КОФЕ-МАШИНА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЧАШКИ КОФЕ
COFFEE MACHINE AND METHOD OF MAKING CUP OF COFFEE

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к кофе-машине и способу приготовления чашки кофе.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Многие кофе-машины для приготовления заварного или американского кофе, в настоящее время имеющиеся на рынке, по существу, содержат следующие элементы: водонагреватель; перколяционную камеру, в которой устанавливается бумажный фильтр с размещаемой на нем порцией кофейного порошка; и приемный сосуд для сбора процеженного кофе; при этом указанный приемный сосуд размещается под фильтром.
Водонагреватель подает воду в перколяционную камеру, где под своим собственным весом она проходит через порцию кофейного порошка, а полученный в итоге процеженный кофе собирается в приемном сосуде.
Эти кофе-машины для приготовления заварного кофе обладают неоспоримым преимуществом, которое заключается в простоте конструкции с крайне низкой себестоимостью.
Однако один из факторов, который может помешать еще большему коммерческому распространению таких кофе-машин, состоит в том, что поскольку они явно склонны к загрязнению жидкой кофейной гущей, остающейся после прохождения воды через порцию кофейного порошка, они нуждаются в частой и тщательной ручной очистке для поддержания в надлежащем рабочем состоянии. Необходимость замены и вставки нового бумажного фильтра после каждого использования также оказывает негативное влияние на окружающую среду.
Следовательно, техническая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы реализовать кофе-машину и способ приготовления чашки кофе таким образом, чтобы устранить указанные технические недостатки предшествующего уровня техники.
В рамках этой технической задачи целью заявленного изобретения является реализация кофе-машины, которая характеризовалась бы максимальной простотой, понятностью и надежностью управления пользователем.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Указанная техническая задача, а также заявленная цель и прочие цели согласно настоящему изобретению, достигаются посредством реализации кофе-машины, которая отличается тем, что она содержит следующие элементы: контроллер; водонагреватель для нагрева потока воды для инфузии; подвижный инфузионный блок, содержащий открытую инфузионную камеру, соединенную с линией розлива кофейного настоя, и выталкивающий поршень, установленный с возможностью перемещения в инфузионной камере; питающую линию, подающую указанный поток воды для инфузии в инфузионный блок; и запирающий поршень, выполненный с возможностью вхождения в соединение с инфузионной камерой для ее закрытия; при этом указанный контроллер программируется на то, чтобы инициировать выполнение указанным инфузионным блоком, еще до начала инфузии, первого процесса поступательного перемещения с целью закрытия инфузионной камеры запирающим поршнем, и на то, чтобы инициировать выполнение указанной инфузионной камерой и указанным выталкивающим поршнем или только указанным выталкивающим поршнем, уже после выполнения процесса инфузии, второго процесса поступательного перемещения в том же направлении, что и во время первого процесса поступательного перемещения, с целью прессования кофейной гущи, оставшейся после прохождения воды через порцию кофейного порошка, запирающим поршнем и слива содержащейся в ней жидкости.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный инфузионный блок опирается с возможностью съема на каретку, снабженную рычажным механизмом для приведения в действие выталкивающего поршня, взаимодействующего с кулачковыми управляющими приспособлениями, которые опираются на стенку корпуса, в котором содержится инфузионный блок.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный корпус снабжен окошком для извлечения инфузионного блока.
Настоящим изобретением также предложен способ приготовления чашки кофе, отличающийся тем, что он предусматривает выполнение следующих стадий:
- подачи запирающего поршня;
- подачи подвижного инфузионного блока под запирающий поршень; при этом указанный инфузионный блок содержит инфузионную камеру, снабженную открытым приемным отверстием, обращенным в сторону указанного запирающего поршня, и выталкивающим поршнем, установленным с возможностью перемещения в инфузионной камере;
- засыпки порции кофейного порошка в открытую инфузионную камеру;
- выполнения указанным инфузионным блоком первого процесса поступательного перемещения в направлении указанного запирающего поршня; при этом указанный первый процесс поступательного перемещения осуществляется до такого предела, чтобы запирающий поршень мог закрыть инфузионную камеру, зайдя внутрь нее;
5
- подачи потока воды с температурой, варьирующейся в пределах 85°C-100°C, и под давлением, варьирующимся в пределах от атмосферного давления до 2×10 Па, в закрытую инфузионную камеру для выполнения процесса инфузии в достигнутом таким образом положении инфузионного блока;
- выполнения указанной инфузионной камерой и указанным выталкивающим поршнем или только указанным выталкивающим поршнем второго процесса поступательного перемещения в том же направлении, что и при выполнении первого процесса поступательного перемещения, по окончании процесса инфузии; при этом указанный второй процесс поступательного перемещения осуществляется до такого предела, чтобы запирающий поршень зашел еще дальше внутрь инфузионной камеры и спрессовал кофейную гущу, оставшуюся после прохождения воды через порцию кофейного порошка, для слива содержащейся в ней жидкости;
- открытия инфузионной камеры и извлечения высушенной кофейного гущи по окончания процесса слива.
В предпочтительном варианте указанный первый процесс поступательного перемещения осуществляется до такого предела, чтобы в процессе инфузии запирающий поршень не сжимал порцию кофейного порошка.
В предпочтительном варианте указанный первый процесс поступательного перемещения осуществляется на заданную фиксированную длину.
В предпочтительном варианте процесс инфузии выполняется в пределах заданного фиксированного объема инфузионной камеры.
Краткое описание фигур
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными после ознакомления с описанием одного из предпочтительных вариантов осуществления кофе-машины согласно заявленному изобретению, не носящего, однако, ограничительного характера, который проиллюстрирован исключительно в качестве неограничительного примера на прилагаемых чертежах, где:
На фиг. 1 схематически показано поперечное сечение кофе-машины с инфузионным блоком в положении засыпки порции кофейного порошка;
На фиг. 2 показан внешний вид кофе-машины, проиллюстрированной на фиг. 1, с инфузионным блоком в положении, достигнутом в конце первого процесса поступательного перемещения;
На фиг. 3 показан внешний вид кофе-машины, проиллюстрированной на фиг. 1, с инфузионным блоком в положении, достигнутом в конце второго процесса поступательного перемещения;
На фиг. 4 показан внешний вид кофе-машины, проиллюстрированной на фиг. 1, с инфузионным блоком в положении прессования кофейной гущи, оставшейся после прохождения воды через порцию кофейного порошка, из инфузионной камеры;
На фиг. 5 показан внешний вид кофе-машины, проиллюстрированной на фиг. 1, с инфузионным блоком в положении удаления кофейной гущи, оставшейся после прохождения воды через порцию кофейного порошка, из инфузионной камеры.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Кофе-машина проиллюстрирована в привязке к указанным фигурам и в целом обозначена ссылочной позицией 1.
Кофе-машина 1 содержит раму, которая устанавливает границы корпуса 2 для подвижного инфузионного блока 3, который, в свою очередь, содержит открытую инфузионную камеру 4, в которую засыпается порция 32 кофейного порошка.
Инфузионная камера 4 характеризуются наличием цилиндрической боковой стенки 4а, основания 4b в нижней части и открытого приемного отверстия 4с.
На раму опирается насос (показан), предназначенный для подачи потока воды для инфузии в инфузионный блок 3; и водонагреватель (показан), предназначенный для нагрева потока воды для инфузии.
Кофе-машина 1 дополнительно содержит контроллер (показан), сообщающийся с водонагревателем, насосом и особым перемещающим механизмом, предназначенным для перемещения инфузионного блока 3.
Гидравлическая схема кофе-машины 1 дополнительно включает в себя питающую линию 5, подающую указанный поток воды для инфузии в инфузионный блок 3, линию 6 розлива кофейного настоя и сливную линию 7.
Инфузионная камера 4 снабжена открытым приемным отверстием 4с, обращенным в сторону запирающего поршня 8, расположенного над указанным отверстием, который опирается на раму и служит для запирания инфузионной камеры 4.
Питающая линия 5 и сливная линия 7 проходят через выталкивающий поршень 8.
Инфузионный блок 3 внутри инфузионной камеры 4 служит опорой для выталкивающего поршня 9, который выполнен с возможностью перемещения по одной оси с осью L инфузионной камеры 4.
Выталкивающий поршень 9 снабжен круговыми прокладками 12 для обеспечения его радиального уплотнения с боковой стенкой 4а инфузионной камеры 4.
Выталкивающий поршень 9 также снабжен штангой 13, которая выполнена с возможностью направленного перемещения в сквозном отверстии 14, выполненном в основании 4b инфузионной камеры 4.
Штанга 13 выталкивающего поршня 9 отходит от внешней стороны основания 4b инфузионной камеры 4.
Инфузионный блок 3 опирается с возможностью съема на каретку 15.
Корпус 2 снабжен окошком (показано) для извлечения инфузионного блока 3.
Следовательно, обеспечена возможность осмотра инфузионного блока 3, снятого с каретки 15, снаружи кофе-машины 1.
Каретка 15 служит опорой для рычажного механизма 16, приводящего в движение выталкивающий поршень 9, взаимодействуя с кулачковыми управляющими приспособлениями 17 и 18, которые опираются на стенку корпуса 2 инфузионного блока 3.
Рычажный механизм 16 содержит первый рычаг 20 с осью 21 вращения, шарнирно соединенной с кареткой 15, который снабжен зубчатой дугой 22, входящей в зацепление с зубчатой дугой 26 второго рычага 24 с осью 25 вращения, также шарнирно соединенной с кареткой 15.
Первый рычаг 20 снабжен дополнительной зубчатой дугой 26, входящей в зацепление с рейкой 27, предусмотренной на штанге 13 выталкивающего поршня 9.
Наконец, первый рычаг 20 содержит плечо 27, приводимое в движение кулачковым приспособлением 17, которое, в свою очередь, представляет собой элемент с криволинейной поверхностью, предусмотренный на стенке корпуса 2.
Второй рычаг 24, в свою очередь, содержит плечо 28, приводимое в движение кулачковым приспособлением 18, которое, в свою очередь, представляет собой элемент с криволинейной поверхностью, который соединен с элементом 29 через ось 30 вращения, шарнирно соединенную с корпусом 2, и который вращается с преодолением сопротивления пружины 31 и при ее высвобождении.
Инфузионный блок 3 выполнен с возможностью поступательного перемещения по прямолинейной траектории L, наклоненной относительно исходной плоскости 10 кофе-машины 1.
Перемещающий механизм, обеспечивающий перемещение инфузионного блока 3, представляет собой шнек 19 с электроприводом, ориентированный параллельно прямолинейной траектории и входящий в зацепление с внутренней резьбой (не показана), выполненной на поверхности каретки 15.
В зависимости от направления вращения, собственное вращение шнека 19 приводит к подъему и опусканию инфузионного блока 3.
Инфузионная камера 4 ориентирована соосно прямолинейной траектории L' инфузионного блока 3.
Ориентация инфузионной камеры 4 может быть фиксированной, как это показано на рисунке; или же может быть предусмотрена возможность поворота инфузионной камеры 4 в нижнем положении инфузионного блока 3, например, так, чтобы ее ось была ориентирована перпендикулярно исходной плоскости 10 с целью облегчения процедуры засыпки порции кофейного порошка.
Ориентация запирающего поршня 8 зафиксирована соосно прямолинейной траектории L' инфузионного блока 3.
Запирающий поршень 8 содержит внутреннюю неподвижную часть 8b, служащую в качестве опоры и направляющей для внешней части 8а, которая выполнена с возможностью перемещения с преодолением сопротивления пружины 11 и при ее высвобождении в направлении, совпадающим с прямолинейной траекторией L' инфузионного блока 3.
Питающая линия 5 и сливная линия 7 соединены с отверстиями 8а', выполненными на нижнем конце внешней части 8а запирающего поршня 8.
Согласно одному из отличительных аспектов настоящего изображения контроллер запрограммирован на инициацию выполнения инфузионным блоком 3, до выполнения процесса инфузии, первого процесса поступательного перемещения для закрытия инфузионной камеры 4 запирающим поршнем.
Контроллер также запрограммирован на инициацию выполнения инфузионным блоком 3 в сборе (т.е. инфузионной камерой 4 вместе с выталкивающим поршнем 9) или только выталкивающим поршнем 9 инфузионного блока 3, после выполнения процесса инфузии, второго процесса поступательного перемещения в том же направлении, что и в ходе первого процесса поступательного перемещения, с целью прессования кофейной гущи 33, оставшейся после прохождения воды через порцию кофейного порошка, запирающим поршнем 8 и слива содержащейся в ней жидкости через сливную линию 7.
В варианте, описанном и проиллюстрированном в качестве примера в настоящем документе - но, как было указано, это необязательно - второй процесс поступательного перемещения может выполняться совместно инфузионной камерой 4 и выталкивающим поршнем 9.
Согласно еще одному из отличительных аспектов настоящего изображения в ходе выполнения первого процесса поступательного перемещения запирающий поршень 8 заходит внутрь инфузионной камеры 4 до такого ограниченного предела, чтобы в процессе инфузии он не сжимал порцию 32 кофейного порошка.
Таким образом, обеспечивается преимущество, заключающееся в том, что предусмотрена возможность дополнительного перемещения инфузионного блока 3 на еще большее расстояние в сравнении с расстоянием, на которое перемещается инфузионный блок 3 строго для закрытия инфузионной камеры 4, благодаря чему также высушивается оставшаяся порция 33 кофейной гущи.
Таким образом, оставшаяся порция 33 кофейной гущи может быть извлечена, а затем удалена без загрязнения внутренних частей кофе-машины 1, которая в итоге остается абсолютно чистой.
Обеспечивается преимущество, состоящее в том, что первый процесс поступательного перемещения выполняется на заданную длину, которая остается неизменной для каждого цикла инфузии.
Также обеспечивается преимущество, состоящее в том, что процесс инфузии выполняется в пределах заданного объема инфузионной камеры, который остается неизменным для каждого цикла инфузии.
Это техническое решение упрощает работу инфузионного блока 3.
В альтернативном варианте второй процесс перемещения может быть регулируемым, так как на него влияют внешние переменные, такие как величина порции кофейного порошка.
В частности, привод (не показан) активации микропереключателя (не показан), удобно расположенный в фиксированном положении и служащий для генерирования сигнала, отмечающего окончание второго процесса поступательного перемещения инфузионного блока 3, может составлять единое целое с подвижной частью 8а запирающего поршня 8.
В варианте, описанном и проиллюстрированном в качестве примера в настоящем документе, в котором второй процесс поступательного перемещения осуществляется инфузионным блоком 3 в сборе, принцип действия кофе-машины 1 по существу будет таким:
Инфузионный блок 3 опирается на нижний ограничитель своего рабочего хода; при этом верхнее открытое приемное отверстие 4 вертикально совмещено с приемником 36 для засыпки порции 32 кофейного порошка.
Выталкивающий поршень 9 отведен в сторону основания 4b инфузионной камеры 4.
Пользователь запускает рабочий цикл кофе-машины 1 с помощью специальной кнопки управления (не показана).
Приемник 36 сбрасывает порцию 32 кофейного порошка, которая попадает в инфузионную камеру 4 под действием силы тяжести.
Затем контроллер активирует шнек 19 на выполнение заданного числа оборотов с тем, чтобы инфузионный блок 3 осуществил первое поступательное перемещение.
Затем контроллер выдает команду на открытие отсечного клапана (не показан), установленного в питающей линии 5, и на закрытие отсечного клапана (не показан), установленного в сливной линии 7.
Контроллер активирует питающий насос и водонагреватель для подачи потока воды для инфузии в инфузионный блок 3.
5
Оптимальные условия инфузии соответствуют потоку воды для инфузии под давлением в пределах от атмосферного до 2×10 Па и температурой в диапазоне 85°C-100°C.
5
К примеру, поток воды для инфузии может характеризоваться температурой 90°C и давлением 1,4×10 Па.
3
3
Расход воды для инфузии предпочтительно лежит в диапазоне 100-200 см/мин; к примеру, расход может составлять 150 см/мин.
В конце процесса инфузии контроллер выдает команду на закрытие отсечного клапана, установленного в питающей линии 5, на открытие отсечного клапана, установленного в сливной линии 7, и вновь активирует шнек 19 на вращение в том же направлении с тем, чтобы инфузионный блок 3 выполнил второй процесс поступательного перемещения.
Во время выполнения второго процесса поступательного перемещения объем инфузионной камеры 4 уменьшается вследствие того, что запирающий поршень 9 приближается к выступающему поршню 9 и оставшаяся порция 33 кофейной гущи сжимается.
Жидкость, содержащаяся в оставшейся порции 33 кофейной гущи, отводится в сливную линию 7.
В конце процесса высушивания оставшейся порции 33 кофейной гущи контроллер повторно активирует шнек 19 на совершение им вращения в обратном направлении с тем, чтобы инфузионный блок 3 вышел из соединения с запирающим поршнем 8 и вернулся в исходное положение.
На первой стадии опускания инфузионного блока 3 активируется рычажный механизм 16 за счет взаимодействия кулачка 18 с плечом 28 рычага, воспринимающего перемещение этого кулачка, и выталкивающий поршень начинает подниматься от основания 4b инфузионной камеры 4 до тех пор, пока он не выведет оставшуюся порцию 33 кофейной гущи на уровень приемного отверстия 4с.
На следующей стадии опускания инфузионного блока 3 кулачковое приспособление (не показано), также приводимое в действие за счет перемещения инфузионного блока 3, активирует скребок 37, расположенный сбоку приемного отверстия 4с инфузионной камеры 4. Этот скребок очищает приемное отверстие 4с инфузионной камеры 4, вследствие чего оставшаяся порция 33 высушенной кофейной гущи падает в специальный контейнер 38.
На следующей стадии опускания инфузионного блока 3 рычажный механизм 16 активируется за счет взаимодействия кулачка 17 с плечом 27 рычага, воспринимающего перемещение этого кулачка, и выталкивающий поршень отводится в сторону основания инфузионной камеры 4. Как уже было сказано, для высушивания порции кофейной гущи используется дополнительное перемещение в том же направлении, что и при закрытии инфузионной камеры; при этом указанное дополнительное перемещение может осуществляться совместно инфузионной камерой и выталкивающим поршнем или селективно только выталкивающим поршнем.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения после вхождения инфузионной камеры в соприкосновение с запирающим поршнем и остановки ее движения окончательный объем инфузионной камеры для выполнения процесса инфузии может быть откалиброван путем частичного поднятия выталкивающего поршня относительно основания инфузионной камеры. После принятия такой конфигурации, когда выталкивающий поршень оказывается слегка приподнятым относительно основания инфузионной камеры, осуществляется дополнительное перемещение, описанное выше, с целью высушивания оставшейся порции кофейной гущи.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительное перемещение для высушивания оставшейся порции кофейной гущи может осуществляться после других перемещений, включая перемещения не в одном и том же направлении, что может быть использовано для открытия или закрытия других участков гидравлической схемы или для высвобождения рычагов, обеспечивающих последующие перемещения системы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения жидкость, извлеченная из оставшейся кофейной гущи, может подаваться непосредственно в чашку, а не в специальный сливной контур.
Было выявлено, что использование кофе-машины согласно настоящему изобретению в качестве кофеварки перколяционного типа крайне эффективно для приготовления чашки кофе, аналогичного заварному или американскому кофе.
В задуманную таким образом кофе-машину и способ приготовления чашки кофе могут быть внесены многочисленные изменения и модификации, полностью входящие в объем идеи заявленного изобретения. Более того, все детали могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.
На практике могут быть использованы материалы и размеры любого типа в соответствии с потребностями при условии, что они соответствуют современному уровню развития техники.