СИСТЕМА ДОЗИРОВАНИЯ КОФЕ И ЧАЯ
SYSTEM OF METERING COFFEE AND TEA

Область техники
Изобретение относится к автоматическому устройству для варки кофе и чая и, более конкретно, к устройству данного типа, снабженному дозирующей системой.
Уровень техники
Известны полностью автоматические машины для варки кофе и чая. Такие машины хранят, например, цельные кофейные зерна в бункере. Пользователь выбирает сорт желаемого кофе-напитка, например эспрессо, капучино, латте и т.д., и машина мелет зерна, поступающие из бункера. Затем молотый кофе ссыпается в варочную камеру, где он прессуется для формирования таблетки ("чалды"), пригодной для варки, а затем машина использует эту таблетку для варки напитка, пропуская через нее горячую воду под высоким давлением.
Однако у этих известных автоматических кофемашин может иметься несколько недостатков. Например, если оставить зерна в бункере больше, чем на несколько дней, зерна начнут терять свою свежесть. Кроме того, кофемолки, применяемые в известных кофемашинах, могут быть непригодны для получения столь тонкого помола, который требуется для некоторых сортов кофе-напитка, например для эспрессо. Для получения качества эспрессо на уровне "бариста", как правило, требуется постоянная настройка тонкости помола. Однако подобные настройки могут оказаться непрактичными; более того, они могут поставить под сомнение смысл использования автоматической кофемашины. Наконец, автоматическим устройствам свойственна тенденция к забиванию и/или к выдаче порции кофе, которая больше или меньше желаемой. Как следствие, вкус напитка может оказаться неудовлетворительным.
Что касается чая, чайные экстракты и концентраты позволяют быстро получать большие объемы чая и, кроме того, могут иметь длительное время хранения. Однако качество чая, получаемого с помощью таких концентратов, часто не столь высоко, как при использовании традиционных чайных пакетов. В то же время традиционной варке с применением листового чая присущи проблемы, связанные с тем, что чайные листы не всегда обладают желательными варочными характеристиками.
Как следствие, существует потребность в автоматическом устройстве для варки кофе и чая, которое быстро и эффективно выдает свежие, точно дозированные кофе, чай и другие напитки, приготовляемые варкой. При этом желательно, чтобы устройство было адаптируемым к напиткам различных типов.
Раскрытие изобретения
С учетом изложенного, изобретение обеспечивает создание дозатора для выдачи заданной дозы материала. Дозатор может содержать поворотное встряхивающее устройство, в котором хранится указанный материал, и дозирующий блок, взаимодействующий с этим устройством.
Дозирующий блок может быть снабжен первым отверстием, расположенным на первой стороне дозирующего блока, вторым отверстием, расположенным на второй стороне дозирующего блока, и скользящей пластиной, расположенной между первой и второй сторонами. Скользящая пластина может быть снабжена дозирующим отверстием, перемещаемым между первым и вторым отверстиями.
Поворотное встряхивающее устройство может содержать контейнерный поддон для установки на него одного или более контейнеров с материалом. Поворотное встряхивающее устройство может содержать также один или более кулачковых блоков, прикрепленных к дозирующему блоку с возможностью перемещения вместе с ним. На кулачковый блок (кулачковые блоки) может быть установлен (могут быть установлены) один или более штифтов с роликом (роликами). В зоне контейнерного поддона может быть установлен (могут быть установлены) один или более кулачков для взаимодействия с одной или более осями с роликом (роликами). Поворотное встряхивающее устройство выполнено с возможностью поворота относительно дозирующего блока.
Дозирующий блок может быть снабжен первой группой отверстий, расположенных на первой стороне дозирующего блока, второй группой отверстий, расположенных на второй стороне дозирующего блока, и скользящей пластиной, расположенной между первой и второй сторонами. Скользящая пластина может быть снабжена группой дозирующих отверстий, перемещаемых между первой и второй группами отверстий. Альтернативно, дозирующий блок может содержать группу скользящих пластин, согласованных по положению со второй группой отверстий. С группой скользящих пластин может быть связана группа соленоидов.
Дозатор может дополнительно содержать сопрягающий блок, установленный между поворотным встряхивающим устройством и дозирующим блоком. Сопрягающий блок может содержать установленное на нем острие. Выдаваемый материал может быть помещен внутрь контейнера для материала.
Дозатор для выдачи заданной порции требуемого материала может содержать поворотное встряхивающее устройство, которое снабжено поддоном, на котором содержатся выдаваемые материалы, первым позиционирующим элементом, расположенным в зоне поддона, и дозирующим блоком, взаимодействующим со встряхивающим устройством. Встряхивающее устройство может содержать также второй позиционирующий элемент, механически связанный с дозирующим блоком для обеспечения взаимодействия с первым позиционирующим элементом, расположенным в зоне поддона.
Первый позиционирующий элемент может содержать кулачок, а второй позиционирующий элемент может содержать штифт с роликом. При этом дозирующий блок дозатора может быть снабжен первым отверстием, расположенным на первой стороне дозирующего блока, вторым отверстием, расположенным на второй стороне дозирующего блока, и скользящей пластиной, расположенной между первой и второй сторонами. Скользящая пластина может быть снабжена дозирующим отверстием, перемещаемым между первым и вторым отверстиями. Поворотное встряхивающее устройство выполнено поворотным относительно дозирующего блока.
Изобретение относится также к способу выдачи заданного количества чайных листьев, который включает следующие операции:
хранение чайных листьев в контейнере для чая;
подачу заданного количества чайных листьев в дозирующее отверстие;
поступательное перемещение заданного количества чайных листьев, находящихся внутри дозирующего отверстия, из первого положения во второе;
перемещение контейнера для чая в сторону дозирующего отверстия одновременно с перемещением скользящей пластины и
освобождение и поворот контейнера для чая с целью встряхивания находящихся внутри него чайных листьев.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено перспективное изображение системы дозирования кофе.
На фиг.2 система дозирования кофе по фиг.1 показана на виде сбоку, в сечении.
На фиг.3 в перспективном изображении представлен сопрягающий блок системы дозирования кофе по фиг.1, имеющий обратную конусность.
На фиг.4 представлено перспективное изображение системы дозирования чая согласно изобретению.
Фиг.5А-5Е на видах сбоку иллюстрируют функционирование системы дозирования чая по фиг.4.
Фиг.6А-6Е иллюстрируют функционирование системы дозирования чая по фиг.4 на видах снизу.
На фиг.7 представлено перспективное изображение альтернативного варианта системы дозирования чая согласно изобретению.
На фиг.8 представлено еще одно перспективное изображение системы дозирования чая по фиг.7.
На фиг.9 представлено перспективное изображение диспенсера напитка, использующего систему дозирования чая согласно изобретению.
На фиг.10 представлено еще одно перспективное изображение диспенсера напитка по фиг.9.
Сходные элементы на чертежах имеют сходные обозначения.
Осуществление изобретения
Фиг.1-3 иллюстрируют систему 100 дозирования кофе, которая содержит мешок 110 для молотого кофе. Данный мешок 110 может быть изготовлен из газонепроницаемого материала, такого как многослойный композит с использованием фольги, пленки, например пленки EVOH (на основе сополимера полиэтилена и винилового спирта), или других материалов подобного типа. В мешок 110 для молотого кофе может быть помещено некоторое количество молотого кофе 120. Вместо него может быть использован любой иной материал, пригодный для варки или смешивания, т.е. практически любые сыпучие материалы и частицы. Мешок 110 может быть заполнен азотом или иными подходящими газами, чтобы сохранить свежесть молотого кофе 120 или других помещенных в него материалов.
Система 100 дозирования кофе может дополнительно содержать дозирующий блок 130, который может быть изготовлен (посредством формования или механической обработки), например, из пластика, из металла или из другого подходящего материала. У дозирующего блока 130 может иметься верхняя сторона 140 с первым отверстием 150 и нижняя сторона 160 со вторым отверстием 170. Дозирующий блок 130 может содержать пластину 180, установленную в нем с возможностью скользящего движения. Пластина 180 может приводиться в движение посредством кулачка, связанного с двигателем, ползуна или иного подходящего механизма. В пластине 180 может иметься дозирующее отверстие 190. За счет движения пластины это отверстие может перемещаться между первым положением, в котором оно расположено у первого отверстия 150, выполненного в верхней стороне 140 дозирующего блока, и вторым положением, в котором оно расположено у второго отверстия 170, выполненного в нижней стороне 160 этого блока. Пластина 180 может быть снабжена смазкой из различных подходящих материалов, например смазкой, пригодной для пищевого оборудования, или иными аналогичными средствами.
Система 100 дозирования кофе может содержать также сопрягающий блок 200, в составе которого могут иметься охватываемый компонент 210, расположенный вокруг первого отверстия 150 в верхней стороне 140 дозирующего блока 130, и охватывающий компонент 220, окружающий один конец мешка 110 для молотого кофе (при желании взаимное положение указанных компонентов 210, 220 может быть изменено на обратное). Компоненты 210, 220 предпочтительно имеют обратную конусность 225. Другими словами, диаметр каждого из компонентов 210, 220 увеличивается по мере увеличения расстояния от мешка 110 для молотого кофе в направлении первого отверстия 150. Обратная конусность гарантирует отсутствие просыпания молотого кофе 120, т.е. поступление всего молотого кофе в дозирующее отверстие 190. Обратная конусность 225 обеспечивает также хорошую воспроизводимость давления, действующего на молотый кофе 120 или на другой материал, что позволяет получить точно повторяющиеся дозы. Плотность кофе при этом также будет хорошо воспроизводиться. В дополнение система 100 дозирования кофе может иметь выпускной канал 230, который, как известно, может вести, например, к варочному блоку (не изображен) или к какому-либо иному блоку.
Кроме того, система 100 дозирования кофе может содержать один или более вибрирующих стержней 240, которые могут быть установлены вокруг мешка 110 для молотого кофе рядом с сопрягающим блоком 200. Вибрирующие стержни 240 могут приводиться в движение обычным приводным механизмом (не изображен), например кулачковым механизмом с ползуном, отдельным приводным устройством, обеспечивающим прямолинейное движение или вибрацию, или каким-то иным образом. Вибрирующие стержни 240 обеспечивают правильное высыпание молотого кофе 120 или других материалов в сопрягающий блок 200 и далее в дозирующее отверстие 190 дозирующего блока 130.
При использовании системы молотый кофе 120 будет сохраняться свежим в мешке 110 для молотого кофе в течение одного года при условии заполнения мешка азотом или применения аналогичных средств. Размалывание кофе 120 может быть произведено в любой удобный момент. Конкретные варианты размалывания кофе описаны в поданной заявителем настоящего изобретения американской патентной заявке №10/908,350, опубликованной как US 20050183581, 25.08.2005 (а также в аналогичной российской заявке RU 2007145091). После этого мешок 110 для молотого кофе прикрепляется к дозирующему блоку 130 посредством сопрягающего блока 200. Когда требуется приготовить напиток, пластину 180 перемещают со скольжением в положение, в котором дозирующее отверстие 190 располагается под первым отверстием 150, выполненным в верхней стороне 140 соосно с сопрягающим блоком 200. Когда дозирующее отверстие 190 согласовано по положению с первым отверстием 150, доза молотого кофе 120 высыпается в дозирующее отверстие 190. Форма и размеры, такие как глубина и/или диаметр дозирующего отверстия 190, могут быть выбраны так, чтобы получить заданное количество молотого кофе 120 или другого материала, которое требуется для приготовления конкретного напитка.
После истечения заданного временного интервала или какого-то другого переменного параметра пластина 180 начинает свое скользящее движение в направлении второго отверстия 170, выполненного в нижней стороне 160 дозирующего блока 130. Когда пластина 180 отодвигается от первого отверстия 150, мешок 110 для молотого кофе закрывается с прекращением доступа к нему кислорода. Таким образом, кислород может проникать в мешок 110 для молотого кофе только в короткий промежуток времени, когда дозирующее отверстие 190 находится у первого отверстия 150. При этом даже в этом положении кислород может вступать в контакт только с тем молотым кофе 120, которое предстоит использовать.
Применение обратной конусности 225 в сопрягающем блоке 200 гарантирует также, что весь молотый кофе 120 движется к дозирующему отверстию 190 и что отсутствует какое-либо просыпание молотого кофе 120. Когда дозирующее отверстие 190 установится напротив второго отверстия 170 в нижней стороне 160, молотый кофе 120 высыпается из дозирующего блока 130 и попадает в выпускной канал 230. В зависимости от типа приготавливаемого напитка в выпускной канал 230 можно подать в течение одного цикла подачи несколько доз молотого кофе 120 или других материалов. После этого молотый кофе 120 движется к варочному блоку (не изображен) или к какому-то иному блоку. После того как весь молотый кофе 120 будет выведен из мешка 110 для молотого кофе, этот мешок может быть снят для его повторного заполнения или замены.
На фиг.4-6 показана система 300 дозирования (т.е. дозатор) чая согласно изобретению, которая содержит контейнер 310 для чая или иную емкость аналогичного типа. Контейнер 310 для чая может содержать наружную коробку, изготовленную из картона, пластика или любых других подходящих материалов. Внутри контейнера 310 для чая может находиться мешок, пакет или емкость иного типа, изготовленная из газонепроницаемого материала. Эта емкость может быть заполнена заданным количеством чайных листьев 320 или иными материалами, пригодными для варки и смешивания. Фактически, в нее можно поместить текучие материалы или материалы в виде частиц любого типа. На одном конце контейнера 310 для чая может иметься отверстие. Отверстие может представлять собой диафрагму или иное аналогичное отверстие, ограничивающее поступление воздуха. Контейнеру 310 для чая можно придать любые желательные размеры и форму.
Система 300 дозирования чая может содержать также дозирующий блок 330, который может быть аналогичен дозирующему блоку 130, описанному выше. Более конкретно, дозирующий блок 330 может содержать верхний блок 340 с первым отверстием 350 и нижний блок 360 со вторым отверстием 370. Дозирующий блок 330 может также содержать пластину 380, установленную в нем с возможностью скользящего движения (далее - скользящую пластину). В этой пластине 380 может иметься дозирующее отверстие 390. Дозирующее отверстие 390 может перемещаться между первым положением, в котором оно расположено у первого отверстия 350 (в верхнем блоке 340), и вторым положением, в котором оно расположено у второго отверстия 370 (в нижнем блоке 360). Как было описано выше, использование первого отверстия 350 и пространственно отделенного от него второго отверстия 370 гарантирует, что содержимое контейнера 310 для чая будет иметь минимальный контакт с окружающим воздухом. Скользящая пластина 380 может быть снабжена смазкой из различных подходящих материалов, например смазкой, пригодной для пищевого оборудования, или иными аналогичными средствами.
Система 300 дозирования чая может содержать также сопрягающий блок 200, аналогичный сопрягающему блоку, описанному выше, т.е. использующий аналогичные компоненты.
Система 300 дозирования чая, кроме того, содержит также поворотное встряхивающее устройство 400, которое взаимодействует с дозирующим блоком 330 и прикреплено к нему. Данное устройство 400 содержит контейнерный поддон 410, размеры которого рассчитаны на установку на него одного или более контейнеров 310 для чая. В контейнерном поддоне 410, на одном его конце, может иметься отверстие 420. Часть сопрягающего блока 200 может быть введена в отверстие 420. Контейнерный поддон 410 может быть прикреплен к дозирующему блоку 330 посредством пары боковых стоек 430, расположенных по обеим сторонам этого блока. Контейнерный поддон 410 может шарнирно поворачиваться относительно боковых стоек 430 посредством пары стержней 440 или сопрягающих средств иного типа.
Рядом с боковыми стойками 430 может быть расположена пара кулачковых блоков 450, прикрепленных к скользящей пластине 380 дозирующего блока 330. Кулачковые блоки 450 могут быть жестко связаны с этой пластиной, чтобы перемещаться вместе с ней. В каждом кулачковом блоке 450 может быть выполнено отверстие 460. В эти отверстия может быть введена пара штифтов 470. С каждым штифтом 470 через ось 480 связан ролик 490.
С контейнерным поддоном 410 может быть механически связана пара шарнирных блоков 500. Эти блоки, в частности, могут быть жестко прикреплены к данному поддону. В каждом из блоков 500 может быть выполнено отверстие. Через отверстия может проходить кулачковый вал 520, на концах которого закреплены кулачки 530. Кулачки 530 имеют продолговатый профиль, но им может быть придана и любая иная подходящая форма. Как будет подробно описано далее, кулачки 530 взаимодействуют со штифтами 470, несущими ролики.
Функционирование системы 300 дозирования чая иллюстрируется фиг.5А-5Е и 6А-6Е. В исходном положении, представленном на фиг.5А и 6А, контейнерный поддон 410 и контейнер 310 для чая находятся в приподнятом положении. При этом дозирующее отверстие 390 скользящей пластины 380 дозирующего блока 330 находится вблизи отверстия 420 контейнерного поддона 410 и сопрягающего блока 200, чтобы чайные листья 320 могли проходить через эти отверстия.
Когда скользящая пластина 380 дозирующего блока 330 движется вперед, как это показано на фиг.5В и 6В, штифты 470 и кулачковый блок 450 также движутся вперед, так что ролики 490, установленные на штифтах 470, начинают отжимать кулачки 530 вниз, опуская тем самым контейнерный поддон 410 и контейнер 310 для чая. Кроме того, дозирующее отверстие 390 отходит от отверстия 350 в верхнем блоке 340, так что контейнер 310 для чая закрывается.
При дальнейшем движении скользящей пластины 380 дозирующего блока 330 (которое иллюстрируется фиг.5С и 6С), штифты 470 переводят кулачки 530 и контейнерный поддон 410 с контейнером 310 для чая почти в горизонтальное положение по отношению к дозирующему блоку 330. Одновременно дозирующее отверстие 390 и скользяща пластина 380 дозирующего блока 330 приближаются к отверстию 370 в нижнем блоке 360.
Как показано на фиг.5D и 6D, скользящая пластина 380 дозирующего блока 330 продолжает двигаться, при этом штифты 470 с роликами движутся по верхнему краю кулачков 530. Перемещение контейнерного поддона 410 и контейнера 310 для чая больше не ограничивается, так что контейнерный поддон 410 совершает шарнирный поворот вверх, к своему начальному положению. Контейнерный поддон 410 может быть подпружинен, или к нему может быть приложено иное усилие, стремящееся установить поддон в его приподнятое положение. Такой шарнирный поворот способствует также измельчению чайных листьев 320 внутри контейнера 310 для чая. Кроме того, это резкое перемещение обеспечивает требуемое поступление чайных листьев 320 в дозирующий блок 330. Дозирующее отверстие 390 скользящей пластины 380 дозирующего блока 330 также продолжает свое движение к отверстию 370 нижнего блока 360. Когда эта пластина дойдет до своего крайнего положения, дозирующее отверстие 390 совместится с отверстием 370 нижнего блока 360 дозирующего блока 330 и произойдет выдача через них порции чайных листьев 320.
После этого скользящая пластина 380 дозирующего блока 330 перемещается в обратном направлении до своего исходного положения. В это время, как показано на фиг.5Е и 6Е, штифты 470 с роликами поворотного встряхивающего устройства 400 движутся под кулачками 530. Как только штифты 470 отходят от кулачков 530, эти кулачки поворачиваются на небольшой угол книзу, так что штифты 470 с роликами снова могут взаимодействовать с кулачками 530 в следующем цикле. Хотя поворотное встряхивающее устройство 400 было представлено с компонентами, расположенными по обе стороны дозирующего блока 300, можно использовать только комплект таких компонентов, находящийся с одной стороны данного блока.
Таким образом, функционирование системы 300 дозирования чая обеспечивает выдачу точно дозированных порций чайных листьев 320 посредством дозирующего блока 330 при поддержании способности чайных листьев 320 к движению благодаря использованию встряхивающего устройства 400. Таким образом, система 300 дозирования чая обеспечивает выдачу точных порций чайных листьев 320 в каждом цикле.
На фиг.7 и 8 представлен альтернативный вариант системы 550 дозирования (дозатора) чая. Система 550 дозирования чая может использовать несколько контейнеров 310 для чая. В этом варианте в контейнерном поддоне 560 выполнена группа отверстий 555. В каждое отверстие 555 может быть введен сопрягающий блок 565. Сопрягающий блок может быть снабжен острием 570 или аналогичным элементом для прокалывания контейнера 310 для чая. Дозирующий блок 575 также может иметь группу сквозных отверстий 580, согласованных по положению с сопрягающим блоком 565. На дозирующем блоке 575 установлены скользящие ножи 585. Каждый такой нож 585 может нести скользящую пластину 590 или иную деталь, которая открывает и закрывает одно отверстие 580. Каждый скользящий нож 585 может приводиться в возвратно-поступательное движение посредством соленоида 595 или устройства иного типа.
Когда требуется использовать определенный сорт чайных листьев 320, соленоиды 595 открывают и закрывают соответствующие отверстия 580, ассоциированные с определенными контейнерами 310 для чая. Далее система 550 дозирования чая функционирует в режиме, описанном выше применительно к системе 300 дозирования чая. Благодаря соответствующему положению скользящих ножей 585 через отверстие 580 проходят только чайные листья 320 из выбранного контейнера (выбранных контейнеров) 310 для чая. При этом в дозаторе по изобретению может быть использовано любое количество контейнеров 310 для чая.
На фиг.9 и 10 представлен диспенсер 600 чая, в котором может использоваться система 300 дозирования чая, описанная выше. В этом случае боковые стойки 430 крепятся в желательном положении к раме 610 диспенсера. Скользящая пластина 380 дозирующего блока 330 может приводиться в действие поршнем 620. Как было упомянуто выше, для этой цели можно использовать поршень, соленоид или иное устройство любого подходящего типа, обеспечивающее возвратно-поступательное перемещение. Отверстие 370 нижнего блока 360 дозирующего блока 330 может быть связано с варочным устройством 630. Варочное устройство 630 может соответствовать устройству, поставляемому фирмой de jong Duke of Sliedrecht (Нидерланды), однако могут быть использованы и другие аналогичные устройства. Варочное устройство 630 принимает порцию чайных листьев 320, выдаваемую дозирующей системой 300, варит требуемое количество чая и осуществляет его розлив через сопло 640. В зависимости от желательного объема, могут быть приготовлены несколько порций чая. Горячая вода для варочного устройства может обеспечиваться бойлером 650 или другим аналогичным устройством. Описанная выше система 300 дозирования чая может использоваться с любой системой варки напитка. Диспенсер 600 может быть автоматизирован. Как показано на фиг.10, диспенсер 600 чая может содержать любое количество клавиш (кнопок) 660 выбора параметров. Эти клавиши могут задавать объем желаемой порции (маленький, средний и большой), а также указания, следует или не следует использовать (и если да, то в каком количестве) добавки, такие как естественный или искусственный подсластитель, ароматически-вкусовые и биологически активные добавки и иные подобные вещества. Пример пригодного для использования устройства для осуществления подобного выбора описан в принадлежащей заявителю настоящего изобретения американской патентной заявке №11/276,550, 6.03.2006, озаглавленной "СИСТЕМА ВЫДАЧИ НАПИТКА", и в соответствующей ей российской заявке №2008139143. Альтернативно, различные ингредиенты могут выдаваться через специально предназначенное для этого сопло, описанное в принадлежащей заявителю настоящего изобретения американской патентной заявке №11/276,551, 6.03.2006, озаглавленной "СОПЛОВОЕ УСТРОЙСТВО РАЗЛИВОЧНОГО АППАРАТА", и в соответствующей ей российской заявке №2008139140. Сам приготовленный чай может быть концентрированным, так что через сопло 640 к нему может добавляться требуемое количество воды. Способ варки концентрированного чая описан в принадлежащей заявителю настоящего изобретения американской патентной заявке №11/530,962, которая озаглавлена "КОНЦЕНТРИРОВАННЫЙ СВЕЖЕЗАВАРЕННЫЙ ЧАЙ".