СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ПРИ КОНТРОЛИРУЕМОМ ДАВЛЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
METHOD FOR BEVERAGE PRODUCTION UNDER CONTROLLED PRESSURE AND DEVICE FOR METHOD IMPLEMENTATION

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для приготовления напитка при контролируемом давлении. Более подробно, это изобретение относится к системам приготовления напитков, использующих подготовительные камеры, содержащие измельченные продукты, продукты помола или растворимые продукты для приготовления горячих напитков, таких как кофе, чай, растительные лекарственные средства, или подобных им, в раздаточных торговых автоматах.
Торговые автоматы для продажи напитков хорошо известны и широко применяются. Эти аппараты подразделяются на две главные группы: первая группа использует одноразовые контейнеры пищевых продуктов, называемых также картриджи, коробочки, или картриджи, которые содержат продукты помола, листовые или растворимые продукты, которые должны завариваться или растворяться в горячей воде. Картриджи выбрасываются после использования. Вторая группа аппаратов пользуется заварочной камерой, обычно содержащей один или два поршня, где заваривается кофейный порошок (или другой исходный материал). Остающийся материал удаляется после операции настаивания или заваривания.
Постоянные поиски проводились постоянно для получения лучших результатов при проведении операций экстракции/растворения и для лучшего и стабильного качества получаемого напитка.
Известен способ улучшения экстракции с помощью заваривания, которое производится смачиванием кофе или другого материала, который должен подвергнуться экстракции, перед тем, как производится действительная операция экстракции вместе с горячей водой, находящейся под давлением. Такой способ раскрывается, например, в ЕР 0870457, где гибкий водонепроницаемый контейнер (пакетик) располагается в камере, которая содержит фиксированные приспособления с острыми краями, приспособленными для протыкания материала контейнера, как только туда подается давление и контейнер расположится напротив стенок камеры и приспособлений для протыкания. Согласно этому документу, вода подается в контейнер, и поток воды прерывается перед тем, как давление достигнет достаточного значения, чтобы вызвать пробивание отверстий в стенках контейнера; другими словами, поток воды в контейнер останавливается перед подачей давления.
Публикация WO 02/076270 на имя заявителя Tuttoespresso описывает блочную систему для приготовления напитка из растворимого продукта, содержащегося в одноразовом картридже, которая содержит собирающее устройство со средствами для размещения контейнера, спроектированное, чтобы содержать картридж, при этом обеспечена, по меньшей мере, одна схема расположения средств регулирования потока напитка, вытекающего из картриджа.
В публикации WO 04/030500 на имя заявителя Tuttoespresso выпускное отверстие закрыто с помощью стержня с отверстиями, который имеет одинаковый диаметр или больше, чем диаметр выпускного отверстия, для того, чтобы сохранять выпускное отверстие, в основном, закрытым во время процедуры подачи горячей воды. Закрытые картриджи, которые открываются при достижении достаточного давления, также хорошо известны в данной области техники.
В патенте US 5242702 на имя заявителя Nestec описывается пластиковый картридж, в котором дно разрывается и открывается за счет повышения давления, которое происходит при подаче горячей воды в картридж с помощью прокалывающих приспособлений, которые открывают дно картриджа по направлению внутрь.
В публикации WO 2005080223 на имя заявителя Tuttoespresso описывается картридж однократного использования, имеющий выпускной участок с крышкой, расположенный на раздаточной стенке, чтобы образовать раздаточное отверстие, после того, как жидкость была залита в картридж, который разрывается и раскрывается после подачи горячей воды под давлением. Согласно этому варианту осуществления изобретения выпускное отверстие имеет участки, открывающиеся наружу картриджа, чтобы дать напитку вылиться.
Патент ЕР 1595817 на имя заявителя ITACA относится к способу, в котором картридж со специальной рифленой поверхностью наполняется горячей водой под давлением, и «давление горячей воды, и, соответственно, внутри картриджа, поддерживается до тех пор, пока предназначенные для разрыва участки не разорвутся из-за воздействия давления».
Патент ЕР 1364605 на имя заявителя Sagliaschi и других описывает способ приготовления напитка в твердом пластиковом картридже, который может сопротивляться деформации, когда в него подается под давлением горячая вода. Подача горячей воды продолжается в течение определенного количества времени, зависящего от типа напитка, при этом время контролируется таймером. На последнем этапе прокалывающий элемент прокалывает дно находящегося под давлением картриджа, чтобы выпустить напиток. Для того чтобы противостоять увеличивающемуся давлению, картридж изготавливают из твердого жесткого пластика с толщиной, «рассчитанной таким образом, чтобы была уверенность, что контейнер имеет необходимую жесткость для противодействия высокому давлению в течение длительных периодов времени» (см. параграф 0034). Более того, картридж должен быть помещен внутрь «водонепроницаемого контейнера» (см. параграф 0057), чтобы избежать деформации картриджа под воздействием увеличивающегося давления на этапе подачи давления.
Вышеописанные способы, поэтому, требуют, чтобы горячая вода подавалась в картридж и чтобы этот этап подачи давления продолжался, по меньшей мере, до тех пор, пока не образуется выпускное отверстие. В течение периода времени, которое пройдет от начала этапа подачи воды до прорыва или прокалывания донной части или формирования отверстия, производится экстракция или растворение кофейного порошка.
Эти способы имеют несколько недостатков.
Главная проблема этих способов заключается в том, что время вливания или заваривания зависит от давления воды внутри картриджа, от характеристик материала картриджа, способа его производства и от конструкции его выпускного отверстия. Время настаивания/заваривания, поэтому, больше переменная величина, чем постоянная; например, было обнаружено, что даже незначительные изменения в составе материала картриджа, или в производительности насоса, или в конструкции картриджа приведут к различию в конечных характеристиках напитка.
Поэтому эффективность этапов заваривания и экстракции является также переменной и случайной характеристикой при приготовлении напитка.
Этот факт также является действительным в случае упомянутого выше патента ЕР 1364605, из-за более тонкой области на дне картриджа, которая требуется для формирования выпускного отверстия, эта тонкая область подвержена возможности преждевременного открытия.
Для преодоления этой проблемы предполагалось контролировать расход потока напитка из камеры настаивания/заваривания. Такой способ раскрывается, например, в US 6382083, где корпус клапана располагается на выпускном отверстии заваривающей камеры; и в заявке на патент ЕР 04031014.6, где изменяются несколько параметров, чтобы управлять расходом потока напитка из камеры настаивания/ заваривания. Тем не менее, эти способы не полностью решают вышеупомянутую проблему, остающиеся переменные параметры подвергают риску надежность суммарных результатов.
Кроме того, существует другая проблема, состоящая в том, чтобы улучшить экстракцию материалов, которые имеют относительно большую величину гранул, например, такие материалы, как молотый кофе для так называемых «американского» или «обычного» кофе, или ромашка и другие лекарственные травы. Фактически для этих типов материалов невозможно использовать высокие давления для их экстракции, как, например, для кофе эспрессо, где тонко размолотые частицы кофе обеспечивают сопротивление, достаточное, чтобы увеличить раздаточное давление до 8-9 бар.
Поэтому для улучшенного процесса и аппарата для приготовления и раздачи напитков, в частности горячих напитков, необходим легкий, надежный, экономически эффективный путь. Также нужно улучшить существующие процессы без переделки конструкции существующих картриджей и аппаратов. Также нужно сделать процессы экстракции менее зависимыми от характера материала, который должен подвергаться экстракции при заваривании.
Задачей настоящего изобретения является решение вышеупомянутых проблем и обеспечение улучшенного процесса приготовления напитка и создание аппарата, который может дать отличный напиток.
Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает процесс приготовления напитка согласно п.1 формулы изобретения.
Давление, на которое делаются ссылки в этом описании, до тех пор, пока это не определено по-другому, это давление, измеренное в гидравлическом контуре, например, датчиками давления, расположенными в вышеупомянутом контуре таким образом, чтобы они гидравлически соединялись с заварочной камерой или картриджем, как раскрывается в дальнейшем.
Давление во время вышеупомянутого этапа удержания, или каждого из вышеупомянутых шагов, составляет, по меньшей мере, 3 бара, и, предпочтительно, составляет, по меньшей мере, 5 бар; предпочтительно в диапазоне от 5 до 18 бар, и, самое предпочтительное - от 5 до 12 бар. Это давление (упоминаемое как первое давление или Р1) остается, в основном, постоянным на время от 1 до 60 сек, из-за подготовки камеры, т.е. картридж или заварочная камера закрыты и являются жесткими. Поток воды в подготовительную камеру, предпочтительно, возобновляется для подачи требуемого количества напитка, особенно если подготовительная камера содержит, например, молотый кофе, который должен быть заварен.
Прерывание потока воды в подготовительную камеру может повторяться (после того, как вышеупомянутый поток возобновлен), таким образом, изобретение предусматривает способ, в котором поток воды в подготовительную камеру прерван, по меньшей мере, один раз (и возобновлен), пока подготовительная камера все еще закрыта. Операция возобновления потока также может повторяться, т.е. могут быть сделаны несколько шагов прерывания и возобновления; в этом случае, после достижения первого давления P1 для предварительной заварки и последующего прерывания потока воды для «времени удержания давления» операция возобновления может привести к поддержанию вышеупомянутого первого давления Р1 или к увеличению давления до значения Р2.
Давление Р2 затем удерживается в течение другого времени удержания давления, в конце которого может быть выполнена другая операция возобновления потока; давление Р2 может быть увеличено снова в ступенчатом режиме увеличения давления. Альтернативно, вода подается в течение очень короткого времени во время операций возобновления потока таким образом, чтобы поддерживать в основном постоянное давление, или давление, увеличивающееся очень плавно, например, не более чем 5%, максимум 10%, внутри картриджа или заварочной камеры.
Согласно первому варианту осуществления изобретения, первое давление, т.е. давление этапа (этапов) удержания давления, является более низким, чем давление открытия подготовительной камеры, т.е. давления, при котором подготовительная камера открывается. Другими словами, способ изобретения обеспечивает достижение значения первого давления (внутри гидравлического контура аппарата), прерывая, по меньшей мере, один раз поток воды в камеру, чтобы удержать, в основном, давление в камере на этом уровне, и затем возобновление потока воды в подготовительную камеру, чтобы достичь значения второго давления, т.е. давления, необходимого для открытия картриджа. Давление, при котором камера открывается, может быть различным (и обычно это так) по сравнению с давлением во время выполнения операции раздачи напитка.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, давление во время вышеупомянутого этапа удержания давления, т.е. во время вышеупомянутой операции прерывания потока воды в камеру, уменьшается, а затем снова увеличивается, по меньшей мере, один раз.
График изменения давления во время выполнения операции раздачи напитка изменяется в зависимости от материала, находящегося в подготовительной камере, т.е. в картридже или в заварочной камере, чтобы дать наилучший режим экстракции, принимая во внимание требуемый конечный продукт. Этот выбор графика изменения давления раздачи может зависеть от наличия этапа удержания давления перед открыванием подготовительной камеры.
Таким образом, первое давление Р1 этапа прерывания потока воды, или давление этапа удержания, или окончательное давление (например, Р2), которое удерживается в течение определенного промежутка времени, может быть выше, таким же или ниже, чем давление во время выполнения операции раздачи напитка: например, при приготовлении ромашки картридж удерживается и открывается при первом давлении Р1, составляющем 12 бар, давление падает и напиток выдается, после возобновления потока воды, при давлении 2 бара.
Изобретение также относится к аппарату по раздаче напитков, содержащему камеру подготовки напитка, включающую в себя выпускное отверстие и средства для подачи воды в вышеупомянутую подготовительную камеру и для достижения заданного давления, характеризующегося тем, что он, кроме того, содержит средства для прерывания вышеупомянутого потока воды в вышеупомянутую подготовительную камеру и для возобновления вышеупомянутого потока воды, после того, как истечет заданное время.
Подготовительная камера, как упоминалось выше, является жестким картриджем или заварной камерой; если никакие контейнеры не используются и кофе подается прямо в заварочную камеру, то камера содержит, по меньшей мере, один поршень, согласно типу аппарата.
Если камера является картриджем или контейнером, то она будет закрыта и будет недоступна для средств подачи воды во время этапа формирования нужного давления и этапа удержания давления. Картридж, обычно, открывается или под воздействием дальнейшего увеличения давления, что приведет к разрыву выпускного отверстия с помощью прокалывающего элемента, перфоратора или подобных средств, или через комбинацию двух средств.
Первое давление, достигнутое в картридже, т.е. давление операции предварительного заваривания, или этап удержания давления являются такими, чтобы в любом случае не вызвать открывание; после того, как этап удержания давления был выполнен в течение требуемого времени, достигается второе давление, которое является таким, чтобы деформировать картридж и вызвать открывание выпускного отверстия для раздачи напитка.
Если камера является заварочной камерой, сформированной в цилиндре и определяемой, по меньшей мере, одним поршнем, выпускное отверстие будет закрыто и откроется с помощью средств закрывания/открывания, таких как клапан. Подходящие заварочные камеры, обеспеченные клапанами, например заварочные камеры, раскрытые в US 6382083 и обсуждаемые здесь при рассмотрении существующего уровня техники, относятся к таким клапанам, которые закрывают выпускное отверстие заварочной камеры от потока воды, проходящего через заварочную камеру, и могут быть открыты для раздачи напитка.
Процесс выдачи напитка и аппарат, согласно настоящему  изобретению, приводят к получению множества преимуществ.
Процесс экстракции продукта может устанавливаться и контролироваться и, поэтому, является более надежным: в результате получается стабильное и высокое качество напитка.
Процесс экстракции продукта является более завершенным, поскольку во время удержания, т.е. времени, в течение которого картридж удерживается под давлением, без подачи в него воды, вода может не только смочить исходный материал для напитка, но и, например, в случае с молотым кофе, может также лучше проникнуть в поры частиц молотого кофе и лучше выделить ароматы, запахи и все соединения, которые дают или помогают дать кофейному напитку, подвергаемому экстракции под давлением, выдающиеся органолептические характеристики. То есть по мнению заявителя улучшенный способ экстракции по изобретению также приведет к улучшению экстракции кофейных волокон в форме растворимого диетического волокна (SDF) и относится к фенольным и ароматическим структурам, связанным с волокнами (J. Argic. Food Chem., 2007,55 (5) и Сайнтифик Америкен, еженедельный обзор, 20 марта, 2007 г.).
Давление отбора (т.е. первое давление, при котором подача насосом воды в заварочную камеру прекращается), которое должно использоваться в способе изобретения, находится в пределах от 3 до 20 бар и, предпочтительно, от 5 до 15 бар. Даже относительно низкое давление очень эффективно: когда давление, находящееся, например, в диапазоне от 5 до 10 бар, используется в операции удержания давления, способ обеспечивает прекрасную экстракцию. Благодаря этому, традиционный картридж может использоваться в традиционной машине для приготовления кофе, без необходимости обращения к тяжелому, жесткому, с толстыми стенками картриджу из ЕР 1364605. Кроме того, могут использоваться стандартные и недорогие насосы, например, те, которые уже известны, и применяются для этой цели в данной области техники.
Другое преимущество состоит в том, что все виды молотого кофе или других материалов в подготовительной камере будут насыщаться горячей водой: это приведет к значительному уменьшению и даже к отсутствию предпочтительных путей для выдаваемой воды во время операции раздачи напитка.
Дополнительное преимущество состоит в том, что расход потока напитка из подготовительной камеры становится менее критичным к качеству напитка, т.к. заметная часть этапа экстракции выполняется во время этапа удержания давления (т.е. предварительное заваривание с давлением, по меньшей мере, 3 бара с закрытой заварочной камерой).
Если посмотреть под другим углом зрения, то это изобретение может использоваться для выполнения фазы предварительного заваривания, включающей одну или несколько моделей удерживания, таким образом, чтобы последующее заваривание было выполнено при установленном значении давления, которое известно еще перед процедурой заваривания, принимая во внимание природу продукта (кофе, ромашка, чай и т.д.) и его характеристик (например, пористость). Давление выдачи, поэтому, может быть выше, равным или ниже, чем давление, удерживаемое при предварительном заваривании.
Другими словами, благодаря изобретению можно выполнять вышеуказанную операцию предварительного заваривания при давлении 12 бар в закрытой заварочной камере в течение, например, 5 секунд, а затем открыть картридж (или камеру) и произвести операцию раздачи кофе при более низком давлении, например, 6 бар: полученный напиток будет обладать преимуществом улучшенной выдачи, полученным от операции предварительного заваривания при давлении 12 бар.
Изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 является схематическим изображением аппарата, согласно изобретению;
фиг.2 является другим схематическим изображением аппарата, согласно изобретению;
фиг.3 является дополнительным схематическим изображением аппарата, согласно изобретению;
фиг.4 и 5 являются графиками давления, показывающими значения давления гидравлического контура в традиционном процессе и в варианте осуществления процесса, согласно настоящему изобретению;
фиг.6 является схематическим изображением другого аппарата, согласно изобретению; и
фиг.7 и 8 являются графиками давления, показывающими значения давления гидравлического контура в дополнительном варианте осуществления процесса, согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение используется с камерой подготовки напитка, содержащей такие продукты, как молотый кофе, чайный лист, растительные лекарственные средства, гранулированное молоко, или растворимые продукты, такие как кофе, шоколад или предварительно смешанные порошки кофе «капучино» или чая с лимоном, а также концентрированные фруктовые соки, искусственные или натуральные ароматические вещества, порошки приправ, такие как корица или подобные продукты.
Как пояснялось ранее, термин камера подготовки напитка применяется к аппаратам, использующим жесткие картриджи, и к аппаратам, имеющим заварочную камеру; заварочная камера является жесткой и может содержать гибкий контейнер или свободный молотый материал. В последнем случае, заварочная камера, известная в данной области техники, обычно содержит цилиндр, и, по меньшей мере, один поршень, для заваривания кофе или других напитков.
В соответствии с фиг.1 аппарат 1 для выдачи напитков содержит камеру 2 подготовки напитка, содержащую выпускное отверстие 3 и рабочий компонент. В показанном варианте осуществления изобретения камера является картриджем 2b. Аппарат снабжен известными сами по себе средствами для подачи воды в камеру 2, которые содержат бак 4 для воды и трубопровод 6 для наполнения камеры 2. Насос 7 находится на трубопроводе 6. Часть трубопровода, находящаяся по ходу потока после насоса 7, содержит клапан 8 и датчик 9 давления, который может определять давление внутри гидравлического контура аппарата. Как упоминалось ранее, давление, о котором идет речь в описании и формуле изобретения, относится к давлению, измеренному в гидравлическом контуре, например, датчиком 9.
И клапан, и датчик давления подключены к блоку 10 управления, такому как центральный процессор (ЦПУ) или подобному средству. Таймер 11 включен в состав блока 10 управления или подключен к нему; блок управления содержит компьютеризированный или программируемый модуль (или является таковым), установленный для работы на аппарате и управляющий включением насосов и клапанов, согласно способу изобретения, т.е. управляет прерыванием потока воды в подготовительную камеру и, предпочтительно, возобновляет его перед или после открытия камеры для того, чтобы подать напиток в чашку.
Могут также использоваться средства для нагрева воды, чтобы контролировать ее температуру. Например, при использовании нагретой воды, согласно настоящему изобретению, процесс приготовления напитка, например кофе, обеспечивает нагрев воды средствами 12 нагрева в баке 4 для воды, которая затем подается через насос 7 и клапан 8 в картридж 2b, который выступает в роли подготовительной камеры для напитка. Выпускное отверстие картриджа (или выпускное отверстие камеры, когда картридж не используется) изначально закрыто.
Подача горячей воды продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто первое давление Р1, определяемое датчиком 9 давления внутри камеры 23. Это первое давление обычно находится в диапазоне от 3 до 20 бар и, предпочтительно, по меньшей мере, 5 бар, и наиболее предпочтительно, в диапазоне от 5 до 15 бар. Как только требуемое первое давление Р1 достигнуто и определено датчиком, насос 7 останавливается, или клапан 8 закрывается, или оба события происходят вместе.
Требуемое давление не обязательно должно быть определено датчиком давления. Тот же самый эффект, т.е. определение факта, что материал в подготовительной камере насыщен водой под давлением, может быть достигнуто, например, двумя другими путями: подачей в камеру заданного объема воды (достаточного, чтобы создать и поддерживать требуемое давление в течение требуемого времени) или работой водяного насоса в течение заданного отрезка времени (достаточного, чтобы подать достаточный объем воды, чтобы создать и поддерживать требуемое давление в течение требуемого времени).
1
Картридж, или заварочная камера, затем удерживается в этом состоянии предварительного заваривания и экстракции (операция удержания давления) в течение времени t, которое обычно находится в диапазоне от 1 до 60 секунд, предпочтительно от 2 до 40 секунд и, наиболее предпочтительно, от 3 или 4 до 15 секунд. Предпочтительный временной интервал составляет 5 или 6 секунд.
В этой операции удержания давления камера все еще закрыта, и поэтому содержимое подготовительной камеры сохраняется в контейнере (камере или картридже) под давлением вместе с водой, т.е. со средством экстракции. Во время выполнения этой операции вода будет не только смачивать, но и проникать в частицы вещества или материала, находящегося в камере, обеспечивая, таким образом, прекрасное растворение или экстракцию материала. Другими словами, можно надеяться, что посредством удерживания частиц вещества при давлении, по меньшей мере, 3 бар в течение вышеуказанного времени (например, от 1 до 60 секунд) вода может однородно смочить материал, проникнуть в частицы и насытить их водой, достигая веществ, находящихся внутри пор материала. Эта последовательность может быть повторена несколько раз; если аппарат используется для раздачи напитка, общий отрезок времени будет находиться внутри общего количества времени, как определено выше, для того, чтобы избежать слишком большого времени выдачи. Если способ используется в промышленности, то для улучшения известных процессов экстракции общее количество времени может быть больше.
В конце операции или операций удержания давления, например после 20 секунд, насос 7 снова начинает работать, клапан 8 открывается и поток воды в камеру возобновляется. Альтернативно, картридж открывается без возобновления потока воды.
Операция открывания и раздачи напитка может быть выполнена при вышеуказанном первом давлении Р1 (которое в этом случае составляло бы, например, от 12 до 17 бар), или при давлении, которое выше или ниже, чем первое давление Р1, перед или после открывания камеры. Процесс открывания камеры, чтобы выдать подготовленный напиток, выполняется согласно возможностям камеры, и может быть результатом увеличения давления в камере, или может производиться механически. Возможна также комбинация двух возможностей. В заварочной камере, снабженной клапаном, процесс открывания клапана выполняется через модуль управления, например, с помощью магнитных, пьезоэлектрических или гидравлических средств.
Когда камера открывается, обычно происходит падение давления; в результате падения давления происходит удаление воды (или другой субстанции, насыщающей частицы), которая проникла в частицы молотого кофе, вместе с ароматическими веществами.
Приготовленный таким образом напиток затем подается окончательно в чашку или контейнер С. В другом варианте осуществления изобретения контроль прерывания потока выполняется таймером, т.е. без использования для этой цели датчика давления. Такой аппарат показан на фиг.2, где одинаковые номера позиций были использованы для одинаковых элементов. В этом аппарате бак 13 для воды соединен с насосом 7 трубопроводом, на котором установлен расходомер 14. Насос 7 соединен с трехходовым клапаном 15, имеющим канал, соединенный с поддоном-капельницей 16 для сбора подтекающей воды; два одноходовых клапана можно использовать вместо клапана 15. В показанном на фиг.2 варианте изобретения клапан 15 соединен с водонагревателем 17, оснащенным, например, электрическим сопротивлением 12, при этом водонагреватель соединяется с подготовительной камерой 2; ясно, что расположение клапана 15 между водонагревателем 17 и подготовительной камерой 2 также находится в рамках изобретения, в этом варианте осуществления изобретения и в вариантах, которые будут обсуждаться в дальнейшем. Камера 2 может быть или помещена в картридж, или может быть типом камеры, определяемым поршнем-цилиндром.
pump
pump
1
1
1
В этом варианте осуществления изобретения насос работает под управлением модуля 10 управления согласно времени, определяемом модулем 18 следующим образом. На первом этапе клапан 15 открывается, чтобы соединить насос 7 с водонагревателем 17 и закрыть канал, ведущий в поддон 16, после этого запускается насос 7; модуль 18, определяющий время, начинает отсчет. Расходомер 14 определяет и регулирует подачу воды насосом в подготовительную камеру 2 для того, чтобы достичь требуемого первого давления в камере 2, после того, как истечет время t, и, следовательно, после того, как заданное количество воды было подано в камеру 2. После того, как вышеуказанное время t истечет, насос 7 останавливается и начинается операция удержания давления в течение времени t. В конце времени t, т.е. в конце операции удержания давления, которая будет продолжаться в течение другого временного периода t, например 20 секунд, насос 7 включится снова и камера 2 откроется. В конце операции раздачи напитка работа насоса 7 прекращается и клапан 15 переключается на соединение с поддоном-капельницей 16.
Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.3, почти соответствует варианту изобретения, изображенному на фиг.2, и для обозначения одинаковых элементов аппарата используются одинаковые позиции. Различие по сравнению с вариантом осуществления изобретения, изображенного на фиг.2, заключается в использовании датчика 19 давления и выключателя, установленного на входном отверстии водонагревателя 17, для того, чтобы определять давление в камере 2.
Функционирование этого варианта осуществления изобретения подобно способу, раскрытому в описании к фиг.1; с открытым клапаном 15 запускается насос 7, вода подается в водонагреватель 17, а из него - в подготовительную камеру 2, которая находится в закрытом состоянии. Как только датчик определил, что требуемое первое давление, т.е. давление, которое должно использоваться в операции удержания давления, было достигнуто, он генерирует сигнал, напрямую или через модуль 10 управления, который используется для отключения насоса 7.
1
После того, как требуемое время t (например, 25 секунд) истекло, т.е. в конце операции удержания давления, работа насоса 7 возобновляется и подготовительная камера открывается.
Изображенные на фиг.4 и 5 графики схематически показывают изменение давления известного процесса (фиг.4) и процесса согласно изобретению. Эти графики упрощены, чтобы лучше иллюстрировать этапы способа изобретения.
open
end
На фиг.4 давление со временем увеличивается до тех пор, пока камера открывается в момент времени t; затем давление достигает давления раздачи напитка и обычно остается практически постоянным (с небольшими различиями в зависимости от используемых материалов и диапазона впитывания воды) до конца цикла выдачи, когда насос останавливается в момент времени t.
pump
1
1
pump
open
end
Как показано на фиг.5, изобретение обеспечивает достижение первого давления Р1 (5 бар) ко времени t и удержание этого давления Р1 до тех пор, пока не будет достигнуто время t, т.е. время удержания давления составляет t-t. В показанном предпочтительном варианте осуществления изобретения давление снова увеличивается, после возобновления подачи воды в камеру, до истечения времени t, когда камера открыта. Остающаяся часть процесса приготовления напитка, т.е. операции раздачи напитка, практически идентична соответствующей операции раздачи напитка на фиг.4, до завершения процесса, происходящего при достижении времени t.
pump
1
open
1
open
1
open
Фиг.8 показывает два других пути осуществления способа в соответствии с изобретением. В обоих вариантах осуществления изобретения достигается первое давление, и при достижении времени t насос 7 останавливается или прерывается поток, проходящий через клапан 15. Вместо возобновления потока воды в подготовительную камеру 2 при достижении времени t и увеличения давления до тех пор, пока не откроется подготовительная камера при достижении времени t в этих вариантах нет увеличения давления: t соответствует t, т.е. t=t и поток возобновляется, практически, на то же самое время открытия подготовительной камеры.
Давление может оставаться практически постоянным до конца раздачи напитка, как показано с помощью штрихпунктирной линии 20, или может быть снижено при открывании картриджа, как показано с помощью линии 21. Во втором случае количество выделяемой пены в кофе очень большое.
pump
1
Фиг.6 и 7 показывают дополнительную схему аппарата и график, показывающий давление, которое может быть получено при использовании аппарата, изображенного на фиг.6. Аппарат на фиг.6 в значительной степени соответствует аппарату, изображенному на фиг.3; в добавление к вышеупомянутым признакам аппарат на фиг.6 содержит средства для уменьшения давления в закрытой подготовительной камере 2 во время операции удержания давления t-t. Результирующее давление показано на фиг.7.
1
Падение давления обеспечивается с помощью клапана 22 и расширительной трубки 23, расположенной выше относительно направления течения воды от подготовительной камеры 2, предпочтительно между камерой 2 и водонагревателем 17. В показанном варианте осуществления изобретения клапан 22 является четырехходовым, а расширительная трубка 23 имеет форму петли; другие варианты также могут использоваться. Работает эта схема следующим образом: клапан 22 первоначально соединяет водонагреватель 17 с камерой 2; как только достигается первое давление Р1, поток воды прерывается; во время операции удержания давления клапан 22 переключается, чтобы соединить камеру 2 с расширительной трубкой 23, а затем переключается, чтобы соединить водонагреватель 17 с расширительной трубкой 23 и расширительную трубку 23 с камерой 2. Контур, таким образом, возвращается назад к высокому давлению, если необходимо, с помощью насоса 7. В конце операции удержания давления, т.е. во время t, поток воды в камеру 2 возобновляется, давление увеличивается, камера 2 открывается, и напиток выдается, как показано на графике фиг.7.
Альтернативно, способ может использовать один из путей контроля давления в аппарате, как раскрывалось выше, применительно к фиг.8.
В другом варианте осуществления изобретения, падение давления, изображенное на фиг.7, получено с помощью подготовительной камеры 2, содержащей цилиндр и, по меньшей мере, один поршень, т.е. перемещением вышеупомянутого поршня для увеличения объема заварочной камеры с уменьшением, таким образом, давления. Предпочтительно, чтобы использовались два поршня, имеющие независимый привод от соответствующих двигателей.
Ниже изобретение будет дополнительно раскрыто с помощью следующих примеров.
Пример 1. Кофе эспрессо
Были использованы два набора для десяти заварочных циклов со следующими параметрами для заварочных циклов обоих наборов:
1) 7 грамм молотого кофе, главным образом сорта Робуста (75%),
2) измельчение зерен было выполнено для получения размера частичек - выраженного через средний размер - 412 микрон,
3) температура заливаемой воды: 92°С+/-2°С,
4) давление водяного контура во время выдачи: 12 бар,
3
5) объем напитка: 40 cм.
Заварочная камера для всех порций кофе - это картридж из полипропиленового блочного сополимера для пищевого использования, имеющий модуль изгиба 1400 МПа (ISO 178). Этот картридж коммерчески доступен от настоящего заявителя Tuttoespresso-Origgio - Italy (Италия). Время выдачи напитка (от момента открытия картриджа) составляло 25 сек.
В первом наборе из 10 заварочных циклов (контрольные циклы) вышеописанные параметры были использованы для изготовления десяти кофейных напитков с помощью стандартного заварочного цикла, т.е. без какого-либо этапа предварительной заварки. Картриджи были открыты при давлении 10 бар.
Во втором наборе из 10 заварочных циклов (циклы согласно изобретению) были сделаны предварительная заварка, операция удержания давления, согласно настоящему изобретению. Процесс приготовления напитка включал в себя этап предварительной заварки, длившийся 10 секунд, во время которого молотый кофе удерживался при давлении около 5 бар в закрытой заварочной камере картриджа, перед возобновлением подачи воды под давлением и открытия картриджа при давлении 10 бар. Давление выдачи напитка составляло 12 бар.
Кофе для набора из десяти заварочных циклов (контрольные циклы) и кофе для набора из десяти заварочных циклов, выполненных в соответствии с изобретением, были высушены, отдельно для каждой порции кофе каждого набора, в печи при температуре 105°С, до тех пор, пока не было обнаружено дальнейшего уменьшения веса (т.е. до тех пор, пока вес не стал постоянным); сухой остаток был затем взвешен в соответствии с нормой стандарта UNI 8309.
В первом наборе, т.е. в контрольном, полученный средний сухой остаток составлял 28% вес. от первоначального количества кофе; во втором наборе, т.е. при использовании изобретения, который использовал фазу предварительного заваривания под давлением в течение 10 секунд, полученный средний сухой остаток составил 33% вес. от первоначального количества кофе, со средним увеличением чуть ниже 20%.
Вышеописанный контрольный тест был повторен с другим набором из десяти картриджей, но в этом случае картриджи были уже открыты. Операция по удержанию давления не была выполнена, чтобы смоделировать приготовление классического кофе эспрессо. Сухой остаток для этой экстракции составил 23% вес., что подтверждает отличные результаты изобретенного процесса также в сравнении с другими известными способами.
Пример 2. Американский вариант кофе
Были использованы два набора для десяти заварочных циклов со следующими параметрами для заварочных циклов обоих наборов:
1) 7 грамм молотого кофе, главным образом сорта Робуста (75%),
2) измельчение зерен было выполнено для получения размера частичек - выраженного через средний размер - 452 микрон,
3) температура заливаемой воды: 90°С+/-2°С,
4) давление водяного контура во время выдачи: 6 бар,
3
5) объем напитка: 110 см.
Заварочная камера для всех порций кофе - это картридж из полипропиленового блочного сополимера для пищевого использования, имеющий модуль изгиба 1400 МПа (ISO 178). Этот картридж коммерчески доступен от настоящего заявителя Tuttoespresso - Origgio - Italy (Италия). Время выдачи напитка (от момента открытия картриджа) составляло 25 сек.
В первом наборе из 10 заварочных циклов (контрольные циклы) вышеописанные параметры были использованы для изготовления десяти кофейных напитков с помощью стандартного заварочного цикла, т.е. без какого-либо этапа предварительной заварки. Картриджи были открыты при давлении 9 бар.
Во втором наборе из 10 заварочных циклов (циклы изобретения) были сделаны предварительная заварка, операция удержания давления, согласно идее настоящего изобретения. В частности, процесс приготовления напитка включал в себя этап предварительной заварки, длившийся 15 секунд, во время которого молотый кофе удерживался при давлении около 9 бар в заварочной камере картриджа, перед возобновлением подачи воды под давлением и открытия картриджа при давлении 9 бар. Давление сразу же упало до 6 бар. Давление выдачи напитка составляло 6 бар, т.е. ниже, чем давление открытия.
Кофе для набора из десяти заварочных циклов (контрольные циклы) и кофе для набора из десяти заварочных циклов, выполненных в соответствии с изобретением, были высушены, отдельно для каждой порции кофе каждого набора, в печи при температуре 105°С, до тех пор, пока не было обнаружено дальнейшего уменьшения веса (т.е. до тех пор, пока вес не стал постоянным); сухой остаток был затем взвешен, в соответствии с нормой стандарта UNI 8309.
В первом наборе, т.е. в контрольном, расчетный средний сухой остаток составлял 31%; во втором наборе, т.е. при использовании изобретения, который использовал фазу предварительного заваривания под давлением в течение 15 секунд, сухой остаток составил 35%, со средним увеличением около 13%.
Пример 3. Приготовление напитка с ромашкой
Были использованы два набора для десяти заварочных циклов со следующими параметрами для заварочных циклов обоих наборов:
1) 2,5 грамма измельченных цветков ромашки,
2) температура заливаемой воды: 85°С,
3) давление водяного контура во время выдачи напитка: 5 бар,
3
4) объем напитка: 130 см,
5) время выдачи напитка: 30 секунд.
Заварочная камера является картриджем, как описано ранее.
Первый (контрольный) набор циклов был выполнен стандартным традиционным способом. Циклы второго набора заварочных циклов были выполнены с дополнительной операцией предварительного заваривания, во время которой закрытый картридж оставался при давлении 8 бар в течение 10 секунд, перед его открытием. Давление выдачи напитка составило 5 бар.
Напиток из ромашки, полученный согласно изобретению, показывает увеличение по насыщенности цвета и вкуса, а также сухого остатка; что касается экстракта ромашки, полученного традиционным способом в первом наборе циклов, без предварительного заваривания и операции удержания давления, то экстракт был только слегка подкрашен.
Аналогичные результаты, показывающие увеличение общего значения сухого остатка, т.е. улучшенную экстракцию, обнаруживаются при использовании изобретенного процесса с другими материалами, такими как чай и другие настойки трав.
ореn
disp
Как упоминалось ранее, изобретенный процесс делает возможным улучшить процесс экстракции, независимо от давления выдачи напитка. Другими словами, давление открытия камеры приготовления напитка Р может быть установлено пользователем или производителем и может быть выше, одинаковой или ниже, чем давление выдачи напитка P, чтобы получить желаемый тип напитка (например, с пеной или без нее, и т.д.), в то же время улучшая экстракцию материала.
Давление открытия может контролироваться различными средствами. Когда камера подготовки напитка является картриджем или контейнером, картридж или контейнер являются жесткими и/или вставляются в жесткий контейнер, чтобы избежать деформации картриджа, как только он подвергается воздействию давления, которое составляет, согласно изобретению, по меньшей мере 3 бара, предпочтительно 5 бар, и выше, до 12 или даже 17 бар. Таким образом, гибкий контейнер может быть использован для настоящего изобретения, если обеспечено, что он помещается в жесткую камеру и что камера не имеет никаких колющих элементов, проникающих внутрь нее. Другими словами, камера ранее обсуждаемого предложения ЕР 0870457 не может быть использована с процессом, применяемым настоящим изобретением.
Как упоминалось ранее, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, картридж открывается за счет дальнейшего увеличения давления после операции удержания давления, например, от 5 бар до 12 бар; в результате это приведет к разрыву стенки картриджа по линиям разрыва, которые определяют (в известном способе) открывающееся выпускное отверстие картриджа. Альтернативно, картридж открывается прокалывающим элементом, который перемещается известными средствами, чтобы проколоть стенку картриджа, предпочтительно снаружи внутрь.
В другом варианте осуществления изобретения, раскрытом в находящейся на рассмотрении заявке РСТ/IВ2006/003462 от имени настоящего заявителя, картридж открывается от комбинированного воздействия внутреннего давления и механических средств, которые действуют совместно на, по меньшей мере, один участок картриджа, выступающий из стенки картриджа, толкая его внутрь картриджа, когда достигается установленное давление. Альтернативно, картридж сначала подвергается воздействию давления, а затем механические средства смещают выступающий участок, чтобы открыть картридж.
В камере подготовки напитка, состоящей из заварочной камеры, включающей в себя цилиндр и поршень, чтобы поместить свободно подаваемый материал (молотый кофе и т.д.), открытие выполняется с помощью клапана, закрывающего заварочную камеру во время выполнения раскрываемой в изобретении операции удержания давления при предварительном заваривании. Клапан затем открывается или под воздействием увеличивающегося давления внутри камеры, или средствами управления. Предпочтительный тип клапана - пьезоэлектрический или электрический клапан.
open
disp
open
disp
Было установлено, что при изменении соотношения P/P окончательные характеристики напитка, получаемого с помощью настаивания, или заваривания, могут контролироваться, и процесс может быть управляемым. Если более конкретно, то было выяснено, что когда P>P, напиток будет давать более крупные пузырьки, которые легко лопаются: таким образом, цикл заваривания, в котором давление выдачи напитка ниже, чем давление открытия, особенно выгоден в тех случаях, когда требуются «американский», или замороженный кофе (т.е. кофе большого объема), или настойки ромашки и других трав с высокой степенью экстракции.
open
disp
Когда P<P, то получающийся напиток будет иметь компактный и единообразный верхний слой пены или «сливок», появляющийся, например, от эмульсии кофейных масел во время экстракции.
open
disP
open
disp
орen
disp
Соотношение P/P может быть установлено согласно контролю конечных характеристик напитка. Поэтому задача настоящего изобретения - это процесс для приготовления завариваемого напитка, содержащий этапы заварки напитка в закрытой камере для приготовления напитка, открывающий вышеупомянутую камеру и производящий выдачу вышеупомянутого завариваемого напитка, характеризующийся тем, что соотношение P/P, в котором Р - это давление, при котором камера приготовления напитка открывается, a P - это давление, при котором напиток выдается из вышеупомянутой камеры для подготовки напитка, устанавливается согласно характеристик, требуемых для окончательного напитка. Вышеупомянутое соотношение, главным образом, находится в диапазоне от 6:1 до 1:10, предпочтительно от 6:1 до 1:6.