CN112533516A

CN112533516A - 用于提高浓缩咖啡机中的浓缩咖啡浓度均匀性的方法以及相关的浓缩咖啡机

Info

Publication number: CN112533516A
Application number: CN201980036859.9A
Authority: CN
Inventors: S·德拉·皮特拉; R·加提
Original assignee: Marzocco SRL
Current assignee: Marzocco SRL
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: US11986122B2; EP3801151A1; JP2021526410A; CN112533516B; JP2024045252A; US20210204748A1; IT201800006140A1; WO2019234696A1; AU2019283656A1; CA3101945A1; KR20210024456A

Abstract

本申请公开了一种用于制备和分配浓缩咖啡的机器，所述机器包括：咖啡锅炉；过滤器保持器，该过滤器保持器有用于压制咖啡粉圆盘的过滤器；预浸泡腔室；以及液压回路，用于从所述咖啡锅炉向预浸泡腔室输送增压水，其中，所述机器还包括用于检测表示所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充的参数值的装置，因此，分配浓缩咖啡的步骤能够基于所述检测的填充参数值而开始。

Description

用于提高浓缩咖啡机中的浓缩咖啡浓度均匀性的方法以及相关的浓缩咖啡机

技术领域

本发明总体涉及浓缩咖啡机领域。更特别是，本发明涉及一种能够分配具有所需浓度的浓缩咖啡的方法和机器。

背景技术

已知很多用于制备饮料的机器。特别是，已知很多用于由咖啡粉、粉包、胶囊等制备浓缩咖啡的机器。

通常，在用于制备浓缩咖啡的机器中，使得高压和高温的水流通过研磨咖啡的圆盘。在一些已知机器中，能够精确地调节通过咖啡圆盘的水的压力和/或温度。在一些已知的机器中，能够在分配过程中改变水的压力和/或温度。

一些咖啡机制造商采用了上述措施，以便通过尝试从研磨咖啡粉中更有效地提取物质和香精来提高饮料的质量。上述措施以及其它措施还用于补偿例如不同的咖啡混合物、不同的处理操作、不同的颗粒尺寸和不同的研磨咖啡的压实程度以及不同的水分百分比。

在一些情况下，咖啡机制造商还试图开发解决方案，它能够用于制备具有相同特性的咖啡。

目前，用于制备浓缩咖啡的机器(该机器在恒定压力下分配饮料)从用户给出开始浸泡的命令的时刻开始计算用于浸泡的水的容积或质量(浓缩咖啡)。

具有控制单元的机器也发生同样的情况，其中，操作人员可以选择不同的压力曲线。从操作人员发出命令的时刻起，机器开始重复该曲线，并在预定容量的水或预定质量的水流过后或者一旦从浸泡开始经过一定总时间时中断该曲线。

WO2011/140582介绍了一种用于浓缩咖啡机的改进的方法和装置。WO2011/140582设想了一种用于改变泵的功率的模块，该模块与泵操作相连。优选是，用于改变泵功率的模块能够确定压力曲线，用于由泵输送的流量。在实施例中，用于改变泵功率的模块可以用于获得预浸泡。根据WO2011/140582的主题的一个方面，提供了一种浓缩咖啡机，该浓缩咖啡机包括用于改变用于预浸泡的泵功率的模块。在实施例中，用于改变泵功率的模块可以用于确定在浓缩咖啡生产循环中的压力曲线。压力曲线可以由用户预设定或设置。更优选是，压力曲线可以采取功率时间曲线的形式，表示供给相应泵的电功率。EP3225141介绍了一种咖啡机和一种操作方法。

发明内容

本申请人认识到，目前还不能获得关于溶剂(水)和溶质(咖啡粉)的量具有恒定比率的浓缩咖啡，至少是由于不能精确计算在预浸泡开始之前分配多少水。

实际上，在用户使用的咖啡粉的量和/或用户设定的研磨细度和/或用户执行的按压变化的情况下，咖啡粉圆盘上面的空余空间的容积变化。因此，在增压热水到达咖啡粉圆盘之前，分配成填充在咖啡粉圆盘上面的空余空间的液体量有变化。

换句话说，供给水的一部分用于填充过滤器保持器上游的液压回路，另一部分用于填充在咖啡粉圆盘上面的过滤器中的容积。尽管液压回路的容积可以根据浓缩咖啡机制造商基本已知的信息来计算，但是在咖啡粉圆盘上面的容积将随着用户使用的咖啡粉的量和/或用户设定的研磨细度和/或用户执行的按压的变化而变化。该容积可以从大约2.5cm³变化至大约10cm³。显然，这样的水容积可以显著影响获得的浓缩咖啡的浓度。对于相同的供给水量情况，当咖啡圆盘上游的容积较小时，浓缩咖啡将有较大量的可用溶剂，而当咖啡圆盘上游的容积较大时，浓缩咖啡将有较少量的可用溶剂。换句话说，对于相同供给水量，当它的较小部分用于填充咖啡圆盘上游的容积时，较大部分将用于饮料；另一方面，当它的较大部分用于填充咖啡圆盘上游的容积时，较小部分将用于饮料。实际上，浓缩咖啡的浓度不仅取决于水的量，还取决于粉末的量。

如上所述，WO2011/140582介绍了一种用于浓缩咖啡机的改进的方法和装置。WO2011/140582介绍了一种浓缩咖啡机，它包括用于改变泵的功率的模块，以便提供预浸泡。用于改变泵功率的模块可以用于在浓缩咖啡生产循环中确定压力曲线。根据WO2011/140582，压力曲线可以由用户预设定或设置。压力曲线可以采取功率时间曲线的形式，表示供给相应泵的电功率。申请人已经理解，这种方法并不完全有效，因为预设定的压力曲线是折衷方案，且没有考虑到研磨咖啡圆盘的实际情况。例如，预设定曲线没有考虑以下至少一项：过滤器中的研磨咖啡的实际量、过滤器内部的研磨咖啡的压力、研磨咖啡的平均颗粒尺寸、以及与前面的循环相比在回路中留下的水。类似的考虑对于能够由用户设置的压力曲线是有效的，因为用户可能对在过滤器中的研磨咖啡的量和在水回路中留下的水有局部和不完全精确的了解。

EP3225141公开了一种用于操作咖啡机的方法，特别是，该咖啡机包括结合在其中的咖啡研磨机，该咖啡研磨机有形成在浸泡缸中的浸泡腔室，该浸泡腔室轴向由可移动地布置在浸泡缸内部的活塞来界定。申请人已经确定了提供一种浓缩咖啡机的目的，该浓缩咖啡机能够产生具有设定浓度的浓缩咖啡，该设定浓度不太取决于用户使用的咖啡粉的量和/或用户设定的研磨细度和/或用户执行的按压。

根据本发明，检测表示填充咖啡粉圆盘上游的空余空间的参数值的变化。考虑该填充参数，用于随后的预浸泡步骤和实际提取步骤。换句话说，根据本发明，浸泡步骤不是从增压热水开始从咖啡锅炉流出的时刻开始，而是从回路和咖啡粉圆盘上游的空余空间充满水时开始。计算浓度将不考虑用于填充回路和上述空余空间的水。

填充参数可以包括压力的变化、流量的变化、质量的变化或者这些参数的任何其它组合。

根据第一方面，提供了一种用于制备和分配浓缩咖啡的机器，所述机器包括：咖啡锅炉；过滤器保持器，该过滤器保持器有用于压制咖啡粉圆盘的过滤器；预浸泡腔室；以及液压回路，用于从所述咖啡锅炉向预浸泡腔室输送增压水，其中，所述机器还包括用于检测表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充参数值的变化、使得分配浓缩咖啡的步骤能够基于所述填充参数值的所述检测变化而开始的装置。

根据实施例，用于检测表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充参数值的变化的装置包括流量计。例如，流量计设置成检测水流的减慢。该水流的减慢再表示所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充。实际上，流向压制咖啡圆盘的水流是自由和基本无阻碍的，直到水与咖啡圆盘接触，这产生阻力和使得水流减慢。

根据其它实施例，用于检测表示所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充的参数值的变化的装置包括压力换能器。例如，压力换能器设置成检测水的压力差。水的压力差再表示所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充。实际上，如上所述，流向压制咖啡圆盘的水流是自由和基本无阻碍的，直到水与咖啡圆盘接触，这产生阻力和引起水的压力差。

根据其它实施例，用于检测表示所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充的参数值的变化的装置包括称重装置。例如，称重装置设置成检测用于收集分配的浓缩咖啡的容器的重量或质量变化。只要浓缩咖啡没有流入该容器中，容器的重量就保持不变。当饮料开始流入容器中时，供给的水已经填充了预浸泡腔室和液压回路，并润湿了咖啡圆盘。因此，在浓缩咖啡到达杯子之前分配的水是填充水，计算冲泡比可以不考虑。

根据另一方面，本发明提供了一种用于通过浓缩咖啡机来制备浓缩咖啡的方法，该咖啡机包括：咖啡锅炉；过滤器保持器，该过滤器保持器有用于压制咖啡粉圆盘的过滤器；预浸泡腔室；以及液压回路，用于从所述咖啡锅炉向预浸泡腔室输送增压水，该方法包括：检测表示所述预浸泡腔室和所述液压回路的填充的参数值的变化，并基于检测的所述填充参数值的所述检测变化来分配浓缩咖啡。

填充参数可以包括以下至少一个的变化：表示水流量的参数、表示水压力的参数和表示分配至容器中的浓缩咖啡的重量或质量的参数。

填充参数值的变化可以包括水流的减慢或压力差或质量或重量的变化。

附图说明

下面将参考附图阅读本发明的详细说明，该详细说明通过非限定示例来提供，附图中：

图1是浓缩咖啡机的一个示例的轴测图，本发明可以包含于其中；

图2是根据本发明的浓缩咖啡机的液压回路图的第一实施例；

图3是根据本发明的浓缩咖啡机的液压回路图的第二实施例；

图4是在没有水的情况下穿过咖啡锅炉和过滤器保持器的剖视图；

图5表示了与图4中相同的部件，其中，回路中的第一水量导向咖啡粉圆盘；

图6表示了与图4中相同的部件，其中，水完全填充回路以及在咖啡圆盘上面的所有空间。

图7-9是根据本发明的方法的三个变化形式的三个不同流程图；以及

图10表示了在检测装置和处理装置之间的连接。

具体实施方式

图1只是通过示例来表示了浓缩咖啡机，该浓缩咖啡机总体以参考标号1000表示。机器1000包括基本封闭的机器本体1001，该机器本体1001容纳机器的主要部件，一些部件将在后面介绍。优选是，机器1000在顶部包括表面1002，杯子能够放置在该表面1002上。还可以设置用于加热在表面1002上的杯子的电阻(未示出)或其它加热系统。

机器1000包括至少一个用于分配浓缩咖啡的分配组1003。优选是，机器1000包括多个分配组1003，例如三个组，类似于图1中示例表示的机器。也可能有两个、四个或更多分配组。滴水盘1004优选是存在于分配组1003的下面，该滴水盘1004优选是在顶部由格栅1005局部封闭。通常，在分配浓缩咖啡的过程中，咖啡杯放置在格栅1005上。

支承用于咖啡粉圆盘的过滤器的过滤器保持器可以与各分配组1003可拆卸地连接。

机器1000可以包括一个或多个显示器1010和按钮，例如用于打开/关闭机器和/或用于开始/结束分配。

对于每个分配组1003，图1中所示的机器1000还包括操作杆1112，用于开始/结束浓缩咖啡的分配和/或用于在分配浓缩咖啡的过程中改变分配压力。

在详细介绍图2和3中所示的液压图之前，下面将表示使用的多个参考标号以及单个部件的简短描述。

1 咖啡锅炉

10 泵

11 膨胀阀

12 止回阀

13 预热器混合阀

14 蒸气锅炉

15 减压阀

16 流量计(容积式流量计)

18 球形旋塞

19 蒸气电阀

20 蒸气棒

21 热水混合阀

22 蒸气锅炉填充电阀

23 热水棒

24 压力换能器

25 蒸气锅炉压力计

26 排水井

27 齿轮泵

28 安全阀

29 称重系统

在图2和3中，使用了以下符号系统：冷水流由“长划线-单短划线-长划线”来表示；热水流由实线表示，蒸气流由虚线表示，最后，排出水流由“长虚线-短双虚线-长虚线”来表示。

简而言之，在图2所示的示例图中，来自干线管(或来自任何其它来源)的冷水供给至泵10。该泵10将水供给至蒸气锅炉14，水优选地通过止回阀12和预热器混合阀13。

优选是，蒸气棒20与蒸气锅炉14连接，以便分配蒸气，并例如使得牛奶起泡沫，用于制备卡布奇诺咖啡。

优选是，蒸气锅炉14与热水棒23流体连通，以便供给热水，用于制备浸泡物(例如茶或汤药)。

如图4中所示，来自咖啡锅炉1的水通过浸泡电阀9和浸泡水管6而传送给分配组1003。特别是，来自管6的水优选是到达淋浴筛4，通过该淋浴筛4，水基本均匀地分布在咖啡粉圆盘上，该咖啡粉圆盘容纳在由过滤器保持器8支承的过滤器7内部。咖啡粉圆盘包括研磨咖啡，该研磨咖啡由服务员在过滤器保持器与分配组1003的底部部件接合之前进行压制。

优选是，浸泡电阀9是三通阀。浸泡电阀9包括用于从咖啡锅炉1抽取浸泡水的第一通路、与浸泡水供给管6连接的第二通路以及用于使得浸泡区域与排出出口连接的第三通路。

浸泡水供给管6优选是与扩散器螺杆3和淋浴筛4流体连通。

在使用过程中，当用户希望制备浓缩咖啡时，他/她按下按钮(或以一些其它方式开始提取处理)。浸泡水通过咖啡锅炉1的浸泡电阀9的排出管来抽取，并通过浸泡水供给管6而引导向咖啡圆盘。增压水开始流入浸泡水供给管6(图5)，直到它完全充满。然后，增压的热水流入在咖啡圆盘上面的空余空间内。

在本说明书和权利要求书中，表述“在咖啡粉圆盘上面的空余空间”(或类似表述)应当理解为是指在浓缩咖啡的制备开始之前没有由水填充的空间(或容积)。该空间或容积在底部由咖啡粉圆盘来界定，在顶部由咖啡锅炉来界定。通常，该空余空间包括预浸泡腔室、浸泡电阀和用于供给浸泡水的管。术语“预浸泡腔室”应当理解为是指这样的腔室，该腔室在底部由咖啡圆盘的上表面来界定，在侧面由包含咖啡圆盘的过滤器的侧壁的上部部分来界定，且在顶部由分配组的底表面来界定。在下面，该空余空间将由字母“V”来表示。

根据本发明的浓缩咖啡机能够直接或间接地估计在咖啡圆盘上面且并不用于浸泡的空余空间的容积。

根据本发明的机器的主要目的是保证在浸泡制备过程中通过咖啡圆盘的水量的可重复性和均匀性。为了能够获得该结果，必须在开始提取步骤之前确定将用于填充在咖啡圆盘上游的空余空间的水量。根据本发明的机器设置成对于每次咖啡浸泡都确定通过圆盘的水量，从而估计总分配水中的多少将用于填充空余空间，

根据第一实施例，机器包括与机器1000的控制单元(CPU)60连接的容积式流量计(流量计)16(图10a)。优选是，流量计16布置成紧接着浸泡电阀9的下游。也可选择，流量计16可以布置在浸泡电阀9的更下游或更上游的另一位置。在流量计16以及控制和/或处理单元60之间的连接可以通过电缆或无线地进行。

根据本发明，由流量计16检测的流动减慢表示填充咖啡圆盘上面的空余空间V。换句话说，当用户开始分配一定剂量的浓缩咖啡时，增压水开始在浸泡水供给管6内自由流动，直到咖啡圆盘上面的空余空间V填满。一旦填满了整个容积V，增压水流就减慢，因为它遇到了咖啡圆盘的阻力。该阻力由流量计16来检测，通常是由于流量计16突然降低它的旋转速度。

通过确定减慢发生的时间，能够计算出用于填充咖啡圆盘上面的空余空间V的水量，并开始计算用于浸泡的实际水量，并因此确定预浸泡步骤的结束时间。

根据第二实施例，机器包括与机器的控制单元(CPU)60连接的压力换能器24。优选是，压力换能器24布置在分配组的附近，与咖啡锅炉流体连通(图3和10b)。它也可以处于与流量计24相同的位置。在压力换能器24以及控制和/或处理单元60之间的连接可以通过电缆或无线地进行。

根据本发明，由压力换能器24检测的压力增加表示填充咖啡圆盘上面和浸泡水供给管6的空余空间。换句话说，当用户开始分配一定剂量的浓缩咖啡时，增压的热水开始在浸泡水供给管6内自由流动，直到咖啡圆盘上面的空余空间V填满。一旦填满了整个容积，在咖啡圆盘上面的空余空间内部的压力就增加直到分配值。然后，增压水开始通过咖啡圆盘，且由压力换能器16检测的压力是由泵10产生的分配压力。分配压力值可以在所述分配处理中设置为可变压力曲线。

通过确定发生压力增加的时刻，能够计算用于填充咖啡圆盘上面的管的水量，并开始计算用于浸泡的水量，因此确定预浸泡步骤的结束。

根据第三实施例，机器1000包括用于检测在位于浓缩咖啡机1000的分配组1003下面的杯子(或其它容器)内的饮料的重量或质量的变化的部件29(图3)。在杯子内部的饮料的重量或质量的变化表示填充咖啡粉圆盘上面的空余空间。换句话说，当用户开始分配一定剂量的浓缩咖啡时，增压的热水开始在浸泡水供给管6内部自由流动，直到在咖啡圆盘上面的空余空间V填满。一旦所有这些容积都填满，增压水就开始通过咖啡粉圆盘，并落入分配组下面的杯子中。当重量或质量发生变化时的时刻是机器能够确定用于浸泡的水量的时刻，并因此确定预浸泡步骤的结束。

优选是，称重单元29通过电缆或无线地与控制和/或处理单元60连接。

显然，两个或更多上述实施例可以进行组合，以便保证在确定填充咖啡圆盘上面的空余空间以及因此确定用于实际提取处理的增压水开始流动时有更高精度。

例如，根据另一实施例，可以设置与流量计相关联的压力换能器。当两个或更多表示填充的装置组合在一起时，机器的控制单元进行编程，以便管理这两个值(在本例中为压力和流量值)，并确定单个填充结束时刻(预浸泡结束和开始分配)。

根据实施例，表示填充咖啡圆盘上面的空余空间的参数值可以用于正在进行的分配操作和/或利用自学习机构来用于随后的分配操作，以便提高检测精度和/或速度。

图7、8和9表示了关于根据三个主要实施例的方法的三个不同流程图。

图7中的流程图涉及第一实施例，其中，表示填充咖啡圆盘上面的空余空间的参数是流量参数。

该方法设想在开始(100)分配浓缩咖啡(单杯、双杯等)之后，例如通过流量计16等来监视(101)流量值。这之后是检测(202)流动减慢或流量值低于预定阈值，这认为是表示已经完全填充在咖啡粉圆盘上面的空余空间。从确定在咖啡粉圆盘上面的空余空间完全填充的时刻起，增压水被分配预定量和/或预定时间(104)，目的是在杯子中获得所需量的浓缩咖啡。在表示填充空余空间的该时刻之前分配的热水的压力可以小于在该时刻之后的压力。在杯子中的所需浓缩咖啡的量可以取决于使用的粉末的量，以便获得所希望的冲泡比(在水和咖啡粉之间的稀释比)，或者取决于其它要求，例如重量和/或容积。

图8中的流程图涉及第二实施例，其中，表示填充咖啡圆盘上面的空余空间的参数是压力参数。

该方法设想在开始(200)分配浓缩咖啡(单杯、双杯等)之后，例如通过压力换能器24等来监视(201)压力值。这之后是检测(202)分配压力值或者(在任何情况下)高于预定阈值的值，这认为是表示(203)已经完全填充在咖啡粉圆盘上面的空余空间。从确定完全填充咖啡粉圆盘上面的空余空间的时刻起，增压水被分配预定量和/或预定时间(204)，目的是在杯子中获得所需量的浓缩咖啡。在表示填充空余空间的时刻之前分配的热水的压力可以小于在该时刻之后的压力。在杯子中的所需浓缩咖啡的量可以取决于使用的粉末的量，以便获得所希望的冲泡比(在水和咖啡粉之间的稀释比)，或者取决于其它要求，例如重量和/或容积。

图9中的流程图涉及第三实施例，其中，表示填充咖啡圆盘上面的空余空间的参数是重量或质量参数。

该方法设想在开始(300)分配浓缩咖啡(单杯、双杯等)之后，监测(301)容器的质量或重量值，饮料将收集在该容器中。例如能够使用称重装置29。然后检测到大于空容器的质量或重量(皮重)的质量或重量值(302)。该值被认为是表示已经完全填充在咖啡粉圆盘上面的空余空间，且一部分饮料已经开始收集在容器(杯子)内部。从确定完全填充咖啡粉圆盘上面的空余空间的时刻起，增压水被分配预定量和/或预定时间(304)，目的是在杯子中获得所需量的浓缩咖啡。在表示填充空余空间的该时刻之前分配的热水的压力可以小于在该时刻之后的压力。在杯子中的所需浓缩咖啡的量可以取决于使用的粉末的量，以便获得所希望的冲泡比(在水和咖啡粉之间的稀释比)，或者取决于其它要求，例如重量和/或容积。

Claims

1.一种用于制备和分配浓缩咖啡的机器(1000)，其包括：咖啡锅炉(1)；过滤器保持器(8)，所述过滤器保持器具有用于压制咖啡粉圆盘的过滤器(7)；预浸泡腔室(PC)；以及液压回路(6、9)，所述液压回路用于从所述咖啡锅炉(1)向预浸泡腔室(PC)输送增压水，其中，所述机器(1000)还包括用于检测表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)的填充参数(F、P、W)值的变化的装置(16、24、29)，使得分配浓缩咖啡的步骤能够基于所述填充参数(P、F、W)值的检测变化而开始。

2.根据权利要求1所述的机器(1000)，其中：用于检测表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)的填充参数(F、P、W)值的变化的所述装置包括流量计(16)。

3.根据权利要求1或2所述的机器(1000)，其中：所述流量计(16)设置成检测水流的减慢，水流的所述减慢表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)。

4.根据前述任意一项权利要求所述的机器(1000)，其中：用于检测表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)的填充参数(F、P、W)值的变化的所述装置包括压力换能器(24)。

5.根据权利要求4所述的机器(1000)，其中：所述压力换能器(24)设置成检测水的压力差，水的所述压力差表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)。

6.根据前述任意一项权利要求所述的机器(1000)，其中：用于检测表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)的填充参数(F、P、W)值的变化的所述装置包括称重装置(29)。

7.根据权利要求6所述的机器(1000)，其中：所述称重装置(29)设置成检测用于收集分配的浓缩咖啡的容器的重量或质量变化，其中，所述重量或质量变化表示填充所述预浸泡腔室和所述液压回路(6、9)。

8.一种用于通过浓缩咖啡机来制备浓缩咖啡的方法，所述咖啡机包括：咖啡锅炉(1)；过滤器保持器(8)，所述过滤器保持器具有用于压制咖啡粉圆盘的过滤器(7)；预浸泡腔室(PC)；以及液压回路(6、9)，所述液压回路用于从所述咖啡锅炉(1)向预浸泡腔室(PC)输送增压水，所述方法包括：检测表示填充所述预浸泡腔室(PC)和所述液压回路(6、9)的填充参数(F、P、W)值的变化，并基于检测的所述填充参数(P、F、W)值的检测变化来分配浓缩咖啡。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：所述填充参数(F、P、W)值的变化包括以下至少一个的变化：表示水流量的参数、表示水压力的参数和表示分配至容器中的浓缩咖啡的重量或质量的参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：所述填充参数(F、P、W)值的变化包括水流的减慢、压力差、或者质量或重量的变化。