CH706485B1 - Kaffeemaschine mit Elektrolysezelle zur Herstellung von basischem Wasser, und zur Verbesserung der Lösungskraft, der Sensorik und Resorption, mittels Trennung der Molekül-Cluster. - Google Patents

Abstract

Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine gemäss Zeichnung Ziffer K in Appendix 1, ausgerüstet mit 1 oder mehreren Elektrolysezellen mit 2 oder mehreren Diamant-Elektroden oder entsprechenden geeigneten stabilen Metall-Elektroden zur Produktion von leicht alkalischem Wasser pH 8.2–8.6, und zur elektrochemischen Trennung der Wasser-Molekül-Cluster-Ketten von 14–18 Molekülen auf 2 bis 3 Moleküle per Cluster, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungs- und Extraktionskraft des Brühwassers in der Kaffee-Tee-Maschine um das 3–4-Fache zunimmt und das intestinale Zellresorptions-Potential durch Membranen um das 2–3-Fache ansteigt. Diese verbesserten Parameter steigern zum einen die Extraktion-Effizienz in Kombination mit Hitze und Druck bei der Extraktion von Kaffee- und Tee-Pulver im Metallfilter, Kapseln und Filterkissen in der Maschine, was zur wesentlichen Verbesserung der Extraktion von Aromen und Inhaltsstoffen von Kaffees und Tees und zu einer optimalen sensorischen Qualität der Getränke bezüglich Säure und Bitterkeit von Kaffees und Tees führen und zum anderen zudem die Resorption dieser Inhaltstoffe durch intestinale Zell-Membranen um das 2–3-Fache schneller und besser ermöglichen. Zudem ist es möglich, dank der enormen Extraktions-Kraft der kombinierten Technologie andere probiotische, pflanzliche Stoffe dem Kaffee oder Tee-Pulver zuzumischen, um neben dem Getränke-Genuss nutritive Zusatznutzen zu erzielen!

Description

Beschreibung Stand der Technik [0001] Bis anhin waren elektrische Kaffeemaschinen und Kaffeeautomaten respektive Tee-Maschinen unter anderem hauptsächlich mit einer Druckpumpe, einer Wasserheiz- und/oder Dampfeinrichtung und einer Kaffee-Extraktionskammer für loses Kaffeepulver respektive Tee-Pulver, Kapseln oder Filterkissen ausgerüstet. Mit der neuen Erfindung soll aufgezeigt werden, dass mit Hilfe einer neuartigen Elektrolyse-Technologie und der Verwendung von elektrolysiertem Wasser, hergestellt mit Bordotierten Volldiamant-Elektroden oder Platin-Titanium- oder chemisch stabiler, metallischen Mischelektroden mit einem elektrischen Überpotential, mittels elektrochemischer Trennung der Wassermolekül-Cluster von 14-18 Molekülen auf 2-3 Moleküle, die Extraktionskraft des Wassers als Kaffee-Extraktions- und Lösungsmittel um das 3-4-Fa-che erhöht werden kann. Das hat zur Folge, dass wesentliche, zur Geschmacksverstärkung und -Verbesserung dienende Aromastoffe besser extrahiert werden. Eine maximale und optimale Extraktion des Kaffee- respektive Tee-Pulvers wird somit nicht nur durch Hitze- und Dampfdruck erzielt, sondern zusätzlich durch die stark gesteigerte Lösungs- und Extraktionskraft des Wassers, das mittels elektrochemischer Aufspaltung der Wassermolekül-Cluster zur 3-4-Fachen zahlen-mässigen Erhöhung der lösenden und extrahierenden Wassermolekül-Dipole führt.

[0002] Zudem wird das Brüh-Wasser Dank der Elektrolyse, durch elektrochemische Oxidationen vor der Extraktion des Kaffee- oder auch Tee-Pulvers sterilisiert und auch leicht alkalisch, was zur wesentlichen Verbesserung der Sensorik des Kaffee- oder Tee-Getränkes führt. Dies ist verständlich, da bei der Elektrolyse Protonen (H+) zu H2 (Wasserstoff) umgesetzt werden und demnach OH-Ionen übrigbleiben, die den pH-Wert erhöhen. Aus diesem Grunde steigt auch die Säurekapazität bis pH 4,3 von 1,37 mmol/L auf 3,42 mmol/L.

[0003] Zusätzlich wird die intestinale Darm- und Körper-Zellen-Resorption durch semipermeable Zellmembranen dank der um das 3-4-Fachen kleineren Molekül-Cluster-Grösse um das 2-3-Fache erhöht, was zu einer besseren und schnelleren Aufnahme von Koffein und anderen gesundheitsfördernden Inhaltstoffen im Kaffee oder Tee führt und zudem einen positiven Effekt auf den Zellmetabolismus hat, indem toxische Substanzen und oxidative Radikale aus Körperzellen ausgeschwemmt werden und zu einem verbesserten individuellen Gesundheitszustand führen kann.

[0004] Dank der neuen integrierten Elektrolysetechnologie in Kaffee- respektive Tee-Maschinen können dem Kaffee oder Tee auch zusätzliche probiotische, auf pflanzlicher Basis erzeugte Zusatzstoffe als gesundheitliche, nutritive Wertsteigerungen und Zusatznutzen in Kaffee- und Teegetränken beigemischt werden.

[0005] Die Erfindung ist erfinderisch neu und innovativ. Dem Erfinder sind keine ähnlichen Technologien bekannt zur maschinellen Herstellung von Kaffee und Tee mittels Elektrolyse des Brühwassers zur gleichzeitigen Verbesserung der Extraktion, der Sensorik und der Resorption der Getränke-Inhaltsstoffe.

Technisches Gebiet [0006] Mit der neuen Erfindung soll aufgezeigt werden, dass mit Hilfe der neuartigen integrierten Wasser- Elektrolysetechnologie in Kaffee- respektive Tee-Maschinen unter Verwendung von elektrolysiertem Wasser, hergestellt mit Bordotierten Diamant-Elektroden oder anderen chemisch stabilen, metallischen Elektroden, mit einem elektrischen Überpotential, nicht nur ein leicht alkalisches Extraktions-Wasser hergestellt werden kann, das zur Verbesserung der Sensorik führt, sondern auch dank der elektrochemischen Trennung der Wassermolekül-Cluster von 14-18 Molekülen auf 2-3 Moleküle, die Lösungs- und Extraktionskraft des Wassers um das 3-4-Fache erhöht werden kann und zudem das zelluläre Resorptions-Potential und die Resorptions-Geschwindigkeit von Wasser und Koffein und anderen beigemischten, probiotischen, pflanzlichen Wirkstoffen um das 2-3-Fache gesteigert werden kann.

Einführung

Elektrolytisch hergestelltes, oxidatives Wasser (EQW) [0007] Elektrolytisch oxidatives Wasser (EOW) oder chemisch aktives Wasser zerstört Mikroorganismen, wie Viren, Bakterien, Pilze, Hefen und Einzeller durch oxidative Radikale nicht chemisch, sondern physikalisch.

[0008] Wegen seines hohen oxidativen Reduktionspotentials (ORP) beschädigt «AktivesWasser» die Zellwand-Membranen von Pathogenen.

[0009] Der Krankheitserreger ist kompromittiert, was zu einer osmotischen oder hydrogenen Überlastung im Zellinneren führt.

[0010] Die beschädigten Zellmembranen erlauben einen erhöhten Wassertransfer zwischen den Zellmembranen, was zu einer hydrogenen Überflutung der Zellen führt, und diese schneller gefüllt werden, als die Zellen sich des Wassers entledigen können.

[0011] Diese Tatsache führt zu einem Zerplatzen der Zellen, respektive zum Zelltod durch Druckexplosion in wenigen Sekunden.

[0012] Da es sich um ein physikalisches Zerstörungsprinzip handelt, ergeben sich nachweislich keine Resistenzen bei Pathogenen.

[0013] Prinzip der Elektrolyse (vergi. Fig. 1): Beispiel einer Elektrolyse mit einer Zinkiodid-Lösung (Elektrodenmaterial beliebig): [0014] Verbindet man zwei Metallplättchen (Elektroden) mit jeweils einem Kabel und einer Vorrichtung, die Gleichstrom erzeugt, z.B. einer Batterie oder einem Gleichrichter, und überführt diese Plättchen in ein Becherglas mit wässriger Lösung (beliebige Ionen) und legt nun eine Spannung an, so bildet sich an beiden Metallplättchen ein Stoff, dessen Ionen in der Lösung vorhanden sind.

[0015] Die Spannungsquelle bewirkt einen Elektronenmangel in der mit dem Pluspol (Anode) verbundenen Elektrode und einen Elektronenüberschuss in der anderen, mit dem Minuspol (Kathode) verbundenen Elektrode. Die wässrige Lösung zwischen der Kathode und Anode enthält Elektrolyte, das sind positiv oder negativ geladene Ionen. Die positiv geladenen Kationen in einer Elektrolysezelle wandern durch das Anlegen einer Spannung zur negativ geladenen Kathode (Anziehung entgegengesetzter Ladungen). An der Kathode nehmen sie ein oder mehrere Elektronen auf und werden dadurch reduziert.

[0016] An der Anode läuft der entgegengesetzte Prozess ab. Dort geben die negativ geladenen Anionen Elektronen ab, das heisst, sie werden oxidiert. Die Zahl der durch die Reduktion an der Kathode verbrauchten Elektronen entspricht den von der Anode aufgenommenen Elektronen. Bei der Elektrolyse von wässriger Kochsalzlösung entsteht die gleiche Volumenmenge Wasserstoffgas wie Chlorgas. Bei der Elektrolyse von Wasser entsteht doppelt so viel Wasserstoff gas wie Sauerstoffgas, da die zwei positiv geladenen Protonen eines Wassermoleküls zur Kathode wandern und dort jeweils ein Elektron aufnehmen müssen, damit sich Wasserstoff bildet, während das doppelt negativ geladene Sauerstoffanion an der Anode gleich zwei Elektronen abgeben muss, um sich zum Sauerstoffmolekül zu verbinden.

[0017] Die Spannung, die zur Elektrolyse mindestens angelegt werden muss, bezeichnet man als Abscheidungspotential, bei der Elektrolyse von Wasser oder bei wässrigen Salzlösungen spricht man auch von der Zersetzungsspannung. Diese Spannung (oder eine höhere Spannung) muss angelegt werden, damit die Elektrolyse überhaupt abläuft. Für jeden Stoff, für jede Umwandlung von Ionen zu zwei oder mehratomigen Molekülen kann die Zersetzungsspannung, das Abscheidepotential anhand des Redox-Potentials ermittelt werden. Aus dem Redox-Potential erhält man noch viele andere wichtige Hinweise für die Elektrolyse, beispielsweise zur elektrolytischen Zersetzung von Metallelektroden in Säure oder zur Verminderung von Zersetzungsspannung durch Abänderung von pH-Werten.

[0018] Beispielsweise lässt sich durch das Redox-Potential berechnen, dass die Bildung von Sauerstoff an der Anode bei der Elektrolyse von Wasser in basischer Lösung (Zersetzungsspannung: 0,401 V) unter geringerer Spannung abläuft als in saurer (Zersetzungsspannung: 1,23 V) oder neutraler (Zersetzungsspannung: 0,815 V) Lösung, an der Katode hingegen bildet sich leichter Wasserstoff unter sauren Bedingungen als unter neutralen oder basischen Bedingungen).

[0019] Sind in einer Elektrolytlösung mehrere reduzierbare Kationen vorhanden, so werden nach der Redox-Reihe zunächst die Kationen an der Kathode reduziert, die in der Redox-Reihe (Spannungsreihe) ein positiveres (schwächer negatives) Potential haben, die also dem O-Potential der Proton-Wasserstoff Elektrodenspannung möglichst nahe kommen. Bei der Elektrolyse einer wässrigen Ionen enthaltenden Lösung bildet sich an der Kathode normalerweise Wasserstoff. Auch beim Vorliegen von mehreren Anionenarten, die oxidiert werden können, kommen zunächst diejenigen zum Zuge, die in der Redox-Reihe möglichst nahe am Spannungsnullpunkt, also ein schwächeres positives Redox-Potential besitzen. Normalerweise entsteht bei der Elektrolyse von wässriger NaCI an der Anode also Sauerstoff und nicht Chlor. Nach Überschreiten der Zersetzungsspannung wächst mit Spannungszunahme proportional auch die Stromstärke. Nach Faraday ist die Gewichtsmenge eines elektrolytisch gebildeten Stoffs proportional zu der geflossenen Strommenge (Stromstärke multipliziert mit der Zeit). Für die Bildung von 1 g Wasserstoff (ca. 11,2 Liter, bei der Bildung eines Wasserstoffmoleküls werden zwei Elektronen benötigt) aus wässriger Lösung wird eine Strommenge von 96 485 C (As) = 1 Faraday benötigt. Bei einer Stromstärke von 1 A zwischen den Elektroden dauert die Bildung von 11,2 Litern Wasserstoff also 26 Stunden und 48 Minuten.

[0020] Neben dem Redox-Potential ist noch die Überspannung (das Überpotential) von Bedeutung. Auf Grund von kinetischen Hemmungen an Elektroden benötigt man häufig eine deutlich höhere Spannung als sich dies aus der Berechnung der Redox-Potentiale errechnet. Die Überspannungseffekte können je nach Materialbeschaffenheit der Elektroden auch die Redox-Reihe ändern, so dass andere Ionen oxidiert oder reduziert werden als dies nach dem Redox-Potential zu erwarten gewesen wäre. Kurz nach Abschaltung einer Elektrolyse kann man mit einem Amperemeter einen Stromausschlag in die andere Richtung feststellen. In dieser kurzen Phase setzt der umgekehrte Prozess der Elektrolyse, die Bildung einer galvanischen Zelle ein. Hierbei wird nicht Strom für die Umsetzung verbraucht, sondern es wird kurzzeitig Strom erzeugt; dieses Prinzip wird bei Brennstoffzellen genutzt.

[0021] Wenn man durch eine Elektrolyse eine Trennung einzelner Moleküle oder Bindungen erzwingt, wirkt gleichzeitig ein galvanisches Element, dessen Spannung der Elektrolyse entgegenwirkt. Diese Spannung wird auch als Polarisationsspannung bezeichnet.

[0022] Als Zusatz-Effekt im Wasser-Elektrolyse-Prozess werden durch die Produktion von OH- Hydroxyd-Ionen an der Oberfläche der Elektroden die Wassermolekül-Cluster von 14-18 Molekülen auf 2-3 Moleküle per Cluster elektrochemisch heruntergeschnitten, was zu einer 3-4-fachen Erhöhung der Lösungskraft des Wassers führt und das Resorptionspotential durch Zellmembrane um das 2-3-Fache erhöht. Zudem wird das Wasser beim Elektrolyse-Prozess leicht alkalisch. Dies ist verständlich, da bei der Elektrolyse Protonen (H+) zu H2 (Wasserstoff) umgesetzt werden und demnach OH-Ionen übrigbleiben, die den pH-Wert erhöhen. Aus diesem Grunde steigt auch die Säurekapazität bis pH 4,3 von 1,37 mmol/L auf 3,42 mmol/L.

Elektroden [0023] Es gibt nur wenige Anoden-Elektroden, die während der Elektrolyse innert bleiben, also überhaupt nicht in Lösung gehen. Bordotierter Voll-Diamant ist das neuste Material, das sich während einer Elektrolyse überhaupt nicht auflöst. Hemmungserscheinungen an der Anode, die bei der Sauerstoffbildung zu einer Überspannung führen, beobachtet man vor allem bei Voll-Diamantanoden (Überspannung: 3-4 V) und Platin-Elektroden (1,2 V. Bei diesen entsteht bei der Elektrolyse von wässriger Kochsalzlösung Chlor statt Sauerstoff. An Zink-, Blei- (Überspannung: 0,78 V) und besonders Quecksilberkathoden (0,80 V) zeigen Wasserstoffprotonen eine erhebliche Überspannung, und die Bildung von Wasserstoff erfolgt erst bei einer viel höheren Spannung. Die erhebliche Überspannung von Wasserstoff an der Quecksilberkathode, in der das Natrium als Amalgam gebunden wird und daher dem Gleichgewicht entzogen wird, nutzt man zur technischen Herstellung von Natronlauge. Durch die erhebliche Überspannung an dieser Elektrode bei der Wasserstoffbildung ändert sich die Redox-Reihe, und statt Wasserstoffprotonen wandern nun Natrium-Kationen zur Quecksilberkathode.

Elektrolyse von Wasser [0024] Die Elektrolyse von Wasser besteht aus zwei Teilreaktionen, die an den beiden Elektroden ablaufen. Die Elektroden tauchen in Wasser ein, welches durch vorhandene mineralische Ionen gering leitend gemacht wird, wobei dann Sauerstoff gewonnen wird. Positiv geladene Hydronium-Ionen (H30+) wandern im elektrischen Feld zu der negativ geladenen Elektrode (Katode), wo sie jeweils ein Elektron aufnehmen. Dabei entstehen Wasserstoff-Atome, die sich mit einem weiteren, durch Reduktion entstandenen H-Atom zu einem Wasserstoff-Molekül vereinigen. Übrig bleiben Wasser-Moleküle in 2- und 3-molekularer Cluster-Form.

2 BbO+ + 2 e" —> Eh + 2 H2O

[0025] Der abgeschiedene, gasförmige Wasserstoff steigt an der Kathode auf. Zur positiv geladenen Elektrode (Anode) wandern die negativ geladenen Hydroxid-Ionen.

[0026] Jedes Hydroxid-Ion gibt ein Elektron an den Plus-Pol ab, so dass Sauerstoff-Atome entstehen, die sich zu Sauerstoff-Molekülen vereinigen.

[0027] Die übrig bleibenden H+-lonen werden umgehend von Hydroxid-Ionen zu Wasser-Molekülen neutralisiert. 4 OH' —>02 + 2 H2O + 4 e' [0028] Auch hier steigt der abgeschiedene Sauerstoff als farbloses Gas an der Anode auf. Die Gesamtreaktionsgleichung der Elektrolyse von Wasser lautet:

4 HaO++ 4 OH'-> 2 H2 + O2 + 6 H2O

[0029] Die auf der linken Seite stehenden Hydronium- und Hydroxid-Ionen entstammen der Autoprotolyse des Wassers: 8 H2O —» 4 Η3θ+ + 4 OH' [0030] Man kann die Elektrolysegleichung daher auch folgendermassen schreiben:

8 H2O —* 2 H2 + O2 + 6 H2O

[0031] bzw. nach Kürzen des Wassers: 2 H2O -> 2 H2 + O2

Hydroxidion [0032] Das Hydroxidion ist ein negativ geladenes Ion, das entsteht, wenn Basen mit Wasser reagieren. Seine chemische Formel lautet OH“.

[0033] Eine allgemeine Base B reagiert nach folgendem Schema mit Wasser: B + H20 — HB+ | OH- [0034] Anhand der Konzentration der Hydroxidionen kann man den pH-Wert der entstandenen Lösung ermitteln. Dazu berechnet man erst den so genannten pOH-Wert. pOff = - log c(oir) [0035] Und daraus den pH-Wert:

pH -k-pOH

[0036] Zu jeder Temperatur gibt es jeweils ein k.

[0037] Unter Normbedingungen ist k = -14.

[0038] Hydroxidionen sind auch in reinem Wasser bei 20 °C in einer Konzentration von 10~7 mol 1~1 enthalten. Das hängt mit der Autoprotolyse des Wassers nach folgender Reaktionsgleichung zusammen: H20 + H20 5=s H30+ + OH"

Basisches Wasser [0039] Basisches Wasser beseitigt den bitteren Geschmack von Kaffee und Tee und macht insbesondere Kaffee magenfreundlicher.

Zulassung [0040] Frühe eigene Versuche und andere Versuchsergebnisse führten zur Einreichung von Bewilligungs-Gesuchen bei der FDA (Food and Drug Administration, USA), welche im Dezember 2002 eine generelle Bewilligung für Elektrolysewasser erteilte und mit dem Status «GRAS» (Generally Regarded as Safe) auszeichnete.

[0041] Elektrolysiertes oxidatives Wasser erhielt FDA (USA Food and Drug Administration), USDA (United States Department of Agriculture) und EPA (USA Environmental Protection Agency) - Zulassung für allgemeine Applikationen im Nahrungsmittel-Bereich, für die Nahrungsmittel-Oberflächen-Desinfektion, für Milch-, Fleisch- und Restaurant-technische Anwendungen.

[0042] Die entsprechenden Seiten der Bewilligungsnummern der FDA und USDA lauten 21 CFR173,178,182,184 & 198.

[0043] Die EPA Bewilligungs- und Publikations-Seite lautet 40 CFR 180.940 und die des National Organic Programms ist 21 CFR 178.1010.

[0044] In Japan ist Elektrolysewasser als Lebensmittelzusatzstoff bewilligt.

Darstellung der Erfindung

Anlagekomponenten [0045] Eine mit Elektrolysetechnik ausgerüstete Kaffee- resp. Tee-Maschine beinhaltet folgende technischen Komponenten und Prozessschritte:

Technische Hilfsmittel [0046] Eine elektrische Kaffee- respektive Teemaschine oder entsprechende Automaten mit integrierter Elektrolysetechnologie (Elektrolysezelle mit Elektroden) enthalten konventionell und vorzugsweise folgende technischen Komponenten: (gemäss Zeichnung im ANEX 1) A Flüssigkeitscontainer mit Einfüllstutzen mit Verschlussdeckel aus einem nicht oxidierenden Material hergestellt. Automatische Wasserstand-Kontrolle. Verbindungsstück oder -schlauch zu Druckerhöhungspumpe mit integriertem automatischem Rücklauf-Verschluss-Ventil. B Im Pumpenansaugstutzen vor Druckerhöhungspumpe integrierte Elektrolysezelle mit ungefähr 36 Volt elektrischer Spannung versorgt. C Wasser-Druckerhöhungspumpe mit ca. 12 atm Druckerzeugung, ca. 0,5 Liter Durchlaufleistung pro Minute, vorzugsweise 110 resp. 220 V, mit Verbindungsschlauch zu Elektrolysezelle/n mit Diamant-Elektroden (oder aus anderem geeigneten Elektroden-Material mit elektrischem Überpotential). D Wasser-Heizspirale oder Heizzylinder. E Extraktions-Behälter-, Kapsel- oder Filterkissen-Kammer. F Ausguss für Kaffee und Heisswasser mit separatem Dampferzeuger-Stutzen. G Elektrischer ON/OFF-Schalter, Steuer-Elektronik für Flüssigkeitskontrolle, Kaffee-Quantum-Schalter, Kaffeestand-Messer, oder Kapsel- oder Filterkissen-Entsorgungsmechanismus, Kaffeesatz-Entleerung oder Spülung. H Netzsteckerl 10 V/220V 50-60 Hz. I 1 oder mehrere Verbindungsschläuche mit Briden zu Elektrolysezelle/n K 1 oder mehrere Elektrolysezellen mit 2 oder mehreren Diamant-Elektroden, mit je 2 Plus/minus-Anschlussmuffen und je plus/minus 2 elektrischen Kabeln zu elektrischer Verteilerstation mit Sicherungskasten und verbunden mit je einem Schlauch zu den Sprühventilen der Scheibenwischer-Sprühanlage. L 1 elektrische Steuerung der Elektrolyse-Zelle/n mit Elektroden Dipolumkehr. M Je 2 elektrische Verbindungskabel plus/minus zu Elektrolysezelle/n. N Elektrische Steuerung mit Programmierstation auch für den Entkalkungsprozess.

Herstellung des extrahierenden Kaffee- respektive Teewassers mittels Elektrolyse [0047] Die Herstellung des extrahierenden Kaffee- oder Teewassers kann direkt mit der in der Maschine integrierten Elektrolysezelle durch das neu verwendete Elektrolyseverfahren erfolgen.

[0048] Das neue Verfahren wird implementiert durch eine Wasser-Elektrolyse mittels vorzugsweise Voll-Diamant-Elektro-den. Dabei entsteht ein leicht alkalisches Wasser mit einem pH von 8.2 bis 8.8. An der Anode werden neben OH-Hydro-xylgruppen auch 02 hergestellt.

[0049] Bei der Elektrolyse von Wasser zusammen mit den natürlich im Trinkwasser vorkommenden Mineralien entstehen zudem oxidierende Moleküle, wie reduzierendes Peroxyd-Di-Sulfat, Peroxyd-Di-Phosphat und Per-Carbonat.

[0050] Diese garantieren die Sterilität des Wassers, was speziell in Drittwelt-Ländern von Bedeutung sein kann, wo eine saubere Wasserversorgung oft nicht garantiert ist.

[0051] Die Hydroxid-Ionen OH-, die an den Elektroden gebildet werden, zerteilen die Wassermolekül-Cluster von 14-18 Molekülen auf 2-3 Moleküle, was die Lösungskraft des Wassers um das 3-4-Fache und die Zellresorption um das 2-3-Fache steigert.

[0052] Diese neuen Eigenschaften des elektrolysierten Kaffee- oder Tee-Brühwassers tragen wesentlich zur Extraktions-Effizienz von Kaffee- und Tee-Pulver bei und erhöhen die Konzentration von Geschmacks- und Inhaltstoffen! Lösung der Aufgabe [0053] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche definiert.

[0054] Gemäss der Erfindung zeigt die neue Kaffee-Maschinen-Geräte-Technik respektive Tee-Maschinen-Geräte-Tech-nik zur Produktion von leicht alkalischem Brühwasser unter Verwendung von elektrolysiertem kaltem Wasser und mit Hilfe von Oxidativen und Reduzierenden Radikalen und di-poligen Wassermolekülen, produziert in einer Elektrolysezelle, vorzugsweise mit Bordotierten Diamant-Elektroden, integriert in einer elektrischen Kaffee-Tee-Maschine oder -Automaten, die Art und Weise der elektrochemisch hergestellten Stoffe, insbesondere der spezifischen Eigenschaften des elektrolysierten, oxidativen und reduzierenden Wassers, dessen Herstellung, dessen pH-Wert und die elektrochemische Trennung der Wassermolekül-Cluster von 14-18 Molekülen auf 2-3 Moleküle, dessen Redox-Potential, respektive dessen Konzentration von Dipol-Molekülen.

[0055] Die Erfindung, bezüglich der neuen Kaffee-Tee-Maschinen-Technologie, zeigt die technische Ausführung und Anwendung auf, bezüglich der neu integrierten Komponenten der Elektrolyse-Zelle in einer Kaffee-Tee-Maschine und der dazwischengeschalteten Druckerhöhungspumpe, zur Herstellung von leicht alkalischem Brühwasser mit 3-4-fach gesteigerter Lösungskraft und mit 2-3-fach erhöhtem Resorptions-Potential auf.

[0056] Die Erfindung bildet ein integriertes System, in welchem die technischen Komponenten für die elektrolytische Herstellung von zahlreichen Di-Polen Molekularstrukturen im Wasser mittels vorzugsweise Volldiamant-Elektroden, die zusammen mit den entsprechenden konventionellen Komponenten in einer Kaffee-Tee-Maschine oder -Automaten integriert sind.

[0057] Dabei liegt der Schwerpunkt der Innovation nicht nur in der technischen Ausführung in der Kombination einer konventionellen Kaffee-Tee-Extraktions-Maschine mit einer Elektrolysen-Zelle zur Herstellung von leicht alkalischem Wasser zur Verbesserung der Sensorik des Getränkes in einer Elektrolysezelle ohne Membrane, sondern auch in der neuen elektrochemischen Trenntechnik der Wassermolekül-Cluster von 14-18 Molekülen pro Cluster auf 2-3 Wasser-Moleküle pro Cluster, was die Lösungskraft des Kaffee-Tee-Brühwassers um das 3-4-Fache steigert und die intestinale Zellresorption von Extraktions-Inhaltsstoffen um das 2-3-Fache erhöht.

[0058] In intensiven Versuchen wurden die Prozess-Techniken in einer elektrischen automatischen Kaffee-Tee-Maschine optimiert, Konzentrationen von Dipol-Molekül-Cluster im Wasser spezifiziert und die spezifischen Parameter den Technischen Anforderungen angepasst und auch Extraktionszeiten eruiert, um eine perfekte Getränkequalität bei Kaffee und Tee zu erreichen.

[0059] Der Erfinder hat in langer Forschung- und Entwicklungsarbeit im Labor und im praktischen Einsatz die technisch neu entwickelte integrierte Wasser-Elektrolysetechnik in Kombination mit einer Kaffee-Tee-Extraktions-Maschine getestet und perfektioniert und eine bis heute unerreichte sensorische Getränke-Qualität bei Kaffee- und Tee erreicht, da die Extraktionskraft des Brühwassers dank der um das 3-4-Fache gesteigerten Anzahl von Wasserdipolen, die die Lösungsund Extraktionskraft des Brühwassers um das 3-4-Fache steigern kann, indem essentielle Aroma- und Geschmacksstoffe beim Kaffee und Tee nicht verloren gehen und extrahiert und verfügbar gemacht werden können. Zudem kann auch gleichzeitig Kaffee- und Tee-Pulver eingespart werden.

[0060] Nach Kenntnisstand des Erfinders ist bis heute keine automatische Kaffee-Tee-Extraktions-Maschine mit integrierter Elektrolyse-Technologie vorhanden, die mittels elektrolytisch, mit Bor dotierten Volldiamant-Elektroden oder anderen geeigneten Elektroden mit einem elektrischen Überpotential ein leicht alkalisches Brüh-Wasser mit 3-4-fachen gesteigerter Lösungs- und Extraktions-Kraft und einem 2-3-fachen erhöhten Zell-Resorptionspotential für die Inhaltsstoffe des Extraktes zur Qualitätssteigerung eines Kaffee- oder Tee-Getränkes hersteilen kann.

Ausführung der Erfindung [0061] Die Erfindung soll am Beispiel einer konventionellen Kaffee-Tee-Maschine aufgezeigt werden, bestehend aus den folgenden technischen Komponenten und Teilen: (siehe Zeichnung ANNEX 1) A Flüssigkeitscontainer mit Einfüllstutzen mit Verschlussdeckel aus einem nicht oxidierenden Material hergestellt. Automatische Wasserstand-Kontrolle. Verbindungs-Stück oder -Schlauch zu Druckerhöhungspumpe mit integriertem automatischem Rücklauf-Verschluss-Ventil. B Im Pumpenansaugstutzen vor Druckerhöhungspumpe integrierte Elektrolysezelle mit ungefähr 36 Volt elektrischer Spannung versorgt. C Wasser-Druckerhöhungspumpe mit ca. 12-15 atm Druckerzeugung, ca. 0,5 Liter Durchlaufleistung pro Minute, vorzugsweise 110 resp. 220 V, mit Verbindungsschlauch zu Elektrolysezelle/n mit Diamant-Elektroden (oder aus anderem geeigneten Elektroden-Material mit elektrischem Überpotential). D Wasser-Heizspirale oder Heizzylinder. E Extraktions-Behälter-, Kapsel- oder Filterkissen-Kammer. F Ausguss für Kaffee und Heisswasser mit separatem Dampferzeuger-Stutzen. G Elektrischer ON/OFF-Schalter, Steuer-Elektronik für Flüssigkeitskontrolle, Kaffee-Quantum-Schalter, Kaffeestand-Messer, oder Kapsel- oder Filterkissen-Entsorgungsmechanismus, Kaffeesatz-Entleerung oder Spülung. H Netzstecker 110 V/220 V 50-60 Hz. I 1 oder mehrere Verbindungsschläuche mit Fixier-Briden zu Elektrolysezelle/n. K 1 oder mehrere Elektrolysezellen mit 2 oder mehreren Diamant-Elektroden oder entsprechenden geeigneten stabilen Metall-Elektroden, mit je 2 plus/minus-Anschlussmuffen und je plus/minus 2 elektrischen Kabeln zu elektrischer Verteilerstation mit Sicherungskasten und verbunden mit je einem Schlauch zu den Sprühventilen der Scheibenwischer-Sprühanlage. L 1 elektrische Steuerung der Elektrolyse-Zelle/n mit Elektroden-Dipolumkehr. M Je 2 elektrische Verbindungskabel plus/minus zu Elektrolysezelle/n. N Elektrische Steuerung mit Programmierstation.

Handhabung einer Kaffee-Tee-Maschine [0062] Der Kaffee ist das Volksgetränk Nummer eins. Die Mythen, die sich um schädliche Auswirkungen des Kaffeetrinkens auf den menschlichen Organismus ranken, sind indessen widerlegt. Die Frage nach Kaffee oder Tee beantworten neunzig Prozent der Menschen hier zu Lande mit «Kaffee». Ob zum Frühstück, beim gemütlichen Kaffeeklatsch zuhause, im Café oder im Büro - Kaffee ist das beliebteste Getränk. Alleine in Deutschland werden täglich etwa 320 Millionen Tassen Kaffee konsumiert. Bei der Zubereitung jedoch scheiden sich die Geister. Die gängigste Methode ist und bleibt die Kaffeemaschine. Sie ist aus keiner heimischen Küche und keinem Büro mehr wegzudenken. Auf konventionelle Weise wird so der Filterkaffe gebrüht. Mehr als neunzig Prozent aller deutschen Haushalte sind im Besitz einer Kaffeemaschine. Und die Nachfrage besteht auch weiterhin - jährlich werden alleine in Deutschland beinahe sieben Millionen elektrische Kaffeemaschinen verkauft. Kaffeemaschinen dienen der halbautomatischen Zubereitung von Kaffee. Will man eine technische Definition der Kaffeemaschine liefern, kann man sie als Gerät zur thermischen Extraktion und Filtration von Kaf

Claims (5)

1. feebohnen beschreiben. Als Extraktionsmittel wird Wasser benutzt. Als Filter dienen dabei spezielle Kaffeefilter, Kapseln oder Filterkissen. [0063] So mancherorts wurde die gute alte Kaffeemaschine mittlerweile allerdings durch moderne Kaffeevollautomaten ersetzt. Diese Maschinen bereiten den Kaffee - wie der Name schon sagt - vollautomatisch zu. Das heisst, sie regeln die Wasserzufuhr und die Kaffeezufuhr automatisch. Der Kaffee wird direkt aus dem Automaten in Becher oder Tassen gefüllt. Der Kaffeesatz wandert automatisch in den Satzbehälter. Funktionsweise von Kaffeemaschinen [0064] Doch wie funktioniert diese halbautomatische Zubereitung des Kaffees mittels einer konventionellen Kaffeemaschine genau? Welche Vorgänge laufen dabei im Inneren der Maschine für den Betrachter unsichtbar ab? Die Funktionsweise einer Kaffeemaschine ist folgende: Zunächst muss in den Wassertank die gewünschte Menge Wasser eingefüllt werden, die dann in etwa der Menge des fertig gebrühten Kaffees entspricht. Zudem muss der Filter mit der adäquaten Menge an gemahlenem Kaffee, dem so genannten Kaffeepulver, gefüllt werden oder es muss eine Kapsel (Nespresso) oder eine Filterkissen-Rondelle in die Extraktionskammer eingelegt werden. Das Wasser aus dem Wassertank läuft dann nach Inbetriebnahme der Kaffeemaschine mittels einer Druckpumpe im Ansaugschlauch über die gleichzeitig elektrisch aktivierte Elektrolyse-Zelle mit den entsprechenden Elektroden und über ein im Zulaufschlauch eingebautes Rückschlagventil in das Heizsystem, einem Durchlauferhitzer, ein. Dieser Heizkörper liegt bei den meisten Kaffeemaschinen unter der Warmhalteplatte. Dort wird das Wasser innerhalb kürzester Zeit so stark erhitzt, dass sich Dampfblasen bilden. Meist handelt es sich dabei um Temperaturen von 90 bis 95 Grad Celsius. So wird Druck aufgebaut und das Rückschlagventil schliesst sich. Der Kaffee wird nun über eine Steigleitung in ein schwenkbares Rohr gepumpt, das über dem Filter endet. Danach läuft frisches Wasser in das Heizelement nach. Der Vorgang wiederholt sich, sobald wieder genug Druck durch den Wasserdampf aufgebaut wurde. Das heisse Wasser läuft dann durch den Filter über den gemahlen Kaffee. Die wesentlichen Bestandteile der Vorgänge, die nun ablaufen, sind die Extraktion und die Filtration. Das heisse, leicht alkalische mit zahlreichen Dipol-Wassermolekülen ausgestattete Wasser bewirkt die Druck-induzierte und thermische Extraktion, die Stofftrennung, indem es als Lösungsmittel fungiert, das die löslichen Anteile des Kaffees aus dem Kaffeepulver zieht. Der Kaffeefilter hält dabei die Partikel, die grösser sind als die Poren des Filters, zurück. Hier entfalten sich die Aromastoffe und somit der Geschmack des Kaffees. Das Ergebnis ist frisch gebrühter Kaffee ohne spürbare Spuren von Kaffeepulver. Der fertige Kaffee läuft dann direkt aus dem Filter in die darunter stehende Tasse/n oder Kaffeekanne. Patentansprüche

   1. Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine, umfassend einen Wasserbehälter, verbunden mit einer Druckpumpe, welche mittels einer Verbindung mit integriertem Rückschlagventil mit einer Heizeinrichtung verbunden ist, eine Steigleitung und eine Extraktionskammer für Kaffee oder Tee, in Form von Pulver, Kapseln oder Filterkissen-Rondellen, ein Entsorgungsmechanismus für einen Kaffeesatz, Kapseln oder Filterkissen-Rondellen mit manuellem oder automatischem Auswurf, einen Kaffeesatz-, Kapsel- oder Filterkissen-Rondellen-Behälter und einer integrierten elektrischen Steuerung, dadurch gekennzeichnet, dass umfasst ist mindestens eine Elektrolysezelle mit Elektroden zur Erzeugung elek-trolysierten Wassers, wobei Wasser mit einem alkalischen pH-Wert erzeugt wird und wobei dessen Wassermolekül-Cluster zerteilt sind.
2. 2. Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine gemäss Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrolysezelle zwei oder mehrere Volldiamantelektroden umfasst.
3. 3. Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine gemäss Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrolysezelle zwei oder mehrere chemisch stabile Metallelektroden mit einem elektrischen Überpotential umfasst.
4. 4. Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei - der Wasserbehälter einen Einfüllstutzen mit Verschlussdeckel aus einem nicht oxidierenden Material, eine Heizspirale oder einen Heizzylinder, eine automatische Wasserstandkontrolle und Verbindungsmittel mit integriertem automatischem Rückschlagventil zur Druckpumpe aufweist, - wobei auf der Saugseite der Druckpumpe die Elektrolysezelle angeordnet ist, welche mit elektrischer Spannung von 36 Volt versorgt ist, - wobei die Druckpumpe ausgebildet ist, um eine Druckerzeugung von 12-15 atm zu erzeugen und eine Durchlaufleistung von 0,5 Liter pro Minute zu erbringen, und wobei - die Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine einen Ausguss für Kaffee und Heisswasser und einen separaten Dampferzeugerstutzen aufweist, einen elektrischen ON/OFF-Schalter, eine Steuerelektronik zur Flüssigkeitskontrolle, einen Kaf-fee-Quantum-Schalter, einen Kaffeestand-Messer, einen Netzstecker 110 V/220 V 50-60 Hz, - wobei die mindestens eine Elektrolysezelle mit mittels Briden fixierten Verbindungsschläuchen mit dem Wasserbehälter und der Druckpumpe verbunden ist, wobei die Elektroden der mindestens eine Elektrolysezelle über je zwei Plus/minus-Anschlussmuffen und je zwei plus/minus elektrischen Kabeln mit einer elektrischen Verteilerstation, umfassend einen Sicherungskasten, verbunden sind.
5. 5. Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaffee-Tee-Extraktionsmaschine zusätzlich mit einer elektrischen Steuerung für eine Elektroden-Dipolumkehr in der mindestens einen Elektrolysezelle ausgerüstet ist, die für eine automatische Reinigung sorgt.