DE4240429A1 - Maschine zur Zubereitung eines heißen Getränks, insbesondere Espressomaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Zubereitung eines heißen Getränks, insbesondere eine Espressomaschine, mit einer Filter­ zentrifuge und einem Durchlauferhitzer mit Dampfblasenförderung, der aus einem Vorratsbehälter zugeführtes Wasser erhitzt und über ein Steigrohr zur Filtrierzentrifuge fördert.

Maschinen der angegebenen Art dienen vor allem zur Zubereitung von Espresso, können daneben aber auch zur Zubereitung von Kaffee und anderen heißen Getränken verwendet werden. Eine Kaffee­ maschine der angegebenen Art ist aus der ES 260 052 bekannt. Bei der bekannten Kaffeemaschine mündet das Steigrohr des Durchlauf­ erhitzers in einen über der Einfüllöffnung des Rotationsbehälters der Filterzentrifuge angeordneten Trichter, so daß das aus dem Steigrohr austretende, erhitzte Wasser unmittelbar in den Rotationsbehälter gelangt. Hierbei ist von Nachteil, daß die Temperatur des in die Filterzentrifuge eintretenden Wassers er­ heblichen Schwankungen unterliegt und in starkem Maße von den Ausgangsbedingungen abhängig ist. So ist beispielsweise der erste Wasserschub relativ kalt und kann daher das Kaffeemehl nur unzu­ reichend extrahieren. Weiterhin ist von Nachteil, daß das Wasser entsprechend der Fördercharakteristik des Durchlauferhitzers schubweise in die Filterzentrifuge gefördert wird, so daß dort der Druckaufbau während der Extraktionsphase nicht konstant bleibt. Schließlich hängt die Kontaktzeit von Wasser und Kaffee­ mehl sehr stark von der zuzubereitenden Kaffeemenge ab. Aufgrund der genannten Nachteile ist mit der bekannten Kaffeemaschine eine befriedigende Kaffeequalität nicht zu erreichen.

Es ist weiterhin eine Kaffeemaschine mit Filterzentrifuge aus der DE-PS 31 37 666 bekannt, bei der das Wasser in einer unter dem Rotationsbehälter der Zentrifuge angeordneten Wasserschale er­ hitzt wird. Die Filterzentrifuge besitzt einen nach unten in die Wasserschale ragenden Hohlkegel, der als Fördereinrichtung für das Wasser dient. Bei dieser Kaffeemaschine wird zunächst das Wasser in der Wasserschale erhitzt. Sobald das Wasser heiß genug ist, wird der Motor der Filterzentrifuge eingeschaltet, wodurch der Hohlkegel das erhitzte Wasser in seinem Inneren nach oben fördert und durch einen Ringspalt an seinem oberen Ende auf das im Rotationsbehälter befindliche Kaffeemehl schleudert. Bedingt durch die Anordnung der Wasserschale und den Hohlkegel zur Förderung des Brühwassers ist der Aufbau dieser bekannten Kaffee­ maschine vergleichsweise aufwendig und der Wasserbehalter ist schlecht zugänglich. Weiterhin ist die Kontaktzeit von Brühwasser und Kaffeemehl und damit der Geschmack des zubereiteten Kaffees in starkem Maße von der Zubereitungsmenge abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zur Zu­ bereitung eines heißen Getränks der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen geringen Bauaufwand auszeichnet, einfach zu bedienen ist, und hohen Anforderungen hinsichtlich der geschmacklichen Qualität des zubereiteten Getränks genügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Durchlauferhitzer und der Filterzentrifuge ein Behälter als Zwischenspeicher angeordnet ist, dessen an die Filterzentrifuge angeschlossener Auslaß eine Steuereinrichtung aufweist, die erst nach Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes im Behälter eine Entleerung des Behälters in die Filterzentrifuge bewirkt.

Die erfindungsgemäße Maschine hat den Vorteil, daß das vom Durch­ lauferhitzer geförderte Wasser zunächst in einem Zwischenspeicher gesammelt wird, bevor eine Abgabe des Wassers zur Filterzentri­ fuge erfolgt. Hierdurch werden Temperaturschwankungen ausge­ glichen und die Nachteile einer schubweisen Wasserzufuhr ver­ mieden. Aus dem Zwischenspeicher gelangt das Wasser mit gleich­ mäßig hoher Temperatur und in einem kontinuierlichen Strom in die Filterzentrifuge, so daß sich dort ein konstanter Druck aufbauen kann und günstige Extraktionsbedingungen erreicht werden. Die Kontaktzeit wird bei der erfindungsgemäßen Maschine im wesent­ lichen durch die Abmessungen des Zwischenspeichers und den Durch­ trittsquerschnitt seines Auslasses bestimmt und ist daher nicht mehr von der Ausgangstemperatur des Frischwassers und der Heiz­ leistung des Durchlauferhitzers abhängig. Die Kontaktzeit kann daher in vergleichsweise engen Grenzen gehalten werden, was eben­ falls zu einer optimalen und gleichmäßigen Getränkequalität bei­ trägt. Qualitätsschwankungen, durch Kalt- oder Warmstart des Gerätes bedingt, werden weitgehend vermieden.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Auslaß des Behälters durch ein Saugrohr gebildet ist, das nach Art eines Siphons an den Behälter angeschlossen ist, wobei der Scheitel des oberen Krümmers des Saugrohres um ein dem vorge­ gebenen Füllstand entsprechendes Maß über dem Niveau des Be­ hälterbodens und die Austrittsöffnung des Saugrohres unter dem Niveau des Behälterbodens liegt. Diese Ausgestaltung des Aus­ lasses zeichnet sich durch eine überraschende Einfachheit aus und gewährleistet zuverlässig eine Entleerung des Behälters nach Er­ reichen des vorgegebenen Füllstandes. Die Entleergeschwindigkeit ist dabei nur schwach von der Füllhöhe des Brühwassers im Be­ hälter abhängig. Um zu vermeiden, daß eine nennenswerte Rest­ wassermenge nach der Entleerung im Behälter zurückbleibt, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, daß der Boden des Behälters eine Einsenkung aufweist, in die das Ein­ trittsende des Saugrohres hineinragt.

Als Alternative zu dem nach Art eines Siphons ausgebildeten Saug­ rohr kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zur Steue­ rung des Auslasses ein Schwimmerventil vorgesehen sein, das nach dem Öffnen, bis zur Entleerung des Behälters, in der Offenstel­ lung verbleibt. Weiterhin kann zur Steuerung des Auslasses ein Steuerventil vorgesehen sein, das in seiner Grundstellung ge­ schlossen ist und temperatur- oder zeitabhängig durch mechanische oder elektrische Mittel geöffnet wird.

Um den Extraktionsvorgang an unterschiedliche Anwendungsfälle, beispielsweise unterschiedliche Getränkeportionen anpassen zu können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Auslaß des Behälters eine durch ein Ventil gesteuerte Bypassleitung auf­ weist, die unter Umgehung des Rotationsbehälters in die Auffang­ kammer der Filterzentrifuge mündet. Durch Öffnen der Bypasslei­ tung kann die extrahierende Wassermenge verringert werden, um bei einer größeren Getränkeportion eine Überextraktion und damit eine Beeinträchtigung des Geschmacks durch Bitterstoffe zu vermeiden.

Der Behälter des Zwischenspeichers weist vorzugsweise eine Ent­ lüftungsöffnung auf. Erfindungsgemäß kann die Entlüftungsöffnung mit der Auffangkammer der Filterzentrifuge in Verbindung stehen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Rotationsbehälter der Filterzentrifuge einen abnehmbaren Deckel mit einer zentralen, an den Auslaß anschließbaren Öffnung aufweist, die von einem konischen, sich nach innen erweiternden Dom gebildet wird. Der abnehmbare Deckel erleichtert das Füllen des Rotationsbehälters, beispielsweise mit Kaffeemehl, durch die Form des Domes entsteht beim Betrieb der Filterzentrifuge an der Öffnung ein Unterdruck, und es wird verhindert, daß Kaffeemehl aus der Öffnung herausgeschleudert wird. Im inneren des Rotati­ onsbehälters kann erfindungsgemäß unterhalb der zentralen Öffnung des Deckels konzentrisch zur Rotationsachse ein Kegel angeordnet sein, dessen Spitze der Öffnung zugekehrt ist. Der Kegel bewirkt eine gleichmäßige Verteilung des durch die Öffnung zugeführten Wassers und verbessert dadurch die Ausnutzung des Extraktions­ gutes. Weiterhin kann der Rotationsbehälter einen herausnehmbaren Einsatz haben, der die Reinigung und Handhabung erleichtert. Der Einsatz kann zweckmäßig mit dem Deckel verbindbar sein, so daß Deckel und Einsatz gemeinsam herausgenommen bzw. eingesetzt werden können.

Um eine zu starke Abkühlung bei der Zubereitung kleiner Getränke­ mengen und noch kalter Maschine zu vermeiden und mögliche Tempe­ raturschwankungen klein zu halten, kann nach einem weiteren Vor­ schlag der Erfindung eine Einrichtung zur Vorwärmung der Filter­ zentrifuge vorgesehen sein. Hierzu kann erfindungsgemäß vorge­ sehen sein, daß dem beheizten Durchlauferhitzer eine, gemessen an seiner Heizleistung, so geringe Wassermenge zuführbar ist, daß über das Steigrohr ausschließlich Dampf entweicht. Der Dampf ge­ langt über den Auslaß und die Entlüftungsöffnung in den Rotati­ onsbehälter und die Auffangkammer der Filterzentrifuge, wodurch diese aufgewärmt werden. Eine geeignete Vorwärmung kann hierbei bereits nach etwa 30 bis 45 Sekunden erreicht werden. Zur Steue­ rung der Vorwärmung kann erfindungsgemäß in der Verbindungslei­ tung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Durchlauferhitzer ein Steuerventil angeordnet sein, das in einer ersten Stellung einen Teilquerschnitt und in einer zweiten Stellung einen Vollquer­ schnitt öffnet. Das Umschalten des Steuerventils aus der ersten in die zweite Stellung kann entweder von Hand oder tempera­ tur- oder zeitabhängig automatisch erfolgen. Kostengünstig ist eine Ausgestaltung, bei der das Steuerventil durch ein Bimetall­ element betätigbar ist, das wärmeleitend mit dem Steigrohr des Durchlauferhitzers verbunden ist. Hierbei ist auch von Vorteil, daß sich die Dauer der Vorwärmphase nach dem Grad der Erwärmung richtet, der beim Einschalten der Maschine gegeben ist. Das Steuerventil kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mit einem Schalter zum Einschalten des Antriebsmotors der Zentrifuge verbunden sein, wobei der Schalter in der ersten Stellung des Steuerventils offen und in der zweiten Stellung des Steuerventils geschlossen ist. Eine besonders einfache und kostengünstige Aus­ gestaltung des Steuerventils kann erfindungsgemäß einen flexiblen Schlauch aufweisen, der den Vorratsbehälter mit dem Durchlaufer­ hitzer verbindet und zur Verringerung seines Durchtrittsquer­ schnittes mit Hilfe eines Knebels zusammendrückbar ist.

Eine Vorwärmung der Filterzentrifuge kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch dadurch erreicht werden, daß der Durchlauferhitzer unmittelbar unter der Auffangkammer der Filter­ zentrifuge angeordnet und mit dem Boden der Auffangkammer wärme­ leitend verbunden ist. Hierbei findet die Vorwärmung während einer ersten Betriebsphase statt, in der beispielsweise das vom Durchlauferhitzer erwärmte Wasser in dem Zwischenspeicher ge­ sammelt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine ist es zweckmäßig, den als Zwischenspeicher dienenden Behälter unmittelbar über der Auffang­ kammer und dem Rotationsbehälter der Filterzentrifuge anzuordnen. Der Zugang zum Rotationsbehälter kann dabei auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß die Auffangkammer einen aufklapp­ baren Deckel hat, der den als Zwischenspeicher dienenden Behälter trägt. Eine andere Ausgestaltung kann darin bestehen, daß die Filterzentrifuge mit dem Unterteil der Auffangkammer und dem An­ triebsmotor eine bauliche Einheit bildet, die axial verschiebbar oder um eine Drehachse schwenkbar im Maschinengehäuse gelagert und aus dem Maschinengehäuse heraus bewegbar ist. Die Ausfüh­ rungsvariante ist vorteilhaft anwendbar, wenn der Durchlaufer­ hitzer nicht unterhalb der Auffangkammer angeordnet ist.

Eine geeignete Einrichtung zur Tassenvorwärmung und zur Erwärmung und Aufschäumung von Milch für die Zubereitung von Cappuccino kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung aus einem Boiler zur Dampferzeugung bestehen, der an einen separaten Vorratsbe­ hälter angeschlossen ist. Der Boiler kann eine unabhängige Heiz­ einrichtung aufweisen oder durch die Heizeinrichtung des Durch­ lauferhitzers beheizbar sein. Eine kompakte Bauweise läßt sich dadurch erreichen, daß der Boiler durch eine Ringkammer gebildet wird, die unter dem Boden der Auffangkammer angeordnet ist.

Der zur Tassenvorwärmung und Cappuccino-Zubereitung benötigte Dampf kann nach einem anderen Vorschlag der Erfindung auch dadurch erzeugt werden, daß dem Durchlauferhitzer mit Hilfe einer Pumpe aus dem Vorratsbehälter Wasser in einer begrenzten, zur Dampferzeugung geeigneten Menge zugeführt wird und daß das Steig­ rohr des Durchlauferhitzers an ein Zweiwegeventil angeschlossen ist, durch welches das Steigrohr wahlweise mit dem Behälter des Zwischenspeichers oder mit einem Dampfrohr verbindbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einigen Ausführungs­ beispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Espressomaschine mit Dampfvorwärmung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Steuerventils zur manuellen Steuerung der Espressomaschine gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Thermostatventils mit Mikroschalter zur automatischen Steuerung der Vorwärmung bei einer Espressomaschine gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Espressomaschine mit einer Vorwärmung der Filterzentri­ fuge durch Wärmeleitung und

Fig. 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Espresso­ maschine mit einer Einrichtung zur Dampferzeugung mit Hilfe eines Durchlauferhitzers und mit einer Pumpe.

Die in Fig. 1 dargestellte Espressomaschine weist einen Vorrats­ behälter 1 mit einer Hauptkammer 2 und einer Nebenkammer 3 auf, die jeweils zur Aufnahme eines Wasservorrates dienen. Die Haupt­ kammer 2 ist über ein Steuerventil 4 und ein Rückschlagventil 5 mit einem Durchlauferhitzer 6 verbunden, der ein elektrisch be­ heizbares Heizelement 7 hat. Dem Heizelement 7 ist weiterhin ein Boiler 8 zugeordnet, der über ein Rückschlagventil 9 an die Nebenkammer 3 angeschlossen ist und über eine Leitung 10 und ein Überdruckventil 11 mit der Hauptkammer 2 verbunden ist. An den Dampfraum des Boilers 8 ist ein mit einem Dampfventil 12 ver­ schließbares Dampfrohr 13 angeschlossen.

Von dem Durchlauferhitzer 6 führt ein Steigrohr 14 zu einem als Zwischenspeicher ausgebildeten, geschlossenen Behälter 15, in dessen Boden ein Saugrohr 16 und ein Entlüftungsrohr 17 einge­ setzt sind, die beide nach unten aus dem Behälter 15 herausragen. Das Saugrohr 16 ragt etwa bis zur halben Füllhöhe in den Behälter 15 hinein und bildet dort einen U-förmig gebogenen Krümmer 18, dessen Eintrittsöffnung in einer Vertiefung 19 im Boden 20 des Behälters 15 liegt. Das Entlüftungsrohr 17 ragt in den Behälter 15 bis dicht unter seinen Deckel 21 hinein, durch den das Steig­ rohr 14 in den Behälter 15 mündet.

Von dem Saugrohr 16 zweigt eine Bypassleitung 22 ab, die durch ein Bypassventil 23 verschließbar ist und deren Endabschnitt in einem Abstand parallel zum Saugrohr 16 verläuft.

Unter dem Behälter 15 ist eine Filterzentrifuge 24 angeordnet, die ein mit einem abnehmbaren Deckel 25 verschließbares, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 26 aufweist, das eine Auffang­ kammer 27 umschließt. In der Auffangkammer 27 ist ein Rotations­ behälter 28 angeordnet, der durch einen mit dem Gehäuse 26 ver­ bundenen Elektromotor 29 drehend antreibbar ist. Der Rotations­ behälter 28 besteht aus einer flachen Schale 30 mit hochge­ wölbtem, im äußeren Bereich abgeflachtem Rand, die durch einen abnehmbaren Deckel 31 verschlossen ist. Die Schale enthält einen herausnehmbaren Einsatz 32, der in seiner Form der Schale ange­ paßt ist, und der in seiner Mitte einen konzentrisch zur Rotati­ onsachse ausgebildeten Kegel 33 aufweist, dessen Spitze dem Deckel 31 zugekehrt ist. Der Deckel 31 weist oberhalb des Kegels 33 einen kegeligen Dom 34 mit einer zentralen Öffnung 35 auf. In dem Deckel 25 sind Öffnungen vorgesehen, durch die das Saugrohr 16, das Entlüftungsrohr 17 und die Bypassleitung 22 in die Auf­ fangkammer 27 hineinragen. Das Saugrohr 16 endet unmittelbar über der Öffnung 35, so daß aus ihm austretendes Wasser unmittelbar in den Rotationsbehälter 28 gelangt. Die Bypassleitung 22 ist da­ gegen soweit gegenüber der Öffnung 35 versetzt angeordnet, daß aus ihr austretendes Wasser die Öffnung 35 nicht erreicht, sondern von der Außenseite des Deckels 31 abgeleitet wird. Die Auffangkammer 27 weist seitlich ein Auslaufrohr 36 auf, unter dessen Mündung ein Auffanggefäß, beispielsweise eine Tasse, ge­ stellt werden kann.

Zur Steuerung der Espressomaschine ist eine elektrische Schalt­ einrichtung 37 mit einem Drehknopf 38 vorgesehen, an den das Heizelement 7 und der Elektromotor 29 angeschlossen sind. Der Drehknopf 38 ist in 4 unterschiedliche Schaltstellungen C, A, V, E bewegbar. Durch eine Kupplung 39 ist der Drehknopf 38 mit dem Steuerventil 4 verbunden, so daß dieses ebenfalls mit Hilfe des Drehknopfes 38 verstellbar ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Espressomaschine wird im folgenden näher erläutert:

In der dargestellten Schaltstellung A des Drehknopfes 38 ist die Espressomaschine ausgeschaltet. Das Heizelement 7 und der Elek­ tromotor 29 sind vom Stromnetz getrennt, und das Steuerventil 4 ist geschlossen.

Vor der Inbetriebnahme der Espressomaschine ist der für die ge­ wünschte Getränkemenge benötigte Wasservorrat in die Hauptkammer 2 einzufüllen. Zusätzlich wird Wasser in die Nebenkammer 3 ge­ geben. Die dem Wasservorrat entsprechende Menge an Kaffeemehl wird nach dem Öffnen der Filterzentrifuge 24 und Abnehmen des Deckels 31 in den in der Schale 30 befindlichen Einsatz 32 ge­ geben. Ein Feststopfen des Kaffeemehls ist nicht erforderlich. Nach dem Schließen des Deckels 31 und der Filterzentrifuge 24 kann die Zubereitung des Espressos beginnen.

Will man zunächst Tassen mit Dampf vorwärmen oder Milch zur Zu­ bereitung eines Cappuccino erhitzen, so wird der Drehknopf 38 in die Schaltstellung C gedreht. Hierdurch wird nur das Heizelement 7 eingeschaltet, das Steuerventil 4 bleibt geschlossen. Das Heiz­ element 7 bringt daraufhin das im Boiler 8 vorhandene Wasser zum Kochen, so daß Dampf entsteht, der durch Öffnen des Dampfventils 12 am Dampfrohr 13 entnommen kann. Ein Entweichen des Dampfes in die Nebenkammer 3 des Vorratsbehälters 1 wird durch das Rück­ schlagventil 9 verhindert. Die Höhe des Dampfdruckes wird durch das Überdruckventil 11 begrenzt.

Ist das Vorwärmen der Tassen oder das Erhitzen der Milch beendet, so wird der Drehknopf 38 in die Stellung V gedreht, die zur Vor­ wärmung der Espressomaschine, vor allem der Filterzentrifuge 24, dient. In dieser Stellung wird wiederum das Heizelement 7 einge­ schaltet. Gleichzeitig wird das Steuerventil 4 in eine erste Stellung bewegt, in der die Hauptkammer 2 des Vorratsbehälters lediglich über einen Drosselquerschnitt mit dem Durchlauferhitzer 6 verbunden ist. Der Drosselquerschnitt ist so groß bemessen, daß das dem Durchlauferhitzer zugeführte Wasser vollständig ver­ dampft. Der erzeugte Dampf strömt über das Steigrohr 14 in den Behälter 15 und von dort über das Entlüftungsrohr 17 und teil­ weise über das Saugrohr 16 in die Filterzentrifuge 24, wodurch diese vorgewärmt wird. Eine ausreichende Vorwärmung kann je nach Ausgangstemperatur innerhalb von 30 bis 45 Sekunden erreicht werden. Für die Bedienungsperson ist eine ausreichende Vorwärmung beispielsweise daran zu erkennen, daß am Auslaufrohr 36 Dampf auszutreten beginnt.

Zur Zubereitung von Espresso wird anschließend der Drehknopf in die Schaltstellung E gedreht. Hierdurch wird zusätzlich zum Heiz­ element 7 auch der Elektromotor 29 eingeschaltet, so daß dieser anläuft und den Rotationsbehälter 28 in Drehung versetzt. Weiter­ hin wird das Steuerventil 4 in eine zweite Stellung bewegt, in der der volle Zulaufquerschnitt zwischen der Hauptkammer 2 und dem Durchlauferhitzer 6 geöffnet ist. Das aus der Hauptkammer 2 in den Durchlauferhitzer 6 einströmende Wasser wird nun dort er­ hitzt und über das Steigrohr 14 in den Behälter 15 gefördert. Durch die siphonartige Ausbildung des Saugrohrs 16 wird das Wasser in dem Behälter 15 zunächst zurückgehalten, bis dort der Wasserstand so weit angestiegen ist, daß er die Scheitelhöhe des Krümmers 12 überschreitet. Auf diese Weise wird zunächst ein er­ heblicher Teil des heißen Wassers im Behälter 15 gesammelt, wodurch sich die Temperatur des Wassers vergleichmäßigt und ins­ gesamt ein geeignet hohes Niveau von etwa 90°C erreicht.

Hat der Wasserstand im Behälter 15 die Scheitelhöhe des Krümmers 18 überschritten, so beginnt das Wasser durch das Saugrohr 16 ab­ zufließen, wobei es durch die Öffnung 35 in den schnell rotieren­ den Rotationsbehälter 28 gelangt. Das abfließende Wasser erzeugt hierbei aufgrund der Länge des aus dem Boden 20 herausragenden Abschnittes des Saugrohres 16 an der Eintrittsöffnung des Saug­ rohres 16 einen solchen Unterdruck, daß die in dem Behälter 15 angesammelte Wassermenge vollständig abgesaugt wird und in einem kontinuierlichen Strom in den Rotationsbehälter 28 fließt. Der Strömungsquerschnitt des Saugrohres 16 ist dabei so ausgelegt, daß die bis zur vollständigen Entleerung des Behälters 15 be­ nötigte Zeit der Kontaktzeit entspricht, die für eine optimale Extraktion des in dem Rotationsbehälter befindlichen Kaffeemehls geeignet ist. Das in den Rotationsbehälter 28 einströmende Wasser trifft dort auf den Kegel 33 und wird dadurch in axialer Richtung verteilt nach außen gegen das am Rand der Schale 30 befindliche Kaffeemehl 40 geschleudert. Durch die Zentrifugalbeschleunigung durchdringt das heiße Wasser das Kaffeemehl 40 und bildet entlang der Seitenwand des Einsatzes 32 einen ringförmigen Wassermantel, in dem sich ein Druck von 1 bis 2 bar aufbaut. Der auf diese Weise zubereitete Espresso tritt durch einen Ringspalt 41 zwischen dem Deckel 31 und dem Rand des Einsatzes 32 aus dem Rotationsbehälter 28 aus und wird von der Wand der Auffangkammer 27 aufgefangen und nach unten zum Auslaufrohr 36 geleitet, von wo er in eine oder mehrere bereitgestellte Tassen oder Gefäße fließt. Die Zubereitung ist beendet, sobald der Wasservorrat in der Hauptkammer 2 aufgebraucht ist und der Behälter 15 voll­ ständig entleert ist, was man daran erkennen kann, daß aus dem Auslaufrohr 36 kein Espresso mehr austritt. Die Kontaktzeit bei einem Aufguß von 1 bis 2 Tassen Espresso à 45 ml beträgt ca. 25 bis 35 Sekunden. Der in dem Rotationsbehälter zurückbleibende Kaffeesatz ist trocken und kann durch Herausnehmen des Einsatzes 32 leicht entfernt werden.

Soll eine größere Getränkemenge zubereitet werden, beispielsweise eine doppelte Portion, so kann die Kontaktzeit von Wasser und Kaffeemehl verringert und damit eine Überextraktion des Kaffee­ mehls vermieden werden, indem das Bypassventil 23 von Hand oder auch mit Hilfe einer elektrischen Betätigungseinrichtung geöffnet wird. Dies hat zur Folge, daß ein Teil des aus dem Behälter 15 abfließenden heißen Wassers über die Bypassleitung 22 unmittelbar in die Auffangkammer 27 gelangt und sich dort mit dem extra­ hierten Espresso vermischt. Das Kaffeemehl wird daher nur von einem Teil der vorgelegten Wassermenge und dementsprechend weniger stark extrahiert. Beim Bypassbetrieb wird die Kontaktzeit zwischen dem Mehl und dem Brühwasser deutlich reduziert. Demzu­ folge werden weniger Bitterstoffe aus dem Mehl extrahiert.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines manuell betätigbaren Steuerventils 4 mit der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Funktion. Das Steuerventil 4 weist ein Ventilgehäuse 42 auf, das auf seiner Innenseite zwei einander gegenüberliegende Führungen 43, 44 hat, in die jeweils ein Ventilschlauch 45, 46 eingelegt ist. Die Enden der Ventilschläuche 45, 46 sind einerseits mit der Hauptkammer 2 des Vorratsbehälters 1 und andererseits mit dem Durchlauferhitzer 6 verbindbar. Der Durchmesser des Ventil­ schlauchs 45 ist geringer als der des Ventilschlauchs 46. Er kann zusätzlich eine seinen Querschnitt einschnürenden Drosselbuchse enthalten. Zwischen den Führungen 43, 44 und den Ventilschläuchen 45, 46 befindet sich ein drehbarer Knebel 47, der zu seiner Dreh­ achse konzentrische Zylinderteilflächen 48, 49 aufweist, die sich über einen begrenzten Drehwinkel erstrecken. In der dargestellten Stellung des Knebels 47 liegt die Zylinderteilfläche 48 an dem Ventilschlauch 45 und die Zylinderteilfläche 49 an dem Ventil­ schlauch 46 an. Beide Ventilschläuche 45, 46 werden hierdurch soweit zusammengedrückt, daß kein Wasser hindurchtreten kann. Die gezeigte Stellung bildet somit die Sperrstellung A des Steuer­ ventils 4, in der die Wasserzufuhr zum Durchlauferhitzer 6 ge­ sperrt ist. In dieser Stellung verharrt der Knebel 47 auch, wenn der Drehknopf 38 in die Stellung C gedreht wird, wobei die Kupp­ lung 39 das erforderliche Bewegungsspiel aufweist.

Wird der Knebel 47 aus der dargestellten Position um etwa 45° im Uhrzeigersinn in die Stellung V gedreht, so gibt die Zylinder­ teilfläche 48 den Ventilschlauch 45 frei, worauf dieser aufgrund seiner Elastizität eine im wesentlichen zylindrische Form annimmt und nach Maßgabe seines Querschnittes bzw. des Querschnittes der Drosselbuchse eine begrenzte Wassermenge hindurchfließen läßt, wie sie für die zuvor beschriebene Vorwärmung benötigt wird. Durch nochmaliges Drehen des Knebels 47 um etwa 45° im Uhrzeiger­ sinn gelangt dieser in die Stellung E, in der zusätzlich die Zylinderteilfläche 49 den Ventilschlauch 46 freigibt, so daß dieser seine zylindrische Grundform annehmen kann. Für die Wasserzufuhr zum Durchlauferhitzer 6 stehen somit nun die Quer­ schnitte beider Ventilschläuche 45, 46 zur Verfügung, wodurch der zur Wassererhitzung erforderliche Gesamtzulaufquerschnitt er­ reicht wird. Zum Schließen des Steuerventils 4 wird der Knebel 47 wieder in die Ausgangsstellung zurückgedreht, wobei die oben be­ schriebene Sperrstellung wieder erreicht wird.

Fig. 3 zeigt ein temperaturabhängig steuerbares Ventil 50, das eine automatische Steuerung der Vorwärmung ermöglicht. Das Ventil 50 wird in Reihe mit einem Sperrventil angewendet, welches aus einer Sperrstellung, in der der Durchfluß vollständig gesperrt ist, in eine Offenstellung mit ungedrosseltem Querschnitt beweg­ bar ist. Die zur Vorwärmung erforderliche Verringerung des Strömungsquerschnittes bewirkt das Ventil 50.

Das Ventil 50 enthält in einem Ventilgehäuse 51 eine Führung 52 für einen Ventilschlauch 53. Der Ventilschlauch 53 befindet sich im Bewegungsbereich eines Hebelarms 54 eines im Ventilgehäuse 51 schwenkbar gelagerten Ventilhebels 55, dessen anderer Hebelarm 56 mit einer temperaturabhängig verformbaren Bimetallfeder 57 und einer mit dieser zusammenwirkenden Zugfeder 58 verbunden ist. An dem Hebelarm 54 ist ein Noppen 59 in Form einer Halbkugel ange­ bracht, der mit seiner Kugelfläche an dem Ventilschlauch 53 an­ liegt und in der dargestellten Lage des Ventilhebels 55 den Ventilschlauch 53 teilweise zusammendrückt. Auf der dem Noppen 59 abgekehrten Seite des Hebelarms 54 ist am Ventilgehäuse 51 ein Mikroschalter 60 angeordnet, der durch eine Schwenkbewegung des Ventilhebels 55 entgegen dem Uhrzeigersinn betätigbar ist und zum Einschalten des Antriebsmotors der Filterzentrifuge dient. Die Bimetallfeder 57 ist mit einer Wärmebrücke 61 verbunden, die mit einem Zapfen in die Bimetallfeder 57 hineinragt. Die Wärmebrücke 61 ist an das Steigrohr des Durchlauferhitzers anschließbar.

Rüstet man die Espressomaschine gemäß Fig. 1 mit dem Ventil 50 aus, so kann das Steuerventil 4 durch ein einfaches Sperrventil ersetzt werden und die Schaltstellung V an der Schaltvorrichtung 37 entfallen. Das Ventil 50 wird in Reihe mit dem Sperrventil in den Auslaß des Vorratsbehälters 1 geschaltet, und der Schaltkreis des Elektromotors 29 wird über den Mikroschalter 60 geführt. Die Wärmebrücke 61 wird mit dem Steigrohr 14 des Durchlauferhitzers 6 oder mit dem Durchlauferhitzer 6 verbunden. Beim Einschalten der Espressomaschine befindet sich das Ventil 50 in der in Fig. 3 ge­ zeigten Stellung. In dieser Stellung ist der Ventilschlauch 53 soweit zusammengedrückt, daß die Wasserzufuhr zum Durchlaufer­ hitzer 6 in der für die Vorwärmung erforderlichen Weise ge­ drosselt ist. Es wird daher zunächst nur Dampf erzeugt, der über das Steigrohr 14 zur Filterzentrifuge geleitet wird. Die hier­ durch bedingte Erwärmung des Steigrohres 14 wird von der Wärme­ brücke 61 auf die Bimetallfeder 57 übertragen, wodurch diese sich ausdehnt. Unterstützt durch die Zugfeder 58 wird hierbei der Ventilhebel 55, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wo der Noppen 59 den vollen Strömungsquerschnitt des Ventilschlauchs 53 allmäh­ lich freigibt, und der Hebelarm 54 den im Mikroschalter 60 schließt. Mit dem dadurch bewirkten Anlaufen der Filterzentrifuge 24 wird jetzt dem Durchlauferhitzer 6 die volle Strömungsmenge zugeführt, wodurch die Vorwärmphase beendet wird, und die Förde­ rung von heißem Wasser zum Behälter 15 beginnt. Nach Beendigung der Espressozubereitung wird der Elektromotor 29 über die Schalt­ vorrichtung 37 ausgeschaltet. Entsprechend der Abkühlung des Steigrohrs 14 kehrt der Ventilhebel 55 wieder in seine Ausgangs­ lage zurück.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Espressomaschine, die mit Ausnahme der Vorwärmung in ihrem grundsätzlichen Aufbau und in ihrer Wirkungsweise der Espressomaschine gemäß Fig. 1 ent­ spricht. Es wird daher im folgenden nur auf die unterschiedliche Ausgestaltung der Vorwärmung näher eingegangen. Bei der Espresso­ maschine gemäß Fig. 4 sind der Durchlauferhitzer 62, das Heizele­ ment 63 und der Boiler 64 zu einem ringförmigen Bauteil ver­ bunden, das konzentrisch zur Antriebswelle 65 des Rotationsbe­ hälters 28 am Boden 68 des Gehäuses 26 der Filterzentrifuge 24 angebracht und wärmeleitend mit diesem verbunden ist. Das die Auffangkammer 27 umschließende Gehäuse 26 besteht hierbei eben­ falls aus einem metallischen Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit. Durch die beschriebene Ausgestaltung wird die Filterzentrifuge 24 über das Gehäuse 26 vorgewärmt, sobald das Heizelement 63 einge­ schaltet wird, gleichgültig, ob dies zur Dampferzeugung im Boiler 64 oder zur Erhitzung von Wasser im Durchlauferhitzer 62 ge­ schieht. Im letzteren Fall genügt die zum Füllen des Behälters 15 dienende Betriebszeit, um auch das Gehäuse 26 der Filterzentri­ fuge 24 ausreichend vorzuwärmen und eine zu starke Abkühlung des zubereiteten Getränks nach dem Verlassen des Rotationsbehälters 28 zu vermeiden. Da eine besondere Steuerung für die Vorwärmung hierbei nicht benötigt wird, genügt es, wenn in der Verbindungs­ leitung zwischen dem Vorratsbehälter 1 und dem Durchlauferhitzer 62 neben dem Rückschlagventil 5 lediglich ein einfaches Sperr­ ventil 66 vorgesehen ist, das bei alleinigem Betrieb des Boilers 64 die Zufuhr von Wasser zum Durchlauferhitzer 62 unterbindet.

Bei der Annahme, daß die Wassermenge im Reservoir 2 vollständig für die Extrahierung des Getränkes verwendet wird, ist kein Sperrventil 11 erforderlich. Lediglich ein Schalter für die Steuerung des Motors 29 und der Heizung 63 wird benötigt.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Espresso­ maschine wird auch der Dampf zur Tassenvorwärmung und zum Er­ hitzen von Milch ausschließlich mit Hilfe des Durchlauferhitzers 6 erzeugt. Ein separater Boiler ist nicht vorgesehen. Der Vor­ ratsbehälter 1 hat bei dieser Ausführungsform nur eine Kammer für den Wasservorrat, die über ein Sperrventil 66 und ein Rückschlag­ ventil 5 an den Durchlauferhitzer 6 angeschlossen ist. Parallel zum Sperrventil 66 und zum Rückschlagventil 5 ist der Vorratsbe­ hälter 1 durch eine Pumpe 67 mit dem Durchlauferhitzer 6 ver­ bunden. Die Pumpe 67 ist so ausgelegt, daß die von ihr geförderte Wassermenge durch die Heizleistung des Durchlauferhitzers 6 voll­ ständig verdampft werden kann. Um den im Durchlauferhitzer 6 er­ zeugten Dampf nicht nur zur Vorwärmung in den Behälter 15 des Zwischenspeichers leiten sondern auch einem Dampfrohr 13 zuführen zu können, ist in dem Steigrohr 14 vor seinem Eintritt in den Be­ hälter 15 ein Zweiwegeventil angeordnet, durch das das Steigrohr 14 wahlweise mit dem Behälter 15 oder einem Dampfrohr 13 verbind­ bar ist. Durch Einschalten des Heizelements 7 des Durchlaufer­ hitzers 6 und der Pumpe 67 bei geschlossenem Sperrventil 66 ist es somit möglich, mit Hilfe des Durchlauferhitzers 6 ausschließ­ lich Dampf zu erzeugen, und diesen durch Wahl der Stellung des Zweiwegeventil 68 entweder zur Vorbereitung eines Cappuccino und zur Vorwärmung von Tassen zu verwenden oder zur Vorwärmung in die Filterzentrifuge 24 zu leiten. Ein Überdruckventil ist bei dieser Anordnung nicht erforderlich, da das Zweiwegeventil 68 den Dampf­ strom nicht sperren kann. Für die Zubereitung von Espresso wird das Zweiwegeventil 68 in die Vorwärmstellung gebracht und das Sperrventil 66 geöffnet. Gleichzeitig wird der Antriebsmotor der Filterzentrifuge 24 eingeschaltet. Der weitere Ablauf entspricht demjenigen der Espressomaschine gemäß Fig. 1.

Claims (24)

1. Maschine zur Zubereitung eines heißen Getränks, insbesondere eine Espressomaschine, mit einer Filterzentrifuge und einem Durchlauferhitzer mit Dampfblasenförderung, der aus einem Vorratsbehälter zugeführtes Wasser erhitzt und über ein Steigrohr zur Filtrierzentrifuge fördert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Durchlauferhitzer (6) und der Filterzentri­ fuge (24) ein Behälter (15) als Zwischenspeicher angeordnet ist, dessen an die Filterzentrifuge (24) angeschlossener Auslaß eine Steuereinrichtung (16, 18) aufweist, die erst nach Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes im Behälter (15) eine Entleerung des Behälters (15) in die Filterzentri­ fuge (24) bewirkt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Behälters (15) durch ein Saugrohr (16) gebildet ist, das nach Art eines Siphons an den Behälter an­ geschlossen ist, wobei der Scheitel des oberen Krümmers (18) des Saugrohres um ein dem vorgegebenen Füllstand entspre­ chendes Maß über dem Niveau des Behälterbodens (20) und die Austrittsöffnung des Saugrohres (16) unter dem Niveau des Behälterbodens (20) liegt.

3. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (20) des Behälters (15) eine Vertiefung (19) aufweist, in die das Eintrittsende des Saugrohres (16) hin­ einragt.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Auslasses des Behälters (15) ein Schwimmerventil vorgesehen ist, das nach dem Öffnen, bis zur Entleerung des Behälters, in der Offenstellung verbleibt.

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Auslasses des Behälters (15) ein Steuerventil vorgesehen ist, das in seiner Grundstellung ge­ schlossen ist und temperatur- oder zeitabhängig durch mechanische oder elektrische Mittel geöffnet wird.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Behälters (15) eine durch ein Ventil (23) gesteuerte Bypassleitung (22) aufweist, die unter Umgehung des Rotationsbehälters (28) in die Auffangkammer (27) der Filterzentrifuge (24) mündet.

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (15) eine Entlüftungsöffnung (17) aufweist, die mit der Auffangkammer (27) der Filterzentrifuge (24) in Verbindung steht.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsbehälter (28) der Filterzentrifuge (24) einen abnehmbaren Deckel (31) mit einer zentralen, an den Auslaß anschließbaren Öffnung (35) aufweist, die von einem konischen, sich nach innen erweiternden Dom (34) gebildet wird.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der zentralen Öffnung (35) des Deckels (31) konzentrisch zur Rotationsachse ein Kegel (33) angeordnet sein, dessen Spitze der Öffnung (35) zugekehrt ist.

10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsbehälter (28) einen herausnehmbaren Einsatz (32) hat.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (32) mit dem Deckel (31) verbindbar und mit dem Deckel (31) gemeinsam herausnehmbar ist.

12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Vorwärmung der Filterzentrifuge (24) vorgesehen ist.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwärmung dem beheizten Durchlauferhitzer (6) eine, gemessen an seiner Heizleistung, so geringe Wassermenge zu­ führbar ist, daß über das Steigrohr (14) ausschließlich Dampf entweicht.

14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter (1) und dem Durchlauferhitzer (6) ein Steuerventil (4, 50) angeordnet ist, das in einer ersten Stellung einen Teilquer­ schnitt und in einer zweiten Stellung einen Vollquerschnitt öffnet.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (50) temperaturabhängig schaltbar ist.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (50) durch ein Bimetallelement (57) be­ tätigbar ist, das wärmeleitend mit dem Steigrohr (14) oder dem Durchlauferhitzer (6) verbunden ist.

17. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (50) mit einem Schalter (60) zum Ein­ schalten des Antriebsmotors (29) der Zentrifuge (24) ver­ bunden ist.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (4, 50) einen flexiblen Schlauch (45, 46) aufweist, der den Vorratsbehälter (1) mit dem Durchlauf­ erhitzer (6) verbindet und zur Verringerung seines Durch­ trittsquerschnittes mit Hilfe eines Knebels (47) oder eines Hebels (55) zusammendrückbar ist.

19. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer (62) unmittelbar unter der Auf­ fangkammer (27) der Filterzentrifuge (24) angeordnet und mit dem Boden (68) der Auffangkammer (27) wärmeleitend verbunden ist.

20. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (15) unmittelbar über der Auffangkammer (27) und dem Rotationsbehälter (28) der Filterzentrifuge (24) angeordnet ist und die Auffangkammer (27) einen auf­ klappbaren Deckel (25) hat, der den Behälter (15) trägt.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterzentrifuge (24) mit dem Gehäuse (26) der Auf­ fangkammer (27) und dem Antriebsmotor (29) eine bauliche Einheit bildet, die axial verschiebbar oder um eine Dreh­ achse schwenkbar im Maschinengehäuse gelagert und aus dem Maschinengehäuse heraus bewegbar ist.

22. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Boiler (8, 64) zur Dampferzeugung mit separatem Vor­ ratsbehälter (3) vorgesehen ist, der eine unabhängige Heiz­ einrichtung aufweist oder durch die Heizeinrichtung (7) des Durchlauferhitzers (6) beheizbar ist.

23. Maschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Boiler (64) durch eine Ringkammer gebildet wird, die unter dem Boden (68) der Auffangkammer (27) angeordnet ist.

24. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Durchlauferhitzer (6) mit Hilfe einer Pumpe (67) aus dem Vorratsbehälter (1) Wasser in einer begrenzten, zur Dampferzeugung geeigneten Menge zugeführt wird und daß das Steigrohr (14) des Durchlauferhitzers (6) an ein Zweiwege­ ventil (68) angeschlossen ist, durch das das Steigrohr (14) wahlweise mit dem Behälter (15) oder mit einem Dampfrohr (13) verbindbar ist.