Устройство для приготовления винно-кофейного напитка и способ приготовления винно-кофейного напитка
APPARATUS FOR PREPARING WINE AND COFFEE BEVERAGE AND METHOD FOR PREPARING WINE AND COFFEE BEVERAGE

Изобретение относится к пищевой промышленности и, более конкретно, хотя не исключительно, к области производства напитков на основе молотого кофе с использованием устройств автоматического или полуавтоматического типа для домашнего, профессионального или коммерческого использования. В общем, в пределах объема настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения «устройство для приготовления винно-кофейного напитка» также означают автоматическое раздаточное устройство или торговый автомат, подходящий для выдачи одного или более напитков на основе молотого кофе и, кроме того, подходящий, в зависимости от обстоятельств, для раздачи жидких пищевых продуктов, в том числе алкогольных.
Известно устройство, предназначенное для подачи глинтвейна или других алкогольных напитков, в котором смесь глинтвейна подается из источника, соединенного с сервировочным краном, и нагревается между выходом из источника и подачей из крана [патент US 6,547,103 В1].
Недостатками этого устройства является то, что раздача осуществляется уже готового напитка, который необходимо готовить предварительно, устройство обеспечивает приготовление только горячего напитка (с температурой 50°), а также то, что в нем отсутствует процесс автоматизации выдачи готового напитка требуемого объема.
Известно устройство для приготовления холодного кофе, содержащее корпус, бойлер, помпу и узел для заваривания, для приготовления кофе, дополнительный контур, соединяемый с выходом узла для заваривания, для приготовления холодного кофе, отличающаяся охлаждающим картриджем, выполненным с возможностью соединения с узлом для заваривания, при этом указанный дополнительный контур содержит переключающий клапан для альтернативного соединения выхода узла для заваривания с соплом для раздачи кофе и с указанным охлаждающим картриджем [патент RU 2527122].
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.
Недостаток этого устройства заключается в возможности получения всего лишь одного продукта и как следствие низких функциональных возможностях.
Технический результат изобретения в отношении устройства заключается в расширении ассортимента выпускаемой продукции и соответственно, расширении функциональных возможностей.
Известен способ для приготовления холодного кофе, включающий преобразование жидкости в узле заваривания путем взаимодействия ее с молотым кофе [патент RU 2527122].
Этот способ выбран в качестве прототипа предложенного решения.
Недостаток этого способа заключается в возможности получения всего лишь одного продукта и как следствие низких функциональных возможностях.
Технический результат изобретения в отношении способа заключается в расширении ассортимента выпускаемой продукции и соответственно, расширении функциональных возможностей.
Сущность изобретения в отношении устройства заключается и указанный технический результат достигается тем, что в устройство для приготовления винно-кофейного напитка (винкофе), содержащее корпус, включающий посадочное место, сопряженное с одной стороны с емкостью для жидкости, сопряженное с другой стороны с фильтром, расходометром, помпой, горячим теплообменником, холодным теплообменником и модулем преобразования жидкости, введены предохранительный клапан, первый трехходовой магнитный клапан и второй трехходовой магнитный клапан, в качестве емкости для жидкости используют емкость для вина, посадочное место включает переходной адаптер, сопряженный с последовательно установленными фильтром, расходомером и помпой, при этом предохранительный клапан установлен между помпой и первым трехходовым магнитным клапаном и сопряжен своим входом с помпой, сопряжен своим выходом аварийного сброса со входом расходомера, первый трехходовой магнитный клапан сопряжен своим входом с предохранительным клапаном, сопряжен своим первым выходом с модулем преобразования жидкости и сопряжен своим вторым выходом со входом второго трехходового магнитного клапана, причем второй трехходовой магнитный клапан сопряжен своим первым выходом с горячим теплообменником и сопряжен своим вторым выходом с холодным теплообменником, при этом выход горячего теплообменника и выход холодного теплообменника сопряжены с модулем преобразования жидкости.
Сущность изобретения в отношении способа заключается и указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления винно-кофейного напитка, включающем преобразование жидкости в модуле преобразования жидкости путем взаимодействия ее с молотым кофе в качестве жидкости используют вино, которое взаимодействует с молотым кофе под давлением.
Существует вариант, в котором в качестве молотого кофе используют рассыпной молотый кофе.
Существует также вариант, в котором в качестве молотого кофе используют спрессованный упакованный молотый кофе (чалды).
Существует также вариант, в котором в модуле преобразования жидкости осуществляют взаимодействие молотого кофе с вином, имеющим комнатную температуру Т1.
Существует также вариант, в котором в модуле преобразования жидкости осуществляют взаимодействие молотого кофе с вином, имеющим температуру Т2, которая выше комнатной температуры Т1.
Существует также вариант, в котором в модуле преобразования жидкости осуществляют взаимодействие молотого кофе с вином, имеющим температуру Т3, которая ниже комнатной температуры Т1.
Существует также вариант, в котором в модуле преобразования жидкости осуществили взаимодействие молотого кофе с вином, имеющим температуру Т2, которая выше комнатной температуры Т1, после чего в напиток добавляют вино с температурой Т3, которая ниже комнатной температуры Т1.
На фиг. 1 изображена компоновочная схема устройства для приготовления винно-кофейного напитка.
На фиг. 2 изображен фильтр-экстрактор цилиндроконической формы.
На фиг. 3 изображен фильтр-экстрактор плоскоцилиндрической формы.
Устройство для приготовления винно-кофейного напитка содержит корпус 1, включающий посадочное место 2, сопряженное с емкостью для вина 3, в частном случае, бутылка с вином. При этом бутылка для вина геометрически и размерно должна соответствовать емкости для вина 3. С обратной стороны от посадочного места 2 к корпусу 1 подсоединен модуль преобразования жидкости 4 (холдер), в который вложен фильтр-экстрактор 5, в который можно засыпать рассыпной молотый кофе, а также загружать спрессованный упакованный молотый кофе (чалды). Тип используемого вида кофе и крепость получаемого готового напитка определяется объемом и формой вкладываемого в холдер фильтра-экстрактора 5.
При использовании молотого рассыпного кофе для равномерного истощения исходного сырья по всему объему фильтра-экстрактора 5.1 (фиг. 2) его целесообразно изготовлять цилиндроконической формы, с углом конуса 45°, при этом коническая часть фильтра-экстрактора должна составлять около 60% от общей его высоты [см. подробнее http://www.pharmspravka.ru/tehnologiya-summarnyih-galenovyih-preparatov/nastoyki/perkolyatsiya.html].
При использовании спрессованного упакованного молотого кофе (чалды) целесообразно использовать фильтр-экстрактор 5.2 (фиг. 3) плоскоцилиндрической формы, обеспечивающего равномерное прилегание чалды к фильтру по всему его объему.
Под модуль преобразования жидкости 4 на опорную поверхность 6 устанавливают приемник готового напитка 7, как правило, рюмку или бокал.
Емкость для вина 3 соединена с элементами устройства через переходной адаптер 8, представляющий из себя шариковый обратный клапан, который препятствуют вытеканию вина при установке емкости для вина 3 в устройство. Подобный переходной адаптер описан в [US 20050230414]. В переходной адаптер 8 входят две трубки. По одной из них вино из емкости для вина 3 поступает через фильтр 9 и расходометр 10 на вход помпы 11 (например, роторной) или любого другого типа, предназначенной для создания рабочего давления вина в системе, которое может быть в диапазоне (от 5 до 20 бар.). Другая трубка через первый обратный клапан 12 обеспечивает поступление в емкость для жидкости 3 атмосферного воздуха для выравнивания внутреннего и наружного давления по мере расходования вина.
Выход расходомером 10 (например, турбинного), или расходомера любого типа соединен со входом помпы 11. Расходомер 10 позволяет автоматически контролировать требуемый объем готового напитка. Выход помпы 11 через предохранительной клапан 13 соединен со входом первого трехходового электромагнитного клапана 14. Предохранительный клапан 13 обеспечивает аварийный сброс давления в системе, переключая выход помпы 11 на ее вход. Трехходовой электромагнитный клапан 14 имеет два выхода. Первый выход через второй обратный клапан 15 напрямую соединен с холдером 4. Он используется, когда готовится винкофе нормальной (комнатной) температуры Т1. Второй обратный клапан 15 препятствуют обратному протеканию вина при включении других температурных режимов приготовления напитка. Второй выход первого трехходового электромагнитного клапана 14 соединен со входом второго трехходового электромагнитного клапана 16, первый выход которого соединен с горячим теплообменником 17, а второй выход соединен с холодным теплообменником 18. Горячий теплообменник 17 и холодный теплообменник 18 установлены на элемент Пельтье 19, обеспечивающий их одновременный нагрев и охлаждение. Для контроля температуры теплообменников 17 и 18 на них установлены первый термодатчик 20 и второй термодатчик 21. Подробно теплообменники, сопряженные с элементами Пельтье описаны в патентах [US 3635037, US 20060213206, US 4829771].
Горячий теплообменник 17 с первым термодатчиком 20 помещены в первый изотермический кожух 22. Холодный теплообменник 18 со вторым термодатчиком 21 помещены во второй изотермический кожух 23. Изотермические кожуха 22 и 23 препятствуют конвекционным потерям тепла и холода в теплообменниках 17 и 18 и внешней средой.
Горячий теплообменник 17 через третий обратный клапан 24 соединен с модулем преобразования жидкости 4. Холодный теплообменник 18 соединен с модулем преобразования жидкости 4 через четвертый обратный клапан 25. Обратные клапаны 24 и 25, так же, как и обратный клапан 15 препятствуют обратному протеканию вина при включении других температурных режимов приготовления напитка.
К устройству присоединен электрический провод питания 26, предназначенный для подключения к бытовой электрической сети. Электрическое напряжение от сети поступает на блок питания 27, который имеет электрическую связь с устройством управления 28. Устройство управления 28, в свою очередь, электрически связано с расходомером 10, роторной помпой 11, первым 3-ходовым электромагнитным клапаном 14 и со вторым 3-ходовым электромагнитным клапаном 16, элементом Пельтье 19, первым термодатчикам 20 и вторым термодатчиком 21, и панелью управления и контроля 29.
Блок питания 27 преобразует переменное напряжение бытовой электрической сети в постоянные напряжения различного номинального значения, необходимые для питания роторной помпы 11, трехходовых электромагнитных кранов 14 и 16, элемента Пельтье 19, устройства управления 28 и панели управления и контроля 29.
Устройство управления 28 обеспечивает реализацию алгоритмов работы винкофера. Программное управление режимами работы устройства может быть реализовано, например, с помощью микроконтроллера. Для этого на него поступают команды с панели управления и контроля 29, сигналы с устройств винкофера - расходомера 10, термодатчиков 20 и 21. В соответствии с выбранной температурой готового напитка и его объемом устройство управления 28 выдает питающие напряжения на электрическую помпу 11 и трехходовые электромагнитные краны 14 и 16.
Панель управления и контроля 29 используется для управления режимами работы винкофера и наглядного отображения состояния его устройств. Органы управления панели управления и контроля 29 могут быть выполнены как механическими (кнопки, тумблеры, галетные переключатели), так и сенсорные. Отображение состояния и режимов работы устройства может осуществляется как светодиодами (лампочками), так и на экране дисплея.
Блок питания 27, устройство управления 28 и панель управления и контроля 29 конструктивно могут быть объединены в один узел или сконструированы на одной плате.
Способ приготовления винно-кофейного напитка реализуется следующим образом.
В емкость для вина 3, заполненную вином, устанавливают переходной адаптер 8. Емкость для вина 3 устанавливают в посадочное место 2. В модуль преобразования жидкости 4 с установленным фильтром-экстрактором 5 засыпают молотый кофе или устанавливают чалду.
С помощью панели управления и контроля 29 производят включение устройства, осуществляют контроль готовности (достижение требуемой температуры горячего 17 и холодного 18 теплообменника), выбирают требуемую температуру готового напитка: холодный-нормальный-горячий и его объем.
Нагрев горячего теплообменника 17 и охлаждение холодного теплообменника 18 осуществляется с помощью элемента Пельтье 19. Контроль за достижением требуемой температуры осуществляют с помощью термодатчиков 20 и 21, сигналы от которых поступают на устройство управления 28.
Команды с панели управления и контроля 29 поступают на устройство управления 28. Устройство управления 28 выдает питающее напряжение на помпу 11, а также трехходовые электромагнитные клапаны 14 и 16, которые коммутируют магистрали протекания вина к узлу заваривания 4 напрямую, через горячий теплообменник 17 или холодный теплообменник 18. Требуемый объем напитка (продолжительность работы помпы 11) определяется по сигналу расходомера 10, поступающего на устройство управления 28.
В зависимости от выбранного режима температуры готового напитка вино под действием давления, создаваемого помпой 11, протекает, через горячий теплообменник 17, или через холодный теплообменник 18 в модуль преобразования жидкости 4 с молотым кофе, где в результате перколяции происходит экстрагирование кофе и насыщение вина ароматом и вкусом смолотых зерен, образуя винкофе, который вытекает в приемник готового напитка 6. Первый обратный клапан 12 в процессе эксплуатации устройства обеспечивает поступление воздуха в бутылку 3 и выравнивание атмосферного давления по мере вытекания вина. Обратные клапаны 15, 24, 25 препятствуют обратному протеканию вина в незадействованные магистрали. Питание аппарата осуществляется от сети 220 В 50 Гц.
Протекание вина в различных режимах
Направление протекания вина в режиме нормальной (комнатной) температуры Т1: емкость для вина 3, переходной адаптер 8, фильтр 9, расходомер 10, помпа 11, предохранительный клапан 13, первый трехходовой электромагнитный клапан 14, второй обратный клапан 15, узел заваривания 4 с молотым кофе, приемник готового напитка 7. При этом Т1 может быть в диапазоне от 18 до 25°С (комнатная температура).
Направление протекания вина в режиме нагрева с температурой Т2: емкость для вина 3, переходной адаптер 8, фильтр 9, расходомер 10, помпа 11, предохранительный клапан 13, первый трехходовой электромагнитный клапан 14, второй трехходовой электромагнитный клапан 16, горячий теплообменник 17, третий обратный клапан 24, модуль преобразования жидкости 4 с молотым кофе, приемник готового напитка 7. При этом Т2 может быть в диапазоне от 25 до 50°С.
Направление протекания вина в режиме охлаждения с температурой Т3: емкость для вина 3, переходной адаптер 8, фильтр 9, расходомер 10, помпа 11, предохранительный клапан 13, первый трехходовой электромагнитный клапан 14, второй трехходовой электромагнитный клапан 16, холодный теплообменник 18, четвертый обратный клапан 25, модуль преобразования жидкости 4 с молотым кофе, приемник готового напитка 7. При этом Т3 может быть в диапазоне от 5 до 15°С.
То, что в устройство введены предохранительный клапан 13, первый трехходовой магнитный клапан 14 и второй трехходовой магнитный клапан 16, в качестве емкости для жидкости используют емкость для вина 3, посадочное место 2 включает переходной адаптер 8, сопряженный с последовательно установленными фильтром 9, расходомером 10, помпой 11, при этом предохранительный клапан 13 установлен между помпой 11 и первым трехходовым магнитным клапаном 14 и сопряжен своим входом с помпой 11 и сопряжен своим выходом аварийного сброса со входом расходомера 10, при этом первый трехходовой магнитный клапан 14 сопряжен своим входом с предохранительным клапаном 13, сопряжен своим первым выходом с модулем преобразования жидкости 4 через второй обратный клапан 15 и сопряжен своим вторым выходом со входом второго трехходового магнитного клапана 16, причем второй трехходовой магнитный клапан 16 сопряжен своим первым выходом с горячим теплообменником 17 и сопряжен своим вторым выходом с холодным теплообменником 18, при этом выход горячего теплообменника 17 через третий обратный клапан 24 и выход холодного теплообменника 18 через четвертый обратный клапан 25 сопряжены с модулем преобразования жидкости 4, а горячий теплообменник 17 и холодный теплообменник 18 установлены на элемент Пельтье 19, приводит к расширению ассортимента выпускаемой продукции и соответственно, расширению функциональных возможностей, а также автоматизации процесса производства напитка. Это достигается за счет возможности использования широкого ассортимента вин разного качества и крепости, в том числе с жидкими добавками и за счет получения требуемого температурного диапазона винно-кофейного напитка.
То, что в способе приготовления винно-кофейного напитка в качестве жидкости используют вино, которое взаимодействует с молотым кофе под давлением, приводит к расширению ассортимента выпускаемой продукции и соответственно, расширении функциональных возможностей. Это достигается за счет возможности использования широкого ассортимента вин разного качества и крепости, в том числе жидкими добавками и за счет получения требуемого температурного диапазона винно-кофейного напитка.
То, что в качестве молотого кофе используют рассыпной молотый кофе дает возможность использовать различные сорта кофе, их смеси (купажи) с разной степенью обжарки и величиной помола, что значительно изменяет вкусовые и ароматические качества готового напитка. Это приводит к расширению ассортимента выпускаемой продукции и соответственно, расширению функциональных возможностей.
То, что в качестве молотого кофе используют спрессованный упакованный молотый кофе позволяет упростить процесс приготовления напитка, обеспечить постоянство вкусовых и ароматических свойств за счет стандартной дозировки и сорта чалд.
То, что в модуль преобразования жидкости 4 осуществляют взаимодействие молотого кофе с вином, имеющим комнатную температуру Т1, а также имеющим температуру Т2, которая выше комнатной температуры Т1, а также имеющим температуру Т3, которая ниже комнатной температуры Т1 расширяет функциональные возможности способа за счет получения требуемого температурного диапазона винно-кофейного напитка.
То, что в модуле преобразования жидкости 4 осуществили взаимодействие молотого кофе с вином, имеющим температуру Т2, которая выше комнатной температуры Т1, после чего в напиток добавляют вино с температурой Т3, которая ниже комнатной температуры Т1 приводит к расширению ассортимента выпускаемой продукции за счет регулировки степени насыщения кофейным ароматом вина, имеющего при взаимодействия с ним выбранную повышенную температуру с последующим понижением температуры винно-кофейного напитка.