КОФЕВАРОЧНАЯ МАШИНА С ЗАВАРОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ И ПОДОГРЕВАТЕЛЕМ ДЛЯ КОФЕ, СОЕДИНЕННЫМ С ЗАВАРОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ
COFFEE MACHINE WITH BREWING DEVICE AND HEATER FOR COFFEE, CONNECTED TO BREWING DEVICE

Изобретение относится к кофеварочной машине, имеющей заварочное устройство для приготовления и выдачи заваренного с помощью заварочного устройства кофейного напитка, и способу заваривания и выдачи заваренного кофейного напитка с помощью такой кофеварочной машины.
Изобретение относится, в частности, к заварочному устройству для заваривания кофейного напитка в секции для заваривания, причем секция для заваривания соединена со стороны входа с трубопроводом для подвода горячей воды, а со стороны выхода - с трубопроводом для выдачи кофе.
Устройство для заваривания кофе, к которому со стороны входа подводят горячую воду и которое на своей стороне выхода во время процесса заваривания или после его завершения выдает готовый заваренный кофе, само по себе известно. В такое заварочное устройство подают преимущественно горячую воду или воду для заваривания, причем воду, которая поступает из резервуара для воды, сначала с помощью насосного или т.п. устройства направляют через прямоточный водоподогреватель, где она подогревается. Кроме того, известны также такие заварочные устройства, в которых всю воду сначала нагревают в резервуаре для воды большего объема, а затем подают в секцию для заваривания. В любом случае горячая вода еще проходит по трубопроводу после подогрева больший или меньший отрезок пути, пока не достигнет входа в заварочное устройство.
При этом, в частности, возникает проблема, заключающаяся в том, что отрезок трубопровода, пролегающий между устройством для подогрева воды и входом в секцию для заваривания, может иметь - в зависимости от типа, времени и частоты предшествующих операций заваривания - разные температуры. Таким образом, нельзя заранее сказать, какая настоящая температура горячей воды присутствует на входе в секцию для заваривания. В этом отношении это является недостатком и слишком высокая температура заваривания увеличивает количество горьких веществ, экстрагируемых, например, из завариваемого кофе, в результате чего полученный кофе становится горьким на вкус.
С другой стороны слишком низкая температура заваривания так же мало желательна, так как в этом случае желаемый аромат не выделяется из кофе тонкого помола, и полученный кофе в результате становится безвкусным. Температура заваривания, составляющая от 90° до 95°, в общем считается идеальной.
Для решения этой известной проблемы из уровня техники известны многие решения для дальнейшего повышения при необходимости температуры воды для заваривания на входе в секцию для заваривания с учетом прохождения дополнительного пути по трубопроводу между устройством подогрева воды для заваривания и собственно секцией для заваривания.
Из патента US 6,701,068 B2 известно, например, устройство для дополнительного подогрева воды для заваривания, которое расположено прямо перед областью, из которой выходит готовая подогретая вода для заваривания. В направлении течения перед упомянутым устройством для дополнительного подогрева воды для заваривания находится собственно главное устройство для подогрева воды для заваривания, которое со стороны входа получает холодную воду, подогревает ее, а затем на стороне выхода подает в ту часть трубопровода, которая соединяется с ним, т.е. с главным устройством с дополнительным устройством подогрева воды для заваривания. Возможное нежелательное охлаждение подогретой воды перед процессом заваривания случается точно в этом участке трубопровода и компенсируется с помощью дополнительного устройства подогрева воды для заваривания, так что для заваривания имеется достаточно горячая вода.
Похожее решение известно из выложенной заявки US 2005/0066820 А1, причем здесь вода для заваривания, заранее подогретая в сетевом подогревателе, по пути следования к входу секции для заваривания так же проходит через другой нагревательный элемент, выполненный в виде прямоточного водоподогревателя, причем в этом случае при необходимости дополнительным нагревательным элементом управляет блок управления. Подогретая вода для заваривания входит по подводящему трубопроводу под давлением в заварочную камеру секции для заваривания. автоматически наполняемую молотым кофе, так что в заварочной камере получают, в частности, заваренный кофе в виде эспрессо. Заваренный кофе в предложенном случае проходит по выходному трубопроводу к наконечнику для выхода кофе и там, через выпускное отверстие наконечника выходит из кофеварочной машины, причем трубопровод для выдачи кофе соединен одним своим концом с выходом заварочной камеры, а его второй конец входит в наконечник, так что трубопровод для выдачи кофе образует жидкотекучее соединение, соединяющее заварочную камеру с выпускным отверстием наконечника.
Из выложенной заявки US 2008/0008461 А1 известно решение, в котором температура воды для заваривания удерживается постоянной с помощью одного единственного устройства для подогрева воды для заваривания за счет промежуточного включения датчика регулирования температуры в канал для прохождения воды для заваривания, находящийся между подогревателем воды и секцией для заваривания. И в этом известном из уровня техники решении были описаны попытки удерживать температуру воды для заваривания постоянной на входе секции для заваривания с помощью ее регулирования.
Наконец, из патента DE 69911675 T2 известно такое устройство, при котором секция для заваривания - в данном случае секция для заваривания кофеварочной машины для приготовления эспрессо - выполнена с возможностью поворота из рабочего положения в нерабочее. После поворота в нерабочее положение теплопередающая область секции для заваривания прилегает к нагревательному элементу. В процессе последующего заваривания нагретая таким образом (в нерабочем положении) секция для заваривания снова возвращается в рабочее положение и тем самым может компенсировать при данных условиях слишком низкую температуру подведенной воды для заваривания. Подогретую воду для заваривания вводят в представленном случае в заварочную камеру секции для заваривания под давлением, так что в заварочной камере заваренный кофе получается в виде эспрессо, причем заваренный кофе вытекает из заварочной камеры по трубе и его можно получить из кофеварочной машины.
Особое требование в отношении воспроизводимости вкуса заваренного кофейного напитка представляют кофеварочные машины с устройствами для заваривания, в которых кофейный напиток, заваренный в соответствующем заварочном устройстве, должен поступать по относительно длинному выходному трубопроводу к выпускному отверстию для кофе кофеварочной машины. Это подходит, например, для автоматических кофеварочных машин, в которых завариваемый кофе автоматически поступает в заварочную камеру секции для заваривания, а затем заваривается горячей водой, находящейся под давлением, для получения, например, эспрессо. В таких кофеварочных машинах подогретая для заваривания вода или соответственно заваренный кофейный напиток чаще всего проходит в трубопроводах большие расстояния, прежде чем заваренный кофейный напиток можно получить из кофеварочной машины. При этом могут иметь место - с распределением по всей длине трубопроводов - относительно большие теплопотери, величина которых к тому же может сильно колебаться. Поэтому кофейные напитки, приготовленные несколько раз подряд, могут сильно отличаться по температуре и вкусу.
Задачей изобретения является устранение описанных выше недостатков и создание кофеварочной машины, имеющей заварочное устройство, подходящее, в частности, для приготовления кофе эспрессо, с помощью которого очень просто, но эффективно можно обеспечить постоянно оптимальное качество кофейного напитка.
Другой задачей изобретения является представление соответствующего способа заваривания и выдачи кофейного напитка с постоянно оптимальным качеством.
В отношении кофеварочной машины задача, стоящая в основе изобретения. решается с помощью предмета п.1.
Кофеварочная машина для приготовления и выдачи заваренного кофейного напитка через, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для кофе имеет заварочное устройство для приготовления заваренного кофейного напитка путем заваривания предопределенного количества кофе в горячей воде, находящейся под давлением, причем заварочное устройство содержит секцию для заваривания с заварочной камерой для приема заданного количества кофе, трубопровод для подвода воды для заваривания, соединенный с секцией для заваривания и входящий в заварочную камеру, для подачи горячей воды в заварочную камеру и устройство для подачи горячей воды в заварочную камеру. При этом устройство для подачи горячей воды выполнено для того, чтобы горячую воду впустить под давлением в заварочную камеру по трубопроводу для подачи горячей воды. Кроме того, заварочная камера имеет выход для заваренного кофейного напитка, а заварочное устройство содержит трубопровод для выдачи кофе, который образует сплошное жидкотекучее соединение для заваренного кофейного напитка между выходом заварочной камеры и выпускным отверстием для кофе. При этом трубопровод для выдачи кофе имеет первый конец, который присоединен к выходу заварочной камеры и имеет вход, соединяемый текучей средой с выходом заварочной камеры, для приема заваренного кофейного напитка. Кроме того, трубопровод для выдачи кофе имеет второй конец, который имеет выход, соединяемый текучей средой с выпускным отверстием для кофе, для выдачи заваренного кофейного напитка.
Согласно изобретению заварочное устройство имеет подогреватель кофе для подогрева каждый раз заваренного кофейного напитка в трубопроводе для выдачи кофе, причем подогреватель кофе расположен между выходом заварочной камеры и выпускным отверстием для кофе и выполнен как прямоточный водоподогреватель для подогрева заваренного кофейного напитка во время его прохождения по трубопроводу для выдачи.
Существенный аспект изобретения состоит в том, что подогреватель кофе расположен между выходом заварочной камеры и выпускным отверстием для кофе кофеварочной машины, например на или в трубопроводе для выдачи кофе, а заваренный кофейный напиток можно подогреть с помощью подогревателя, когда он (кофейный напиток) находится в трубопроводе для выдачи или протекает через трубопровод для выдачи в направлении концевой области, находящейся на стороне выхода, трубопровода для выдачи кофе. Благодаря этому сам процесс заваривания можно реализовать в секции для заваривания при оптимальной температуре заваривания, не опасаясь того, что заваренный напиток - например, из-за затянувшегося перерыва в работе кофеварочной машины - после выхода из секции для заваривания по пути в устройство для выдачи кофе может в известной мере остыть настолько, что пострадает вкусовое качество заваренного напитка.
Правда, в уровне техники уже была определена проблема, заключающаяся в том, что слишком низкая температура заваривания или сильно колеблющаяся температура заваривания может отрицательно влиять на качество заваренного напитка, как правило, кофе, выходящего из секции для заваривания. Но, тем не менее, до настоящего времени не было выявлено, что после заваривания при выходе из секции для заваривания заваренный напиток, как правило, нужно подать в устройство для выдачи кофе по дополнительным трубопроводам, что так же может отрицательно повлиять на качество заваренного напитка, так как есть опасения, что напиток перед выходом его из устройства для выдачи снова остынет.
При этом следует учесть, что температура кофейного напитка, выходящего на конце устройства для выдачи, наконец, опять же зависит от того, какая температура установлена для этих трубопроводов или для устройства для выдачи кофе. находящихся позади секции для заваривания. В частности, на вкусовое качество заваренного напитка оказывается влияние, если его температура слишком низкая. В случае с кофе добиваются, например, температуры при выдаче кофе от 80° до 85°. Эта (идеальная) температура зачастую, в частности, понижается тогда, когда элементы, находящиеся позади выхода секции для заваривания, т.е. трубопровод для выдачи кофе и относящееся к нему устройство для выдачи кофе, остывают до комнатной температуры, например, после затянувшегося перерыва в работе кофеварочной машины.
В одной выгодной форме выполнения кофеварочной машины предусмотрено, например, включение в работу подогревателя для кофе тогда, когда после состоявшегося процесса заваривания заваренный кофе поступает из секции для заваривания в трубопровод для выдачи кофе. Таким образом, обеспечивается, что подогреватель только тогда включается в работу, когда действительно нужно выдать заваренный кофейный напиток, что, в частности, выгодно по соображениям экономии электроэнергии. Для этого выгодно выполнить подогреватель по возможности так, чтобы он, с одной стороны, хорошо передавал теплоту, полученную, как правило, от нагревательного элемента, трубопроводу для выдачи кофе, а с другой стороны, имел в свою очередь маленькую массу, чтобы он - в смысле наибольшей крутизны регулировочной характеристики или короткого времени простоя - мог реагировать наиболее динамично на повторное включение в работу после возможного перерыва.
Согласно другой форме выполнения предложенного изобретения может быть так же выгодно включить в работу подогреватель кофе тогда, когда подача заваренного кофе из заварочного устройства в трубопровод для выдачи кофе уже закончилась. Эта возможность учитывается, в частности, непосредственно по окончании процесса заваривания, когда в трубопроводе для выдачи кофе еще есть остатки заваренного напитка. В этом случае благодаря достаточно продолжительной работе подогревателя в трубопроводе для выдачи кофе получается пузырь пара, который способствует тому, что в этой области трубопровода для выдачи кофе создается избыточное давление. Благодаря этому жидкость, все еще находящаяся в трубопроводе для выдачи, вытесняется в направлении устройства выдачи кофе, в результате чего, с одной стороны, можно достигнуть почти полной выдачи заваренного напитка в чашку, а с другой стороны, избежать длительной задержки ранее заваренного напитка в трубопроводе для выдачи кофе. Благодаря этому в последующем процессе заваривания остатки от предыдущего процесса заваривания почти не попадают в устройство выдачи кофе и тем самым в чашку. Это, во-первых, желательно, так как эти остатки от заваривания естественно могут остыть и тем самым отрицательно повлиять на температуру выданного заваренного напитка, а во-вторых, - например, при более длительном перерыве в работе - можно эффективно избежать окисления или скисания этих остатков процесса заваривания в трубопроводе для выдачи кофе. Для этого может быть целесообразным установить подогреватель как можно ближе по соседству на конце секции для заваривания на стороне выхода, чтобы участки трубопровода для выдачи кофе, на которые оказывает влияние работа подогревателя кофе, и тем самым участки, которые можно эффективно освободить с помощью пузыря пара, составляли наибольшую часть всех участков трубопровода для выдачи кофе между секцией для заваривания и устройством для выдачи кофе.
В одной конкретной форме выполнения заварочного устройства предусмотрено, что подогреватель имеет трубку, причем рядом с трубкой находится нагревательный элемент. Этот нагревательный элемент имеет, со своей стороны, токоподводы, причем после приложения электрического напряжения используемая энергия преобразуется в теплоту и нагревательный элемент нагревается. Трубку помещают на пути следования жидкости по трубопроводу для выдачи кофе, и она имеет для этого подводящий соединительный элемент, а также выходной соединительный элемент, которые входят в каждом случае в находящиеся напротив концы трубки. Разумеется, можно также выполнить подогреватель в виде установленного с внешней стороны нагревательного элемента, который, например, приклеивают или приваривают к имеющемуся трубопроводу для выдачи кофе, устанавливая достаточный тепловой контакт.
Кроме того, упомянутую трубку, которая размещается на пути следования жидкости в трубопроводе для выдачи кофе, можно жестко соединить, по меньшей мере, в отдельных областях, с расположенным рядом нагревательным элементом. При этом опять же, в частности, можно сварить или склеить трубку с нагревательным элементом в отдельных областях для обеспечения хорошего теплового контакта.
В другой конкретной предпочтительной форме выполнения подогревателя заварочного устройства в дополнение к трубке и находящемуся рядом с ней нагревательному элементу предусмотрен корпус, который выполнен из наилучшего теплопроводящего материала. Для этого подходит, в частности, алюминий, однако возможны и другие материалы, хорошо проводящие тепло. При этом корпус может быть, в частности, литым и выполненным путем скрепления заливкой трубки и нагревательного элемента. Благодаря наличию корпуса для подогревателя улучшается не только механическая устойчивость, но также благодаря теплоэкономным и теплопроводящим свойствам применяемого материала обеспечивается то, что в процессе передачи тепла нагревательного элемента на трубку случаются наименьшие теплопотери.
В одной конкретной форме выполнения предложенного изобретения трубка нагревательного элемента изготовлена из хромистой стали или алюминия, благодаря чему обеспечивается определенная передача тепла от расположенного рядом нагревательного элемента на трубку.
В другой конкретной форме выполнения предложенного изобретения предусмотрено, что нагревательный элемент, выполненный как элемент резистивного нагрева, представляет собой керамический толстослойный нагревательный элемент. Для этого нагревательный элемент помещают на керамическую подложку, имеющую определенную толщину и тем самым ограниченную мощность аккумулирования тепла. Благодаря этому по причине относительно небольшой задержки в регулировочной характеристике нагревательного элемента возможна равномерная передача тепла, выработанного нагревательным элементом, на соседнюю трубку. Разумеется, также возможно выполнить нагревательный элемент как обычный терморезистор с положительным температурным коэффициентом (РТС-нагревательный резистор). В случае применения обычного терморезистора с положительным температурным коэффициентом можно при заранее рассчитанных параметрах выгодным образом добиться того, чтобы регулирование температуры происходило без дополнительных регулирующих элементов.
Другие подробности предложенного изобретения раскрыты с помощью примера выполнения кофеварочной машины со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 схематичное изображение заявленной кофеварочной машины с заварочным устройством, имеющим секцию для заваривания;
Фиг.2 секция для заваривания согласно фиг.1 в продольном сечении;
Фиг.3 трехмерное изображение подогревателя для кофе, применяемого в кофеварочной машине согласно фиг.1.
На фиг.1 представлено принципиальное изображение заявленной кофеварочной машины 100 с заварочным устройством 10, причем заварочное устройство 10 в представленном примере выполнения состоит из секции для заваривания 30, подогревателя для кофе 50, а также трубопровода для выдачи кофе 40.
Трубопровод для выдачи кофе 40 соединяет секцию для заваривания 30 с устройством для выдачи кофе 45 и имеет концевую область 41, находящуюся на стороне секции для заваривания и соединенную с секцией для заваривания 30, а также концевую область 42, находящуюся на стороне выдачи кофе и соединенную с устройством для выдачи кофе 45. Концевая область 41, находящаяся на стороне секции для заваривания, граничит с первым концом 40-2 устройства для выдачи кофе 45, который предназначен для приема кофейного напитка, заваренного в секции для заваривания. В предложенном примере выполнения трубопровод для выдачи кофе 40 разветвляется в концевой области 42, находящейся на стороне выдачи, и имеет два вторых конца 40-2, находящихся напротив первого конца 40-1 и входящих в два расположенных рядом друг с другом выходных отверстия для кофе 47, через которые кофейный напиток, заваренный в секции для заваривания 30, может вытекать из трубопровода для выдачи 40, например в чашку 49, установленную под трубопроводом для выдачи кофе 40. В представленном примере выполнения подогреватель для кофе 50 находится в концевой области 41 на стороне секции для заваривания. На стороне входа заварочное устройство 10 соединено с подводящим трубопроводом для горячей воды 31, по которому для заваривания кофейного напитка в секции для заваривания 30 в эту секцию для заваривания 30 подводят горячую воду.
Горячая вода в подводящем трубопроводе имеет при этом температуру, подходящую для заваривания соответствующего кофейного напитка, предпочтительно от 90 до 95°C. Необходимая температура горячей воды в подводящем трубопроводе 31 достигается при этом путем ее подогрева в подогревателе 24. Для этого к подогревателю воды для заваривания 24 подводят из резервуара для воды 20 свежую воду, причем в представленном примере выполнения создается необходимое гидродавление с помощью насоса 23, который расположен между резервуаром для воды 20 и подогревателем воды для заваривания 24.
Кроме того, предусмотрен расходомер 22, который может быть установлен на пути следования свежей воды между резервуаром для воды 20 и подогревателем воды для заваривания 24 для выдачи информации о количестве подогретой свежей воды, т.е. горячей воды для заваривания, поступившей в заварочное устройство. При выявлении положительного расхода воды через расходомер 22 можно сделать вывод, что в данный момент идет процесс заваривания, а если расход воды не определяют, то из этой информации можно, соответственно, сделать вывод о том, что процесса заваривания нет. Подобный расходомер можно, разумеется, установить также между подогревателем воды для заваривания 24 и секцией для заваривания 30. Кроме того, можно установить дополнительно или самостоятельно подобный расходомер в трубопроводе для выдачи кофе 40. В этих случаях может быть необходимым выставить в этих похожих расходомерах более высокие температуры для жидкости и/или выполнить их соответственно более надежными в отношении подверженности к загрязнениям в результате отложений.
Информацию о том, что процесс заваривания состоялся, а также о том, что он не состоялся или уже закончился, могут так же хорошо сообщать и другие измеряющие устройства, например датчики давления. Кроме того, эту информацию, в частности при внедрении заявленного заварочного устройства в кофеварочную машину-автомат, можно предоставлять в распоряжение этой автоматической кофеварочной машине или автоматической кофеварке с помощью управления выполнением программы.
Согласно описанной форме выполнения блок управления 29 кофеварочной машины 100 связан с описанным устройством для определения поступления воды к секции для заваривания 30, т.е. с расходомером 22. Блок управления 29 имеет, кроме того, соединение 50.1 с подогревателем для кофе 50 и предназначен для того, чтобы через это соединение 50.1 включать в работу подогреватель для кофе 50.1 или выключать его. Эта активизация подогревателя для кофе 50 происходит после соответствующей оценки информации, полученной от расходомера 22, т.е. после оценки того, состоялся ли процесс заваривания (расход воды определен) или нет. Чтобы получить информацию о недавнем завершении процесса заваривания, а также для установления возможного времени работы подогревателя для кофе 50 по инерции устройство управления 29 может иметь, кроме того, датчик времени.
В подводящий трубопровод для горячей воды 31, т.е. на участке пути между подогревателем воды для заваривания 24 и секцией для заваривания 30, можно установить сливной клапан 27, который после создания с помощью насоса 23 соответствующего гидродавления освобождает путь для протекания горячей воды в направлении секции для заваривания 30. По окончании процесса заваривания и тем самым после отключения насоса 23, с помощью соответствующей функции возврата сливного клапана 27 обеспечивается то, что горячая вода или в любом случае ее небольшое количество 31 не возвращается по подводящему трубопроводу для горячей воды снова в направлении подогревателя воды для заваривания 24.
Кроме того, в подводящем трубопроводе для горячей воды между сливным клапаном 27 и секцией для заваривания 30 можно предусмотреть устройство с дренажным клапаном 28, причем, например, после переключения устройства с дренажным клапаном 28 (из положения, представленного на фиг.1, в другое положение) можно установить соединение между подводящим трубопроводом для горячей воды 31 и дренажным трубопроводом 28.1, так что, например, после заваривания кофейного напитка 28.1 соответствующее избыточное количество горячей воды может поступить из секции для заваривания 30 в дренажный трубопровод 28.1 и его можно отвести по дренажному трубопроводу 28.1 (в емкость, не представленную на фиг.1).
Кроме того, предусмотрен переключающий клапан 25, соединенный с выходом подогревателя воды для заваривания 24 и устройством для вспенивания 26, предназначенным для приготовления молочной пены.
Элементы секции для заваривания 30 видны на фиг.2. Секция для заваривания 30 сконструирована для полного автоматического приготовления заваренных кофейных напитков, в частности кофе эспрессо, и базируется в отношении своей конструкции на решениях, известных, например, из патентов ЕР 0559620 или ЕР 2196116. Секция для заваривания 30 содержит ряд компонентов, укрепленных на опорной структуре 32, и может монтироваться в кофеварочной машине 100 вместе с опорной структурой 32 как одно целое. Секция для заваривания 30 содержит, в частности, заварочный цилиндр 33, установленный в опорах на опорной структуре 32 таким образом, что он может поворачиваться вокруг оси вращения R (направленной на фиг.6 перпендикулярно плоскости чертежа). Благодаря этому заварочный цилиндр 33 (с помощью привода, не представленного на фиг.2) можно поворачивать в два разных положения. На фиг.2 заварочный цилиндр 33 показан в положении, в котором секция для заваривания 30 готова для заваривания кофейного напитка. В этом положении заварочный цилиндр 33 установлен таким образом, что конец вставляемой при заваривании пробки 34, способной совершать по направляющей 34-1, укрепленной на опорной структуре, в продольном направлении линейное перемещение и двигаться с помощью привода 34-2 вдоль направляющей 34-1, может проходить в заварочный цилиндр 33 вдоль продольной оси A заварочного цилиндра 33 в отверстие 33-1, выполненное на конце заварочного цилиндра 32, так что пробка 34 плотно запирает это отверстие 33-1. Заварочный цилиндр имеет на конце, находящемся напротив отверстия 33-1, второе отверстие 33-2. которое плотно запирается с помощью поршня 35, перемещающегося вдоль продольной оси А заварочного цилиндра 33. В процессе заваривания кофе пробка 34, вставляемая при заваривании, и поршень 35 установлены относительно заварочного цилиндра 33 таким образом, что в заварочном цилиндре 33 между пробкой 34, вставляемой при заваривании, и поршнем 35 образуется заварочная камера 36.
Чтобы в секции для заваривания 30 можно было приготовить кофейный напиток, нужно сначала наполнить заварочную камеру 36 молотым кофе. Как видно на фиг.2, конец подводящего трубопровода для горячей воды 31 входит в канал для горячей воды 35-1, выполненный в поршне 35 и соединенный с заварочной камерой 36 с помощью нескольких (на фиг.2 не представленных) отверстий. По подводящему трубопроводу 31 горячая вода под давлением проходит в заварочную камеру 36 (как это показано на фиг.2 стрелкой 31). Как видно на фиг.2, пробку 34, вставляемую при заваривании, стыкуют с выходом 37 заварочной камеры 36.
Заваренный в заварочной камере 36 кофейный напиток может выходить из заварочной камеры 36 через выход 37. Как видно на фиг.2, конец 40-1 трубопровода для выдачи кофе 40 присоединен к выходу 37, так что заваренный кофейный напиток на этом конце 40-1 может течь в трубопровод для выдачи 40 и к выпускным отверстиям 47 кофеварочной машины 100 (это обозначено на фиг.2 стрелкой 40). Далее на фиг.2 показано, что в выходе 37 заварочной камеры 36 расположен клапан 38. Клапан 38 выполнен так, что он удерживает выход 37 заварочной камеры в запертом положении, пока давление горячей воды в заварочной камере 36 не станет меньше заданного минимального значения и выход 37 не освободится для выдачи заваренного кофейного напитка (например, эспрессо), когда давление горячей воды в заварочной камере 36 станет выше заданного минимального значения.
Для наполнения заварочной камеры 36 молотым кофе перед приготовлением кофейного напитка или для удаления уже используемого для заваривания молотого кофе после приготовления кофейного напитка из заварочного цилиндра 33 заварочный цилиндр 33 может поворачиваться на продольном краю 32-1 опорной структуры 32. Для этого пробка 34, вставляемая при заваривании, должна с помощью привода 34-2 сначала переместиться вдоль направляющей 34-1 так, что пробка 34 больше не входит в заварочный цилиндр 33 и не закрывает отверстие 33-1. Если заварочный цилиндр 33 повернулся к продольному краю 32-1 опорной структуры 32, то отверстие 33-1 заварочного цилиндра 33 становится свободным для доступа, так что использованный молотый кофе (с помощью поршня 35) можно по выбору (например, автоматически) удалять через отверстие 33-1 или для заваривания определенный молотый кофе можно подавать через отверстие 33-1 в заварочный цилиндр (например, автоматически).
Клапан 38 можно установить таким образом, что молотый кофе можно заваривать в заварочной камере 36 горячей водой под давлением 5 бар или под большим давлением. Соответственно насос 23 можно выполнить таким образом, что горячую воду можно вводить в заварочную камеру под давлением 5 бар или при большем давлении. При этих условиях в секции для заваривания 30 можно, в частности, готовить заваренный кофейный напиток в виде эспрессо.
Ход процесса заваривания кофейного напитка согласно предложенному изобретению раскрывается далее более подробно на основе примера выполнения, представленного на фиг.1.
После включения в работу насоса 23 свежая вода из резервуара 20 течет в направлении подогревателя воды для заваривания 24, причем количество проходящей воды регистрирует расходомер 22 и передает эту информацию блоку управления 29. Подогреватель воды для заваривания 24 нагревает проходящую через него свежую воду до температуры, которая требуется для заваривания кофейного напитка и которая составляет, как правило, от 90 до 95°С. Переключающий клапан 25 закрыт, так что нагретая вода для заваривания или пар устройства для вспенивания 26 не поступают. Таким образом, путь нагретой воды для заваривания проходит позади подогревателя 24 в направлении сливного клапана 27, который благодаря создавшимся градиентам давления освобождает путь для прохождения жидкости в подводящем трубопроводе для воды для заваривания 31 в направлении устройства с дренажным клапаном 28. Дренажный клапан включается, так что протекающая горячая вода поступает к входу в секцию для заваривания 30, которая является частью заварочного устройства 10.
В результате соответствующей подготовки, например путем наполнения заварочной камеры 36 молотым кофе, секция для заваривания 30 находится к началу процесса заваривания в готовом для заваривания состоянии. Горячую воду, которая находится на входе в секцию для заваривания и в которой поддерживается постоянная температура, внутри секции для заваривания 30 используют теперь для приготовления кофейного напитка и для выдачи его на выходе 37 заварочной камеры 36. Эта подача заваренного кофейного напитка может заключаться в простом прохождении горячей воды через молотый кофе с последующей соответствующей фильтрацией. Кофейный напиток можно также готовить в секции для заваривания другим способом.
Заваренный кофейный напиток течет затем в трубопровод для выдачи 40, на котором установлен подогреватель для кофе 50. Готовый заваренный кофейный напиток, подведенный к подогревателю 50, имеет, кроме прочего, в течение процесса заваривания возможные теплопотери внутри секции для заваривания 30, т.е. температуру, которая ниже, чем оптимальная температура для питья кофейного напитка. В качестве оптимальной температуры для питья кофейного напитка можно рассматривать, например, температуру от 80 до 85°С.
Следовательно, при выдаче кофе подогреватель 50, конструкция которого далее раскрывается более подробно, включается в работу. Подогреватель для кофе 50 подогревает кофейный напиток в трубопроводе для выдачи кофе 40 до температуры. которая высока настолько, что кофейный напиток после попадания его в чашку имеет температуру, которая соответствует оптимальной температуре для питья. Из трубопровода для выдачи кофе 40 кофейный напиток, подогретый до оптимальной температуры, поступает затем в устройство для выдачи кофе 45, предназначенное для того, чтобы выдать кофе по возможности равномерно и в значительной мере без разбрызгивания через выпускные отверстия 47 в установленную под ним чашку 49.
По окончании процесса заваривания, т.е. когда, например, с помощью расходомера 22 установлено, что в секцию для заваривания 30 поступило достаточное количество горячей воды, подогреватель воды для заваривания 24, а также насос 23 отключают, и протекание воды через заварочное устройство 10 прерывается. Теперь с помощью соответствующей оценки датчика времени блока управления 29 можно оставить подогреватель для кофе 50 в рабочем состоянии на ограниченное время также и после завершения процесса заваривания или еще раз привести в действие. Так как к трубопроводу для выдачи кофе 40 не подводят никакую другую жидкость, то остаток жидкости, находящийся в трубопроводе для выдачи кофе 40, подогревают и дальше. Благодаря этому продлению, а в некоторых случаях благодаря образованию пузыря пара в непосредственной близости от концевой области 41 трубопровода для выдачи кофе 40, находящейся на стороне секции для заваривания, этот процесс приводит к нарастанию давления внутри трубопровода для выдачи кофе 40, в результате чего оставшаяся жидкость, в данном случае остатки свежезаваренного кофейного напитка, выходят в направлении устройства выдачи кофе 45 и тем самым в чашку. Тем самым в значительной степени препятствуют пребыванию остатков заваренного кофе в трубопроводе для выдачи кофе 40. С одной стороны, в возможном последующем процессе заваривания желательно не подводить или подводить в очень малых количествах оставшийся в трубопроводе для выдачи и при известных условиях остывший кофейный напиток в устройство выдаче кофе 45, что могло бы еще больше снизить температуру напитка. С другой стороны, это целесообразно по гигиеническим причинам, так как можно уменьшить риск того, что при более длительном простое остатки напитка, находящиеся в выходном трубопроводе для кофе 40, прокиснут.
На фиг.3 показан вид подогревателя для кофе 50 в перспективе, как его применяют, например, в кофеварочной машине 100, описанной в связи с фиг.1.
Как видно на фиг.3, подогреватель кофе 50 имеет корпус 55, выполненный предпочтительно из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например из алюминия. Если этот корпус 55 изготавливают способом отливки, то он может быть выполнен, в частности, в виде цельного блока, причем материал, т.е. алюминий, имеет встроенный продолговатый нагревательный элемент 54, а также расположенную рядом с ним трубку 61.
Трубка 61, проходящая в корпусе 55, представляет собой путь следования подогреваемого напитка, причем направление прохождения указано стрелкой 60. Ориентация трубки 61 внутри корпуса 55 схематично показана на фиг.3 с помощью параллельно проходящих пунктирных линий.
Трубка имеет подводящее соединение 51, а также выходное соединение 52, причем соединения служат для того, чтобы вставлять подогреватель для кофе 50 в трубопровод для выдачи кофе 40. Трубопровод для выдачи кофе 40 может состоять из двух гибких трубок, причем обе гибкие трубки имеют такие размеры, что один конец одной гибкой трубки выполнен с возможностью насаживания на подводящее соединение 51, а другой конец этой гибкой трубки образует на стороне секции для заваривания концевую область 41 трубопровода для выдачи кофе 40, и один конец другой гибкой трубки выполнен с возможностью насаживания на выходное соединение 52, а другой конец этой другой гибкой трубки образует на стороне выдачи концевую область 42 трубопровода для выдачи кофе 40. Альтернативно можно соединить подводящее соединение 51 подогревателя для кофе 50 напрямую с секцией для заваривания 30 или выходом 37 заварочной камеры 36, так чтобы подводящее соединение 51 образовывало на стороне секции для заваривания концевую область 41 трубопровода для выдачи кофе 40.
Рядом с трубкой 61 проходит резистивный нагреватель 54, ориентация которого внутри корпуса 55 так же обозначена пунктирной линией. Для подачи электропитания нагревательный элемент 54, который является, например, терморезистором с положительным температурным коэффициентом, имеет токоподводы 53. Не нужно никакого другого выполнения, чтобы нагревательный элемент 54 имел при необходимости электроизоляцию для предотвращения непредполагаемого закорачивания цепи тока на металлический корпус.
После создания соответствующего электрического напряжения на токоподводах 53 нагревательный элемент 54 нагревается и отдает большую часть полученного тепла на хорошо проводимый корпус 54, за счет чего снова происходит передача тепла на трубку 61. При этом жидкость (согласно предложенному изобретению это подогреваемый кофе), протекающая по трубке 61, так же нагревается.
Можно также расположить трубку 61, а также нагревательный элемент 54 не в теплопроводящем корпусе 55, а на участке непосредственно рядом друг с другом и соединить теплопроводящим переходом, например сварить вместе или склеить.
Формообразование трубки 61, а также нагревательного элемента 54 и при необходимости корпуса 55 не ограничивается по существу прямой ориентацией. Можно также придать такому подогревателю для кофе 50 изогнутую форму, например U-образную.
Трубка 61, которая в показанном примере выполнения в направлении течения 60 почти полностью окружена материалом корпуса 55, имеющим хорошую проводимость, и скреплена заливкой, состоит в свою очередь из хромистой стали или алюминия. Нагревательный элемент 54, выполненный в представленном случае в виде нагревательного резистора, предпочтительно в виде терморезистора с положительным температурным коэффициентом, может быть, однако, выполнен, например, в виде керамического толстослойного нагревательного элемента. Во всех случаях обеспечено то, что при применении заявленной кофеварочной машины выдаваемый напиток даже при возможной потере температуры во время процесса заваривания можно нагреть до нужной температуры, которая равна оптимальной температуре для питья.
Заварочное устройство 10 может быть выполнено таким образом, что нагревательный элемент 54 при подогреве каждый раз заваренного кофейного напитка нагревается соответственно до заданной температуры, причем током, всякий раз проходящим через нагревательный элемент 54, управляет блок управления 29. Температура каждый раз заваренного кофейного напитка может меняться при протекании кофейного напитка по трубопроводу для выдачи кофе 40 на пути между подогревателем кофе 50 и соответствующими выходными отверстиями 47, причем соответствующее изменение температуры кофейного напитка зависит от настоящей температуры трубопровода для выдачи кофе 40 в области между подогревателем для кофе 50 и соответствующими выходными отверстиями для кофе 47. Для того чтобы температура кофейного напитка, выдаваемого устройством выдачи кофе 45, находилась в заданных температурных границах, током, каждый раз проходящим через нагревательный элемент 54, можно управлять, например, в зависимости от температуры трубопровода для выдачи кофе 40, имеющейся в настоящий момент.
В представленном примере выполнения датчик температуры 48 для подготовки измеряемой величины для температуры линии для кофе 46 установлен в концевой области 42 трубопровода для выдачи кофе 40 со стороны выхода, например вблизи выпускных отверстий для кофе 47, причем подогреватель для кофе 50 является управляемым с помощью блока управления 29 в зависимости от каждый раз подготовленной измеряемой величины для соответствующей температуры трубопровода 40. Для этого датчик температуры 48 соединен с блоком управления 29 с помощью соединения 48.1, представленного на фиг.1, так что в блок управления 29 поступает информация о температуре в линии для кофе 46, измеренной каждый раз датчиком температуры 48, и блок управления 29 управляет током, проходящим через нагревательный элемент 54, в зависимости от значений измеренной температуры датчиком температуры 48.
Датчик температуры 48 можно установить также в другом месте линии для кофе 46, например, в области трубопровода для выдачи кофе 40 между подогревателем для кофе 50 и концевой областью 42 трубопровода для выдачи кофе 40 со стороны выхода или на подогревателе для кофе 50.
Альтернативно можно установить также несколько датчиков температуры на линии для кофе 46 (вдоль линии для кофе 46) и/или установить один или несколько датчиков температуры на трубопроводе для выдачи кофе 40 (для измерения температуры трубопровода для выдачи кофе 40 в разных местах), причем соответствующие датчики температуры можно соединить с блоком управления 29, так чтобы блок управления 29 имел информацию о температурах трубопровода для выдачи кофе 40, измеренных соответствующими датчиками температуры, а блок управления 29 управлял бы током, проходящим через нагревательный элемент 54, в зависимости от соответствующих измеренных значений температуры соответствующих датчиков температуры.
Кофеварочную машину 100 можно выполнить таким образом, чтобы сам пользователь мог изменять температуру кофейного напитка, выдаваемого устройством выдачи кофе 45, причем пользователь может выбрать заданное значение температуры, которую имеет кофейный напиток, выходящий из трубопровода для выдачи кофе 40, перед приготовлением соответствующего кофейного напитка с помощью средства предварительной установки. Для этого устройство блок 29 может управлять подогревателем для кофе 50 в зависимости от предварительно выбранного каждый раз заданного значения. Блок управления 29 может, в частности, управлять током, проходящим через нагревательный элемент 54, в зависимости от предварительно выбранного каждый раз заданного значения также с помощью средства предварительной установки в заданном температурном диапазоне.
Выбор соответствующего заданного значения можно осуществить с помощью традиционных средств. Представленная на фиг.1 кофеварочная машина 100 имеет, например, средство предварительной установки 70 для предварительного выбора заданного значения температуры кофейного напитка, выходящего из трубопровода для выдачи 40, которое выполнено в виде кнопочного пульта с несколькими кнопками управления 70.2. Кнопки управления 70.2 в каждом случае предназначены для разных заданных значений температуры кофейного напитка, выходящего из трубопровода для выдачи 40, например для разных значений температуры в диапазоне от 80 до 95°С. Нажав соответствующую кнопку 70.2, можно постепенно изменить соответствующее заданное значение. Как видно на фиг.1, средство предварительной установки 70 связано с блоком управления посредством соединения 70.1, так что заданное значение, выбранное с помощью кнопок 70.2, можно передать в блок управления 29, и это заданное значение может быть учтено блоком управления 29 при управлении подогревателем для кофе 50 или при управлении током, проходящим через нагревательный элемент 54.
Средство предварительной установки 70 можно, разумеется, заменить на средство предварительной установки другой конструкции, например на поворотную ручку настройки, ползунковый регулятор, сенсорный дисплей, кнопочный пульт с нумерацией для ввода соответствующего заданного значения или другие средства, которые позволяют изменять заданное значение плавно или в несколько приемов.
Подогреватель для кофе 50 можно заменять в рамках предложенного изобретения также на прямоточный подогреватель другой конструкции, например на трубообразный нагревательный элемент из стекла (например, в форме трубки из стекла с установленными нагревательными резисторами из проволоки) или на трубку с индуктивным нагревом.