CN110367818A - 咖啡萃取装置及咖啡萃取方法 - Google Patents

Abstract

一种咖啡萃取装置及咖啡萃取方法，该咖啡萃取装置适用于利用水冲泡咖啡原料以萃取咖啡，并包含：适用于容装水的水箱、适用于容装咖啡原料并能供水注入的容器单元，以及设置于该水箱与该容器单元间并用于稳定该容器单元的水压的压力稳定单元，该容器单元具有至少一个出液口，该容器单元供水注入后，该容器单元内的水产生水压且流过该咖啡原料而能萃取出咖啡，且咖啡经由该至少一个出液口流出。本发明利用自然产生的水压来萃取咖啡，不额外于该容器单元注入气体，因此装置结构简单、方法步骤较少且简便。而该压力稳定单元用于稳定水压，能排除压力过高的异常状况，使萃取流程顺利进行。

Description

咖啡萃取装置及咖啡萃取方法

技术领域

本发明涉及一种咖啡萃取装置及方法，特别是涉及一种利用进水与出水的水量差所产生的压力来萃取咖啡的咖啡萃取装置及咖啡萃取方法。

背景技术

由于目前消费市场对冰咖啡或是常温等较低温的咖啡需求日益增加，而现行较多作法是采用热咖啡加入大量冰块的方式来制作，但加入冰块后，容易导致咖啡浓度不足，故已有业者开发出利用常温水来萃取咖啡的萃取装置。其中一种已知的萃取装置，主要是利用雾化喷嘴将水分子雾化，增加水及咖啡粉的接触面积，完成咖啡粉浸润后再透过空气泵浦将高压气体输入萃取腔体中，以利用气体压力将咖啡液押出萃取腔体。然而该萃取装置由于必须分别设置空气泵浦及抽水泵浦来输送空气与水，因此泵浦设计与相关管路较为复杂，而且先将水雾化来浸润咖啡粉，再通入高压气体加压的整个萃取流程，属于二阶段式的流程，流程较为复杂，故已知的萃取装置有待改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服背景技术的至少一个缺点的咖啡萃取装置及咖啡萃取方法。

本发明咖啡萃取装置，适用于利用水冲泡咖啡原料以萃取咖啡，并包含适用于容装水的水箱。该咖啡萃取装置还包含适用于容装咖啡原料并能供水注入的容器单元，以及设置于该水箱与该容器单元间并用于稳定该容器单元的水压的压力稳定单元，该容器单元具有至少一个出液口，该容器单元供水注入后，该容器单元内的水产生水压且流过该咖啡原料而能萃取出咖啡，且咖啡经由该至少一个出液口流出。

本发明所述的咖啡萃取装置，还包含连通该水箱与该容器单元的管路，该压力稳定单元包括用于量测该容器单元与该管路的水压的压力感测元件。

本发明所述的咖啡萃取装置，该压力稳定单元还包括连接该管路的密封开关元件，以及信号连接该压力感测元件与该密封开关元件的控制器，当该压力感测元件侦测到该容器单元的水压大于第一压力值时，该控制器控制该密封开关元件开放该管路以进行泄压。

本发明所述的咖啡萃取装置，该第一压力值为3.5bar。

本发明所述的咖啡萃取装置，当该压力感测元件侦测到该容器单元的水压小于第二压力值时，该控制器控制该密封开关元件开放该管路以进行泄压，该第二压力值小于该第一压力值。

本发明所述的咖啡萃取装置，该第二压力值为1.5bar。

本发明所述的咖啡萃取装置，该密封开关元件为电磁阀。

本发明所述的咖啡萃取装置，还包含连接该水箱且信号连接该控制器的泵浦，该泵浦用于将该水箱的水输送到该容器单元，当该压力感测元件侦测到该容器单元的水压大于该第一压力值时，该控制器控制该泵浦停止输送水到该容器单元。

本发明所述的咖啡萃取装置，还包含连通该水箱与该容器单元的管路，该容器单元包括具有该至少一个出液口的容器，以及能取下地密封结合于该容器顶部的出水座，该出水座具有连通该管路并能供该水箱输送而来的水流入该容器内的注水管道。

本发明所述的咖啡萃取装置，还包含设置于该容器单元中且位于该至少一个出液口上方的过滤件。

本发明所述的咖啡萃取装置，该容器单元还具有至少一个位于该至少一个出液口旁并向上突出的突块。

本发明所述的咖啡萃取装置，该至少一个出液口投影在水平面上的尺寸为0.8～3mm，该至少一个突块投影在该水平面上的尺寸为0.5～1.5mm，该至少一个突块向上突出的高度为0.3～1mm。

本发明所述的咖啡萃取装置，该咖啡萃取装置适用于利用15℃～35℃的低温水冲泡咖啡原料以萃取咖啡。

本发明咖啡萃取方法，适用于搭配咖啡萃取装置萃取咖啡，该咖啡萃取装置包含适用于容装咖啡原料的容器单元，以及连接该容器单元的管路。该咖啡萃取方法包含：将水注入该容器单元，通过流入该容器单元的水量与流出该容器单元的水量差，使注入该容器单元的水自然产生足够的水压，水就可流过该咖啡原料而能萃取出咖啡。

本发明所述的咖啡萃取方法，是以1.5bar～3.5bar的水压流过该咖啡原料而萃取出咖啡。

本发明所述的咖啡萃取方法，还包含侦测该容器单元的水压，并且当侦测到该容器单元的水压大于3.5bar时，表示水压过大，该咖啡萃取装置的管路被控制而进行泄压。

本发明所述的咖啡萃取方法，当侦测到该容器单元的水压小于1.5bar时，表示咖啡已萃取完成，该咖啡萃取装置的管路被控制而进行泄压。

本发明所述的咖啡萃取方法，所使用的水为15℃～35℃的低温水。

本发明的有益效果在于：本发明利用自然产生的水压来萃取咖啡，不须额外于该容器单元注入气体，因此装置结构简单、方法步骤较少且简便。而该压力稳定单元用于稳定水压，能排除压力过高的异常状况，使萃取流程顺利进行。

附图说明

图1是本发明咖啡萃取装置的一实施例的一立体图；

图2是该实施例的一剖视图；

图3是该实施例的一局部立体剖视图，说明该咖啡萃取装置的一容器单元与一过滤件；

图4是该实施例的一示意图，说明该咖啡萃取装置的元件间的连接关系；

图5是本发明咖啡萃取方法的一实施例的一流程示意图；

图6是一剖视示意图，说明咖啡萃取装置的容器未设有如图3、7所示的数个突块时，当过滤件设置于该容器后，较易发生咖啡原料阻塞数个出液口的问题；

图7是本发明该咖啡萃取装置的该实施例的一局部剖视图，说明该容器中的所述突块将该过滤件撑高，咖啡原料不会阻塞所述出液口。

具体实施方式

参阅图1～4，本发明咖啡萃取装置的一实施例，适用于利用水冲泡咖啡原料(本实施例为咖啡粉)以萃取咖啡，并包含：一外壳11、一设置于该外壳11上的冲泡键12、一安装于该外壳11内且适用于容装水的水箱2、一容器单元3、一压力稳定单元4、一管路5、一泵浦6，以及一过滤件7。

该容器单元3可透过该管路5连接该水箱2，且适用于容装咖啡原料并能供自该水箱2而来的水注入。该容器单元3包括一容器31、一能取下地密封结合于该容器31顶部的出水座32，以及一螺接于该容器31底部的底座33。

该容器31具有一基壁311，以及一自该基壁311周缘向上延伸且呈环形的围壁312。该基壁311具有一朝上的顶面313，以及一相反于该顶面313的底面314，且该基壁311形成有数个自该顶面313向下延伸至该底面314并适用于供咖啡流出的出液口315，以及数个分别位于所述出液口315旁并自该顶面313向上突出的突块316，突块316的功能后续会说明。于实施时，出液口315与突块316都为至少一个即可，并且可以为其他形状。该围壁312与该基壁311共同界定出一开口朝上，并用于容装咖啡原料的容室30。

该出水座32可透过卡合或螺接等方式，可取下地固定于该容器31的该围壁312上，并用于密封该容室30的上方开口，且该出水座32与该容器31间可设置硅胶垫圈，提升密封性。该出水座32具有一连通该管路5并能供该水箱2输送而来的水流入该容器31内的注水管道321。实施时不须限定该出水座32的结构，只要能密封该容室30，并能供水注入容器31内即可。

该底座33包括一个由上往下逐渐径缩的导流壁331，该导流壁331呈底部收缩的漏斗状，有助于使咖啡集中向下流，且该导流壁331具有一个位于底部的开口332，该开口332用于供通过所述出液口315的咖啡向下流出。使用者可将杯子置于该开口332下方来承接咖啡。

该压力稳定单元4连接该管路5且设置于该水箱2与该容器单元3间，用于稳定该容器单元3与管路5的水压。该压力稳定单元4包括一用于量测该容器单元3的水压的压力感测元件41、一连接该管路5的密封开关元件42，以及一信号连接该压力感测元件41与该密封开关元件42的控制器43。

该压力感测元件41连接该管路5，且通过该管路5连通该容器单元3。由于该咖啡萃取装置运作而萃取咖啡时，该管路5的水压与注入该容器单元3中的水的水压相同，故该压力感测元件41量测该管路5的水压，就相当于量测该容器单元3的容室30水压。由于用于量测水压的装置为已知技术，故不再详细说明该压力感测元件41的结构。

该密封开关元件42平时保持关闭状态，使该管路5至该容器单元3皆为密封状态，并使该水箱2的水能确实经由管路5进入该容器单元3。但该密封开关元件42能受控制而切换到开启状态，此时该密封开关元件42不再封闭住管路5末端开口，并能使该管路5的水被排出至一连接该密封开关元件42的泄水盘420(图4)，以进行泄压。具体而言，本实施例的密封开关元件42为一电磁阀，当该压力感测元件41侦测到该容器单元3的水压大于一第一压力值时，表示该咖啡萃取装置萃取咖啡过程中，该管路5与容器单元3的水压过大，该控制器43控制该密封开关元件42开放该管路5以进行泄压。当该压力感测元件41侦测到该容器单元3的水压小于一第二压力值时，表示咖啡已萃取完成，该控制器43控制该密封开关元件42开放该管路5以进行泄压。其中，该第一压力值大于该第二压力值。本实施例的第一压力值与第二压力值分别为3.5bar与1.5bar。该压力稳定单元4的运作方式与设计目的，后续会再说明。

该管路5连通该水箱2与该容器单元3，且连接该压力感测元件41、密封开关元件42。该管路5的结构没有特殊限制，可依实际需求设置有数个管段，或者利用三通管或其他构造的管来构成该管路5，只要能达到输送水的功能，以及连接至所须连接的元件即可。

该泵浦6透过该管路5连接该水箱2，且信号连接该控制器43。该泵浦6用于将该水箱2的水泵送到该容器单元3。该咖啡萃取装置运作而萃取咖啡的过程中，当该压力感测元件41侦测到该容器单元3的水压大于该第一压力值时，该控制器43除了控制该密封开关元件42开放该管路5泄压之外，该控制器43还控制该泵浦6停止输送水到该容器单元3。

该过滤件7设置于该容器31底部且位于所述出液口315与突块316上方。该过滤件7例如一滤纸或一金属滤网，能于冲泡萃取咖啡时过滤咖啡原料，避免咖啡原料与咖啡液一起经由出液口315流出。

参阅图1、2、4、5，本发明咖啡萃取方法的一实施例，适用于搭配该咖啡萃取装置萃取咖啡，该方法包含：

步骤81：准备步骤，先将该容器单元3的该出水座32自该容器31取下，将咖啡原料置入该容器31的容室30且位于该过滤件7上方，再将该出水座32密封结合于该容器31上，按下该冲泡键12，该控制器43就带动该密封开关元件42转为关闭状态，使该管路5与容器单元3皆密封。

步骤82：在前述步骤81按下该冲泡键12后，该泵浦6受到控制而作动，进而将水箱2内的水经由管路5注入该容器单元3的容室30。水注入该容室30后，该容室30的水产生水压且流过该咖啡原料而能萃取出咖啡，后续咖啡就可经由出液口315流出。本步骤萃取咖啡时，包括以下子步骤：

步骤821：该压力感测元件41侦测该容器单元3的水压是否超过3.5bar，若否，该泵浦6继续作动，并进行后续的步骤822；若是，也就是侦测到该容器单元3的水压大于3.5bar时，表示容室30的水压过大，可能会造成咖啡萃取过度，管路5、容器单元3或泵浦6等元件损坏，为避免此问题，该控制器43会控制该泵浦6停止动作，也就是停止输送水到该容器单元3，而且该控制器43还控制该密封开关元件42开放该管路5排水泄压，接着直到该压力感测元件41侦测到水压未超过3.5bar时，再进行步骤822。

步骤822：若该容器单元3的水压未超过3.5bar并且在水注入该容器单元3的时间大于50秒后，这段期间已持续萃取出咖啡，该容室30的水量逐渐减少，透过适当地控制进水量，水压会逐渐下降，接着该压力感测元件41侦测该容器单元3的水压是否低于1.5bar，若否，该泵浦6继续动作，该咖啡萃取装置继续萃取咖啡；若是，表示咖啡已萃取完成，萃取动作可结束，此时该控制器43会控制该泵浦6停止作动，并且控制该密封开关元件42开放该管路5以进行泄压。补充说明的是，该泵浦6也可具备抽气功能，当其停止抽水后可用于抽气，例如将空气抽送到该容器单元3内，以将容器单元3内的残余水分吹干。此进气步骤用于吹干水分或进行其他工作，与萃取咖啡的过程无关。

由上述说明可知，本发明是通过流入该容器单元3的水量与经由所述出液口315流出该容器单元3的水量差，使注入该容器单元3的水自然产生足够的水压，因此本发明的方法在不额外于该容器单元3注入气体的情况下，注入容器单元3的水就可流过该咖啡原料而萃取出咖啡。由于本发明的方法中，水压的产生是从注入至容器单元3后就自然发生，注水及释出萃取后的咖啡是同时发生的，本发明相较于传统必须额外注入气体的萃取方法，属于单一步骤的简单萃取流程。较佳地，该咖啡萃取方法是以1.5bar～3.5bar的水压流过该咖啡原料而萃取出咖啡，具体而言，本发明从开始冲泡咖啡至结束，该容室30保持在1.5bar～3.5bar的水压，由于水压太低会使咖啡液无法顺利流出，且萃取出的咖啡浓度不足，而水压太高可能导致元件易于损坏，因此较佳地采用上述水压范围。也正因为本发明运作时可控制水压足够，因此本发明的装置与方法中，用于萃取咖啡的水，可以为15℃～35℃的低温水，如此就能透过本发明之结构简单的装置与步骤简便的方法，萃取出浓度足够、液量亦足够的咖啡。本发明透过该压力稳定单元4来侦测与稳定水压，该压力稳定单元4并未主动控制或改变管路5与容器单元3的水压，而是在侦测到水压过高或不足时停止萃取动作，并进行泄压，通过该压力稳定单元4的电控方式进行监控，能控制萃取流程要继续或停止，并能排除压力过高的异常状况，使萃取流程顺利进行。

参阅图2、6、7，需要说明的是，由于该过滤件7覆盖于所述出液口315上，若该容器31未设置所述突块316时，咖啡原料(图6、7的圆圈状代表咖啡粉颗粒)的重量使该过滤件7可能会有局部向下弧凹而陷入出液口315内(如图6)，导致部分咖啡原料会随着过滤件7的下弧形态而塞入出液口，较容易影响咖啡向下流出。而本发明较佳地可设置所述突块316，通过突块316上突而使该过滤件7被向上撑高(如图7)，过滤件7就不会有局部下弧而陷入出液口315的现象，进而可避免上述咖啡原料塞住出液口315的问题。较佳地，每一出液口315投影在一水平面上的尺寸S1为0.8～3mm，本实施例设计为0.8mm；较佳地，每一突块316投影在该水平面上的尺寸S2为0.5～1.5mm，本实施例设计为0.8mm；较佳地，每一突块316向上突出的高度h为0.3～1mm，本实施例设计为0.4mm。通过上述尺寸范围限制，使出液口315具有适当范围的尺寸，供咖啡流出的效果较佳，也能使该容室30的水压适当释放。而突块316的适当尺寸与高度，向上撑起过滤件7的效果佳，若突块316尺寸与高度过大而超过上述的上限值时，则没有太大助益，因此限制为上述范围。然而，设置所述突块316虽然是为了达到更佳的出液效果，但在不设置突块316时，仍能供咖啡流出，因此本发明不需以设置所述突块316为必要限制。

值得一提的是，由上述说明可知，突块316尺寸、高度与出液口315尺寸，可用于控制出液口315的咖啡流量，此也相当于控制该容室30的水压大小，达到压力调节功能。而本发明较佳地是将水压控制在1.5～3.5bar之间，在应用上若需要改变该容器31、容室30尺寸时，可通过相应地变更出液口315尺寸或突块316尺寸、高度来调节水压，使水压范围仍维持于1.5～3.5bar，以确保萃取效率。

惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (18)

1.一种咖啡萃取装置，适用于利用水冲泡咖啡原料以萃取咖啡，并包含适用于容装水的水箱，其特征在于：该咖啡萃取装置还包含适用于容装咖啡原料并能供水注入的容器单元，以及设置于该水箱与该容器单元间并用于稳定该容器单元的水压的压力稳定单元，该容器单元具有至少一个出液口，该容器单元供水注入后，该容器单元内的水产生水压且流过该咖啡原料而能萃取出咖啡，且咖啡经由该至少一个出液口流出。

2.如权利要求1所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该咖啡萃取装置还包含连通该水箱与该容器单元的管路，该压力稳定单元包括用于量测该容器单元与该管路的水压的压力感测元件。

3.如权利要求2所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该压力稳定单元还包括连接该管路的密封开关元件，以及信号连接该压力感测元件与该密封开关元件的控制器，当该压力感测元件侦测到该容器单元的水压大于第一压力值时，该控制器控制该密封开关元件开放该管路以进行泄压。

4.如权利要求3所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该第一压力值为3.5bar。

5.如权利要求3所述的咖啡萃取装置，其特征在于：当该压力感测元件侦测到该容器单元的水压小于第二压力值时，该控制器控制该密封开关元件开放该管路以进行泄压，该第二压力值小于该第一压力值。

6.如权利要求5所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该第二压力值为1.5bar。

7.如权利要求3所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该密封开关元件为电磁阀。

8.如权利要求3所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该咖啡萃取装置还包含连接该水箱且信号连接该控制器的泵浦，该泵浦用于将该水箱的水输送到该容器单元，当该压力感测元件侦测到该容器单元的水压大于该第一压力值时，该控制器控制该泵浦停止输送水到该容器单元。

9.如权利要求1所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该咖啡萃取装置还包含连通该水箱与该容器单元的管路，该容器单元包括具有该至少一个出液口的容器，以及能取下地密封结合于该容器顶部的出水座，该出水座具有连通该管路并能供该水箱输送而来的水流入该容器内的注水管道。

10.如权利要求1所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该咖啡萃取装置还包含设置于该容器单元中且位于该至少一个出液口上方的过滤件。

11.如权利要求10所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该容器单元还具有至少一个位于该至少一个出液口旁并向上突出的突块。

12.如权利要求11所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该至少一个出液口投影在水平面上的尺寸为0.8～3mm，该至少一个突块投影在该水平面上的尺寸为0.5～1.5mm，该至少一个突块向上突出的高度为0.3～1mm。

13.如权利要求1所述的咖啡萃取装置，其特征在于：该咖啡萃取装置适用于利用15℃～35℃的低温水冲泡咖啡原料以萃取咖啡。

14.一种咖啡萃取方法，适用于搭配咖啡萃取装置萃取咖啡，该咖啡萃取装置包含适用于容装咖啡原料的容器单元，以及连接该容器单元的管路，其特征在于，该咖啡萃取方法包含：将水注入该容器单元，通过流入该容器单元的水量与流出该容器单元的水量差，使注入该容器单元的水自然产生足够的水压，水就可流过该咖啡原料而能萃取出咖啡。

15.如权利要求14所述的咖啡萃取方法，其特征在于：该咖啡萃取方法是以1.5bar～3.5bar的水压流过该咖啡原料而萃取出咖啡。

16.如权利要求15所述的咖啡萃取方法，其特征在于：该咖啡萃取方法还包含，侦测该容器单元的水压，并且当侦测到该容器单元的水压大于3.5bar时，表示水压过大，该咖啡萃取装置的管路被控制而进行泄压。

17.如权利要求16所述的咖啡萃取方法，其特征在于：当侦测到该容器单元的水压小于1.5bar时，表示咖啡已萃取完成，该咖啡萃取装置的管路被控制而进行泄压。

18.如权利要求14所述的咖啡萃取方法，其特征在于：该咖啡萃取方法所使用的水为15℃～35℃的低温水。