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Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, beispielsweise eine Portionseinheitenmaschine oder einen Kaffeevollautomaten, mit einer Brühkammer zum Auslaugen von Kaffeemehl, welches sich je nach Ausgestaltung der Kaffeemaschine als Portionseinheitenmaschine, insbesondere Kapselmaschine, oder Kaffeevollautomat in einer in der Brühkammer aufgenommenen Portionseinheit, insbesondere Kaffeekapsel oder unmittelbar in der Brühkammer befindet. Die Kaffeemaschine ist ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem die Brühkammer, die im Falle der Ausbildung der Kaffeemaschine als Portionseinheitenkaffeemaschine auch als Injektionskammer bezeichnet werden kann, mittels einer von einer Steuereinheit in Abhängigkeit eines Sensorsignals eines Durchflussmessers angesteuerten Förderpumpe mit Brühwasser versorgt wird, wobei die Förderpumpe in einem durch eine Heizeinrichtung sowie den signalleitend mit der Steuereinheit verbundenen Durchflussmesser führenden Wasserpfad angeordnet ist, welcher bevorzugt zu erwärmendes Wasser von einem Wassertank der Kaffeemaschine oder einem Festwasseranschluss der Kaffeemaschine bezieht, wobei über der Steuereinheit zugeordnete Eingabemittel, beispielsweise Eingabeknöpfe, Schiebe- oder Drehregler, eine elektronische Menüführung oder eine Fernbedienung, wie beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet, eines von mindestens zwei Brühprofilen zur Herstellung von Kaffeegetränken mit voneinander unterschiedlichen Geschmacksparametern ausgewählt wird und die Kaffeemaschine ein Kaffeegetränk in Abhängigkeit des ausgewählten Brühprofils brüht, wobei die Brühprofile jeweils eine Kaffeebezugsphase umfassen, in der Kaffee aus der Brühkammer zu einem Auslass fließt. Wie später noch erläutert wird ist es bevorzugt, wenn der Kaffeebezugsphase eine häufig auch als Vorbrühphase bezeichnete Durchfeuchtungsphase vorausgeht in der das in einer Portonseinheit oder unmittelbar in der Brühkammer befindliche Kaffeemehl durchfeuchtet und ganz besonders bevorzugt dabei verwirbelt wird.
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Die Kaffeemaschine umfasst entsprechende Funktionsmittel zur Ausführung der entsprechenden, teilweise verfahrensgemäß bzw. funktional offenbarten Merkmalen/Funktionalitäten.
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Eine als Kaffeevollautomat ausgebildete Kaffeemaschine mit einer volumenveränderlichen Brühkammer, die axial von einem entgegen der Federkraft verstellbaren Kolben begrenzt wird, der bei Brühwasserbeaufschlagung der Brühkammer entgegen der Federkraft der Feder unter Vergrößerung des Brühkammervolumens axial verstellt wird, ist in der
EP 1 217 925 B1 der Anmelderin beschrieben. In der Praxis wird die bekannte Kaffeemaschine so betrieben, dass in einer Durchfeuchtungsphase Brühwasser in die Brühkammer eingeleitet wird. Diese Durchfeuchtungsphase wird in der Praxis auch als Vorbrühen bezeichnet. Während dieser Durchfeuchtungsphase steigt der Brühwasserdruck in der Brühkammer an, da die Brühkammer ausgangsseitig von einem Cremaventil verschlossen ist. Auf die Durchfeuchtungsphase folgt eine Förderpause, woraufhin dann der Kaffeebezug mit einem Volumenstrom erfolgt. Nach Beendigung dieser Kaffeebezugsphase wird der Filterkuchen ausgepresst und der so getrocknete Trester ausgeworfen.
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Es besteht das Bedürfnis, beispielhaft wie zuvor ausgestaltete Kaffeemaschinen oder andere Kaffeemaschinentypen so zu betreiben, dass ohne die Notwendigkeit der Variation einer Vielzahl von Parametern, wie den Mahlgrad des Kaffeemehls, der Brühtemperatur, die Menge der Einwaage an Kaffeemehl usw., der Geschmack des Kaffeeproduktes ohne großen technischen Aufwand variierbar ist.
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Aus der
WO 01/12039 A2 sind Verfahren zur Steuerung einer Kaffeemaschine zur Herstellung von Filterkaffee bekannt, wobei die Kaffeemehl und Wassermenge variiert wird.
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Die
DE 10 2009 034 945 A1 offenbart eine Herstellung von Espresso- und amerikanischem Kaffee durch einen Kaffeevollautomaten, welcher im Rahmen einer intermittierenden Aktivierung einer Förderpumpe die Wassermenge variiert.
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Die
EP 2 279 683 A1 schlägt vor, bei einem Kaffeevollautomaten als Ansteuerparameter den Druck, die Temperatur und den Mahlgrad zu nutzen.
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Die
EP 2 392 239 B1 stellt darauf ab, zur Geschmacksvariation als Ansteuerparameter zumindest den Anpressdruck des Kaffeemehls und mindestens einen weiteren der folgenden Parameter zu variieren: den Mahlgrad des Kaffeemehls, die Brühtemperatur, die Menge der Einwaage an Kaffeemehl, die Menge und Dauer der Wasserzufuhr über einen Bypass, Umfang und Dauer einer Preinfusion.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kaffeemaschine zur Durchführung eines Verfahrens anzugeben, das es auf einfache Weise ermöglicht, bei fakultativ ansonsten gleichbleibenden Ausgangsbedingungen, insbesondere der gleichen Kaffeesorte, unterschiedliche Kaffeeprodukte mit einer signifikant unterschiedlichen Geschmacksspreizung herzustellen.
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Hinsichtlich der Kaffeemaschine wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d. h. bei einer gattungsgemäßen Kaffeemaschine dadurch, dass die Steuereinheit der Förderpumpe derart ansteuernd ausgebildet ist, dass die jeweilige Kaffeebezugsphase der (mindestens zwei unterschiedlichen) Brühprofile jeweils in mehrere Teilphasen unterteilt ist, und dass die Brühkammer in mindestens zwei der Teilphasen zumindest eines der (mindestens zwei unterschiedlichen) Brühprofile, bevorzugt in mehreren, bevorzugt sämtlichen unterschiedlichen Brühprofilen, durch entsprechende Parametrisierung der Steuereinheit und einer daraus resultierenden Regelung der Förderpumpe) mit einem unterschiedlichen Brühwasservolumenstrom von der Förderpumpe versorgbar ist und zu dem sich die (mindestens zwei unterschiedlichen) Brühprofile hinsichtlich der Größe des Brühwasservolumenstroms von mindestens einer jeweiligen Teilphase und/oder hinsichtlich einer Reihenfolge von jeweils mindestens zwei Teilphasen mit voneinander unterschiedlichen Brühwasservolumenströmen und/oder hinsichtlich einer Teilphasenzeitdauer von mindestens einer jeweiligen Teilphase und/oder hinsichtlich einer in mindestens einer jeweiligen Teilphase zu fördernden (absoluten) Brühwassermenge unterscheidet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine, die ausgebildet ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass diese die Förderpumpe so ansteuert, dass diese die Brühkammer in mindestens zwei Teilphasen einer mehrere Teilphasen umfassenden Kaffeebezugsphase mit Brühwasser in voneinander unterschiedlichen mittleren Brühwasservolumenströmen versorgt und weiter so ausgebildet ist, dass zwischen mindestens zwei Brühwasserprofilen auswählbar ist, die sich im Hinblick auf die Ausgestaltung der Kaffeebezugsphase unterscheiden. Zur Realisierung der Unterschiede zwischen den Teilphasen zumindest einer der Brühprofile und zur Realisierung der Unterschiede zwischen den Brühprofilen liegen der Steuereinheit bevorzugt entsprechende unterschiedliche Soll-Wertvorgaben vor bzw. sind dort hinterlegt.
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Der Erfindung liegt zunächst der Gedanke zugrunde, zur Geschmacksbeeinflussung bzw. -parametrisierung des mittels der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine hergestellten Kaffeeproduktes die, vorzugsweise auf eine Durchfeuchtungsphase folgende, Kaffeebezugsphase durch eine entsprechende Ansteuerung der Förderpumpe auf Basis von Soll-Vorgaben und der Berücksichtigung des Ist-Brühwasservolumenstroms in mehrere Teilphasen zu unterteilen, wobei sich mindestens zwei der Teilphasen eines Brühprofils aufgrund einer voneinander unterschiedlichen Soll-Brühwasservolumenstromvorgabe im Hinblick auf die Größe des aus der die Soll-Vorgabe umsetzenden Regelung resultierenden mittleren Brühwasservolumenstroms (flow), d. h. der Brühwassergeschwindigkeit, mit der die Brühkammer mit Brühwasser versorgt wird, unterscheiden. Anders ausgedrückt wird die Förderpumpe in mindestens zwei von mehreren Teilphasen einer Kaffeebezugsphase eines Brühprofils auf einem unterschiedlichen Soll-Brühwasser-volumenstrom geregelt, wobei im Rahmen der Regelung als Ist-Wert das Sensorsignal des Durchflussmessers (flow meter) berücksichtigt wird. Aufgrund des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist es auf überraschend einfache Weise möglich, Geschmacksparameter, bevorzugt allein, durch die Wahl unterschiedlicher mittlerer Brühwasservolumenströmen in unterschiedlichen Zeitabschnitten (Teilphasen) während der Kaffeebezugsphase zumindest eines der Brühprofile, bevorzugt mehrerer der Brühprofile, bevorzugt sämtlicher unterschiedlicher Brühprofile zu beeinflussen, ohne dass es notwendig ist, hierzu den Mahlgrad des Kaffeemehls, den Anpressdruck des Kaffeemehls in der Brühkammer oder die Einwaage des Kaffeemehls zu variieren.
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Dadurch, dass es die erfindungsgemäße Kaffeemaschine ermöglicht, durch eine entsprechende Ausgestaltung bzw. Parametrisierung der Steuereinheit in Verbindung mit signalleitend mit der Steuereinheit verbundenen Eingabemitteln zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Brühprofilen auszuwählen, die sich im Hinblick auf die Ausgestaltung ihrer jeweiligen Kaffeebezugsphase unterscheiden, unterschiedliche Kaffeeprodukte mit einer signifikanten geschmacklichen Spreizung herzustellen, selbst bei Verwendung der gleichen Kaffeesorte, dem gleichen Mahlgrad, der gleichen Kaffeemehleinwaage, usw. Mindestens zwei Teilphasen der Kaffeebezugsphasen der unterschiedlichen Brühprofile, zwischen denen, bevorzugt nutzerseitig, auswahlbar ist, unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Parametrisierung (Soll-Brühwasservolumenstrom und/oder Teilzeitphasendauer und/oder Soll-Brühwassermenge) und/oder die Teilphasen der unterschiedlichen Brühprofile weisen eine voneinander unterschiedliche Reihenfolge bzw. Abfolge auf.
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Es existieren also im Hinblick auf die Realisierbarkeit der Unterschiede zwischen mindestens zwei Brühprofilen, zwischen denen ausgewählt werden kann unterschiedliche alternativ oder kumulativ anwendbare Möglichkeiten. Bevorzugt differieren die mindestens zwei auswählbaren, unterschiedlichen Brühprofile durch entsprechende Soll-Wertvorgaben in der Steuereinheit dahingehend, dass sich zwei, bevorzugt an der gleichen Abfolgposition der Teilphasen oder an unterschiedlichen Abfolgepositionen der Teilphasen eingeordneten, Teilphasen der unterschiedlichen Brühprofile hinsichtlich ihrer mittleren Brühwasservolumenstroms unterscheiden. Anders ausgedrückt wird die Brühkammer in mindestens einer Teilphase der unterschiedlichen Brühprofile mit einem mittleren Brühwasservolumenstrom versorgt, der von allen anderen Brühwasserströmen der Teilphasen des anderen Brühprofils unterschiedlich ist. Noch anders ausgedrückt weist ein erstes der Brühprofile eine von mindestens zwei Teilphasen mit einem mittleren Brühwasservolumenstrom von a ml/min auf, während keine der mehreren Teilphasen der Kaffeebezugsphase eines zweiten Brühprofils eine Teilphase mit einem Brühwasservolumenstrom von a ml/min aufweist, es existiert im zweiten auswahlbaren Brühprofil keine Teilphase mit einem identischen Brühwasservolumenstrom, im Beispiel also mit a ml/min. Zusätzlich oder alternativ können sich mindestens zwei auswählbare Brühprofile durch entsprechende Soll-Vorgabe bzw. Parametrisierung dahingehend unterscheiden, dass die Reihenfolge von Teilphasen des jeweiligen Brühprofil mit voneinander unterschiedlichen Brühwasservolumenströmen unterschiedlich, z. B. vertauscht ist. So hat beispielsweise eine vorhergehende, beispielsweise erste Teilphase eines ersten Brühprofils einen Brühwasservolumenstrom von a ml/min und eine spätere, beispielsweise darauffolgende bzw. zweite Teilphase des ersten Brühprofils von b ml/min, während bei dem zweiten Brühprofil die vorhergehende, beispielsweise erste Teilphase einen Brühwasservolumenstrom von b ml/min und eine spätere, beispielsweise zweite, oder dritte, usw. Teilphase einen Brühwasservolumenstrom von a ml/min oder c ml/min aufweist, wobei gilt a ≠ b ≠ c. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass sich mindestens zwei Teilphasen auf unterschiedlicher Brühprofile aufgrund entsprechender Soll-Vorgabe mit identischem oder voneinander unterschiedlichem Brühwasservolumenstrom hinsichtlich ihrer Teilphase Zeitdauer und/oder der in der jeweiligen Teilphase zu fördernden (absoluten) Brühwassermenge unterscheiden. Sämtliche vorgenannten einzeln oder in beliebiger Gruppierung realisierbaren Möglichkeiten zur Differenzierung von mindestens zwei Brühprofilen zeichnen sich zumindest durch ein Brühprofil, vorzugsweise mehrere unterschiedliche Brühprofile aus, das bzw. die in ihrer (jeweiligen) Kaffeebezugsphase mindestens zwei Teilphasen mit voneinander unterschiedlichem Brühwasservolumenstrom aufweist/aufweisen.
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Durch die vorstehende Auswahlmöglichkeit zwischen mindestens zwei sich in Bezug auf die Ausgestaltung der Kaffeebezugsphase unterscheidenden Brühprofilen können mit Kaffeemehl der gleichen Sorte und ansonsten gleichen Voraussetzungen geschmacklich eine große Spreizung aufweisende unterschiedliche Kaffeeprodukte (mit derselben Kaffeemaschine) erzeugt werden.
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Im Hinblick auf den Zeitpunkt des Erreichens des Mindestbrühwasserdrucks gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es beispielsweise realisierbar, durch eine entsprechende Ansteuerung der Förderpumpe über die Steuereinheit, dass der Mindestbrühwasserdruck noch in der Durchfeuchtungsphase erreicht wird, insbesondere am Ende der Durchfeuchtungsphase oder alternativ während der ersten Teilphase der Kaffeebezugsphase, beispielsweise zu Beginn, d. h. am Anfang der ersten Teilphase oder in deren Mitte.
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Wie eingangs erwähnt gibt es im Hinblick auf die Ausgestaltung der Kaffeemaschine unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es denkbar, diese als Injektionskammer zur Aufnahme einer Portionseinheit, insbesondere einer Kaffeekapsel auszugestalten, wobei dann in die Portionseinheit in den entsprechenden Teilphasen Brühwasser mit einem unterschiedlichen Brühwasservolumenstrom eingeleitet wird, welches nach Auslaugen des Kaffeemehls zum Auslass der Kaffeemaschine strömt. Alternativ ist es möglich, die Kaffeemaschine als Kaffeevollautomat, bevorzugt mit integrierter Kaffeemühle auszugestalten, wobei dann das Kaffeemehl unmittelbar in der Brühkammer aufgenommen wird. Besonders gute Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bei einer Kaffeemaschine realisiert, die eine durch Brühwasserbeaufschlagung volumenveränderliche Brühkammer aufweisen. Hierzu wird die in einem Brühzylinder ausgebildete Brühkammer axial von einem Brühkolben begrenzt, der gemäß einer ersten alternativen Ausführungsvariante entgegen der Federkraft mit mindestens einer Feder durch Brühwasserbeaufschlagung der Brühkammer verstellbar ist, wobei sich in der Brühkammer benachbart zu einem an dem Brühkolben angeordneten Sieb ein Filterkuchen ausbildet. Bevorzugt öffnet die Brühkammer erst bei Erreichen eines Mindestbrühwasserdruck in der Brühkammer, vorzugsweise von mindestens 4 bar, ganz besonders bevorzugt aus einem Druckbereich zwischen 5 bar und 10 bar, noch weiter bevorzugt zwischen 5 bar und 8 bar. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen eines Cremaventils zwischen Brühkammer und Auslauf der Kaffeemaschine realisiert werden. Gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsvariante ist der Brühkolben nicht wie bei der ersten Alternative passiv bzw. mittelbar durch die Brühwasserbeaufschlagung selbst im Brühzylinder verstellbar, sondern mittels eines aktiven, bevorzugt elektromotorischen Antriebs. Bevorzugt verstellt der Antrieb den Kolben zunächst gegen das Kaffeemehl um dieses anzupressen, wobei nach dem Anpressvorgang vor und/oder während der Brühwasserbeaufschlagung durch entsprechende Verstellung des Kolbens mittels des Antriebs das Brühkammervolumen wieder (etwas) vergrößert wird.
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Um für den Fall der Realisierung einer volumenveränderlichen Brühkammer eine gute Durchfeuchtung sowie eine Verwirbelung des Kaffeemehls in der Durchfeuchtungsphase zu erreichen ist es bevorzugt, wenn das Kaffeemehl mittels des Kolbens vor Beginn der Durchfeuchtungsphase, d. h. vor Beginn der Brühwasserzuleitung axial von dem Kolben nicht gepresst wird oder maximal mit einem Druck von 6 bar, vorzugsweise 5 bar, weiter bevorzugt 4 bar, noch weiter bevorzugt 2 bar, beaufschlagt wird.
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Bevorzugt beträgt eine Mindestbrühwassermenge, die in einer, bevorzugt jeder Teilphase einer Kaffeebezugsphase zu fördern ist bzw. gefördert wird 1 ml, noch weiter bevorzugt 2 ml, ganz besonders bevorzugt 3 ml, noch weiter bevorzugt 4 ml und ganz besonders bevorzugt 5 ml.
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Bevorzugt ist es, wenn der Kaffeebezugsphase zumindest eines der Brühphasen, bevorzugt sämtlicher Brühprofile eine Durchfeuchtungsphase vorausgeht, in der das Kaffeemehl durch Einleiten von Brühwasser durchfeuchtet und besonders bevorzugt dabei verwirbelt wird. Um bei einer möglichen Ausführungsform der Kaffeemaschine als Kaffeevollautomat mit einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten, volumenveränderlichen Brühkammer eine vollständige Durchfeuchtung, insbesondere bei einer gleichzeitigen Verwirbelung des Kaffeemehls sicherzustellen ist es bevorzugt, wenn die Kaffeemenge so auf das anfängliche Brühkammervolumen vor der Brühwassereinleitung abgestimmt ist, dass ein fakultativ vorgesehner, entgegen der Federkraft einer Feder verstellbarer Brühkolben keinen oder nur einen geringen Anpressdruck auf das Kaffeemehl ausübt und das trockene Kaffeemehl insbesondere noch nicht maximal mittels des Brühkolbens komprimiert ist – bevorzugt erfolgt die Komprimierung zu einem Filterkuchen erst durch die Brühwassereinleitung, insbesondere dadurch, dass noch während der Durchfeuchtungsphase nach einer anfänglichen geringen Strömungsgeschwindigkeit des Brühwassers bzw. einem geringen Brühwasservolumenstrom dieser, beispielsweise exponentiell oder linear erhöht wird, so dass sich durch diese stärker werdende Brühwasserbeaufschlagung die gewünschte Komprimierung bzw. Filterkuchenbildung ergibt. Vorstehende Ausführungen gelten sinngemäß auch für anders ausgestaltete Brühkammern, sowohl von Vollautomaten als auch von Portionseinheitenmaschinen.
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Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die vorerwähnte Durchfeuchtungsphase unmittelbar oder allenfalls mit einer geringen Förderpause von weniger als 1,5 s, ganz besonders bevorzugt weniger als 1,0 s, noch weiter bevorzugt weniger als 0,5 s der Kaffeebezugsphase vorausgeht. Besonders zweckmäßig ist es, wenn nach Beendigung der Kaffeebezugsphase, d. h. nach einer Beendigung des Betriebs der Förderpumpe, insbesondere im Zusammenhang mit dem Öffnen eines Drainageventils für den Fall der Realisierung eines Kaffeevollautomaten, der in der Brühkammer gebildete Filterkuchen (Tresterkuchen) ausgepresst und dann aus der Brühkammer ausgestoßen wird, insbesondere mit einem verschiebbaren Brühkammerboden bzw. Auspresser/Auswerfer.
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Eine besonders große Beeinflussung von Geschmacksparametern wurde erreicht, wenn sich die mittleren Brühwasservolumenströme in mindestens zwei Teilphasen derselben Kaffeebezugsphase und/oder hinsichtlich des Erzielens einer großen geschmacklichen Spreizung bei unterschiedlichen Kaffeegetränken der Kaffeebezugsphasen unterschiedlicher Brühprofile, um mindestens 10%, bevorzugt um mindestens 20%, weiter bevorzugt um mindestens 30%, ganz besonders bevorzugt um mindestens 50% unterscheiden. In absoluten Werten betrachtet ist es zweckmäßig, wenn mindestens zwei Teilprofile (derselben oder unterschiedlicher Kaffeebezugsphasen) hinsichtlich ihres Brühwasservolumenstroms um mindestens 10 ml/min, weiter bevorzugt mindestens 20 ml/min, noch weiter bevorzugt mindestens 30 ml/min unterscheiden.
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In der Praxis ist ein bevorzugter konstanter Brühwasservolumenstrom pro Teilphase nur schwer realisierbar, da sich die Druckverhältnisse während der Extraktion ändern und die Förderpumpenleistung durch die Volumenstromregelung entsprechend nachjustiert bzw. geregelt werden muss. Es hat sich daher als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Brühwasservolumenströme über einen Zeitintervall von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% einer jeweiligen Teilphase maximal ±20%, bevorzugt maximal ±10% um einen arithmetischen Mittelwert dieses Zeitintervalls schwanken.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn sich mindestens zwei Teilphasen einer Kaffeebezugsphase desselben Brühprofils nicht nur hinsichtlich des mittleren Brühwasservolumenstroms (Brühwasserfördergeschwindigkeit) unterscheiden, sondern wenn auch die Brühwassermenge, die pro Teilphase gefördert wird unterschiedlich ist, sich bevorzugt um mindestens 20%, noch weiter bevorzugt um mindestens 30% unterscheidet. Zusätzlich oder alternativ ist es realisierbar, dass sich mindestens zwei Teilphasen von Kaffeebezugsphasen unterschiedlicher Brühprofile, bevorzugt um einen zuvor angegebenen Mindestprozentwert, hinsichtlich der geförderten bzw. parametrisierten Brühwassermenge unterscheiden.
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In absoluten Werten betrachtet ist es bevorzugt, wenn sich die Brühwassermenge in zwei Teilphasen mit unterschiedlichem mittleren Brühwasservolumenstrom derselben und/oder unterschiedlicher Brühprofile um mindestens 5 ml, noch weiter bevorzugt um 10 ml unterscheidet.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass vorteilhaft ein Soll-Brühwasservolumenstrom pro Teilphase und/oder eine Soll-Brühwasserfördermenge pro Teilphase von zumindest einem der Brühprofile, bevorzugt von zumindest zwei der Brühprofile einstellbar und/oder vorgebbar ist. Anders ausgedrückt kann die Kaffeemaschine im Hinblick auf die Ausgestaltung der Kaffeebezugsphase von zumindest einem der Brühprofile, bevorzugt von zumindest zwei der Brühprofile, vorzugsweise softwaremäßig, parametrisiert werden, indem ein Soll-Brühwasservolumenstrom für mindestens zwei Teilphasen eingestellt bzw. vorgegeben wird, auf den hin die Regelung der Förderpumpe erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann die Dauer von mindestens zwei Teilphasen durch Vorgabe einer mittels des Durchflussmengenmessers zu bestimmenden Soll-Brühwasserfördermenge vorgegeben werden. Je nach Ausgestaltung der Steuereinheit können vorgenannte Parameter für zumindest ein Brühprofil vorgegeben sein, ganz besonders bevorzugt für zumindest zwei Brühprofile, und/oder nutzerseitig, bevorzugt über eine entsprechende Menüführung von signalleitend mit der Steuereinheit verbundenen und/oder verbindbaren Eingabemitteln für zumindest ein Brühprofil, bevorzugt für mehrere Brühprofile individualisiert bzw. variiert werden.
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Im Hinblick auf die Realisierung der Brühprofilauswahl gibt es unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten. Bevorzugt wirkt die Steuereinheit hierzu signalleitend mit Eingabemitteln zusammen, die fest in der Kaffeemaschine verbaut und/oder als Fernbedienung, beispielsweise in Form eines Smartphons, oder eines Tablets realisiert sein können. Die Auswahl kann beispielsweise durch eine entsprechende Menuauswahl, bevorzugt auf einem Bildschirm der Kaffeemaschine, und/oder die Betätigung entsprechender Auswahlknöpfe oder Regler realisiert sein. Auch ist es möglich eine entsprechende Auswahlvorgabe, d. h. einen entsprechenden Auswahlcode zu scannen, der beispielsweise von einem Kaffeemehl- oder Kaffeebohnenhersteller, bevorzugt auf der Verpackung empfohlen wird.
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Im Hinblick auf die relative Zueinanderanordnung der Teilphasen ist es bevorzugt, wenn die Teilphasen ohne Förderpause, d. h. unmittelbar aufeinanderfolgen, d. h. ineinander übergehen. Auch ist es bevorzugt, wenn die Förderpumpe über die Dauer der Durchfeuchtungsphase und/oder der Kaffeebezugsphase durchgängig, d. h. nicht intermittierend betrieben wird, sondern dass diese kontinuierlich Brühwasser fördert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1: eine Darstellung einer bevorzugten Brüheinheit einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kaffeemaschine,
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2: exemplarisch eine Volumenverlaufskurve eines beispielhaften, nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Brühprofils, bei dem eine auf eine Durchfeuchtungsphase folgende Kaffeebezugsphase in drei Teilphasen mit unterschiedlichem Volumenstrom unterteilt ist, wobei die Kaffeemaschine so ausgebildet ist, dass zwischen zwei unterschiedlich ausgestalteten Brühprofilen auswählbar ist,
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3: das Ergebnis einer sensorischen Untersuchung des aus einem in der Figurenbeschreibung tabellarisch wiedergegebenen simulierten Standardbrühprofil resultierenden Kaffees,
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4: sensorische Auswertung des aus dem in der Figurenbeschreibung tabellarisch wiedergegebenen Brühprofils 1 resultierenden Kaffeeproduktes,
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5: eine sensorische Auswertung des in der Figurenbeschreibung tabellarisch wiedergebenen Brühprofils 2,
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6: ein Diagramm, aus dem die in der Figurenbeschreibung tabellarisch dargestellten Brühprofile graphisch dargestellt sind, bei 60 ml Bühwasserförderung,
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7: ein Diagramm, welches die Extraktionsergebnisse gemäß der tabellarischen Darstellung aus der Figurenbeschreibung hinsichtlich von Extraktionsparametern für unterschiedliche Kaffeesorten (Chicco d'Oro, India Delight und Real Vesuvio) vergleicht, und
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8a–8c: die aus den unterschiedlichen Brühvolumenstromvorgaben resultierenden Brühwasserdruckverläufe des Standardbrühprofils gemäß tabellarischer Darstellung in der Figurenbeschreibung, des Brühprofils 1 gemäß tabellarischer Darstellung in der Figurenbeschreibung, sowie des Brühprofils 2 gemäß tabellarischer Darstellung in der Figurenbeschreibung.
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In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Brüheinheit einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine gezeigt. Zu erkennen ist eine in der Darstellung gemäß 1 (noch) offene Brühkammer 1, in der sich bereits Kaffeemehl 2 befindet, welches von einer nicht gezeigten Kaffeemühle der als Vollautomat ausgebildeten Kaffeemaschine stammt. Die Brühkammer 1 ist in einem Brühyzlinder 3 angeordnet, der zwischen der gezeigten Befüllposition und einer Brühposition mittels eines Antriebs in an sich bekannter Weise verstellbar ist. In der gezeigten Befüllposition wird das Kaffeemehl 2 über eine Einfüllöffnung 4 zugeführt.
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In der Brühposition ist der Brühzylinder 3 in Richtung eines Brühkolbens 5 verstellt, der in der Brühposition axial in den Brühzylinder 3 hineinragt und somit die Brühkammer 1 verschließt. Der Brühzylinder 3 ist entgegen der Federkraft mehrerer Federn 6 verstellbar, und zwar durch Beaufschlagen der Brühkammer 1 mit Brühwasser aus Richtung eines Brühkammerbodens 7, welcher axial dem Brühkolben 5 in der Brühposition gegenüberliegt. Stirnseitig am Brühkolben 5 befindet sich ein Sieb 8 (Brühsieb), welches Kaffeemehl von einer Auslassleitung 9 zurückhält, in der ein nicht eingezeichnetes Cremaventil angeordnet ist und die zu einem nicht gezeigten Auslass führt. Erst nach Erreichen eines Mindestbrühwasserdrucks in der Brühkammer 1 öffnet das Cremaventil und Kaffee kann zum Auslass strömen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Mindestbrühwasserdruck 6,4 bar.
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Die Brühwasserversorgung der Brühkammer 1 erfolgt in an sich bekannter Weise über eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Förderpumpe, die Brühwasser in einem ebenfalls nicht gezeigten Wasserpfad fördert, indem sowohl eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Wassers auf Brühtemperatur sowie ein Durchflussmesser (flow meter) angeordnet ist, welcher signalleitend mit einer Steuereinheit zum Ansteuern der Förderpumpe verbunden ist.
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Zu erkennen ist in 1 weiter, dass bodenseitig der Brühkammer 1 ein Stempel 10 angeordnet ist, der aktiv mittels eines Antriebs in der Brühkammer 1, genauer dem Brühzylinder 3 verstellbar ist, um nach einer Kaffeebezugsphase bei ausgeschalteter Förderpumpe in dem sich benachbart zum Sieb 8 bildenden Filterkuchen (Tresterkuchen) auszupressen und in Richtung eines nicht gezeigten Tresterbehälters auszuwerfen.
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Alternativ ist die Ausbildung der Brühkammer 1 mit einem nicht durch Brühwasserbeaufschlagung entgegen der Federkraft mindestens einer Feder 6 verstellbaren Brühkolben 5 möglich. Die alternative Brühkammer 1 kann in geschlossenem Zustand volumenveränderlich oder volumenkonstant ausgestaltet sein. Auch ist es denkbar die Kaffeemaschine nicht wie zuvor beschrieben als Kaffeevollautomat sondern als Portionseinheitenmaschine, insbesondere Kapselmaschine auszugestalten, bei der das Brühwasser in eine in der Brühkammer 1 aufgenommene Portionseinheit eingeleitet wird.
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Bei einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsvariante ist dem Brühkolben ein elektromotorischer Verstellantrieb zugeordnet, um den Brühkolben, insbesondere nach einem vorherigen Anpressen des Kaffeemehls in der Brühkammer zu verstellen und damit das Brühkammervolumen zu vergrößern – je nach Ausgestaltung des Verfahrens vor und/oder während der Beaufschlagung der Brühkammer mit Brühwasser.
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2 zeigt beispielhaft ein nach dem Konzept der Erfindung ausgebildetes Brühprofil in einem Brühwasservolumenstromdiagramm, bei dem der Brühwasservolumenstrom über die Zeit aufgetragen ist. Bis zu einer Zeit von hier beispielhaft etwa 5 s dauert eine Durchfeuchtungsphase, in der der Brühwasservolumenstrom und damit die Brühwassergeschwindigkeit über die Zeit vergrößert wird. Dabei erfolgt eine vollständige Durchfeuchtung des Kaffeepulvers sowie ein Durchwirbelung.
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Ab etwa 5 Sekunden bis etwa 33 Sekunden dauert eine unmittelbar auf die Befeuchtungsphase folgende Kaffeebezugsphase, in der Kaffee zum Auslass strömt. In dem konkreten Ausführungsbeispiel ist diese Kaffeebezugsphase unterteilt in drei unmittelbar aufeinanderfolgende Teilphasen von hier beispielhaft näherungsweise gleicher Länge (Dauer). Zu erkennen ist, dass sich die Teilphasen im Hinblick auf den mittleren Brühwasservolumenstrom, d. h. die Strömungsgeschwindigkeit, mit der das Brühwasser zur und durch die Brühkammer Richtung Auslass strömt unterscheiden. An die hier beispielhaft letzte (dritte) Teilphase schließt sich eine Auspressphase an, in der der Filterkuchen ausgepresst wird.
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Erfindungsgemäß kann zwischen einem beispielsweise wie gezeigt dargestellten Brühprofil und einem weiteren Profil ausgewählt werden, das sich hinsichtlich der Ausgestaltung der Kaffeebezugsphase unterscheidet, beispielsweise indem mindestens eine Teilphase sich durch einen unterschiedlichen mittleren Brühwasservolumenstrom auszeichnet und/oder durch eine unterschiedliche Teilphasenbrühwassermenge und/oder durch eine unterschiedliche Teilphasenzeitdauer. Auch ist es denkbar (zusätzlich oder alternativ), dass die Reihenfolge von ansonsten gleichen oder unterschiedlichen Teilprofilphasen unterschiedlich ist, beispielsweise vertauscht ist.
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In den 4 und 5 sind unterschiedliche, jeweils nach dem Konzept der Erfindung ausgestaltete Brühprofile (Brühprofil 1) in 4 und Brühprofil 2 in 5 gezeigt. Aus der folgenden tabellarischen Darstellung ist zu erkennen, dass einzelne Teilphasen der Kaffeebezugsphase definiert sind durch die in dieser Teilphase zu fördernde Brühwassermenge (Menge 2, 3 usw.) sowie den teilphasenspezifischen Brühwasservolumenstrom (Flow 2, Flow 3 usw.).
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Volumenstromgehalt eines simulierten Standardprofils, bei welchem die Kaffeebezugsphase nicht in Teilphasen unterteilt ist. Parameter Standardbrühprofil zu Fig 3:
| Espresso Menge 1 (ml) | 28 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 200 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 32 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 200 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
Brühprofil 1 Parameter Brühprofil I zu Fig. 4:
| Espresso Menge 1 (ml) | 28 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 200 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 18 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 200 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 14 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 150 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
Brühprofil 2 Parameter Brühprofil II zu Fig. 5:
| Espresso Menge 1 (ml) | 28 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 270 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 18 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 150 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 14 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 200 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
| Espresso Menge 1 (ml) | 0 |
| Espresso Flow 1 (ml/min) | 0 |
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Das zuvor dargestellte, erfindungsgemäße Brühprofil zeichnet sich aus durch eine Durchfeuchtungsphase. Diese ist durch einen Soll-Brühwasservolumenstrom von 200 ml/min gekennzeichnet, der von der Förderpumpe zu fördern ist, bis eine Brühwassermenge von 28 ml gefördert wurde. Während dieser Durchfeuchtungsphase bleibt bevorzugt das Cremaventil geschlossen. Auf diese Durchfeuchtungsphase erfolgt eine erste Teilphase einer Kaffeebezugsphase. In dieser wird die Förderpumpe auf Basis eines Soll-Brühwasservolumenstroms von 120 ml/min angesteuert und zwar solange, bis von einem Durchflussmesser in Verbindung mit einer Steuerung erkannt wird, dass eine (weitere) Brühwassermenge von 18 ml (bei vorgegebenem Volumenstrom bzw. Flow) gefördert wurde. Daraufhin beginnt unmittelbar die zweite Teilphase der Kaffeebezugsphase des ersten Brühprofils. Hier wird die Förderpumpe mit einer anderen Sollvorgabe, nämlich auf Basis eines Soll-Brühwasservolumenstroms von 150 ml/min angesteuert, wobei die Förderpumpe auf Basis dieses Sollwertes betrieben wird, bis weitere 14 ml Brühwasser gefördert wurden. Im Vergleich zu einem alternativen, zuvor tabellarisch dargestellten erfindungsgemäßen Brühprofil II ist zu erkennen, dass dessen Durchfeuchtungsphase mit einem höheren Soll-Brühwasservolumenstrom von 270 ml/min durchgeführt wird und zwar bis eine Brühwassermenge von 28 ml gefördert wurde. Daraufhin beginnt ohne Pause die erste Teilphase der Kaffeebezugsphase, wobei hier die Förderpumpe auf Basis eines Soll-Brühwasservolumenstroms von 150 ml/min angesteuert wird und zwar bis 18 ml gefördert wurden. Daraufhin folgt die zweite Teilphase der Kaffeebezugsphase, in der die Förderpumpe auf Basis eines Soll-Brühwasservolumenstroms von 200 ml/min angesteuert wird und zwar bis weitere 14 ml Brühwasser gefördert wurden.
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Bei den zuvor tabellarisch wiedergebenen Standardbrühprofil wurde versucht mittels der erfindungsgemäßen Software ein bekanntes Standardbrühprofil nachzustellen. Dieses zeichnet sich durch eine Durchfeuchtungsphase aus, in der die Förderpumpe auf Basis eines Soll-Brühwasservolumenstroms von 200 ml/min betrieben wird und zwar bis 28 ml Brühwasser gefördert wurden. Daraufhin folgt eine Vorbrühpause und die restliche Brühwassermenge von 32 ml wird auf Basis der gleichen Soll-Brühwasservolumenstromvorgabe gefördert. Wie erläutert handelt es sich hierbei lediglich um eine Nachstellung eines Standardbrühprofils. In der Praxis bzw. bei bekannten Kaffeemaschinen wurde dieses Standardbrühprofil so angesteuert, dass die Förderpumpe bis zum Erreichen einer ersten vorgegebenen Menge, hier von 28 ml, mit maximaler Drehzahl bzw. mit maximalem Brühwasservolumenstrom betrieben wurde, woraufhin dann eine Vorbrühpause erfolgt. Daraufhin wurde dann die gesamte Restbrühwassermenge wiederum mit maximaler Drehzahl, d. h. maximal möglichem Brühwasservolumenstrom gefördert.
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In 6 sind das „simulierte” Standardbrühprofil sowie die erfindungsgemäßen Brühprofile 1 und 2 graphisch aufgetragen; insbesondere ist der aus den Soll-Brühwasservolumenstromvorgaben resultierende Brühwasservolumenstrom (Flow) in ml/min über die Zeit in Sekunden aufgetragen. Zu erkennen ist, dass die unterschiedlichen Brühprofile eine unterschiedliche Zeitdauer beanspruchen,
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Die zuvor eingegebenen Tabellen zeigen die zu den zugehörigen Brühprofilen 1, 2 gemäß 3 bzw. 4 bzw. 5 gehörigen sensorischen Auswertungen von resultierenden Kaffeeprodukten. Zu erkennen ist eine auffällige Spreizung der verschiedenen, dargestellten Sensorikparameter Geruch, Flavor (Geschmack), Säure, Körper/Mundgefühl, Nachgeschmack, Bitterkeit zwischen den aus den Brühprofilen 1 bzw. 2 resultierenden Kaffeegetränken.
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7 verdeutlicht die Spreizung zwischen den unterschiedlichen Brühprofilen 1 und 2 gemäß 4a und 5a im Hinblick auf einen Vergleich des Gehaltes an gelöster Trockensubstanz zur Extraktionsausbeute in Prozent. Die Extraktionsausbeute eines Kaffees gibt dabei die Konzentration der aus dem Kaffeemehl (Kaffeepulver) gelösten Wirkstoffe an. Die Trockensubstanz ist jener Bestandteil des Kaffeetresters, der nach Abzug der Masse des enthaltenen Wassers übrig bleibt. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, dass auch hinsichtlich der Extraktionsausbeute zwischen den Brühprofilen 1 und 2 eine große Spreizung erzielbar ist.
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In den 8a bis 8c sind die aus den unterschiedlichen Brühprofilen (Standardprofil, Brühprofil 1 und Brühprofil 2) resultierenden Druckverläufe über die Zeit dargestellt. Zu erkennen ist bei den Brühprofilen 1 und 2 in den Darstellungen gemäß den 8b und 8c der langsamere Druckanstieg in der Durchfeuchtungsphase.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brühkammer
- 2
- Kaffeemehl
- 3
- Brühzylinder
- 4
- Einfüllöffnung
- 5
- Brühkolben
- 6
- Feder
- 7
- Brühkammerboden
- 8
- Sieb
- 9
- Auslassleitung
- 10
- Stempel
- I
- Teilphase 1
- II
- Teilphase 2
- III
- Teilphase 3
- A
- Bitterkeit
- B
- Nachgeschmack
- C
- Körper/Mundgefühl
- D
- Säure
- E
- Flavor
- F
- Geruch
- ST
- Standardbrühprofil
- B1
- Brühprofil 1
- B2
- Brühprofil 2
- a
- Chicco d'oro
- b
- Indian delight
- c
- Real vesuvio
- E
- Extraktionsausbeute [%]
- G
- Gehalt an gelöster Trockensubstanz [%]
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1217925 B1 [0003]
- WO 01/12039 A2 [0005]
- DE 102009034945 A1 [0006]
- EP 2279683 A1 [0007]
- EP 2392239 B1 [0008]
