично вставлен. Таким образом, картридж является более экономически выгодным для изготовления, и, следовательно, пользователь понесет меньшие расходы на закупку также большого количества картриджей, которые могут поддерживаться холодными в морозильнике и использоваться каждый раз.
В альтернативных вариантах осуществления может быть предусмотрена полость 11, охлаждаемая с помощью охлаждающего агента охлаждающего контура. На фиг.5 схематично показан вариант осуществления этого типа, причем охлаждающий контур схематично обозначен с помощью позиции 61. Он может представлять собой специальный контур или он может представлять собой тот же самый контур, с которым предусмотрена машина, например в случае, в котором эта последняя представляет собой торговый автомат, который также обеспечивает сохранение и выдачу холодных напитков и/или продуктов питания, поддерживающихся при низкой температуре. На схеме фиг.5 позиция 63 в общем обозначает блок, в котором содержатся гидравлические элементы, проиллюстрированные на фиг.3 и не показанные на упрощенной схеме фиг.5. Позиция 65 обозначает охлаждающий змеевик, т.е. теплообменник, в котором протекает охлаждающий агент контура 61. В этом случае картридж 13 вставлен в посадочное место или полость 11 машины и он поддерживается при температуре ниже, чем температура окружающей среды, благодаря теплообменнику 65. Этот последний может быть размещен на одной единственной поверхности или предпочтительно на двух или более поверхностей посадочного места или полости 11 для более эффективного охлаждения.
С заданием достаточных размеров ячеек 51 Пельтье и/или охлаждающего контура 61 также является возможным использовать картридж 13, не имеющий материала для накопления холода внутри своего объема V. В качестве альтернативы этот материал может быть предусмотрен, но только в качестве системы теплового маховика, тогда как ячейки 51 Пельтье и/или теплообменники 65 отводят тепло, выделяющееся из кофе, протекающего в картридже 13 и проходящего через гель или другой материал для накопления холода, содержащийся во внутреннем объеме картриджа 13.
В некоторых вариантах осуществления, особенно в случае автоматических устройств, картриджи 13 могут быть постоянно вставлены в полость или посадочное место 11 машины вместо извлечения для помещения в морозильник.
Следует понимать, что чертеж показывает только пример, предложенный в качестве практической конструкции настоящего изобретения, которое может варьироваться в формах и конструкциях, однако не выходя за пределы объема идеи, лежащей в основе изобретения. Любые ссылочные позиции в прилагаемой формуле изобретения предусмотрены с единственной целью облегчения чтения формулы изобретения в свете описания и графического материала и не ограничивают каким-либо образом объем охраны, представленный формулой изобретения.