DE102004046451A1

DE102004046451A1 - Kaffeemaschine und Düsenblech dafür

Info

Publication number: DE102004046451A1
Application number: DE102004046451A
Authority: DE
Inventors: Johann Magg; Andreas Mayr; Michael Steffl
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06
Also published as: WO2006032695A1; EP1793716A1; CN101068492A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine, insbesondere Espresso- oder Kaffeepad-Maschine, mit einer Brühkammer, in der bei Betrieb Kaffeemehl unter Druck von erhitztem Wasser und/oder Dampf zur Bereitung von Kaffee durchsetzt wird, wobei in der Brühkammer wenigstens eine Auslassdüse zum Auslass bereiteten Kaffees vorgesehen ist, die eine lichte Austrittsquerschnittsfläche und zumindest eine weitere, der Austrittsquerschnittsfläche in Kaffeedurchtrittsrichtung vorgelagerte lichte Querschnittsfläche aufweist. Um eine gattungsgemäße Kaffeemaschine derart zu verbessern, dass die Qualität der Crema erhöht wird, wird vorgeschlagen, dass die lichte Austrittsquerschnittsfläche nicht kleiner als die weitere lichte Querschnittsfläche ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine verbesserte Crema-Qualität erreicht. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes Düsenblech.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Düsenblech gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.

Kaffeemaschinen des Standes der Technik arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien. Die gängigsten Modelle sind die sogenannten drucklos arbeitenden Kaffeemaschinen. Bei diesen fließt Wasser aus einem Vorratsbehälter in ein elektrisch beheizbares Rohr. Insbesondere durch Dampfentwicklung in diesem Rohr wird erwärmtes Wasser dann durch eine Steigleitung zu einem Auslauf gedrückt, über welchen das erwärmte Wasser dann in einen Kaffeefilter tropft. Aus diesem Kaffeefilter kann der Filterkaffee bei atmosphärischem Druck dann in eine Kanne fließen.

Im Gegensatz hierzu liegt bei Espressomaschinen ein erhöhter Druck im Bereich des Kaffeemehls vor, beispielsweise 15 bar. Dies wird erreicht, indem Wasser aus einem Wasserbehälter oder einer sonstigen Wasserzuführung einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe zugeführt wird, die das Wasser dann unter hohem Druck über einen elektrisch heizbaren Bereich einer Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung zuführt. Diese Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung umfasst im Allgemeinen ein Sieb zur Aufnahme des Kaffees. Zur Erzeugung des hohen Drucks im Bereich des Kaffees ist die Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung während des Betriebs in einem gegen die Atmosphäre abgedichteten Bereich angeordnet, der als Druckraum oder Brühkammer bezeichnet wird.

Bei einer weiteren prinzipiell anders arbeitenden Kaffeemaschine ist vorgesehen, das Wasser zur Zubereitung des Kaffees zunächst aus einem Wasserbehälter in einen beheizbaren Zwischenbehälter zu überführen. Von diesem Zwischenbehälter gelangt das erwärmte Wasser zu einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe, von der es unter erhöhtem Druck, beispielsweise 2 bis 3 bar, einer in einer abgedichteten Brühkammer vorgesehenen Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung zugeführt wird.

Bei einer besonderen, als sog. Kaffeepad-Maschine bezeichneten Form von Kaffeemaschinen mit einer Brühkammer, ist vorgesehen, dass der Kaffee nicht in loser Form als Kaffeemehl in die Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung eingebracht wird, sondern in Form eines Kaffeepads, das heißt in verdichteter Form mit Filterpapier umgeben, in einen Halter eingelegt wird. Der Halter ist in einer Brühkammer angeordnet, die aus einem Brühkammeroberteil und einem dichtend mit diesem verbindbaren Brühkammerunterteil gebildet wird. Über das Brühkammeroberteil wird erhitztes Wasser bzw. Dampf in die Brühkammer zugeführt. Der Halter für die Kaffeepads kann Teil des Brühkammerunterteils oder als separates Teil in dieses eingesetzt sein. Das Brühkammerunterteil weist eine Auslassöffnung auf, aus der bereiteter Kaffee austreten kann. Der Halter kann so gestaltet sein, dass das erhitzte Wasser bzw. der Dampf weitestgehend ungehindert den Kaffeepad durchströmen kann.

Die Auslassöffnung muss so gestaltet sein, dass einerseits der Kaffeefluss gewährleistet ist und andererseits in der Brühkammer der erforderliche Druck aufgebaut werden kann. Zur genauen Definition der Auslassöffnung ist es daher bekannt, ein Düsenblech aus einem harten und temperaturbeständigen Material, wie z.B. Metall, zu verwenden, welches in eine Halterung des Brühkammerunterteils eingesetzt werden kann. Das Düsenblech weist einen Grundkörper und eine diesen durchsetzende Düsenöffnung auf. Düsenbleche nach dem Stand der Technik werden durch Ausstanzen der Düsenöffnung aus dem Grundkörper hergestellt. Bei diesem Herstellungsverfahren kommt es am Eingang der Düsenöffnung durch Kaltverformung zu einer trichterartigen Absenkung, während sich ausgangsseitig ein Grat um die Austrittsöffnung herum ergibt. Das Flächenverhältnis der Austrittsöffnung zur Eintrittsöffnung, d.h. das Verhältnis des lichten Austrittsquerschnitts zum lichten Eintrittsquerschnitt, liegt, wie der Fachmann auf dem Gebiet der Stanztechnik weiß, bei etwa 0,61. Bei Verwendung derartiger Brühkammer-Austrittsdüsen in einer Kaffeemaschine beobachtet man häufig eine hinsichtlich Menge und Qualität unzureichende Crema-Bildung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kaffeemaschine derart zu verbessern, dass die Crema-Bildung optimiert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Kaffeemaschine dadurch auf, dass die lichte Austrittsquerschnittsfläche nicht kleiner als die weitere lichte Querschnittsfläche ist.

Dieser Erfindung liegt zunächst die überraschende Erkenntnis der Ursachen der unzureichenden Crema-Bildung zugrunde. Bei Verwendung einer Düse nach dem Stand der Technik kommt es in einer Kaffeemaschine zu einer Kompression des Kaffees in der Düsenöffnung. Da die Kompressibilität des Wassers im Kaffee bei den auftretenden Drücken vernachlässigbar ist, führt die Kompression im Wesentlichen zu einer Reduktion der Schaumbildung, d.h. die Menge und Qualität der Crema, die sich durch die Fettanteile im Kaffee bilden kann, wird gestört. Dem wird erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, dass der Kaffeestrahl in der Düse nicht oder nicht nur komprimiert wird, sondern sich ggf. bereits in der Düse entspannen kann. Das Ergebnis ist eine besonders voluminöse und zugleich feinporige Crema.

Bei einer einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lichte Profil der Austrittsdüse zylinderförmig ist. Das bedeutet, dass beim Durchgang durch die Düse kein Kompressionseffekt auftritt. Das Flächenverhältnis aller lichten Querschnitte der Düse, insbesondere das Verhältnis von Eintritts- zu Austrittsöffnung, ist gleich eins.

Noch günstiger kann es sein, das lichte Profil der Austrittsdüse kegelstumpfförmig zu gestalten. Im Zusammenhang mit den oben erläuterten Grundprinzipien der Erfindung ist der Kegelstumpf so zu orientieren, dass seine Basis die Austrittsöffnung der Düse bildet. Der Kaffeestrahl passiert beim Eintritt in die Düse den engsten Querschnitt, um sich danach gleichmäßig entspannen zu können.

Bei einer weiteren, komplexeren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lichte Profil der Austrittsdüse einen ersten, zylindrischen Abschnitt und einen zweiten, dem zylindrischen Abschnitt in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist. Eine solche Düsenform kombiniert die Vorteile der beiden vorgenannten Varianten. Der Kaffee durchläuft zunächst einen Kanal gleichmäßiger Weite, um sich dann im kegelstumpfförmigen Abschnitt entspannen zu können.

Bei einer anderen kombinierten Variante weist das lichte Profil der Austrittsdüse einen ersten, sich in Kaffeedurchtrittsrichtung erweiternden, kegelstumpfförmigen Abschnitt und einen zweiten, dem kegelstumpfförmigen Abschnitt in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, zylindrischen Abschnitt auf. Bei dieser Variante entspannt sich der Kaffeestrahl zunächst im kegelstumpfförmigen Abschnitt auf ein vorgegebenes Entspannungsniveau, um dann in einen weiten, zylindrischen Kanal geleitet zu werden. Diese Düsenform kann auch als Diffusordüse bezeichnet werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung, die alle vorgenannten Varianten betreffen kann, ist vorgesehen, dass die Wandung der Austrittsdüse wenigstens einen Durchbruch aufweist, über den das Düseninnere mit dem Brühkammeräußeren in gasaustauschender Verbindung steht. Dies unterstützt die erwünschte Crema-Bildung. Durch den oder die Durchbrüche kann Luft nach Art einer Strömungspumpe angesaugt und mit dem Kaffeestrahl verwirbelt werden. Die Fettanteile des Kaffees werden hierdurch aufgeschlagen, was zu besonders starker Crema-Bildung führt.

Vorzugsweise ist die Austrittsdüse als Einsatz in einen Auslasskanal der Brühkammer ausgestaltet. Damit ergibt sich hinsichtlich der Wahl von Material und/oder Verarbeitungsverfahren für die einzelnen Teile eine größere Flexibilität für den Hersteller.

Aus der obigen Erläuterung wird erkennbar, dass die spezielle Wahl der Düse, starken Einfluss auf die Menge und Qualität der Crema hat. Da eine Wertung der Eigenschaften einer Crema jedoch dem individuellen Geschmack des Benutzers unterworfen ist, ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Austrittsdüse austauschbar ist. Beispielsweise kann jeder verkauften Maschine ein Satz unterschiedlicher Austauschdüsen beigegeben werden, sodass jeder Benutzer seine individuellen Vorlieben bzgl. der Crema verwirklichen kann.

Da die Austrittsdüse einer besonderes starken Belastung ausgesetzt ist, ist sie vorzugsweise aus Metall gefertigt ist.

Die Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Düsenblech dadurch auf, dass die Austrittsquerschnittsfläche nicht kleiner als die weitere Querschnittsfläche ist. Wirkungen und Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ergeben sich in analoger Weise aus den obigen Erläuterungen zu der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine.

Bei verschiedenen Varianten kann vorgesehen sein, dass

– das Profil der Düsenöffnung zylinderförmig ist,
– das Profil der Düsenöffnung kegelstumpfförmig ist,
– das Profil der Düsenöffnung einen ersten, zylindrischen Abschnitt und einen zweiten, dem zylindrischen Abschnitt in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist oder
– das Profil der Düsenöffnung einen ersten, sich in Kaffeedurchtrittsrichtung erweiternden, kegelstumpfförmigen Abschnitt und einen zweiten, dem kegelstumpfförmigen Abschnitt in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, zylindrischen Abschnitt aufweist.

Bevorzugt weist die Wandung der Düsenöffnung wenigstens einen Durchbruch auf, über den das Düseninnere mit dem Düsenäußeren in gasaustauschender Verbindung steht.

Bzgl. der Vorteile und Wirkungen dieser Varianten wird analog auf die obige Beschreibung verwiesen.

Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßem Kaffeemaschine;
2 eine Schnittansicht der Kaffeemaschine von 1;
3 eine Schnittansicht eines Brühkammerunterteils der Kaffeemaschine von 1;
4 verschiedene Ausführungsformen des Düsenblechs 40 im axialen Schnitt.
5 ein gestanztes Düsenblech nach dem Stand der Technik.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Kaffeemaschine 10. Die Kaffeemaschine 10 umfasst einen flachen Ständerteil 12, einen säulenartigen Vorrats- und Betriebsteil 14 und einen Kaffeebereitungsteil 16. Der Kaffeebereitungsteil 16 ist oberhalb des Ständerteils 12 an dem Vorrats- und Betriebsteil angeordnet. Im vorderen Bereich des Ständerteils 12 ist ein Bedienfeld mit mehreren Bedientasten 18a, 18b und 18c sowie einer Kontrollleuchte 19 angeordnet.
2 zeigt eine Schnittdarstellung derselben Kaffeemaschine 10. Der Vorrats- und Betriebsteil umfasst im Wesentlichen einen Wassertank 20, einen Durchlauferhitzer 22, eine nicht dargestellte Pumpe sowie verschiedene Verbindungsleitungen zwischen den genannten Elementen. Der Kaffeebereitungsteil 16 umfasst eine Brühkammer 24, umfassend ein Brühkammerunterteil 26 sowie ein Brühkammeroberteil 28. Unterhalb der Brühkammer 24 ist ein Auslauftopf 30 vorgesehen, in welchen bereiteter Kaffee von der Brühkammer 24 läuft. Der Auslaufopf 30 weist ein Auslaufrohr 32 auf, über welches bereiteter Kaffee in einen auf dem Ständerteil 12 bereitgestellten Auffangbehälter, z.B. eine Tasse, läuft. Der Auslauftopf ist von einem Auslaufgehäuse 31 umgeben.
3 zeigt eine Schnittzeichnung durch das Brühkammerunterteil 26. Das Brühkammerunterteil 26 weist eine vorzugsweise runde Aufnahme 34 für (nicht dargestellte) Kaffeepads auf. Der Boden 36 der Aufnahme 34 ist vorzugsweise auf eine zentrale Vertiefung 38 hin abfallend ausgebildet. Zur Kaffeebereitung wird das Brühkammerunterteil 26 mit einem in 3 nicht dargestellten Brühkammeroberteil dichtend verbunden, sodass erhitztes Brühwasser unter Druck den Kaffeepad in der Aufnahme 34 durchdringen kann. Der Kaffee wird dann durch eine Düse, angedeutet durch das Düsenblech 40, in der zentralen Vertiefung 38 in den unter der Brühkammer 24 angeordneten Auslauftopf 30 gespritzt. Das Düsenblech 40 ist als Einsatz ausgestaltet und auf einer Schulter 82 in einem Auslasskanal 84 des Brühkammerunterteils gelagert.
4 zeigt verschiedene Ausführungsformen des Düsenblechs 40 im axialen Schnitt.
4a zeigt eine besonders einfache Ausführungsform, bei der das Profil der Düsenöffnung 86 zylinderförmig ausgestaltet ist.
4b zeigt eine Ausführungsform bei der das Profil der Düsenöffnung 86 kegelstumpfartig ausgebildet ist, wobei die Basis des Kegelstumpfs die Austrittsöffnung des Kaffeestrahls bildet. In der Wandung der Düse 40, d.h. im Mantel des Kegelstumpfs sind Öffnungen 88 angeordnet, über welche das Innere der Düse mit dem Außenbereich in Ver bindung steht, sodass Luft angesaugt und mit dem Kaffeestrahl zur Ausbildung einer voluminösen Crema verwirbelt werden kann.
4c zeigt eine weitere Ausführungsform des Düsenblechs 40, bei der das Profil der Düsenöffnung 86 einen ersten, zylinderförmigen Bereich 90 und einen zweiten, kegelstumpfförmigen Bereich 92 aufweist.
4d schließlich zeigt eine als Diffusordüse ausgebildete Austrittsdüse 40, deren Düsenprofil drei verschiedene Abschnitte aufweist: einen ersten zylinderförmigen Abschnitt 90, einen zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt 92 und schließlich einen dritten, wieder zylinderförmigen Endabschnitt 94. Bei allen Ausführungsformen ist die eigentliche Austrittsfläche des Kaffeestrahls zumindest nicht kleiner als irgendeine andere Fläche des Düsenprofils. Ebenso wie bei der Ausführungsform von 4a sind in der Düsenwandung Durchbrüche 88 zur Unterstützung der Schaumbildung vorgesehen.
5 schließlich stellt ein gestanztes Düsenblech nach dem Stand der Technik dar. Deutlich erkennbar ist im oberen Bereich der durch Kaltverformung erweiterte Bereich 96 und der Grad 98 um die untere Austrittsfläche. Ein solches Düsenprofil führt aufgrund der Kompression des Kaffees in der Düse zu verminderter Crema-Bildung.

10: Kaffeemaschine
12: Ständerteil
14: Vorrats- und Betriebsteil
16: Kaffeebereitungsteil
18a-c: Bedientasten
19: Kontrollleuchte
20: Wassertank
22: Durchlauferhitzer
24: Brühkammer
26: Brühkammerunterteil
28: Brühkammeroberteil
30: Auslauftopf
31: Auslaufgehäuse
32: Auslaufrohr
34: Aufnahme
36: Aufnahmeboden
38: Zentralöffnung
40: Düsenblech
82: Auflageschulter
84: Auslasskanal
86: Düsenöffnung
88: Durchbruch
90: zylindrischer Abschnitt
92: kegelstumpfförmiger Abschnitt
94: zweiter zylindrischer Abschnitt
96: Kaltverformungszone
98: Grat

Claims

Kaffeemaschine, insbesondere Espresso- oder Kaffeepad-Maschine, mit einer Brühkammer (24), in der bei Betrieb Kaffeemehl unter Druck von erhitztem Wasser und/oder Dampf zur Bereitung von Kaffee durchsetzt wird, wobei in der Brühkammer (24) wenigstens eine Auslassdüse (40) zum Auslass bereiteten Kaffees vorgesehen ist, die eine lichte Austrittsquerschnittsfläche und zumindest eine weitere, der Austrittsquerschnittsfläche in Kaffeedurchtrittsrichtung vorgelagerte lichte Querschnittsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Austrittsquerschnittsfläche nicht kleiner als die weitere lichte Querschnittsfläche ist.
Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichte Profil der Austrittsdüse (40) zylinderförmig ist.
Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichte Profil der Austrittsdüse (40) kegelstumpfförmig ist.
Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichte Profil der Austrittsdüse (40) einen ersten, zylindrischen Abschnitt (90) und einen zweiten, dem zylindrischen Abschnitt (90) in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, kegelstumpfförmigen Abschnitt (92) aufweist.
Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichte Profil der Austrittsdüse (40) einen ersten, sich in Kaffeedurchtrittsrichtung erweiternden, kegelstumpfförmigen Abschnitt (92) und einen zweiten, dem kegelstumpfförmigen Abschnitt (92) in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, zylindrischen Abschnitt (94) aufweist.
Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Austrittsdüse (40) wenigstens einen Durchbruch (88) aufweist, über den das Düseninnere mit dem Brühkammeräußeren in gasaustauschender Verbindung steht.
Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (40) als Einsatz in einen Auslasskanal (84) der Brühkammer (24) ausgestaltet ist.
Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (40) austauschbar ist.
Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (40) aus Metall gefertigt ist.
Düsenblech zur Verwendung als Austrittsdüse (40) einer Brühkammer (24) einer Kaffeemaschine, insbesondere einer Espresso- oder Kaffeepad-Maschine, mit einem Düsenblech-Grundkörper und einer diesen durchsetzenden Düsenöffnung (86), die eine Austrittsquerschnittsfläche und zumindest eine weitere, der Austrittsquerschnittsfläche bei bestimmungsgemäßer Orientierung in Kaffeedurchtrittsrichtung vorgelagerte Querschnittsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsquerschnittsfläche nicht kleiner als die weitere Querschnittsfläche ist.
Düsenblech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Düsenöffnung (56) zylinderförmig ist.
Düsenblech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Düsenöffnung (56) kegelstumpfförmig ist.
Düsenblech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Düsenöffnung einen ersten, zylindrischen Abschnitt (90) und einen zweiten, dem zylindrischen Abschnitt (90) in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, kegelstumpfförmigen Abschnitt (92) aufweist.
Düsenblech nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Düsenöffnung (56) einen ersten, sich in Kaffeedurchtrittsrichtung erweiternden, kegelstumpfförmigen Abschnitt (92) und einen zweiten, dem kegelstumpfförmigen Abschnitt (92) in Kaffeedurchtrittsrichtung nachgelagerten, zylindrischen Abschnitt (94) aufweist.
Düsenblech nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Düsenöffnung (56) wenigstens einen Durchbruch (88) aufweist, über den das Düseninnere mit dem Düsenäußeren in gasaustauschender Verbindung steht.