УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ НАПИТКА
BEVERAGE EXTRACTION DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству для экстрагирования напитка, предназначенному для получения экстрагированного жидкого напитка из обжаренного растительного сырья путем экстрагирования водой. Настоящее изобретение относится к устройству для приготовления экстрагированного жидкого напитка, способному экстрагировать, например, ароматные ингредиенты кофе путем отделения ароматных ингредиентов от горьких ингредиентов. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для приготовления экстрагированного жидкого напитка, способному уменьшать количество горьких ингредиентов, которое имеет простую конструкцию, за счет видоизменения конфигурации пути подачи экстрагирующей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В качестве таких напитков, как кофе, ячменный отвар и жареный чай, многие люди обычно потребляют жидкости, полученные путем обжарки растительного сырья, подлежащего обжарке, такого как, например, кофейные зерна, ячмень для ячменного отвара и чайные листья для жареного чая, и путем варки обжаренного сырья в кофеварке вместе с горячей водой и т.п. В процессе обжарки тепловая энергия в обжариваемом растительном сырье вызывает химическую реакцию, создающую характерный аромат или вкус, например аромат, хорошую крепость, горький вкус, кислый или сладкий вкус. В частности, люди имеют чрезвычайно сильную склонность к душистому аромату, созданному за счет обжарки.
Трудно нагреть кусочки растительного сырья, подлежащего обжарке, так, чтобы эти кусочки сырья равномерно прогревались до их внутренних участков, и существует проблема, состоящая в том, что в процессе обжарки создается вкус подгоревшего продукта или степень обжарки уменьшают для ограничения степени подгорания; центральные участки кусочков растительного сырья, подлежащих обжарке, являются наполовину прожаренными; и в полученной в результате этого жидкости, сваренной в кофеварке, усиливается горечь и различные нежелательные вкусы. Даже в том случае, когда установлено условие сильного нагрева для уменьшения времени обжарки, прогреваются только лишь поверхностные участки кусочков растительного сырья, подлежащего обжарке, а центральные участки кусочков сырья равномерно нагреваются в недостаточной степени и полученная в результате жидкость, сваренная в кофеварке, является просто горькой и не имеющей достаточной крепости.
Поэтому были предложены способы ослабления запаха подгоревшего продукта и горечи в экстрагированном жидком напитке, полученном путем экстрагирования обжаренного растительного сырья водой. Ими являются, например, способ получения хорошего напитка из гранулированного чая, имеющего более слабый запах подгоревшего продукта и меньшую горечь, являющиеся результатом обжарки, и имеющего сильный сладкий вкус и хороший аромат, включающий в себя процедуру очистки гранул для удаления подгоревших участков обжаренных гранул (см. патентную литературу 1), способ устранения горечи за счет удаления мелких частиц, существующих в экстрагированной жидкости, в особенности мелких частиц, имеющих диаметр частиц, равный 5 микрометрам или более (см. патентную литературу 2) и т.п. Также было предложено видоизменение устройства экстрагирования для устранения горечи и различных нежелательных вкусов. Например, было предложено устройство экстрагирования, в которое загружен активированный уголь, имеющий распределение среднего радиуса пор около от 30 до 100 ангстремов и способный селективно адсорбировать и удалять темно-коричневый полимерный ингредиент, такой как, например, полимер хлорогеновой кислоты, который представляет собой вяжущий ингредиент в жидком экстракте кофе, при помощи активированного угля (см. патентную литературу 3). Также были предложены устройства для экстрагирования кофе, способные улучшать прозрачность экстрагированной жидкости (см. патентную литературу 4 и 5).
СПИСОК ПРОТИВОПОСТАВЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПАТЕНТНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
Патентная публикация 1: Выложенная заявка Японии 2010-207113
Патентная публикация 2: Выложенная заявка Японии 2001-017094
Патентная публикация 3: Патент Японии 2578316
Патентная публикация 4: Выложенная заявка Японии 2002-291412
Патентная публикация 5: Патент Японии 3076826 на полезную модель
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Обычно на практике реализовывалось уменьшении горечи, существующей в качестве нежелательного ингредиента в экстрагированной жидкости (в жидкости, сваренной в кофеварке). Однако существует вероятность неудачного устранения горечи в достаточной мере или вероятность устранения даже богатого аромата или вкуса и вкуса крепости, характерного для обжаренного растения, одновременно с устранением горечи, что приводит к ослаблению характерного аромата сваренной в кофеварке жидкости из обжаренного растения.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства экстрагирования обжаренного растения, способного избирательно уменьшать избыточную горечь в экстрагированной жидкости, полученной путем экстрагирования водой из обжаренного растительного сырья с сохранением желательных ароматных ингредиентов и крепости. Например, целью настоящего изобретения является создание устройства для экстрагирования напитка, способного экстрагировать ароматные ингредиенты в кофе за счет отделения их от ингредиентов, имеющих чрезмерно сильную горечь.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Авторами настоящего изобретения проведены тщательные исследования для решения вышеописанной задачи, и ими было установлено, что перегородки в пористой структуре обжаренного растения, образованной за счет процесса обжарки, имеют особо высокое сродство с ингредиентами, имеющими чрезмерно сильную горечь, и что ингредиенты, имеющие чрезмерно сильную горечь, которые существуют в экстрагированной жидкости из обжаренного растения, могут быть адсорбированы и устранены подобно тому, как это делают в хроматографии, путем приведения экстрагированной жидкости в контакт с телом обжаренного растения, удерживаемом в стационарном состоянии и имеющем открытые поверхности перегородок. В частности, авторами изобретения было установлено, что ингредиенты, имеющие чрезмерно сильную горечь, могут быть отделены и экстрагированы способом, в котором гранулы кофе содержатся в гранулосодержащей части в таком состоянии, что они находятся в по существу запертом состоянии посредством удерживающего элемента и сохраняются в стационарном состоянии, и в котором экстрагирующий растворитель проходит через уложенные слои кофейных гранул, совершая возвратно-поступательное движение. На основании этого заключения авторами изобретения было создано настоящее изобретение. То есть настоящее изобретение относится к следующему.
1. К устройству для экстрагирования кофе, включающему в себя гранулосодержащую часть, в которой содержатся гранулы кофе, первое заливное устройство для заливки экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть с первого направления и собирающее устройство для сбора жидкого экстракта кофе, экстрагированного посредством экстрагирующего растворителя, со стороны слоев гранул кофе, соответствующей первому направлению, при этом гранулосодержащая часть снабжена съемным удерживающим элементом для размещения гранул кофе в по существу запертом состоянии.
2. К устройству для экстрагирования кофе, описанному в п. 1, дополнительно включающему в себя второе заливное устройство для заливки экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть со второго направления, противоположного первому направлению.
3. К устройству для экстрагирования кофе, описанному в п. 1 или 2, в котором гранулосодержащая часть имеет такую форму, что гранулы кофе могут содержаться в ней уложенными по существу в форме прямоугольника, если смотреть в сечении вдоль осевого направления.
4. К устройству для экстрагирования кофе, описанному в любом из пп. 1-3, в котором удерживающим элементом является сетчатый элемент.
5. К устройству для экстрагирования кофе, описанному в любом из пп. 1-4, дополнительно включающему в себя регулятор потока для регулирования потока жидкости, втекающего в гранулосодержащую часть.
6. К устройству для экстрагирования напитка, включающему в себя гранулосодержащую часть, которая содержит гранулы для экстрагирования напитка, первое заливное устройство для заливки экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть с первого направления и собирающее устройство для сбора экстрагированного жидкого напитка, экстрагированного посредством экстрагирующего растворителя, со стороны слоев гранул, соответствующей первому направлению, при этом гранулосодержащая часть снабжена съемным удерживающим элементом для размещения гранул кофе в по существу запертом состоянии.
7. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в п. 6, дополнительно включающему в себя второе заливное устройство для заливки экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть со второго направления, противоположного первому направлению.
8. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в п. 6 или 7, в котором гранулосодержащая часть имеет такую форму, что гранулы напитка могут содержаться в ней уложенными по существу в форме прямоугольника, если смотреть в сечении вдоль осевого направления.
9. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-8, в котором удерживающим элементом является сетчатый элемент.
10. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-9, дополнительно включающему в себя регулятор потока для регулирования потока жидкости, втекающего в гранулосодержащую часть.
11. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-10, в котором заливное устройство содержит насос для впрыскивания экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть.
12. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-11, в котором собирающее устройство содержит насос для принудительного выпуска экстрагированной жидкости из гранулосодержащей части.
13. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-12, в котором в нижней части гранулосодержащей части образовано одно нижнее отверстие, а канал подачи в заливном устройстве и канал подачи жидкости в собирающем устройстве соединены с указанным нижним отверстием через клапан-переключатель каналов.
14. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 1-12, в котором в нижней части гранулосодержащей части образованы два нижних отверстия, канал подачи в заливном устройстве соединен с одним из указанных нижних отверстий, а канал подачи жидкости в собирающем устройстве соединен с другим из нижних отверстий.
15. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 7-13, в котором второе заливное устройство соединено с боковой стенкой гранулосодержащей части в положении выше верхней поверхности гранул.
16. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-15, в котором обеспечен диспергатор для диспергирования экстрагирующего растворителя по всем гранулам, который расположен выше гранул.
17. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-16, в котором заливное устройство соединено с верхней частью гранулосодержащей части и, по меньшей мере, один участок между заливным устройством и гранулосодержащей частью образован имеющим наклонную поверхность или изогнутую поверхность.
18. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 6-16, в котором заливное устройство соединено с верхней частью гранулосодержащей части, а в заливном устройстве обеспечен заливной конец для диспергирования экстрагирующего растворителя по большой площади в гранулосодержащей части.
19. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 7-15, в котором гранулосодержащая часть разделена гранулами кофе на две экстракционные камеры в направлении налево-направо; первый канал подачи соединен с одной из экстракционных камер; второй канал подачи соединен с другой из экстракционных камер; и собирающее устройство соединено с нижним отверстием указанной одной из экстракционных камер.
20. К устройству для экстрагирования напитка, описанному в любом из пп. 7-15, в котором нижняя поверхность гранулосодержащей части образована в форме перевернутого круглого конуса, наклоненного к нижнему отверстию.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При помощи устройства для экстрагирования напитка по изобретению может быть легко получена экстрагированная жидкость из обжаренного растения, имеющая чрезвычайно хороший аромат, в которой уменьшена только лишь избыточная горечь с сохранением аромата и вкуса крепости. Например, в том случае, когда устройство для экстрагирования напитка по изобретению представляет собой устройство для экстрагирования кофе, ингредиенты в кофе, имеющие чрезмерно сильную горечь, могут быть избирательно отделены и экстрагированы и может быть легко получен жидкий экстракт кофе с чрезвычайно хорошим ароматом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематичный вид устройства 1 для экстрагирования напитка (кофе).
Фиг.2 - схематичный вид цилиндрического устройства 1 для экстрагирования напитка, аналогичного показанному на Фиг.1.
Фиг.3 - схематичный вид цилиндрического устройства 1 для экстрагирования напитка, аналогичного показанному на Фиг.2.
Фиг.4 - схематичный вид устройства 1 для экстрагирования напитка, установленного так, что гранулосодержащая часть 2 расположена в положении «на боку».
Фиг.5 - схема, на которой показан вариант, в котором все уложенные слои гранул М для экстрагирования напитка закрыты нетканым полотном, обеспеченным в качестве удерживающего элемента, то есть удерживающий элемент представляет собой элемент в виде мешка.
Фиг.6 - схема, на которой показан вариант, в котором удерживающий элемент 11 выполнен в виде элемента, представляющего собой крышку.
Фиг.7 - схематичный вид устройства для экстрагирования напитка, содержащего гранулосодержащую часть 2 в по существу цилиндрической стеклянной трубке, имеющей верхнее и нижнее отверстия.
Фиг.8 - схематичный вид устройства для экстрагирования напитка, содержащего гранулосодержащую часть в по существу цилиндрической стеклянной трубке, имеющей верхнее и нижнее отверстия.
Фиг.9 - схематичный вид устройства для экстрагирования напитка, имеющего отводную трубку с двухходовым краном, образованным в нижнем отверстии 2B гранулосодержащей части 2.
Фиг.10 - схематичный вид, на которой показан удерживающий элемент.
Фиг.11 - схематичный вид кофеварки с электрическим приводом в качестве устройства для экстрагирования напитка.
Фиг.12 - схематичный вид устройства для экстрагирования напитка, в котором первое заливное устройство соединено с нижней частью гранулосодержащей части, а второе заливное устройство соединено с верхней частью гранулосодержащей части.
Фиг.13 - схематичный вид устройства для экстрагирования напитка, в котором первое заливное устройство соединено с нижней частью гранулосодержащей части, а второе заливное устройство соединено с верхней частью гранулосодержащей части.
Фиг.14 - схематичный вид устройства для экстрагирования напитка, в котором первое заливное устройство соединено с нижней частью гранулосодержащей части, а второе заливное устройство соединено с верхней частью боковой стенки гранулосодержащей части.
Фиг.15А-С - виды диспергатора, служащего для диспергирования экстрагирующего растворителя; на Фиг.15A на виде сверху показан вариант, в котором диспергирование производят через круглые отверстия; на Фиг.15B на виде сверху показан вариант, в котором образованы радиальные отверстия удлиненной формы; а на Фиг.15C на виде в сечении показан вариант, в котором диспергатор расположен в гранулосодержащей части.
Фиг.16 - схема, на которой показана гранулосодержащая часть с характерным элементом, представляющим собой крышку; на Фиг.16A на виде в сечении показан элемент, представляющий собой крышку, в виде круглого конуса; а на Фиг.16B на виде в сечении показан элемент, представляющий собой крышку, который имеет частично сферическую форму.
Фиг.17 - вид в сечении устройства для экстрагирования напитка, включающее в себя второе заливное устройство, имеющее заливной конец, способный заливать экстрагирующий растворитель путем разбрызгивания.
Фиг.18 - вид в сечении устройства для экстрагирования напитка для бытового применения, в котором первое заливное устройство соединено с нижней частью гранулосодержащей части, а второе заливное устройство соединено с верхней частью боковой стенки гранулосодержащей части.
Фиг.19 - вид в сечении устройства для экстрагирования напитка для бытового применения, в котором два канала подачи заливного устройства присоединены с левой стороны и с правой стороны гранулосодержащей части.
Фиг.20А-B - виды в сечении гранулосодержащей части, имеющей усовершенствованную форму нижней поверхности; на Фиг.20A показан тип контейнера, в котором экстрагирующий растворитель проходит в направлении сверху вниз; а на Фиг.20B показан тип контейнера, в котором экстрагирующий растворитель проходит в направлении налево-направо.
Фиг.21А-В - схематичные виды гранулосодержащей части, имеющей усовершенствованную форму нижней поверхности; на Фиг.21A она показана на виде сверху; а на Фиг.21B она показана на виде в перспективе в сечении вдоль линии B-B, показанной на Фиг.21(A).
Фиг.22 - вид в сечении устройства для экстрагирования напитка, в котором использована конструкция сифона.
Фиг.23 - вид в сечении устройства для экстрагирования напитка, в котором в качестве гранулосодержащей части использована вертикальная трубка с гранулами кофе.
Фиг.24А-В - виды в сечении устройства для экстрагирования напитка, в котором используется трубка с гранулами кофе, способная перемещаться в направлении сверху вниз; на Фиг.24A показан вариант, в котором трубка с гранулами кофе расположена на верхнем конце; а на Фиг.24B показан вариант, в котором трубка с гранулами кофе расположена на нижнем конце.
Фиг.25 - фотографии, полученные методом сканирующей электронной микроскопии (SEM), с изображениями зерна (ячменя), боба (боба сои), чая (поджаренного листа чая, поджаренного стебля чая) и семени (кофейного зерна).
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обжаренное растение, на которое приведена ссылка в описании настоящего изобретения, представляет собой растение, из которого в процессе обжарки удалена содержащаяся в нем вода и в котором освобожденные от нее посредством этого процесса внутренние ткани из клеток имеют пористую структуру. Растения, которые могут использоваться по изобретению, не ограничены конкретными их видами, если при обжарке они имеют пористую структуру. В частности, примерами таких растений являются зерна, такие как, например, ячмень, пшеница, рожь, овес (Avena tatua, Avena sativa), рисовые растения, кукуруза, просо (включая японское просо и китайское просо), гречиха и слезлик; деревья, такие как, например, дуб, вишневое дерево, амурское пробковое дерево, клен, конский каштан, каштан, софора японская, кейяки (дзелькова), хиноки (японский кипарис), криптомерия японская, зонтичная сосна (японская зонтичная пихта), бамбук, мизунара (разновидность дуба), сосна, туевик японский, травянистый бамбук, павловния войлочная (адамово дерево), японская слива Умэ (японский абрикос), персик, глициния, ель, вяз, гинкго, камелия, ива, шелковица, тик, красное дерево, магнолия, хурма, абрикос, китайская айва, сладкий шиповник, роза, мушмула японская, цветущая айва, ароматная олива, камфорное дерево, тис, акация и укоги (колючий куст из семейства аралиевых); чаи; бобы, такие как, например, бобы сои, фасоль адзуки, горох, конские бобы и фасоль обыкновенная; семена, такие как, например, семена кунжута, кофейные зерна (семена кофейного дерева) и семена мушмулы японской, и т.п., но эти примеры не являются ограничивающим признаком. К тому же используемые части подробно не заданы. Например, могут использоваться проросшие семена, еще не проросшие семена, оболочки семян, ростки, цветки, фрукты, стебли, листья, корни и т.п. На Фиг.25 показаны фотографии, полученные методом сканирующей электронной микроскопии (SEM), с изображениями зерна (ячменя), боба (боба сои), чая (поджаренного листа чая, поджаренного стебля чая) и семени (кофейного зерна). Из фотографий видно, что зерно, боб, поджаренный стебель чая и кофейное зерно имеют пористые структуры. С другой стороны, в поджаренном листе чая пористая структура появляется только лишь на его участке. Следовательно, настоящее изобретение является пригодным для экстрагирования из семян зерновых растений, семян фруктов, таких как, например, кофейные зерна, семян бобовых растений и стеблей чайных растений с точки зрения силы адсорбирующего эффекта по изобретению. В частности, примером предпочтительного варианта настоящего изобретения является экстрагирование из семян кофейных бобов. В настоящем изобретении может выполняться такая обработка, как, например, измельчение в порошок, если ее выполняют в пределах, не нарушающих пористую структуру обжаренного растения. В этом описании обжаренное растение или измельченные в порошок кусочки такого растения, имеющие средний размер гранул от около 0,1 мм до около 2,0 мм, предпочтительно от около 0,5 мм до около 2,0 мм, а более предпочтительно от около 1,0 мм до около 1,5 мм именуют гранулами для экстрагирования напитка (в некоторых случаях именуют просто «гранулами»).
Полагают, что в каждом из обжаренных растений, полученных путем выполнения процесса обжарки этих растений, адсорбируется множество ингредиентов, получаемых во время обжарки, и они накапливаются в слоях на перегородках в пористой структуре, образованной при обжарке, в порядке их выработки, и, в частности, ингредиенты, имеющие сильную горечь, полученные на заключительном этапе обжарки, адсорбируются на самых крайних снаружи поверхностях перегородок. Устройство для экстрагирования напитка по изобретению представляет собой устройство, в котором используют пористую структуру обжаренного растения в качестве колонны (со стационарной фазой) и которое способно захватывать и отделять ингредиенты, имеющие чрезмерно сильную горечь подобно тому, как это делают в хроматографии. То есть устройство временно десорбирует ингредиенты, адсорбированные на перегородках в пористой структуре обжаренного растения (например, на перегородках в сотовой структуре гранул кофе), за счет прохождения растворителя, которым является вода, так, чтобы поверхности перегородок были открытыми, и пропускает через эту структуру экстрагированную жидкость, полученную путем экстрагирования водой из сырья, представляющего собой обжаренное растение. Таким образом, это устройство может избирательно адсорбировать ингредиенты, имеющие чрезмерно сильную горечь, в экстрагированной жидкости и удалять их.
Для плавного и эффективного выполнения этой десорбции ингредиентов на поверхностях перегородок и повторной адсорбции горьких ингредиентов без необходимости выполнения каких-либо сложных действий в устройстве по изобретению используется такой способ прохождения экстрагирующего растворителя через слои гранул для экстрагирования напитка, уложенных (зафиксированных) в по существу запертом состоянии, что экстрагирующий растворитель совершает возвратно-поступательное движение через слои гранул. Когда небольшое количество экстрагирующего растворителя сначала вводят в контакт с гранулами (путем прохождения через канал), то происходит временная десорбция ароматных ингредиентов, вкусовых ингредиентов (растворимого в воде вкусового компонента, горьких ингредиентов), адсорбированных на поверхности пористой структуры, для того, чтобы поверхности перегородок пористой структуры были открытыми. Экстрагирующий растворитель, содержащий эти десорбированные компоненты, вводят в контакт с гранулами, имеющими открытые поверхности пористой структуры, тем самым производят избирательную повторную адсорбцию только лишь горьких ингредиентов в растворителе для экстрагирования. Фраза «возвратно-поступательное движение экстрагирующего растворителя», на которую приведена ссылка в этом описании, означает, что экстрагирующий растворитель протекает через уложенные слои гранул, совершая возвратно-поступательное движение, например, в направлении силы тяжести или в горизонтальном направлении, то есть экстрагирующий растворитель течет в одном направлении, а после этого течет в противоположном направлении. Например, в том случае, когда экстрагирующий растворитель, введенный для десорбции ингредиентов, адсорбированных на пористой структуре, течет через слои гранул в направлении, противоположном направлению силы тяжести, а полученная экстрагированная жидкость с поверхностей обжаренных зерен течет в направлении силы тяжести, а это течение воды (экстрагирующего растворителя) именуют «возвратно-поступательным движением экстрагирующего растворителя».
Для выполнения такого возвратно-поступательного движения экстрагирующего растворителя через уложенные слои гранул с улучшенной воспроизводимостью без необходимости выполнения каких-либо сложных действий устройство по изобретению снабжено гранулосодержащей частью, которая содержит гранулы кофе и имеет съемный удерживающий элемент для размещения гранул кофе в по существу запертом состоянии, первым заливным устройством для заливки экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть с первого направления и собирающим устройством для сбора жидкого экстракта кофе, экстрагированного посредством экстрагирующего растворителя, со стороны слоев гранул кофе, соответствующей первому направлению.
Удерживающий элемент для размещения гранул в по существу запертом состоянии, представляет собой компонент, необходимый для использования в качестве адсорбента, причем обжаренное растение (остаток после экстрагирования) имеет открытые поверхности перегородок пористой структуры. В качестве удерживающего элемента может быть упомянут элемент, способный удерживать остаток после экстрагирования в по существу запертом состоянии, например, элемент в виде пластины (удерживающая пластина), вписанный в участок экстрагирования, или элемент в виде мешка (удерживающий мешок) (см. Фиг.1, Фиг.5). Термин «по существу запертое состояние», на который приведены ссылки в этом описании, относится к состоянию гранул, в котором они не перемещаются в гранулосодержащей части во время подачи экстрагирующего растворителя и/или сбора экстрагированной жидкости.
В случае капельного экстрагирования при помощи обычного устройства для экстрагирования кофе гранулы кофе могут плавать близко к поверхности жидкости и двигаться вдоль пути заливки экстрагирующего растворителя. В случае экстрагирования методом погружения гранулы кофе могут плавать близко к поверхности жидкости и могут быть унесенными потоком в значительной степени за счет естественной конвекции или перемешивания. В устройстве по изобретению удерживающий элемент размещен в таком положении, что находится в контакте с самой верхней поверхностью гранул для экстрагирования напитка или близко к ней, и в таком положении, что находится в контакте с самой нижней поверхностью гранул, удерживая тем самым гранулы в по существу запертом состоянии, вследствие чего гранулы не перемещаются во время экстрагирования. Предотвращение перемещения гранул обеспечивает возможность повторной адсорбции ингредиентов, имеющих чрезмерно сильную горечь, на открытые перегородки в пористой структуре. Термин «положение, близкое к самой верхней поверхности гранул» относится здесь к положению, которое находится на расстоянии от самой верхней поверхности уложенных слоев гранул для экстрагирования напитка на такую величину (зазор), на которую происходит естественное разбухание гранул при их увлажнении экстрагирующим растворителем. В частности, такое положение задано в области от положения, в котором гранулы являются немного спрессованными (приблизительно в 0,9 раза от объема гранул), до положения, соответствующего объему, который приблизительно в 2 раза (предпочтительно приблизительно в 1,5 раза) превышает объем гранул с учетом разбухания гранул после приведения в контакт с экстрагирующим растворителем.
Тип материала для удерживающего элемента и форма удерживающего элемента не имеют особых ограничений. В частности, может использоваться сетчатый элемент, например металлическая сетка, нетканое полотно (фланель, хлопковое волокно и т.п.) или бумажный фильтр, имеющий плоскую форму, коническую форму, пирамидальную форму, форму мешка и т.п. Если размер ячейки сетчатого элемента чрезмерно мал, то легко происходит засорение, время, необходимое для экстрагирования, увеличивается и существует вероятность избыточного экстрагирования. Следовательно, если сетчатым элементом является металлическая сетка, то предпочтительно использовать сетчатый элемент, имеющий размер ячейки, равный около 20-200 в единицах американской номенклатуры размеров ячеек. В случае использования сетчатого элемента периферийный участок сетчатого элемента может быть образованным из упругого материала (например, из нетканого полотна, такого как, например, бумажная фланель с начесом), и удерживающий элемент может быть приведен в прижимной контакт с внутренней поверхностью гранулосодержащей части для усиления удерживающей функции (см. Фиг.10).
Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Однако настоящее изобретение не ограничено содержимым приведенного ниже описания. На Фиг.1 показано устройство 1 для экстрагирования напитка, имеющее цилиндрическую гранулосодержащую часть 2. В устройстве 1 для экстрагирования напитка по Фиг.1 «первое направление», упомянутое применительно к настоящему изобретению, соответствует положению ниже гранулосодержащей части 2. Устройство 1 для экстрагирования напитка содержит гранулосодержащую часть 2, которая имеет верхнее отверстие 2A, образованное на ее верхнем конце, и нижнее отверстие 2B (заливное отверстие) и нижнее отверстие 2B' (выпускное отверстие), образованные на ее нижнем конце, и которая имеет участок E экстрагирования, в котором хранятся гранулы М для экстрагирования напитка, элемент 3, представляющий собой крышку, который прикреплен к верхнему отверстию 2A с возможностью его отсоединения, резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5 подачи с клапаном 5A подачи, через который экстрагирующий растворитель из резервуара 4 с экстрагирующим растворителем заливают в нижнее отверстие 2B гранулосодержащей части 2, и канал 7 подачи жидкости с клапаном 7A подачи жидкости, через который экстрагированный жидкий напиток подают из нижнего отверстия 2B' в резервуар 6 для хранения. В устройстве 1 для экстрагирования напитка по Фиг.1 резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5 подачи и клапан 5A подачи соответствуют «первому заливному устройству» по изобретению, а резервуар 6 для хранения, канал 7 подачи жидкости и клапан 7A подачи жидкости соответствуют «собирающему устройству» по изобретению. Участок E экстрагирования в гранулосодержащей части 2 содержит нижний фильтрующий элемент (также именуемый «первым фильтрующим элементом») 10, расположенный в месте, соответствующем нижнему концу гранулосодержащей части 2, и удерживающий элемент (также именуемый «вторым фильтрующим элементом» или «верхним фильтрующим элементом») 11, расположенный в месте над гранулами в нижней части участке с возможностью его отсоединения так, что является вписанным в гранулосодержащую часть 2. Удерживающий элемент 11 установлен в положении, приблизительно соответствующем верхней поверхности М гранул для экстрагирования напитка, когда гранулы М находятся в естественно уложенном состоянии после их засыпки на верхнюю поверхность нижнего фильтрующего элемента 10, что не вызывает движения гранул М кофе в потоке при заливке экстрагирующего растворителя.
Желательно, чтобы форма гранулосодержащей части 2, такой, имела, по существу, одинаковый внутренний диаметр в направлении поступательного движения жидкого экстракта кофе для обеспечения неподвижности гранул М кофе и для облегчения повторной адсорбции горьких ингредиентов. Термин «форма, по существу, с одинаковым внутренним диаметром» означает, что в сечении в осевом направлении уложенные слои гранул M имеют, по существу, форму прямоугольника, то есть форма является такой, что гранулы кофе могут содержаться уложенными в форме цилиндра или параллелепипеда (в том числе в форме куба). К тому же в том случае, когда гранулосодержащая часть 2 имеет цилиндрическую форму, как, например, показано на Фиг.1-4, желательно, чтобы форма участка E экстрагирования была сконструирована так, чтобы при по существу прямоугольной форме участка E экстрагирования в сечении в осевом направлении отношение (H/L) ширины (L) и высоты (H) прямоугольника не выходило за пределах интервала значений от 0,1 до 10, предпочтительно от 2 до 6, а более предпочтительно от 3 до 6. Когда это отношение выходит за пределы этого интервала, время, необходимое для экстрагирования, может стать продолжительным, и может произойти засорение, и, следовательно, может произойти избыточное экстрагирование (явление, при котором в гранулах происходит экстрагирование грубых, острых и вяжущих вкусов и различных иных нежелательных вкусов вследствие избыточного контакта между экстрагирующим растворителем и гранулами). Когда это отношение не доходит до вышеописанного интервала, то не может быть получен достаточно сильный адсорбционный эффект, ожидаемый от устройства по изобретению.
На Фиг.1 показано состояние, в котором в качестве удерживающей пластины (удерживающего элемента 11) размещен сетчатый элемент, имеющий приблизительно ту же самую форму, что и форма верхней поверхности гранул M. На Фиг.5 показана форма, в которой вся масса уложенных гранул М кофе закрыта нетканым полотном, обеспеченным в качестве удерживающего элемента, то есть удерживающего элемента в форме мешка. При этой форме отсутствует какое-либо различие между первым фильтрующим элементом и вторым фильтрующим элементом и удерживающий элемент 11 также функционирует в качестве первого фильтрующего элемента. Кроме того, настоящее изобретение также содержит удерживающий элемент 11 в виде элемента, представляющего собой крышку, что показано, например, на Фиг.6. Удерживающий элемент 11 имеет такую форму, что является вписанным в гранулосодержащую часть, чтобы гранулы M могли удерживаться в стационарном состоянии. Удерживающий элемент 11 установлен в таком положении, что расположен близко к гранулам M или соприкасается с ними.
Первый фильтрующий элемент также функционирует в качестве удерживающего элемента. Первый фильтрующий элемент не является особо регламентированным, если экстрагирующий растворитель и экстрагированная жидкость могут проходить через первый фильтрующий элемент и если первый фильтрующий элемент способен предотвращать попадание гранул кофе в жидкий экстракт кофе и их смешивание с ним. В частности, первым фильтрующим элементом может являться, например, сетчатый элемент, такой как, например, металлическая сетка, нетканое полотно (фланель, хлопковое волокно и т.п.) или бумажный фильтр. Если ячейка фильтрующего элемента является чрезмерно мелкой, то легко может произойти засорение, время, необходимое для экстрагирования, является продолжительным и существует вероятность избыточного экстрагирования. Следовательно, если сетчатым элементом является металлическая сетка, то предпочтительно использовать сетчатый элемент, имеющий размер ячейки приблизительно 20-200 в единицах американской номенклатуры размеров ячеек. С точки зрения обеспечения возможности адсорбционного удаления масляных ингредиентов в жидком экстракте кофе предпочтительным является использование нетканого полотна.
На Фиг.2 показано цилиндрическое устройство 1 для экстрагирования кофе, аналогичное устройству, показанному на Фиг.1. В устройстве для экстрагирования кофе по Фиг.2 «первое направление» по изобретению соответствует положению ниже гранулосодержащей части 2, как и в устройстве по Фиг.1. Устройство 1 для экстрагирования кофе содержит гранулосодержащую часть 2, которая имеет верхнее отверстие 2A, образованное на ее верхнем конце, и нижнее отверстие 2B (служащее как в качестве заливного отверстия, так и в качестве выпускного отверстия), образованное на ее нижнем конце, и имеет участок E экстрагирования, в котором хранятся гранулы М кофе, элемент 3, представляющий собой крышку, прикрепленный к верхнему отверстию 2A с возможностью его отсоединения, канал 8 в виде трубки, сообщенной с нижним отверстием 2B в гранулосодержащей части 2, резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5 подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают из резервуара 4 с экстрагирующим растворителем в нижнее отверстие 2B, и канал 7 подачи жидкости, через который жидкий экстракт кофе подают из нижнего отверстия 2B в резервуар 6 для хранения. Канал 8 в виде трубки соединен с каналом 5 подачи и с каналом 7 подачи жидкости через трехходовой клапан 9. В устройстве 1 для экстрагирования кофе по Фиг.2 резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5 подачи, канал 8 в виде трубки и трехходовой клапан 9 соответствуют «первому заливному устройству» по изобретению, а резервуар 6 для хранения, канал 7 подачи жидкости, канал 8 в виде трубки и трехходовой клапан 9 соответствуют «собирающему устройству» по изобретению. Участок E экстрагирования в гранулосодержащей части 2 содержит нижний фильтрующий элемент 10, расположенный в месте, соответствующем нижнему концу гранулосодержащей части 2, и удерживающий элемент 11, расположенный в месте над гранулами в нижней части с возможностью его отсоединения так, что является вписанным в гранулосодержащую часть 2, как и тот, который показан на Фиг.1.
На Фиг.3 показано цилиндрическое устройство 1 для экстрагирования кофе, аналогичное устройству, показанному на Фиг.2. В устройстве для экстрагирования кофе по Фиг.3 «первое направление» по изобретению соответствует положению ниже гранулосодержащей части 2, а «направление, противоположное первому направлению» соответствует положению выше гранулосодержащей части 2. Устройство 1 для экстрагирования кофе содержит гранулосодержащую часть 2, которая имеет верхнее отверстие 2A, образованное на ее верхнем конце, и нижнее отверстие 2B (служащее как в качестве заливного отверстия, так и в качестве выпускного отверстия), образованное на ее нижнем конце, и имеет участок E экстрагирования, в котором хранятся гранулы М кофе, элемент 3, представляющий собой крышку, прикрепленный к верхнему отверстию 2A с возможностью его отсоединения и имеющий отверстие 3A, канал 5' подачи с клапаном 5A' подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают из резервуара 4 с экстрагирующим растворителем в верхнее отверстие 2A через отверстие 3A в элементе 3, представляющем собой крышку, канал 8 в виде трубки, сообщенный с нижним отверстием 2B в гранулосодержащей части 2 канал 5 подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают из резервуара 4 с экстрагирующим растворителем в нижнее отверстие 2B, и канал 7 подачи жидкости, через который жидкий экстракт кофе подают из нижнего отверстия 2B в резервуар 6 для хранения. Канал 8 в виде трубки соединен с каналом 5 подачи и с каналом 7 подачи жидкости через трехходовой клапан 9. В устройстве 1 для экстрагирования кофе по Фиг.3 резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5 подачи, канал 8 в виде трубки и трехходовой клапан 9 соответствуют «первому заливному устройству» по изобретению; а резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5' подачи и клапан 5A' подачи соответствуют «второму заливному устройству» по изобретению; и резервуар 6 для хранения, канал 7 подачи жидкости, канал 8 в виде трубки и трехходовой клапан 9 соответствуют «собирающему устройству» по изобретению. Участок E экстрагирования в гранулосодержащей части 2 содержит нижний фильтрующий элемент 10, расположенный в месте, соответствующем нижнему концу гранулосодержащей части 2, а удерживающий элемент 11 расположен в месте над гранулами в нижней части с возможностью его отсоединения участке так, что, например, является вписанным в гранулосодержащую часть 2, как и тот, который показан на Фиг.1.
На Фиг.4 показано устройство 1 для экстрагирования кофе, аналогичное устройству, показанному на Фиг.3, и котором гранулосодержащая часть 2 установлена в положении «на боку». В устройстве для экстрагирования кофе по Фиг.4 «первое направление» по изобретению соответствует направлению гранулосодержащей части 2 влево, а «направление, противоположное первому направлению» соответствует направлению гранулосодержащей части 2 вправо. Устройство 1 для экстрагирования кофе содержит гранулосодержащую часть 2, которая имеет правое отверстие 2A, образованное на ее правом конце, и левое отверстие 2B (служащее как в качестве заливного отверстия, так и в качестве выпускного отверстия), образованное на ее левом конце, и имеет участок E экстрагирования, в котором хранятся гранулы М кофе, элемент 3, представляющий собой крышку, прикрепленный к правому отверстию 2A с возможностью его отсоединения и имеющий отверстие 3A, канал 5' подачи с клапаном 5A' подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают из резервуара 4 с экстрагирующим растворителем в правое отверстие 2A через отверстие 3A элемента 3, представляющего собой крышку, канал 8 в виде трубки, сообщенной с левым отверстием 2B в гранулосодержащей части 2, канал 5 подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают из резервуара 4 с экстрагирующим растворителем в левое отверстие 2B, и канал 7 подачи жидкости, через который жидкий экстракт кофе подают из левого отверстия 2B в резервуар 6 для хранения. Канал 8 в виде трубки соединен с каналом 5 подачи и с каналом 7 подачи жидкости через трехходовой клапан 9. В левом отверстии 2B гранулосодержащей части 2 закреплен фильтрующий элемент 10 с возможностью его отсоединения, предотвращающий перемешивание гранул М кофе в жидком экстракте кофе. В устройстве 1 для экстрагирования кофе по Фиг.4 резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5 подачи, канал 8 в виде трубки и трехходовой клапан 9 соответствуют «первому заливному устройству» по изобретению; резервуар 4 с экстрагирующим растворителем, канал 5' подачи и клапан 5A' подачи соответствуют «второму заливному устройству» по изобретению; а резервуар 6 для хранения, канал 7 подачи жидкости, канал 8 в виде трубки и трехходовой клапан 9 соответствуют «собирающему устройству» по изобретению.
В устройстве по изобретению гранулы М кофе сначала помещают в участок E экстрагирования в по существу запертом состоянии их размещения с использованием удерживающего элемента 11. То есть в устройствах, показанных на Фиг.1-3, выполняют операцию забрасывания гранул М кофе на верхнюю поверхность нижнего фильтрующего элемента 10; удерживающий элемент 11 устанавливают, например, в такое положение, чтобы он был расположен вблизи верхней поверхности гранул М кофе или в контакте с ней; и верхнее отверстие 2A закрывают элементом 3, представляющим собой крышку. Эту процедуру оператор выполняет перед включением устройства по изобретению.
В устройстве по изобретению после того, как гранулы помещены в по существу запертом состоянии в гранулосодержащую часть с использованием вышеописанного удерживающего элемента, заливное устройство заливает в гранулосодержащую часть экстрагирующий растворитель с первого направления. Первым направлением, с которого заливают экстрагирующий растворитель, может являться положение выше или ниже гранулосодержащей части или положение на правой стороне или на левой стороне гранулосодержащей части. С точки зрения обеспечения возможности предотвращения перекрытия участка E экстрагирования гранулами M при их уплотнении в запертое состояние предпочтительно вызвать восходящий поток экстрагирующего растворителя, чтобы экстрагирующий растворитель протекал из места, расположенного ниже участка E экстрагирования, в место, расположенное выше участка E экстрагирования. Следовательно, положение ниже гранулосодержащей части может быть упомянуто как предпочтительный пример первого направления по изобретению. Такие термины, как «выше», «ниже», «верхний» и «нижний», указывающие направления относительно гранулосодержащей части, в этом описании обозначают направления, выраженные в предположении, что направление силы тяжести, когда устройство установлено, соответствует положению «ниже», за исключением тех случаев, когда это оговорено особо. Термин «верхний» обозначает часть, расположенную выше центральной части гранулосодержащей части, если смотреть в направлении сверху вниз, и не обязательно обозначает только верхний конец. Аналогичным образом, термин «нижний» обозначает часть, расположенную ниже центральной части гранулосодержащей части, если смотреть в направлении сверху вниз, и не обязательно обозначает только нижний конец.
В устройствах, показанных на Фиг.1-3, после того, как гранулы M были помещены в по существу запертом состоянии в гранулосодержащую часть 2, клапан 5A подачи приводят в открытое положение или трехходовой клапан 9 приводят в открытое положение со стороны канала 5 подачи, заливая тем самым необходимое количество экстрагирующего растворителя (воды, предпочтительно горячей воды) в участок E экстрагирования, и заполняют участок E экстрагирования до тех пор, пока экстрагирующий растворитель не достигнет уровня, расположенного близко к самой верхней поверхности уложенных слоев гранул М кофе. В качестве клапана 5A подачи и/или трехходового клапана 9 могут быть обеспечены клапаны с ручным управлением или могут быть обеспечены клапаны с электромагнитным управлением и т.п. для обеспечения возможности автоматического регулирования при помощи регулятора C. Первоначальная заливка экстрагирующего растворителя (первая заливка) предназначена для временной десорбции ингредиентов, адсорбированных на перегородках в пористой структуре обжаренного растения (ароматных ингредиентов и вкусовых ингредиентов, полученных, в основном, во время обжарки), чтобы поверхности перегородок в пористой структуре являлись открытыми, то есть для подготовки к эффективному отделению горьких ингредиентов с использованием гранул в качестве адсорбента. Следовательно, при первой заливке достаточным может являться такое количество экстрагирующего растворителя, которое является достаточным для временной десорбции ингредиентов, адсорбированных на перегородках в пористой структуре. В частности, заливают количество экстрагирующего растворителя, равное объему гранул, умноженному на коэффициент в интервале от около 0,3 до около 2, предпочтительно от около 0,5 до около 1,5. Более предпочтительно количество экстрагирующего растворителя заливают так, что экстрагирующий растворитель может, по существу, доходить до верхней поверхности уложенных слоев гранул. За счет использования небольшого количества экстрагирующего растворителя при первой заливке с поверхности обжаренного растения может быть получена экстрагированная жидкость, богатая ингредиентами аромата и вкуса. Если заливают количество экстрагирующего растворителя свыше вышеописанного количества, то существует вероятность снижения эффективности разделения при выполняемой после этого операции адсорбции горьких ингредиентов или экстрагирования нежелательных вкусов из внутренних участков обжаренного растения, что вызывает ухудшение аромата экстрагированной жидкости. Количество заливаемого экстрагирующего растворителя может быть отрегулировано посредством измерителя количества жидкости, обеспеченного в гранулосодержащей части 2, и/или в резервуаре 4 с экстрагирующим растворителем, и он может измерять количество залитого или вытекшего экстрагирующего растворителя. В альтернативном варианте в гранулосодержащей части 2 может быть обеспечен индикатор уровня жидкости для регулирования количества экстрагирующего растворителя путем измерения уровня поверхности жидкости.
Десорбция ингредиентов, адсорбированных на гранулах, может быть эффективно выполнена путем пропускания экстрагирующего растворителя через гранулосодержащую часть в количестве, соответствующем вышеописанному интервалу значений, с объемной скоростью (SV) около от 3 до 100. Скорость прохождения жидкости предпочтительно установлена в интервале SV = от 5 до 70, более предпочтительно в интервале около от 5 до 50, а еще более предпочтительно в интервале около от 6 до 40. Предпочтительно в устройстве по изобретению обеспечен регулятор потока для регулирования скорости потока так, чтобы скорость прохождения жидкости не выходила за пределы этого интервала.
При заливке экстрагирующего растворителя в участок экстрагирования в участке E экстрагирования выходят воздушные пузыри, заключенные в гранулах, появляющиеся как пузырьки воздуха. Эти пузырьки воздуха могут препятствовать заливке экстрагирующего растворителя. Следовательно, предпочтительно заранее обеспечить наличие средства деаэрации в гранулосодержащей части 2. Средством деаэрации может являться, например, устройство, создающее отрицательное давление в гранулосодержащей части 2, или устройство для приложения мелких вибраций. Устройство для приложения мелких вибраций является особо предпочтительным для сохранения желательных ингредиентов аромата в экстрагированной жидкости.
Экстрагированную жидкость не извлекают до тех пор, пока экстрагирующий растворитель не дойдет до уровня, близкого к самой верхней поверхности уложенных слоев гранул М кофе; сохраняя состояние выдерживания в покое. Когда заливка заданного количества экстрагирующего растворителя завершена, клапан 5A подачи приводят в закрытое положение, а клапан 7A приводят в открытое положение или клапан 7A подачи жидкости приводят в открытое положение, при этом клапан 5A подачи удерживают в открытом положении. В альтернативном варианте положение трехходового клапана 9 изменяют так, чтобы он был открытым со стороны канала 7 подачи жидкости, для выпуска экстрагированной жидкости из отверстия 2B в гранулосодержащей части 2. В устройстве по изобретению важно, что экстрагирующий растворитель перемещается в уложенных слоях гранул M, совершая возвратно-поступательное движение. Следовательно, экстрагирующий растворитель собирают как экстрагированную жидкость с той же самой стороны слоев гранул M, с которой заливают экстрагирующий растворитель.
Время, необходимое для экстрагирования экстрагированной жидкости за счет падения под действием силы тяжести, является продолжительным, и может произойти избыточное экстрагирование (явление, при котором происходит экстрагирование грубых, острых и вяжущих вкусов и других различных нежелательных вкусов в гранулах вследствие избыточного контакта между экстрагирующим растворителем и гранулами). Следовательно, в том случае, когда устройства устроены так, как показано на Фиг.1 и Фиг.2, без второго заливного устройства, предпочтительно предусмотреть наличие средства динамического сбора для плавного извлечения экстрагированной жидкости E, например, одно из которых содержит такое средство извлечения, как, например, насос в канале 7 подачи жидкости или в канале 8 в виде трубки, или средство для выдувания воздуха и т.п. из места выше участка E экстрагирования в гранулосодержащей части 2 (места на стороне участка E экстрагирования, противоположной отверстию 2B) в место, соответствующее первому направлению, для принудительно выпуска из отверстия 2B за счет давления воздуха.
В том случае, когда устройства снабжены вторым заливным устройством, как показано на Фиг.3 и Фиг.4, экстрагированная жидкость может быть плавно выпущена из участка E экстрагирования под напором воды. К тому же, поскольку процедуру экстрагирования в этих устройствах выполняют с экстрагирующим растворителем, залитым вторым заливным устройством в состоянии, в котором ингредиенты в гранулах M, имеющие чрезмерно сильную горечь, захвачены в пористой структуре гранул, то эти устройства могут собирать большее количество экстрагированного жидкого напитка по сравнению с устройствами, показанными на Фиг.1 и Фиг.2.
В общем, поскольку в жидкости, экстрагированной из обжаренного растения, имеются нежелательные ингредиенты, вяжущие ингредиенты, вымытые из внутренних участков гранул в ходе процедуры экстрагирования, начиная со средней стадии и заканчивая последней стадией экстрагирования, и остающиеся на языке, а также ингредиенты, имеющие чрезмерно сильную горечь (подгоревшие горькие ингредиенты), адсорбированные на самых крайних снаружи поверхностях перегородок. Следовательно, в устройствах, показанных на Фиг.3 и Фиг.4, при второй заливке экстрагирование регулируют так, чтобы не собирать такие вяжущие ингредиенты, вымытые на стадиях экстрагирования, начиная со средней стадии и заканчивая последней стадией экстрагирования, и остающиеся на языке, обеспечивая таким образом возможность эффективного экстрагирования экстрагированной жидкости с улучшенным ароматом. В частности, предпочтительно, чтобы количество экстрагированной жидкости, извлекаемой собирающим устройством, было равным объему гранул, умноженному на коэффициент в интервале от около 0,5 до около 5, предпочтительно от 1 до 3, более предпочтительно от 1 до 2. Если экстрагированное количество экстрагированной жидкости превышает объем гранул в 5 раз, то в экстрагированной жидкости может ощущаться вяжущий ингредиент. Количество экстрагирующего растворителя при второй заливке также может быть отрегулировано при помощи индикатора уровня жидкости и/или измерителя количества жидкости, как и при первой заливке.
Когда экстрагирование выполняют таким образом, то степень экстрагирования экстрагированной жидкости составляет 20% или менее, предпочтительно 15% или менее. Здесь степень экстрагирования представляет собой величину, заданную приведенным ниже выражением.
степень экстрагирования кофе (в %) = {вес экстрагированной жидкости (в граммах, г)}×{брикс экстрагированной жидкости (в %)}/{вес гранул кофе (в граммах, г)}
(Брикс представляет собой содержание растворимых твердых веществ, измеренное при помощи сахариметра, например, цифрового рефрактометра RX-5000α, производимого фирмой «ATAGO CO., LTD».)
Сбор экстрагированной жидкости выполняют во время выполнения адсорбционного удаления горьких ингредиентов в экстрагированной жидкости, полученной при первом экстрагировании. Скорость прохождения экстрагирующего растворителя через слои гранул, то есть скорость выпуска собираемой жидкости, является важной для эффективного выполнения адсорбции. В частности, скорость выпуска собираемой жидкости предпочтительно составляет около от 3 до 100, более предпочтительно от 5 до 70, еще более предпочтительно от 5 до 50, а наиболее предпочтительно от 6 до 40 в единицах объемной скорости (SV).
В устройстве по изобретению гранулы M находятся в таком состоянии, когда они размещены в по существу запертом состоянии, и экстрагирующий растворитель проходит через уложенные слои гранул M, совершая возвратно-поступательное движение. Предпочтительно, чтобы в качестве регулятора C был обеспечен регулятор потока для надежного регулирования потока экстрагирующего растворителя. Регулятор потока регулирует направление потока экстрагирующего растворителя и экстрагированной жидкости, перемещающейся в уложенных слоях, а также регулирует скорость потока. В частности, для обеспечения возможности регулирования потока экстрагирующего растворителя в участок E экстрагирования обеспечен механизм регулирования давления, способный изменять давление.
К тому же при извлечении экстрагированной жидкости помехой могут стать пузырьки воздуха, существующие в участке E экстрагирования. Скорость потока может быть отрегулирована вышеописанным регулятором потока путем увеличения расхода из второго заливного устройства, и может быть выполнена деаэрация с использованием средства деаэрации, обеспеченного в вышеописанной гранулосодержащей части 2.
ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Теперь, в качестве примера, со ссылкой на чертежи будет приведено подробное описание устройства для экстрагирования кофе, в котором в качестве гранул для экстрагирования напитка используют гранулы кофе и в котором собирают жидкий экстракт кофе. Однако настоящее изобретение не ограничено этим устройством. Настоящее изобретение может быть применено для любых устройств для экстрагирования напитков, предназначенных для получения экстрагированной жидкости для напитка, полученного из обжаренного растения, а также для устройств для экстрагирования кофе.
На Фиг.7 и Фиг.8 изображены схемы, на которых показано настольное устройство для экстрагирования кофе, служащее для использования дома или в других местах. В варианте по Фиг.7 обеспечена гранулосодержащая часть 2, которая образована из по существу цилиндрической стеклянной трубки, имеющей верхнее и нижнее отверстия (2A, 2B). Пользователь сначала устанавливает фильтр (нижний фильтрующий элемент) в нижней части гранулосодержащей части 2, кладет гранулы М кофе на верхнюю поверхность фильтра и размещает удерживающий элемент, предотвращающий движение гранул М кофе, в таком положении, чтобы удерживающий элемент соприкасался с верхней поверхностью на поверхности укладки или был расположен близко к ней. Удерживающим элементом может являться, например, сетчатый элемент, такой как, например, металлическая сетка, нетканое полотно (фланель, хлопковое волокно и т.п.) или бумажный фильтр, имеющий форму, приблизительно соответствующую верхней поверхности на поверхности укладки. Для предотвращения движения гранул М кофе удерживающий элемент установлен в таком положении, что является вписанным в гранулосодержащую часть 2. В частности, предпочтительно, чтобы периферийный участок сетчатого элемента был образован из упругого материала (например, бумажной фланели с начесом и т.п.) для обеспечения возможности введения удерживающего элемента в прижимной контакт с внутренней поверхностью гранулосодержащей части 2 (см. Фиг.10).
В устройстве по Фиг.7, в нижнем отверстии 2B гранулосодержащей части 2 образована отводная трубка с трехходовым краном 9, и она соединена с сосудом 4 для горячей воды (резервуаром для раствора) через трубку. В этом устройстве после того, как гранулы М кофе были размещены в по существу запертом состоянии, в сосуд 4 для горячей воды добавляют горячую воду, в то время как трехходовой кран 9 находится в закрытом состоянии; затем горячую воду заливают в участок E экстрагирования путем приведения в действие трехходового крана 9 (см. Фиг.8A); трехходовой кран 9 закрывают, когда при заполнении горячая вода доходит до уровня, близкого к самой верхней поверхности уложенных слоев гранул М кофе; и горячую воду заливают из верхнего отверстия 2A в участок E экстрагирования (см. Фиг.8B). После заливки подходящего количества горячей воды из верхнего отверстия трехходовой кран 9 приводят в действие для извлечения жидкого экстракта кофе из отверстия для сбора, обеспеченного на нижнем конце отводной трубки (см. Фиг.8C). Предпочтительно впрыскивать со второго направления (положения выше участка E экстрагирования на стороне отверстия 2A, как видно на Фиг.6) количество воды, подходящее для установления получаемой степени экстрагирования жидкого экстракта кофе, равной 20% или менее, предпочтительно 15% или менее. Здесь степень экстрагирования устанавливают равной 20% во избежание сбора вяжущего вкуса, вымывание которого происходит начиная со средней стадии и заканчивая последней стадией экстрагирования и остающегося на языке.
В устройстве по Фиг.9 в нижнем отверстии 2B гранулосодержащей части 2 образована отводная трубка с двухходовым краном. После того как гранулы М кофе размещены в по существу запертом состоянии, к верхнему отверстию 2A присоединяют пипеточный дозатор, обеспечивающий безопасность. Сосуд для горячей воды установлен ниже отверстия для сбора, обеспеченного на нижнем конце отводной трубки, отверстие для сбора введен в горячую воду, содержащуюся в сосуде для горячей воды, и двухходовой кран и пипеточный дозатор, обеспечивающий безопасность, функционируют так, что поднимают горячую воду до уровня, близкого к верхней поверхности гранул M в участке экстрагирования. Затем двухходовой кран закрывают; пипеточный дозатор, обеспечивающий безопасность, снимают; из верхнего отверстия 2A гранулосодержащей части 2 заливают горячую воду в участок E экстрагирования; снова присоединяют пипеточный дозатор, обеспечивающий безопасность; в гранулосодержащую часть 2 подают атмосферное давление; и после этого открывают двухходовой кран для сбора жидкого экстракта кофе из отверстия для сбора на нижнем конце отводной трубки.
На Фиг.11 показан пример кофеварки с электрическим приводом (устройства 1 для экстрагирования кофе). В основном корпусе устройства 1 для экстрагирования обеспечен резервуар 4 для воды для хранения воды, используемой пользователем для экстрагирования кофе, и камеры для хранения зерен (гранулосодержащей части 2) для размещения в ней пользователем гранул кофе. Воду, хранящуюся в резервуаре 4 для воды, направляют в нагревательную трубку 12', выполненную в виде единого целого с нагревателем 12, и она нагревает воду, которая становится горячей водой, проходит через клапан 9 изменения канала и подается из канала 8 в виде трубки в гранулосодержащую часть 2. В устройстве по Фиг.11 после того, как было подано заданное количество горячей воды из нижнего заливного отверстия 2B в гранулосодержащую часть 2, заданное количество горячей воды подают в верхнее заливное отверстие 2A, и экстрагированная жидкость накапливается в контейнере 13 для хранения и сохраняется горячей при помощи нагревателя 12.
В этой кофеварке участок E экстрагирования образован так, что имеет предпочтительную форму. То есть предпочтительно, что пользователь сам заполняет гранулосодержащую часть 2 гранулами кофе так, что при по существу прямоугольной форме слоев гранул в сечении в осевом направлении в том случае, когда гранулосодержащая часть 2 является цилиндрической, отношение (H/L) ширины (L) прямоугольника к его высоте (H) не выходило за пределы интервала от 0,1 до 10 (предпочтительно от 2 до 6, более предпочтительно от 3 до 6), или укладывают специальный одноразовый модуль (в котором слои гранул М кофе и первый и второй фильтрующие элементы 10 и 11 объединены друг с другом, образуя единый элемент). В альтернативном варианте может быть обеспечен фиксирующий механизм для фиксации одноразового модуля в заданном положении в гранулосодержащей части 2, а размер области (участка E экстрагирования) в фиксирующем механизме не выходит за пределы заданного выше интервала.
На Фиг.12 показан вариант выполнения устройства 1 для экстрагирования кофе, снабженного двумя системами заливных устройств. А именно, обеспечено первое заливное устройство для заливки экстрагирующего растворителя снизу гранулосодержащей части 52 и второе заливное устройство для заливки экстрагирующего растворителя сверху гранулосодержащей части 52. Первое заливное устройство содержит первый канал 51 подачи, первый клапан 51A подачи, присоединенный на промежуточном участке первого канала 51 подачи, и насос 51B для принудительной подачи экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть 52. Первый канал 51 подачи сообщается с первым резервуаром 54 с экстрагирующим растворителем. Первый канал 51 подачи соединен с нижним отверстием 52B гранулосодержащей части 52. Следовательно, регулирование подачи/прекращения подачи экстрагирующего растворителя снизу гранулосодержащей части 52 может осуществляться путем регулирования первого клапана 51A подачи и насоса 51B. В некоторых случаях если к первому резервуару 54 с экстрагирующим растворителем приложено более высокое внутреннее давление, чем внутреннее давление в гранулосодержащей части 52, то насос 51B не является необходимым.
Второе заливное устройство расположено выше гранулосодержащей части 52. В частности, второе заливное устройство содержит второй канал 61 подачи, соединенный с верхним отверстием 53A элемента 53, представляющего собой крышку, и обеспечен второй клапан 61A подачи на промежуточном участке второго канала 61 подачи. Второй канал 61 подачи сообщается со вторым резервуаром 64 с экстрагирующим растворителем. Следовательно, регулирование подачи/прекращения подачи экстрагирующего растворителя сверху гранулосодержащей части 52 может осуществляться путем регулирования второго клапана 61A подачи.
В данном варианте выполнения изобретения обеспечено выпускное отверстие 52B' в нижней части гранулосодержащей части 52. Канал 57 подачи жидкости соединен с выпускным отверстием 52B'. Кроме того, обеспечен клапан 57A подачи жидкости на промежуточном участке канала 57 подачи жидкости. Канал 57 подачи жидкости, клапан 57A подачи жидкости и, при необходимости, другие компоненты образуют собирающее устройство. Нижний конец канала 57 подачи жидкости является открытым в резервуар 56 для хранения. Экстрагированная жидкость в гранулосодержащей части 52 может быть введена в резервуар 56 для хранения путем регулирования клапана 57A подачи жидкости. В канале 57 подачи жидкости может быть обеспечен насос, который не показан, для принудительного выпуска экстрагированной жидкости из гранулосодержащей части 52.
Теперь будет приведено краткое описание функционирования устройства 1 для экстрагирования, сконструированного так, как описано выше. Сначала, в состоянии, в котором в гранулосодержащей части 52 содержатся гранулы М кофе, открывают первый клапан 51A подачи и включают насос 51B. Тем самым, экстрагирующий растворитель (например, горячая вода) подают из первого резервуара 54 с экстрагирующим растворителем в нижнее отверстие 52B гранулосодержащей части 52 через первый канал 51 подачи. В этот момент гранулы М кофе находятся между удерживающим элементом (верхним фильтрующим элементом) 11 и нижним фильтрующим элементом 10, которые соответственно расположены выше и ниже гранул. Следовательно, даже при подаче экстрагирующего растворителя движение гранул М кофе ограничено. Одновременно с подачей экстрагирующего растворителя в гранулосодержащей части 52 создается экстрагированная жидкость, содержащая экстрагированные кофейные ингредиенты. Когда подано такое количество экстрагирующего растворителя, которое соответствует количеству содержащихся гранул М кофе, первый клапан 51A подачи закрывают.
По истечении заданного промежутка времени экстрагирующий растворитель заливают из второго заливного устройства. Одновременно с этим открывают клапан 57A подачи жидкости для выпуска экстрагированной жидкости из выпускного отверстия 52B'. Экстрагированную жидкость плавно выпускают из второго заливного устройства за счет эффекта напора воды, который имеет экстрагирующий растворитель. Затем экстрагированную жидкость сохраняют в резервуаре 56 для хранения, наличие которого обеспечено ниже канала 57 подачи жидкости. В этот момент экстрагированная жидкость движется в направлении (в направлении вниз), противоположном тому направлению, в котором первое заливное устройство подает экстрагирующий растворитель. Следовательно, экстрагированная жидкость, которая была в положении выше гранул М кофе, снова проходит через гранулы М кофе. В результате горькие ингредиенты в кофе адсорбируются на перегородки сотовой структуры гранул М кофе, как описано выше. Когда подача заданного количества экстрагирующего растворителя из второго заливного устройства завершена, второй клапан 61A подачи закрывают. Поскольку гранулы М кофе имеют заданную толщину, то выражение «выше гранул М кофе» означает расположение выше самого нижнего слоя гранул М кофе.
Данный вариант выполнения изобретения был описан применительно к примеру, в котором обеспечены два резервуара 54 и 64 с экстрагирующим растворителем. Однако настоящее изобретение не ограничено этим примером. То есть может быть обеспечен один резервуар с экстрагирующим растворителем, к которому подсоединены первое заливное устройство и второе заливное устройство. Таким образом, конструкция устройства 1 для экстрагирования может быть упрощена.
Со ссылкой на Фиг.13, большинство компонентов, показанных на Фиг.13, соответствуют компонентам устройства для экстрагирования, раскрытого со ссылкой на Фиг.12. Однако вариант по Фиг.13 отличается тем, что второе заливное устройство не снабжено вторым клапаном подачи. То есть предполагают, что количество экстрагирующей среды во втором резервуаре 64 с экстрагирующим растворителем, необходимое для экстрагирования, вычислено заранее, и конструкция выполнена так, что какое-либо избыточное количество экстрагирующего растворителя не заливают. Следовательно, несмотря на то, что необходимо регулировать тот момент времени, когда вызывают вытекание экстрагирующего растворителя из второго резервуара 64 с экстрагирующим растворителем, отсутствует необходимость регулирования количества экстрагирующего растворителя. В результате второй клапан подачи может отсутствовать.
Со ссылкой на Фиг.14, большинство компонентов, показанных на Фиг.14, соответствует компонентам устройства для экстрагирования, раскрытого со ссылкой на Фиг.12. Однако вариант по Фиг.14 отличается тем, что второе заливное устройство соединено с верхней частью боковой стенки гранулосодержащей части 52. Это сделано для обеспечения возможности плавного втекания экстрагирующего растворителя вдоль поверхности боковой стенки гранулосодержащей части 52. Таким образом, подавляется возмущающее воздействие на гранулы М кофе и т.п. вследствие энергии движения экстрагирующего растворителя во время заливки, и устойчивость может быть сохранена. Для достижения задачи, например той, которая описана выше, второй клапан 61A подачи поддерживает расход экстрагирующего растворителя равным заданному значению или меньшим, вследствие чего экстрагирующий растворитель не отделяется от поверхности боковой стенки гранулосодержащей части 52.
С точки зрения предотвращения избыточного экстрагирования снаружи первого и второго фильтрующих элементов может быть расположена диспергирующая пластина, имеющая множество отверстий (см. Фиг.15), для равномерного прохождения экстрагирующего растворителя через все слои гранул M при первой заливке и/или при второй заливке по изобретению. На Фиг.16 показаны диспергаторы 55A и 55B для диспергирования экстрагирующего растворителя. Диспергатор 55A имеет основной корпус в виде диска и множество небольших круглых отверстий, образованных в основном корпусе. Круглые отверстия образованы проходящими через основной корпус от его верхней поверхности до его нижней поверхности. На Фиг.15C показано расположение диспергатора 55A над гранулами М кофе для диспергирования экстрагирующего растворителя, заливаемого со стороны элемента 53, представляющего собой крышку, по большой площади. В диспергаторе 55A круглые отверстия расположены в форме решетки. Через эти круглые отверстия на гранулы М кофе подают экстрагирующий растворитель. Диспергатор 55B имеет радиальные отверстия удлиненной формы, образованные по радиусу. Следовательно, когда экстрагирующий растворитель подают на центральную часть диспергатора 55B, то экстрагирующий растворитель подается в каждое радиальное отверстие, вследствие чего происходит диспергирование экстрагирующего растворителя по всем гранулам М кофе. Возможны различные варианты размещения диспергатора 55A или 55B в гранулосодержащей части 52 по высоте. Например, диспергатор может быть расположен так, что соприкасается с верхней поверхностью гранул М кофе, или может быть расположен выше поверхности гранул М кофе на расстоянии от этой поверхности. Форма и количество отверстий в каждом из диспергаторов 55A и 55B не ограничены описанными выше. Могут быть достаточными любые отверстия, если они способны обеспечивать равномерное диспергирование экстрагирующего растворителя. Диспергатор также имеет функцию уменьшения скорости потока экстрагирующего растворителя, то есть подавления явления, при котором экстрагирующий растворитель с большой энергией вызывает скачкообразное перемещение гранул M. Следовательно, предпочтительно ограничивать размер отверстий в диспергаторе.
На Фиг.16 на виде в сечении показана гранулосодержащая часть 52 с элементом 53, представляющим собой крышку, который имеет характерную форму. Здесь на Фиг.16A показан пример элемента 53, представляющего собой крышку, который имеет форму круглого конуса. Заливное устройство (не показано) соединено с центральной частью (вершиной) этого элемента 53, представляющего собой крышку. Элемент 53, представляющий собой крышку, имеет наклонную поверхность, так что от центральной части к периферийной части он образован имеющим форму круглого конуса. Скорость подачи экстрагирующего растворителя из заливного устройства является такой, что экстрагирующий растворитель заливают из заливного устройства не быстро; экстрагирующий растворитель заливают так, чтобы он плавно доходил до боковой стенки гранулосодержащей части 52, проходя по наклонной поверхности. К тому же в этом варианте выполнения изобретения диспергатор 55A расположен так, что эффективно предотвращает скачкообразное перемещение гранул М кофе даже при быстрой заливке экстрагирующего растворителя.
На Фиг.16B представлен вариант, в котором форма элемента 53, представляющего собой крышку, является частично сферической. Как показано на этом чертеже, заливное устройство соединено с центральной частью (вершиной), как и в случае по Фиг.16A. Однако в примере по Фиг.16B экстрагирующий растворитель, который заливают из заливного устройства, плавно доходит до боковой стенки гранулосодержащей части 52, проходя по сферической поверхности частично сферической формы. В частности, на внутренней поверхности элемента 53, представляющего собой крышку, отсутствует какой-либо образованный участок, образующий угол, и, следовательно, не может легко произойти отделение экстрагирующего растворителя. Таким образом, заливка экстрагирующего растворителя может происходить плавно и спокойно.
На Фиг.17 показано устройство 1 для экстрагирования кофе, снабженное вторым заливным устройством, которое содержит заливной конец 63, способный подавать экстрагирующий растворитель путем разбрызгивания. Заливной конец 63 второго заливного устройства имеет конструкцию, аналогичную конструкции насадки для душа, например способную равномерно заливать экстрагирующий растворитель во всю гранулосодержащую часть 52. На Фиг.17 конструкция видна так, что заливка экстрагирующего растворителя происходит как будто бы под действием силы тяжести. Однако настоящее изобретение не ограничено этим вариантом. То есть может быть образовано множество мелких потоков экстрагирующего растворителя путем уменьшения размера отверстий на заливном конце 63 и путем соединения с нагнетательным насосом (не показан) и т.п. Кроме того, может быть обеспечена возможность заливки экстрагирующего растворителя в распыленном виде путем уменьшения размера отверстий на заливном конце 63 и путем увеличения мощности нагнетания.
На Фиг.18 изображена схема, на которой показан пример применения настоящего изобретения для кофеварки 1 с электрическим приводом для бытового применения, (устройства для экстрагирования кофе). Здесь устройство 1 для экстрагирования снабжено основным корпусом 1A устройства для экстрагирования, в котором смонтированы компоненты устройства, резервуаром 54 с экстрагирующим растворителем, который размещен в основном корпусе 1A устройства для экстрагирования, и гранулосодержащей частью 52, которая соединена с резервуаром 54 с экстрагирующим растворителем через каналы 51 и 61 подачи.
Резервуар 54 с экстрагирующим растворителем содержит находящийся в нем экстрагирующий растворитель (горячую воду) и способен обеспечивать заливку экстрагирующего растворителя в гранулосодержащую часть 52, из двух каналов 51 и 61 подачи. В данном варианте выполнения изобретения каналы 51 и 61 подачи образованы первым каналом 51 подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают из нижнего отверстия 52B гранулосодержащей части 52, и вторым каналом 61 подачи, через который экстрагирующий растворитель заливают сверху гранулосодержащей части 52. Обеспечен клапан-переключатель 59 каналов между первым каналом 51 подачи и нижним отверстием 52B, и он способен осуществлять переключение между заливкой экстрагирующего растворителя из нижнего отверстия 52B и выпуском экстрагированной жидкости из нижнего отверстия 52B.
Второй канал 61 подачи соединен с верхней частью боковой стенки гранулосодержащей части 52, и он способен обеспечивать медленную заливку экстрагирующего растворителя по поверхности внутренней стенки гранулосодержащей части 52. Здесь не обеспечен клапан 61A подачи во втором канале 61 подачи. Однако может быть обеспечен клапан 61A подачи в промежуточном месте во втором канале 61 подачи, или он может быть выполнен как единое целое с резервуаром 54 с экстрагирующим растворителем. Обеспечен канал 57 подачи жидкости ниже клапана-переключателя 59 каналов, и он способен обеспечивать заливку экстрагированной жидкости в сервировочный сосуд для подачи кофе, выполненный из стекла, в кофейную чашку и т.п.
Со ссылкой на Фиг.19, в этом варианте обеспечены компоненты, во многом соответствующие тем компонентам, которые имеются в варианте устройства 1 для экстрагирования по Фиг.18. Однако вариант по Фиг.19 отличается тем, что гранулы М кофе находятся в положении «на боку», а экстракционные камеры образованы слева и справа от гранул М кофе. Вследствие этой разницы в конструкции обеспечен первый канал 51 подачи, открытый в экстракционную камеру слева от гранул М кофе, и второй канал 61 подачи, открытый в экстракционную камеру справа от гранул М кофе. Первый и второй каналы 51 и 61 подачи соединены с резервуаром 54 с экстрагирующим растворителем через клапан-переключатель 59 каналов. Заливка экстрагирующего растворителя от каналов 51 подачи и 61 может регулироваться путем регулирования клапана-переключателя 59 каналов. Открытый конец второго канала 61 подачи расположен в таком месте, что свободно висит в воздухе. Однако настоящее изобретение не ограничено этим вариантом. А именно, открытый конец может быть расположен в таком положении, что соприкасается с поверхностью внутренней стенки гранулосодержащей части 52 для медленного впрыскивания экстрагирующей среды.
В нижней поверхности гранулосодержащей части 52 образовано нижнее отверстие 52B. Клапан 57A подачи жидкости соединен с нижним отверстием 52B. Клапан 57A подачи жидкости предназначен для регулирования выпуска экстрагированной жидкости из гранулосодержащей части 52. Нижнее отверстие 52B, с которым соединен клапан 57A подачи жидкости, является открытым в экстракционную камеру слева от гранул М кофе.
Теперь будет приведено описание функционирования устройства 1 для экстрагирования, сконструированного так, как описано выше. Сначала экстрагирующий растворитель подают из резервуара 54 с экстрагирующим растворителем в первый канал 51 подачи путем приведения в действие клапана-переключателя 59 каналов. Экстрагирующий растворитель, поданный в первый канал 51 подачи, заливают из открытого конца первого канала 51 подачи в левую экстракционную камеру. В этот момент, поскольку обеспечено, что открытый конец первого канала 51 подачи расположен в непосредственной близости от поверхности внутренней стенки гранулосодержащей части 52, то экстрагирующую среду медленно заливают вдоль поверхности внутренней стенки. Следовательно, заливка экстрагирующего растворителя из первого канала 51 подачи не оказывает возмущающего воздействия на гранулы М кофе. При заливке экстрагирующей среды экстрагированная жидкость, содержащая экстрагированные ингредиенты кофе, также втекает в правую экстракционную камеру.
С другой стороны, подачу экстрагирующего растворителя в первый канал 51 подачи прекращают путем изменения положения клапана-переключателя 59 каналов. По истечении заданного промежутка времени в этом состоянии клапан-переключатель 59 каналов приводят в действие еще раз для того, чтобы начать подачу экстрагирующего растворителя во второй канал 61 подачи. За счет этой подачи экстрагирующего растворителя экстрагированная жидкость в правой экстракционной камере постепенно перемещается в левую экстракционную камеру. В этот момент открывают клапан 57A подачи жидкости, соединенный с нижним отверстием 52B, посредством чего выпускают экстрагированную жидкость, имеющуюся в гранулосодержащей части 52.
На Фиг. 20 на виде в сечении показана гранулосодержащая часть 52 имеющая усовершенствованную форму нижней поверхности. Здесь, на Фиг. 20А показана гранулосодержащая часть 52, которая используется в кофеварке, показанной на Фиг. 18. Как показано на Фиг. 20А, нижняя поверхность гранулосодержащей части 52 образована как область 52С перевернутого круглого конуса вокруг нижнего отверстии 52В, обеспечивая, тем самым, возможность постепенно собирать экстрагированную жидкость в нижнем отверстии 52В для ее выпуска в резервуар для хранения. Однако, экстрагированная жидкость, остающаяся в области 52С перевернутого круглого конуса, не проходит через гранулы М кофе при ее выпуске. Это означает, что горькие ингредиенты в экстрагированной жидкости в области 52С перевернутого круглого конуса не удаляются. Следовательно, наклон формы перевернутого круглого конуса необходимо задать как можно меньшим для минимизации этого количества экстрагированной жидкости. На Фиг. 20В показана гранулосодержащая часть 52 которая используется в кофеварке, показанной на Фиг. 22. Для нее основная концепция является такой же, как и для варианта по Фиг. 20А. Однако, поскольку в этом случае экстрагирующий растворитель движется в направлении налево-направо, то нижнее отверстие 52В также смещено влево. Соответственно, область 52С перевернутого круглого конуса также смещена влево. На Фиг. 21 показан пример формирования наклонных пазов 52D на нижней поверхности гранулосодержащей части 52. Несмотря на то,
что нижняя поверхность самой гранулосодержащей части 52 не является наклонной, наклонные пазы 52D образованы так, что постепенно становятся более глубокими при приближении от периферийной части к центральной части гранулосодержащей части 52. Следовательно, экстрагированная жидкость, прошедшая через гранулы М кофе, собирается в нижнем отверстии 52B через наклонные пазы 52D. К тому же, поскольку та область, где может оставаться экстрагированная жидкость, ограничена наклонными пазами 52D, то по сравнению с областью перевернутого круглого конуса, показанной на Фиг.20, количество экстрагированной жидкости, из которой не адсорбировались горькие ингредиенты, может быть минимизировано. Участки 52D могут быть образованными не в виде пазов, а в виде выступов, образуя области между выступами, служащие в качестве наклонных пазов (каналов).
На Фиг.22 показан пример устройства 1 для экстрагирования кофе, в котором использован сифон. Основная конструкция является аналогичной конструкции обычного сифона. Однако отличие от обычного сифона состоит в том, что обеспечен удерживающий элемент 11 и нижний фильтрующий элемент 10, которые расположены соответственно выше и ниже гранул М кофе в верхнем контейнере 72. Они предназначены для улучшения эффекта адсорбции горьких ингредиентов за счет ограничения перемещения гранул М кофе. В этом варианте выполнения изобретения вода хранится и нагревается в нижнем контейнере 76. Воду нагревают до тех пор, пока она не станет горячей водой, которая поднимается в верхний контейнер 72 из-за эффекта сифона. В этот момент горячая вода проходит через область гранул М кофе снизу этой области вверх этой области. Затем нагрев прекращают, и экстрагированная жидкость перемещается из верхнего контейнера 72 в нижний контейнер 76. Когда экстрагированная жидкость снова проходит через гранулы М кофе, горькие ингредиенты адсорбируются на гранулы М кофе.
Допустимый интервал используемого количества воды равен объему гранул М кофе, умноженному на коэффициент от около 0,3 до около 2. Предпочтительно используемое количество воды равно объему гранул, умноженному на коэффициент от около 0,5 до около 1,5. Что касается по существу прямоугольной формы слоев гранул М кофе в сечении в осевом направлении, то допустимый интервал значений отношения (H/L) ширины (L) прямоугольника к его высоте (H) составляет от 0,1 до 10. Однако это отношение предпочтительно составляет от около 2 до около 6. Кроме того, допустимый интервал значений скорости подачи горячей воды (из нижнего контейнера в верхний контейнер, из верхнего контейнера в нижний контейнер) равен около от 3 до 100 в единицах объемной скорости (SV). Однако скорость подачи предпочтительно составляет от около 7 до около 34. В случае прохождения жидкости с использованием эффекта сифона на основании изменений внутреннего давления существует вероятность того, что скорость подачи будет настолько высокой, что адсорбция целевых горьких ингредиентов будет недостаточной. Это также влечет за собой недостаток, заключающийся в понижении температуры экстрагированной жидкости, и недостаток, заключающийся в чрезвычайно низкой степени экстрагирования и, следовательно, в высоких затратах. Следовательно, после того как вся вода переместилась в верхний контейнер 72, вручную может быть выполнена подача (вторая заливка) экстрагирующего растворителя (горячей воды) сверху.
На Фиг.23 показано устройство для экстрагирования кофе (кофеварка) 1 сифонного типа, в котором используют цилиндрические гранулы М кофе. Это устройство 1 для экстрагирования кофе содержит гранулы М кофе, верхний контейнер 72, расположенный выше гранул М кофе, и нижний контейнер 76, расположенный ниже гранул М кофе. В устройстве 1 для экстрагирования кофе также обеспечен резервуар 74 с экстрагирующим растворителем (резервуар для воды). Вода в резервуаре 74 с экстрагирующим растворителем может быть подана в верхний контейнер 72 через канал подачи 71 за счет нагрева. Кроме того, под нижним контейнером 76 установлено средство 75 нагрева для нагрева нижнего контейнера 76.
Теперь будет приведено описание функционирования этого устройства 1 для экстрагирования кофе. Гранулы М кофе находятся в цилиндрической трубке (трубке с кофе), в которой порошок кофе помещен между нижним фильтрующим элементом 10 и удерживающим элементом 11 без возможности его перемещения. Нижний контейнер 76 заранее заполняют водой (ее количество приблизительно равно объему гранул М кофе, умноженному на коэффициент от 0,3 до 2). После этого трубку с кофе устанавливают между нижним контейнером 76 и верхним контейнером 72. Внутри кофеварки обеспечен резервуар 74 для воды, отдельный от нижнего контейнера 76.
В таком состоянии, которое, например, описано выше, средство 75 нагрева нагревает воду в нижнем контейнере 76. За счет эффекта сифона в результате нагрева воды в нижнем контейнере 76 горячая вода поднимается из нижнего контейнера 76 в верхний контейнер 72 через гранулы М кофе в трубке с кофе. В этот момент канал 71 подачи находится в закрытом состоянии. После того как большая часть воды, находящейся в нижнем контейнере 76, переместилась в верхний контейнер 72, канал подачи 71 открывают для подачи нагретой горячей воды, подаваемой из резервуара 74 для воды, в верхний контейнер 72. Экстрагированная жидкость и поданная горячая вода смешиваются друг с другом. Эта смесь проходит через трубку с кофе в ходе перемещения в нижний контейнер 76. В этот момент горькие ингредиенты являются адсорбированными на сотовой структуре гранул М кофе, таким образом экстрагируют кофе с чистым вкусом. Следующую процедуру экстрагирования выполняют путем замены трубки с кофе на новую.
На Фиг.24 показана кофеварка 1 такого типа, что трубку с кофе перемещают в направлении сверху вниз. Сначала в состоянии по Фиг.24A трубку с кофе (гранулы М кофе) размещают в верхнем положении в верхнем контейнере 72. В нижней части трубки с кофе образовано отверстие. Между тем, в нижней поверхности трубки с кофе обеспечен клапан, удерживаемый в закрытом состоянии. При этих условиях подают горячую воду из канала 71 подачи. Поданную горячую воду подают в верхний контейнер 72, и она проникает в гранулы М кофе через отверстие трубки с кофе. Таким образом экстрагируют кофе из гранул М кофе.
Затем, как показано на Фиг.24B, трубку с кофе помещают в нижнее положение. Одновременно с этим открывают клапан на нижней поверхности трубки с кофе. Таким образом, экстрагированная жидкость в верхнем контейнере 72 перемещается в нижний контейнер 76, проходя через трубку с кофе. В этот момент вся экстрагированная жидкость проходит через гранулы М кофе, вследствие чего горькие ингредиенты адсорбируются. Таким образом, может быть создано устройство, в котором трубку с кофе перемещают в направлении сверху вниз для обеспечения возможности прохождения экстрагированной жидкости через гранулы М кофе.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение может быть применено для устройства для экстрагирования напитка для экстрагирования напитка, например кофе.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 - устройство для экстрагирования напитка (кофе)
2 - гранулосодержащая часть
2B, 2B' - нижнее отверстие
3 - элемент, представляющий собой крышку
5 - канал подачи
7 - канал подачи жидкости
M - гранулы кофе