CN105517470B - 用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机 - Google Patents
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Abstract
公开了用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机（1）。咖啡机（1）包括用于混合咖啡磨制物（19）和降低咖啡因的添加剂（20）的混合器（8），混合器具有用于接收咖啡磨制物（19）的咖啡入口（14）、用于接收降低咖啡因的添加剂（20）的添加剂入口（18）和用于提供咖啡磨制物和添加剂的混合物（22）的混合器出口（21），并且咖啡机（1）包括用于冲泡所述咖啡磨制物和添加剂的混合物（22）的冲泡单元（5），冲泡单元（5）具有冲泡单元入口（23）和用于提供咖啡泡制品的冲泡单元出口（24），其中冲泡单元（5）的冲泡单元入口（23）连接到所述混合器（8）的混合器出口（21）用于接收所述咖啡磨制物和添加剂的混合物（22）。此外，提出了对应的方法和包含降低咖啡因的添加剂的可更换药筒。
Description
技术领域
本发明涉及咖啡机，特别涉及用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机架构。该发明还涉及用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的方法，以及包含降低咖啡因的添加剂的药筒。
背景技术
咖啡是世界上最受欢迎的饮料之一。熟知的是，咖啡由于其咖啡因含量可具有对人的刺激效应。然而，咖啡因不总是令人期望的，例如在将要睡觉之前或由于医学原因。
在工业规模上生产脱去咖啡因的咖啡。咖啡籽或豆通常在它们仍然是绿色的时候在工业工序中被脱去咖啡因。脱去咖啡因的咖啡在市场上可获得，就像常规的咖啡一样，以烘烤的豆或咖啡磨制物的形式，并且可就像常规咖啡一样被处理以提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。
脱去咖啡因的咖啡豆或磨制物的缺点是，如果常规咖啡和脱去咖啡因的咖啡泡制品都是令人期望的话，除了常规咖啡豆或磨制物之外，其必须被保持有存货。不幸的是，一旦已打开包装，咖啡的质量遭受老化效应。在很多情况下，对脱去咖啡因的咖啡的需求低于对常规咖啡的需求。因此，如果脱去咖啡因的咖啡的吞吐量低，则仅可获得降低强度和芳香的脱去咖啡因的咖啡泡制品。
WO97/07686公开了具有腔室的过滤器，该腔室包括用于冲泡的咖啡的脱咖啡因的膨润土。使使用常规咖啡豆或磨制物制备的新鲜冲泡的咖啡泡制品在冲泡工序的完成之后经过过滤器。过滤器中的膨润土吸收咖啡泡制品中的咖啡因并且由此降低咖啡因含量。过滤器还保持膨润土并且防止膨润土进入咖啡泡制品。
WO2011/157759A1公开了具有改进的粉末定量系统的饮料分配器的示例。
US6182555B1公开了包括用于冲泡咖啡或茶（优选以浓缩形式）的冲泡器的冲泡机。随后，冲泡的咖啡或茶可与热或冷水或如添加剂的调味品混合。优选地，混合发生在用户的杯中。独立地投送冲泡的咖啡和添加剂。
发明内容
本发明的目的是克服上文提到的问题。另外的目的是提供用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机，其中改进了咖啡的质量。另外的目的是可基于常规咖啡豆或磨制物提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机，其包括
- 用于混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合器，该混合器具有用于接收咖啡磨制物的咖啡入口、用于接收降低咖啡因的添加剂的添加剂入口和用于提供咖啡磨制物和添加剂的混合物的混合器出口，以及
- 用于冲泡咖啡磨制物和添加剂的混合物的冲泡单元，该冲泡单元具有冲泡单元入口和用于提供咖啡泡制品的冲泡单元出口，其中冲泡单元的冲泡单元入口连接到混合器的混合器出口用于接收咖啡磨制物和添加剂的混合物。
在本发明的另外方面中，提出了用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的方法，其包括以下步骤
- 在咖啡机的混合器中混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂，以及
- 冲泡咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合物。
在本发明的另外方面中，提出一种药筒，其被配置用于如上所述的咖啡机并且还被配置为容纳用于在添加剂出口提供降低咖啡因的添加剂的添加剂容器，其中添加剂容器的添加剂出口可连接到混合器的添加剂入口，并且其中添加剂容器是可更换的药筒，该药筒包含降低咖啡因的添加剂。
本发明的优选实施例在从属权利要求中定义。应当理解的是，要求保护的方法具有与要求保护的咖啡机和在从属权利要求中定义的相似和/或相同的优选实施例，并且要求保护的可更换药筒可被配置用于与要求保护的咖啡机和在从属权利要求中定义的相似和/或相同的优选实施例。
本发明通过提供被布置为在冲泡之前混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的咖啡机来实现上文提到的目的。发明人发现，当降低咖啡因的添加剂（特别是作为小微粒吸附剂）在冲泡之前已经存在于咖啡磨制物中时可有效实现选择性咖啡因降低。此外，咖啡磨制物有效保持添加剂。实验已经显示，在冲泡工序之后添加剂在咖啡泡制品中的量非常低。因此，不需要过滤后的工序，在过滤后的工序期间，咖啡将如其根据WO97/07686发生的那样老化并且冷却。而且，咖啡泡制品可被直接提供在冲泡单元的出口处，使得克丽玛（crema）层（作为意式浓咖啡的必要感觉知觉属性）还被维持用于具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。特别是当被应用到意式浓咖啡时，在根据WO97/07686的冲泡工序的完成之后与过滤器的物理接触将破坏克丽玛层。
与商业上可获得的预先脱去咖啡因的咖啡相比的优点是，可从较多种类的常规咖啡而不是从预先脱去咖啡因的咖啡的有限选集中选择期望咖啡类型。
此外，因为要求保护的咖啡机特征在于用于混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合器，所以可根据咖啡因降低的期望程度来选择混合比率，例如相对于咖啡磨制物的量的降低咖啡因的添加剂的量。换言之，根据本发明的一方面的咖啡机使得用户能够在从常规咖啡泡制品到基本上脱去咖啡因的咖啡泡制品的范围中选择任何期望咖啡因含量。换言之，还可提供咖啡泡制品，其中咖啡因含量被降低例如20%、50%或用户期望的任何其他百分比。示例性选项可以是具有大约99%咖啡因移除的完全无咖啡因咖啡。另外的示例性选项可以是在晚饭之后具有50%的降低咖啡因含量的傍晚意式浓咖啡。
根据本发明的一方面的咖啡机的另外优点是将常规（例如非脱去咖啡因）的咖啡用于提供常规咖啡泡制品以及具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。特别是在其中脱去咖啡因的咖啡的吞吐量低的情形中，这是特别的优点，因为高吞吐量的常规咖啡确保了美味的新鲜味道和提高的芳香。
实际冲泡流程可以等同或类似于常规咖啡的实际冲泡流程。通常，提供热水到冲泡单元中的咖啡磨制物和添加剂的混合物。应当注意的是，可以以若干不同方式冲泡咖啡并且冲泡流程不限于一个特定类型。示例性冲泡流程包括煎煮、浸泡和渗滤。优选选项是用于提供意式浓咖啡的加压渗滤。
在以颗粒形式提供降低咖啡因的添加剂的情况下，通过润湿的咖啡床的内在过滤效果来将添加剂颗粒到在冲泡单元出口处提供的咖啡泡制品中的进入有效地降低到非常低的水平。在该上下文中的咖啡床指代驻留在冲泡单元中的咖啡磨制物和添加剂的混合物。
在优选实施例中，降低咖啡因的添加剂是咖啡因吸附剂，特别是硅酸铝、蒙脱石硅酸铝或膨润土。用于脱咖啡因的硅酸铝吸附剂优选具有二价离子（例如Ca2+或Mg2+）作为它们的抗衡离子。这样的添加剂的使用是有利的，因为咖啡泡制品的pH应当不会在它与添加剂的接触之后被显著影响（因为这还将影响咖啡泡制品的味道）。因此，有利地，降低咖啡因的添加剂被配置为不仅用于降低咖啡泡制品的咖啡因含量，还用于尽可能多地保留咖啡泡制品的味道。实验已表明，可相对于预先脱去咖啡因的咖啡改进了味道保留。由于脱去咖啡因的咖啡豆已经历的化学处理，在常规咖啡和工业预先脱去咖啡因的咖啡之间存在味道的区别，甚至当豆具有相同品种并且具有相同产地的时候也是如此。因此，在实施例中，本文要求保护的咖啡机可维持特定类型咖啡的独特风味。如果咖啡因含量仅被降低到期望的百分比，则这也是可能的。替代的降低咖啡因的添加剂包括但不限于，其它类型的黏土矿物，例如蒙脱石、贝德石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石、蛭石、和伊利石、沸石、海泡石活性炭、活性氧化铝或活性二氧化硅。另外的替代选择包括安博莱特XAD4和安博莱特XAD761。降低咖啡因的添加剂和咖啡磨制物的混合比率的范围在0.01和1之间，优选在0.01和0.5之间，其中混合比率定义了添加剂的重量和咖啡的重量的比率。
在另外实施例中，咖啡机还包括用于研磨咖啡豆和/或添加剂的研磨机。用于研磨咖啡豆的研磨机具有用于接收咖啡豆的咖啡入口和用于提供咖啡磨制物的咖啡出口，其中研磨机的咖啡出口连接到混合器的咖啡入口。用于研磨添加剂的研磨机具有用于接收添加剂（特别是固体形式）的添加剂入口和用于提供添加剂磨制物的添加剂出口，其中研磨机的添加剂出口连接到混合器的添加剂入口。从现有的高端自动咖啡机已知用于研磨咖啡豆的研磨机。使用研磨机的优点是咖啡可以在咖啡机中以豆的形式储存。仅仅在冲泡工序之前将豆破碎并且提供作为咖啡磨制物。由此，咖啡豆释放它们的完全风味和芳香。因此，降低了储存在咖啡机中的咖啡的老化效应。对应地，用于添加剂的研磨机具有以下效果：通过研磨工序降低添加剂的颗粒尺寸，增大添加剂的可用于咖啡因的吸收的表面面积。
在进一步的细化中，研磨机还被配置作为用于混合咖啡磨制物和添加剂的混合器。因此，咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合可使用研磨机（特别是已经存在于自动咖啡机中用于研磨咖啡豆的研磨机）来高效完成。研磨机的类型包括但不限于，磨盘式研磨机，碾磨器或叶片研磨机。该细化的优点是，单个研磨机或甚至已经存在的研磨机可被使用，使得不要求附加的独立混合器。
在另外的实施例中，研磨机被布置为随着在混合物中增大的添加剂含量而降低研磨周期时间。已发现，添加添加剂（例如膨润土）改变研磨机的效率。膨润土使半磨碎的咖啡豆颗粒较不粘，这增大或更确切地改进豆的吞吐量。在不具有任何调节的情况下，更多咖啡磨制物将被输送到冲泡室并且将获得更强的咖啡泡制品。当用户选择具有降低咖啡因含量的产品，每次咖啡服务的研磨时间降低至少5%，优选至少10%。
在实施例中，咖啡机还被配置为接收以粉末、薄片、浆、细粒、小球和固体棒之一的形式的降低咖啡因的添加剂。有利地，针对混合器的期望类型来适配添加剂的形式。例如，如果研磨机被配置作为用于混合咖啡磨制物和添加剂的混合器，则添加剂可以以薄片、细粒或小球（特别是具有咖啡豆的尺寸和形状的小球）的形式提供。如果研磨机是将固体棒逐步碾磨掉的碾磨器并且还将添加剂与咖啡磨制物混合，则固体棒是特别有利的。在缺乏研磨机的情况下，已经提供以粉末形式的添加剂是优选选项。替代地，可将粉末形式的添加剂与位于仅用于研磨咖啡豆的研磨机下游的咖啡磨制物混合。
固体棒（其中添加剂以棒的形式被压缩）的优点是其紧密度。使用粉末的优点是，添加剂可已经被提供有期望颗粒尺寸并且在与咖啡磨制物混合之前不强制性要求制备。另外的替代选择包括提供以液体、浆或膏的形式的添加剂。
在另外的实施例中，添加剂包括小于100μm直径，特别是小于10μm直径的颗粒。直径可指代体积加权平均。使用小颗粒的优点是提供用于咖啡因降低的大有效表面。
在实施例中，咖啡机还包括用于在添加剂出口提供降低咖啡因的添加剂的添加剂容器，其中添加剂容器的添加剂出口连接到混合器的添加剂入口。对应地，在实施例中，咖啡机还包括用于在咖啡出口提供咖啡的咖啡容器，其中咖啡容器的咖啡出口连接到混合器的咖啡入口。对于还包括研磨机的咖啡机，咖啡容器的咖啡出口可连接到研磨机的咖啡入口，而不是混合器的咖啡入口。对应地，添加剂容器的添加剂出口可连接到研磨机的添加剂入口，而不是直接连接到混合器的添加剂入口。容器可被配置为防止湿气进入容器。
在替代实施例中，咖啡机还被配置为容纳用于在添加剂出口提供降低咖啡因的添加剂的添加剂容器，其中混合器的添加剂入口可连接到添加剂容器的添加剂出口。有利地，添加剂容器是可更换的药筒。而且在该情况下，添加剂容器的添加剂出口可连接到研磨机的添加剂入口，而不是混合器的添加剂入口。该实施例的优点是添加剂的简化处理。替代处理以例如粉末或细粒形式的添加剂，用户可仅仅更换包含添加剂的可更换药筒。药筒的更换可被看做类似于水过滤器的更换。过滤器的更换是咖啡机的用户已经熟悉的动作。
在另外的实施例中，咖啡机还包括用于在混合器的添加剂入口供应添加剂的添加剂供应装置。换言之，添加剂必须被从添加剂容器输送到混合器的添加剂入口。例如，添加剂容器可被布置在混合器处或上方，其中添加剂供应装置可以是从容器到混合器的诸如管或孔之类的连接。替代地，添加剂供应装置包括输送装置，例如心轴或传送带。替代地，供应装置还包括泵，其对于如果添加剂以液体的形式被提供的情况特别有利，或者还可用于以粉末形式的添加剂。应当注意的是，添加剂供应装置还可支持咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合，因为利用动量将添加剂供应到咖啡磨制物。例如，在咖啡磨制物的流到冲泡单元的路径上，粉末形式的添加剂可被喷射到落到咖啡容器或咖啡研磨器之外的咖啡磨制物的流中。
在另外实施例中，混合器的添加剂入口被布置在混合器的咖啡磨制物入口之下。例如，添加剂入口可被布置为使得进入混合器的咖啡磨制物顺便与添加剂混合。例如，咖啡磨制物通过重力进入混合器并且经过添加剂入口并且由此混合，因为添加剂在落下的同时被添加到咖啡磨制物的流中。该实施例的优点是不要求另外的输送装置，并且通过组合咖啡研磨物的流和添加剂的流来实现混合。这对于咖啡磨制物与粉末形式的添加剂的组合来说特别有效。
在实施例中，咖啡机还包括咖啡定量单元和/或添加剂定量单元。定量单元的功能是提供正确量的咖啡和/或添加剂。定量单元的示例包括但不限于活板或快门（其中打开时间和/或口径基本上决定了该量）、心轴（其中输送能力定义了该量）和弹簧或挂钩机构（其中提供添加剂的个体部分）。在当添加剂以小球形式可获得的情况下，弹簧或挂钩机构是特别有利的，其中提供个体小球到被配置为混合器的研磨机，用于制造具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的一部分。当然，可将之前提到的供应装置适配为充当用于咖啡和/或添加剂的定量单元。
在另外的实施例中，混合器被配置为提供具有咖啡磨制物和添加剂的可变混合比率的咖啡磨制物和添加剂的混合物。由此，可以提供具有降低的咖啡因含量的咖啡泡制品，其中咖啡因降低的水平可以根据用户偏好来选择。在实施例中，咖啡定量单元和/或添加剂定量单元是混合器的部分。在控制咖啡磨制物和添加剂的总体量和比率之外，还可以向冲泡单元提供咖啡磨制物和添加剂的可变混合物。例如，提供到冲泡单元的添加剂的量逐步增大。由此，由冲泡单元接收的咖啡磨制物和添加剂的混合物特征是浓度梯度。
在另外的细化中，在咖啡磨制物和添加剂的混合物中的添加剂的浓度向着冲泡单元出口增大。发明人已发现，在咖啡冰球（puck）的上游部分中存在的任何添加剂（其中咖啡冰球指代被提供到冲泡单元用于冲泡咖啡泡制品的一部分的咖啡磨制物的部分）与存在于咖啡冰球的下游部分中的相同量添加剂相比，在咖啡因降低中较不有效，因为其与存在的全部咖啡因的较少份额接触。该实施例的优点是可实现更有效的咖啡因降低。因此，与其中在整个咖啡冰球中存在添加剂的均匀分布的情形相比，要求较低总量的添加剂来实现咖啡因的期望降低。替代地，位于咖啡冰球的下游部分中的一定量的添加剂，与其中在整个咖啡冰球中存在相同量的添加剂的均匀分布的情形相比，可进一步降低咖啡因含量。例如，添加剂的总量的多于一半可存在于咖啡冰球的底部下游一半中，或甚至更极端地在咖啡冰球的底部四份之一中。该类型的分布使得利用相同总量的添加剂能够实现更有效的咖啡因降低。
在另外的细化中，通过在咖啡冰球中的咖啡磨制物和添加剂的分布来控制咖啡因含量。例如，以小球的形式提供添加剂。每个小球包含限定量的添加剂。对于咖啡磨制物和添加剂的均匀混合，可实现在咖啡泡制品中的咖啡因含量的一定降低。如果在咖啡冰球的下游方向中的添加剂的浓度增大，则咖啡因降低更有效，并且在咖啡泡制品中的咖啡因含量可以被进一步降低。替代地，如果在上游方向中的添加剂的浓度增大，咖啡因降低较不有效，并且咖啡泡制品中的咖啡因含量，与使用咖啡磨制物和添加剂的均匀混合进行的咖啡因降低相比增大。
在另外的实施例中，咖啡机还被配置为根据添加剂的量来适配冲泡时间。因为咖啡磨制物和添加剂的组合的总质量增大，冲泡时间可被增大以考虑该增大的质量。关于具有咖啡磨制物和添加剂的可变混合比率，应当注意，提取时间主要取决于下游部分中的添加剂浓度。因此，在该区域中的添加剂浓度不应当变得过高。
在另外的实施例中，咖啡机还包括连接到冲泡单元出口的拦截器用于丢弃咖啡泡制品的初始部分。换言之，拦截器防止咖啡泡制品的初始部分被提供给用户。发明人已发现，咖啡泡制品的初始部分包含相对高的咖啡因含量。该实施例的优点是可进一步降低咖啡因含量。此外，进入咖啡泡制品的添加剂的量可通过将咖啡泡制品的初始部分排到废物容器中来进一步降低。
附图说明
本发明的这些和其它方面将根据并且参考下文描述的实施例而变得清楚并且得以阐明。在下面的图中
图1示出根据本发明的一方面的咖啡机的架构的示例性实施例的框图；
图2A示出咖啡机的透视草图和用于降低咖啡因的添加剂的对应可更换药筒；
图2B示出可更换药筒的实施例；
图2C示出咖啡机的控制面板的示例；
图3示出被适配为混合器的研磨机的第一实施例；
图4示出被适配为混合器的研磨机的第二实施例；
图5示出被适配为混合器的研磨机的另外实施例；
图6示出定量单元的示例；
图7示出具有研磨机、定量单元和容器的混合器的另外实施例；
图8示出混合器的另外实施例；
图9示出混合器的另外实施例；
图10A和10B示出定量单元的实施例；
图11示出具有定量单元的咖啡机的实施例；
图12示出混合器的另外实施例；
图13示出混合器的另外实施例；
图14A和14B示出具有咖啡磨制物和添加剂的可变混合比率的咖啡冰球的示例；
图15A和15B示出具有咖啡磨制物和添加剂的可变混合比率的咖啡包的示例；
图16A和16B示出具有咖啡磨制物和添加剂的可变混合比率的咖啡胶囊的示例；
图17示出咖啡因降低的水平相比膨润土的量的图表；以及
图18示出比较常规咖啡泡制品与利用根据本发明的一方面的咖啡机制备的具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的光谱图的示例性图表。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一方面的用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机1的架构的示例性实施例的框图。可在常规咖啡机中找到的构件通过实线轮廓识别，而表示专用于咖啡因降低的新机器功能的构件通过虚线轮廓识别。
示例性常规咖啡机包括用于咖啡豆的咖啡容器2、咖啡定量单元3、研磨机4、冲泡单元5和供水系统70。在该示例中示出的咖啡机1的特定实施例还包括专用于咖啡因降低的元件，例如用于添加剂的添加剂容器6，添加剂定量单元7和用于混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合单元8。
在替代实施例中，咖啡容器2可已经包括咖啡定量单元3。对应地，添加剂容器6还可包括添加剂定量单元7。替代地，研磨机4包括咖啡定量单元3。还替代地，咖啡定量单元3被布置在研磨机4和混合器8之间。还替代地，混合器8包括咖啡定量单元3。
咖啡定量单元3当其被定位在研磨机上游时可以是咖啡豆定量单元，并且当其被定位在研磨机下游时可替代地是咖啡磨制物定量单元。当定量单元3被包括在研磨机中时，其可以是咖啡豆或咖啡磨制物定量单元。
在该实施例的另外变型中，咖啡容器2被配置为提供咖啡磨制物而不是咖啡豆，并且因此研磨机4可以被省略。然而，在另外实施例中，用于研磨添加剂的研磨机可被布置在添加剂定量单元7和混合器8之间，或替代地在添加剂容器6和添加剂定量单元7之间。此外，如果提供例如以细粒、薄片或小球的形式或作为固体棒的添加剂，则在用于添加剂的分支中要求研磨机。然而，添加剂还可以以粉末的形式提供，使得在添加剂分支中不要求研磨机，如在图1中的框图中示出的。
在另外的实施例中，添加剂容器6不是咖啡机1的集成部分，但是例如是可更换药筒。可选地，可更换药筒包括添加剂定量单元7。对应地，用于咖啡的容器（例如包含咖啡磨制物）还可以是并非咖啡机1的集成部分的可更换元件。因此，根据本发明的一方面，用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机1仅包括用于混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合器8和用于冲泡咖啡磨制物和添加剂的混合物的冲泡单元5。换言之，需要附加部件用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品；然而，它们不必是咖啡机1的集成部分。
返回参考如在图1的框图中示出的咖啡机1，咖啡容器2包括连接到咖啡定量单元3的咖啡入口10的咖啡出口9，用于提供咖啡豆到咖啡定量单元3。咖啡定量单元3包括连接到研磨机4的咖啡入口12的咖啡出口11。定量单元的咖啡出口11可以例如是机械或机电遮板，用于通过控制咖啡定量单元3的咖啡出口11的口径和/或打开时间来对提供到研磨机4的咖啡豆的量进行定量。作为替代选择，咖啡定量单元3可被省略并且咖啡的定量通过研磨机4的工作时间来实现。因此，在研磨机4的咖啡出口13处提供的咖啡磨制物的量通过研磨机工作多长时间来确定。此外，研磨机4可被针对咖啡磨制物的期望粗糙度来调节。这进一步影响在研磨机4的咖啡出口13处提供的咖啡的量。如果部件被省略，则相应地适配连接。例如，如果咖啡定量单元3未被实施为专用部件，咖啡容器2的咖啡出口9可被直接连接到研磨机4的咖啡入口12。研磨机4还包括连接到混合器8的咖啡入口14的咖啡出口13，用于提供咖啡磨制物到混合器8。
在咖啡机1的添加剂分支中，添加剂容器6包括连接到定量单元7的添加剂入口16的添加剂出口15。定量单元7包括连接到混合器8的添加剂入口18的添加剂出口17。因此，用于混合咖啡磨制物19和降低咖啡因的添加剂20的混合器8包括用于接收咖啡磨制物19的咖啡入口14和用于接收降低咖啡因的添加剂20的添加剂入口18，和用于提供咖啡磨制物和添加剂的混合物22到冲泡单元5的混合器出口21。用于冲泡咖啡磨制物和添加剂的混合物22的冲泡单元包括冲泡单元入口23和用于提供咖啡泡制品的冲泡出口24。冲泡单元5的冲泡单元入口23连接到混合器8的混合器出口21用于接收咖啡磨制物和添加剂的混合物22。
咖啡机1还包括用于在水出口71处提供热水和/或蒸汽的供水系统70。水出口71连接到冲泡单元5的用于接收用于冲泡流程的热水和/或蒸汽的水入口72。像这样的供水系统是已知的。示例性供水系统包括水容器、泵和加热器。
图2A示出根据本发明的一方面的咖啡机1的透视草图。咖啡机1包括被布置在咖啡机1的顶部上的用于咖啡豆的咖啡容器2。在该实施例中，咖啡机1还被配置为在咖啡机1的侧面26处接纳添加剂容器6。替代地，添加剂容器可被提供在不同的位置处，例如从顶部。添加剂容器6包括用于提供降低咖啡因添加剂的添加剂出口15。在该特定、非限制实施例中，添加剂容器6具有基本上圆柱形的形状，并且包含适合制备三十杯具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的降低咖啡因的添加剂的量。当然，其他形状和脱咖啡因能力是可能的。优选地，提供用于多于一杯的足够的降低咖啡因的添加剂。咖啡容器可包含任何适当形式的，例如粉末、细粒、薄片、小球的形式或作为固体棒的降低咖啡因的添加剂。添加剂容器6是如图2B中示出的可更换药筒。
返回参考图2A，咖啡机1的主体25可以通过打开门27在侧面26打开以提供到冲泡单元5的轴。咖啡机1在该示例中还包括被配置为接纳以可更换药筒的形式的添加剂容器6的开口28。
在工作中，咖啡泡制品在冲泡单元出口24（例如提供咖啡泡制品到被放在出口24下面的杯29的出口）处提供。冲泡单元出口24通过管道或软管连接到冲泡单元5。
根据本发明的一方面的咖啡机1的优点是可以从在咖啡容器2中的同一常规、非脱去咖啡因的咖啡豆提供具有常规咖啡因含量的常规咖啡泡制品以及具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品两者。
图2C示出咖啡机1的控制面板30的特写。用户可例如通过仅仅按下按钮31来选择他想要具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。该选择使该机利用混合器添加降低咖啡因的添加剂到咖啡磨制物。除此之外，在优选的设置和通常的冲泡工序方面，不要求改变。特别是，用户不必将咖啡因吸附剂过滤器放置在冲泡单元5中，这将是不便的并且损害易用性。在替代实施例中，咖啡因降低的程度可以被选择，例如使用转盘32。而且在冲泡之后，用户的处理相比于传统咖啡机不改变。而且对于具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的情况，咖啡磨制物和添加剂的混合物（即咖啡渣）就像传统自动咖啡机中的那样被从冲泡单元5去除。
基于之前概述的一般概念，下面的图将图示更详细的实施例并且强调具体方面。
图3示出实施例，其中研磨机4还被配置为用于混合咖啡磨制物和添加剂的混合器8。示出的实体包括用于咖啡豆的容器2和添加剂容器6。在该情况下，添加剂以固体膨润土棒33的形式被提供。研磨器4在该示例中被布置在咖啡容器2的底部。咖啡豆通过重力被提供到研磨机4。而且膨润土棒33可通过重力被提供到研磨机4。替代地，添加剂可例如被提供为在堆叠中的丸状物。有利地，在期望具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的情况下，致动器（特别是机械或机电致动器）被配置为向着研磨机推动膨润土棒，或替代地，如果期望常规咖啡泡制品的话，则防止膨润土棒33与研磨机4接触。
在图3中示出的示例中，将添加剂容器6布置在咖啡容器2中。然而，替代的配置（例如如在图2A中示出的，从侧面向研磨机4提供膨润土棒33）在本发明的该方面的范围中。
在该实施例的研磨机4包括研磨机主体34和凹进35，其中布置了旋转刮刀36。旋转刮刀36通过驱动轴37连接到电机。如果期望降低咖啡因含量的咖啡，则旋转刮刀36逐步碾磨掉咖啡豆以及膨润土棒33。该类型的研磨机4也被称为碾磨器。
换言之，图3中示出的概念使用膨润土的固体棒。根据将咖啡泡制品的咖啡因含量降低到期望水平所需的膨润土的量在碾磨器中碾磨掉膨润土的期望量。与咖啡豆一起碾磨该棒，这具有膨润土已经在该工序期间与咖啡磨制物混合的效果。定量机构可定义被推到研磨机中的膨润土的量。换言之，咖啡机包括被配置为使膨润土棒与研磨机接触以从棒碾磨掉特定部分的定量机构。
参考图1的框图，定量单元3和混合单元8未被实施为分离的专用部件，而是作为一个单元。从咖啡容器2到研磨机4的咖啡豆通过重力来供应。通过研磨机4处于工作的时间来控制咖啡磨制物的量。因此，在图3中示出的示例中，咖啡容器2的咖啡出口9直接连接到混合单元8的咖啡入口14，其中研磨机4被配置作为混合器8。此外，添加剂定量单元7被实施为限定被推入研磨机4的膨润土的量的定量机构。因此，研磨机4还包括混合器8的添加剂入口18。作为混合器8的研磨机4还包括用于提供咖啡磨制物和添加剂的混合物到冲泡单元5的混合单元出口21。因为用于提供咖啡磨制物和添加剂的混合物的出口21被布置在研磨机4的底部侧，其不能在图3的透视图中看到。
图4示出图3中示出的实体的替代实施例。图4的实施例包括磨盘式研磨机4。而且在该实施例中，研磨机4被配置为用于混合咖啡磨制物和添加剂的混合器8。用于咖啡豆的容器2被布置在磨盘式研磨机上，使得咖啡豆通过重力被提供到磨盘式研磨机，而不需要另外的输送装置。对应地，用于吸附剂的添加剂容器6还被布置在研磨机4上。在该实施例中，降低咖啡因的添加剂还是膨润土，其以薄片或细粒的形式被提供。可选地，尺寸和形状对应于咖啡豆的尺寸和形状，因为磨盘式研磨机被适配用于研磨咖啡豆。添加剂容器6可以是咖啡机的集成部分或替代地被提供作为可更换药筒。为了避免用户混淆用于供应咖啡豆的开口38和用于供应降低咖啡因的添加剂的开口39，可更换药筒的使用可以是优选选项。替代地，可在开口39处提供可选的网眼结构，其中网眼结构的开口被按尺寸制作以保持咖啡豆并且通过具有比咖啡豆小的尺寸的降低咖啡因的添加剂的细粒。开口38和39的恰当标记也帮助避免关于哪个孔用于什么的混淆。
在该实施例中，分别用于咖啡豆和膨润土细粒的定量单元被实施为活板40、41。作为第一选项，活板被同时控制，以便提供咖啡豆和膨润土细粒向着研磨机4的同时流动。研磨机因此产生咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的均匀混合。咖啡磨制物和添加剂的混合物被提供在混合器出口21处，混合器出口21将咖啡磨制物和添加剂的混合物通过到冲泡单元。作为替代选择，用于咖啡豆的定量单元40和用于降低咖啡因的添加剂的定量单元41被独立控制。由此，可提供咖啡磨制物和添加剂的非均匀混合物。这样的混合的优点将在下面进一步详细说明。可选地，首先提供咖啡磨制物层并且然后提供包括咖啡磨制物和添加剂的混合层。
替代地，咖啡机还包括心轴（未示出）以通过旋转它来将添加剂输送到研磨机。优选地，研磨机和心轴通过单个共同电机来操作。
图5示出图3的实体的另外实施例。该实施例使用常规咖啡容器2和用于对咖啡进行定量的定量单元3。添加剂容器6被实施为包括降低咖啡因的添加剂的小球或丸状物的堆叠。根据该概念，根据期望多少添加剂，膨润土丸状物可被逐块提供给研磨机4。丸状物或多个丸状物和咖啡豆被一起添加到研磨机使得可产生均匀混合。
图6示出用于降低咖啡因的添加剂的丸状物42的定量机构的放大。在该实施例中，在管43中堆叠丸状物42。管43可以是咖啡机的集成部分或替代地是可更换药筒。在管的端部处的丸状物42可例如通过“锤”或杠杆44被踢出堆叠43。该实施例非常适合低成本实施方式，因为杠杆可被手动操作并且不要求附加的机电部件。
在实施例中，包括降低咖啡因的添加剂的个体小球或丸状物42被配置有特定的尺寸和构成以例如对一杯咖啡进行脱咖啡因。替代地，较少量的降低咖啡因的添加剂可被包括在每个小球内，使得小球的数量决定具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡因含量。
图3的相应实体的又一示例性实施例在图7中示出。该实施例包括咖啡容器2、添加剂容器6、以活板的形式的咖啡定量单元3、以活板的形式的添加剂定量单元7和混合单元8和以叶片研磨机的形式的研磨机4。以咖啡豆的形式提供咖啡。当咖啡定量单元3的活板被打开时，咖啡豆通过重力降落到叶片研磨机4上。对应地，添加剂容器6中的添加剂以细粒或粉末的形式提供。当定量单元7的活板被打开时，添加剂通过重力降落到叶片研磨机4上。在该实施例中，混合不仅通过研磨机实现，还在于咖啡和添加剂的两个流自从它们穿过相邻的开口离开相应的容器时顺便混合。尽管如此，叶片混合器还支持咖啡磨制物和添加剂的混合。叶片研磨机4还包括在研磨机4的叶片46下方的筛子45。因此，仅具有比筛子45的开口更小的尺寸的颗粒能够穿过用于提供咖啡磨制物和添加剂的混合物22到冲泡单元的混合单元出口21。
换言之，该概念使用叶片研磨机4来研磨机咖啡豆同时将咖啡与添加剂混合。添加剂和咖啡豆被以正确的定量首先添加到研磨机，正确的定量通过咖啡定量单元3和添加剂定量单元7控制。然后两个原料被磨碎，之后整个混合物被提供到冲泡单元。该最后步骤可可选通过使用阀（该阀在某个研磨时间段之后使混合物通过）或筛子（其仅使小磨制物通过）或翻滚机构（其将容器倒置）来实现。
图8示出图7中示出的实施例的变型。在该实施例中，混合器8的添加剂入口18被布置在混合器8的咖啡磨制物入口14处。来自添加剂容器6的添加剂和来自咖啡容器2的咖啡磨制物通过重力被供应到混合器8，而不需要另外的供应装置。活板3、7同时打开并且释放咖啡磨制物的流和添加剂粉末的流。添加剂和咖啡磨制物随着它们向着混合器出口21降落进行混合。
图9中示出用于混合咖啡磨制物19和降低咖啡因的添加剂20的混合器的又一实施例。在该实施例中，混合器8包括具有被布置在混合腔47的侧面处的咖啡入口14和被布置在混合腔47的顶部上的添加剂入口18的混合腔47。替代地，可交换位置。该实施例对应于图1中示出的框图。咖啡以通过研磨机4研磨的咖啡豆48的形式被提供并且作为咖啡磨制物19被提供到混合腔47。同时，降低咖啡因的添加剂20从顶部进入混合腔47。咖啡的定量通过研磨机4来实现。因此如果研磨机4在工作中，则仅提供咖啡磨制物19。在图10A和10B中示出示例性添加剂定量单元7。
图10A和10B示出被实施为遮板机构的定量单元7，其中遮板49可滑动以打开或关闭孔50。图10A示出处于关闭状态的遮板，而图10B示出处于打开状态的遮板。中间状态是可能的，用于减小的孔。应当注意，定量单元7的类似概念还可被用于以固体形式可获得的膨润土，例如膨润土的固体棒。在固体棒的情况下，遮板49可被实施为刀，使得刀49和孔50的组合可用于类似于雪茄切刀从固体棒切下特定量的膨润土。一旦用户选择具有降低咖啡因含量的咖啡，则遮板打开并且让膨润土棒的限定部分通过。切刀再次关闭并且由此切下一块膨润土。同时，活板49从研磨工序隔离膨润土棒的剩余部分。在该实施例中，将切下的块与咖啡豆一起碾磨。明显，膨润土棒和作为切刀机构的图10A和10B的机构的使用仅在与研磨机的组合中是可行的。可选地，切刀通过从膨润土棒切割多个较小薄片，而不是一个大块来支持研磨工序，使得研磨工序仅必须处理膨润土的较小块。
图11示出利用心轴51对降低咖啡因的添加剂的量进行定量的另外方案。可选地，心轴是作为添加剂容器6的可更换药筒的部分。通过心轴51在药筒内的旋转运动来控制降低咖啡因的添加剂的量。替代地，心轴51可以是咖啡机1的添加剂容器的集成部分。
换言之，该概念使用心轴51来向着混合器输送特定量的降低咖啡因的添加剂，在混合器中，它与咖啡磨制物混合。在该实施例中，添加剂颗粒的尺寸可影响心轴的工作原理和脱咖啡因原理。如果使用较大的颗粒，则添加剂还必须通过研磨机。
在添加剂容器6处具有可更换药筒的提出的技术方案对于用户来说非常方便，因为用户仅必须更换整个缸或药筒。因此，不要求单独的心轴51的清洁工序。在替代实施例中，心轴可被用作用于混合咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合器8。
图12示出用于混合工序的另外替代选择。在该实施例中，在混合器8的混合腔47中将降低咖啡因的添加剂20喷射到咖啡豆或咖啡磨制物的流中。喷射器52可以是降低咖啡因的添加剂的粉末喷射器，或替代地是液体喷射器，其中以液体形式提供降低咖啡因的添加剂。
再次，喷射器可以在冲泡单元之前或替代地在研磨机之前提供。换言之，该概念使用喷射器来混合降低咖啡因的添加剂和咖啡。可选地，添加剂在水中溶解，水被泵送以形成添加剂的喷雾。该喷射器可被放置在研磨机之前以喷射豆或可替代地被放置在研磨机之后以喷射咖啡磨制物。后者还适用于不应用研磨机的情况。
图13示出用于混合咖啡磨制物19和降低咖啡因的添加剂20的混合器8的替代实施例。该实施例的优点是咖啡磨制物19和降低咖啡因的添加剂20可以在冲泡单元5中被直接混合。在示例性实施例中，灌输器53实现咖啡磨制物和添加剂的混合。灌输器是从常规咖啡机已知的，其中将灌输器用于压缩咖啡磨制物以形成咖啡冰球，因此形成压缩的咖啡磨制物的团块，其然后被用于冲泡。从实际观点，咖啡冰球是可在咖啡机的废物容器中最后找到的压缩咖啡的部分。与现有技术相比，在此示出的灌输器53被配置为执行用于混合咖啡磨制物19和降低咖啡因的添加剂20的旋转运动54。可选地，灌输器还包括用于与咖啡磨制物和添加剂接合的一个或多个肋55。
咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的均匀混合可被用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。然而，发明人已发现有利地，采用咖啡磨制物和添加剂的可变混合比率。
图14A示出咖啡冰球的横截面，其中在咖啡冰球内的降低咖啡因的添加剂的浓度从底到顶增大。因此，层56A、56B、56C、56D示出降低咖啡因的添加剂的增大浓度。箭头57指示咖啡泡制品的流动的方向。
图14B示出替代实施例，其中添加剂和咖啡磨制物的混合比率在咖啡冰球56中在咖啡流动的方向57中从底部到顶部逐步增大。作为替代选择，可使用非单调浓度梯度。
根据本发明的另外方面，公开了包括咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的非均匀混合物的咖啡包58（图15A、15B）。替代地，根据本发明的又一实施例，公开了包括咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的非均匀混合物的咖啡胶囊59（图16A、16B）。本发明的方面涉及公开的包括咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合物的咖啡容器。有利地，该混合物是咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的非均匀混合物。
包括预先脱去咖啡因的咖啡粉末的咖啡包和/或咖啡胶囊的使用在本领域是已知的。常规咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合提供了用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的替代解决方案。特别地，预先脱去咖啡因的咖啡仅可用于有限集合的咖啡风味。根据本发明的该方面，在咖啡包或咖啡胶囊中的降低咖啡因的添加剂的使用使能任何期望类型的常规咖啡用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品。降低咖啡因的添加剂和常规咖啡的组合可具有对味道和/或保存期的积极影响。有利地，添加剂粉末和咖啡磨制物的混合比率的范围在0.01和1，优选在0.01和0.5之间，其中混合比率定义了添加剂的重量和咖啡的重量的比率。
图15B示出穿过咖啡包58的横截面。图16B示出穿过咖啡胶囊59的横截面16B。在示出的实施例中，咖啡包和咖啡胶囊特征在于浓度梯度，其中在咖啡磨制物和添加剂的混合物中的添加剂的浓度在方向57中增大，方向57指示了向着用于提供咖啡泡制品的出口的下游方向。
用于单次意式浓咖啡服务的示例性咖啡包58包含3到14克的磨碎烘烤咖啡粉和0.1到14克的添加剂粉末的混合物。
图17和18图示了关于使用膨润土作为示例性降低咖啡因的添加剂对咖啡进行脱咖啡因的实验结果。
图17示出在水平轴上的膨润土的量和在垂直轴上的咖啡因降低的百分比，其中0%指示没有咖啡因降低，并且100%指示完全脱咖啡因。已经显示，根据本发明的咖啡机1能够在宽范围内降低咖啡泡制品的咖啡因含量。有利地，而且可通过配置相同的咖啡机以提供不同量的降低咖啡因的添加剂来实现咖啡因降低的中间值。因此，可正好根据用户喜好来调节咖啡因降低的水平。
图18图示了常规咖啡泡制品60和使用咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合物制备的咖啡泡制品61的光谱。曲线是使用1H-NMR光谱法来获得的。曲线61显示与曲线60相比，对应于咖啡因的光谱峰值的显著降低。轻微向左上方向移动曲线60以便更好显示区别。分析进一步显示，除了咖啡因之外的大多数常见咖啡构成不被膨润土处理影响。
理想地，人想要将咖啡豆的已知碾磨属性和添加剂/膨润土的存在组合以产生人自己的个人咖啡。优选地，使用手持设备（例如智能电话）来读取咖啡豆包装的代码。接着，将这与数据库中的咖啡豆的类型的已知研磨属性相关。最终，利用手持设备经由远程连接（例如Wi-Fi或蓝牙）将该信息发送到咖啡机，并且启动降低咖啡因的咖啡的冲泡。咖啡因降低的水平可通过手持设备设置或在咖啡机的UI处选择。优选设置或食谱可在英特网上与其他人共享。
总之，已提出用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机，其中改进咖啡的质量。此外，具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品可以基于常规咖啡豆来提供并且因此消除对附加脱去咖啡因的咖啡豆的需要。
尽管已在图和前述描述中详细图示和描述了本发明，这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员在实践主张的发明时，根据对图、公开文本和所附权利要求的研究可理解和实现对公开的实施例的其他修改。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可满足在权利要求中记载的若干项目的功能。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明不能使用这些措施的组合来获利。
权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。
Claims (16)
1.一种用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的咖啡机（1），包括
- 用于混合咖啡和降低咖啡因的添加剂（20）的混合器（8），所述混合器具有用于接收所述咖啡的咖啡入口（14）、用于接收所述降低咖啡因的添加剂（20）的添加剂入口（18）、以及混合器出口（21），其中所述混合器（8）是用于研磨咖啡和/或降低咖啡因的添加剂（20）且用于向混合器出口（21）提供咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合物（22）的研磨机，以及
- 用于冲泡咖啡磨制物和添加剂的所述混合物（22）的冲泡单元（5），所述冲泡单元（5）具有冲泡单元入口（23）和用于提供咖啡泡制品的冲泡单元出口（24），其中所述冲泡单元（5）的所述冲泡单元入口（23）连接到所述混合器（8）的所述混合器出口（21）用于接收咖啡磨制物和添加剂的所述混合物（22）。
2.根据权利要求1所述的咖啡机，
其中所述降低咖啡因的添加剂是咖啡因吸附剂。
3.根据权利要求2所述的咖啡机，
其中所述咖啡因吸附剂包括硅酸铝、蒙脱石硅酸铝或膨润土。
4.根据权利要求1所述的咖啡机，
其中所述研磨机（4）被布置为随着在所述混合物（22）中增大的添加剂（20）含量而降低研磨周期时间。
5.根据权利要求4所述的咖啡机，
还包括心轴以将所述添加剂（20）输送到所述研磨机（4），其中所述研磨机和心轴通过公共电机驱动。
6.根据权利要求1所述的咖啡机，
还被配置为接收以粉末、薄片、浆、细粒、小球（42）和固体棒（33）之一的形式的所述降低咖啡因的添加剂。
7.根据权利要求1所述的咖啡机，
其中所述添加剂包括小于100μm直径的颗粒。
8.根据权利要求7所述的咖啡机，
其中所述添加剂包括小于10μm直径的颗粒。
9.根据权利要求1所述的咖啡机，
还包括用于在添加剂出口（15）提供所述降低咖啡因的添加剂的添加剂容器（6），
其中所述添加剂容器（6）的添加剂出口（15）连接到所述混合器（8）的所述添加剂入口（18）。
10.根据权利要求1所述的咖啡机，
还被配置为接纳用于在添加剂出口（15）提供所述降低咖啡因的添加剂的添加剂容器（6），
其中所述混合器（8）的所述添加剂入口（18）能够连接到所述添加剂容器（6）的所述添加剂出口（15）。
11.根据权利要求9或10所述的咖啡机，
还包括用于在所述混合器（8）的所述添加剂入口（18）供应来自所述添加剂容器（6）的所述添加剂的添加剂供应装置。
12.根据权利要求1所述的咖啡机，
其中所述混合器（8）的所述添加剂入口（18）被布置在所述混合器（8）的所述咖啡入口（14）处或之下。
13.根据权利要求1所述的咖啡机，
还包括咖啡定量单元（3）和/或添加剂定量单元（7）。
14.根据权利要求1所述的咖啡机，
其中所述混合器（8）被配置为提供具有咖啡磨制物（19）和添加剂（20）的可变混合比率的咖啡磨制物（19）和添加剂（20）的混合物。
15.一种用于提供具有降低咖啡因含量的咖啡泡制品的方法，包括以下步骤：
- 在咖啡机（1）的研磨机中研磨咖啡和/或降低咖啡因的添加剂并提供咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合物（22），以及
- 冲泡咖啡磨制物和降低咖啡因的添加剂的混合物（22）。
16.一种被配置用于根据权利要求10的咖啡机（1）的药筒，所述药筒包含降低咖啡因的添加剂。
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