CN114502046B - 浓缩咖啡机 - Google Patents

Abstract

一种浓缩咖啡机，包括：至少一个冲泡组件，被配置为用冲泡物质利用冲泡液体冲泡饮料；冲泡液体供应线路，以将冲泡液体供应至冲泡组件；以及电子控制单元，以控制浓缩咖啡机的操作。冲泡液体供应线路包括：冲泡液体流速调节电磁阀，以调节被供应至冲泡组件的冲泡液体的流速；以及冲泡液体流量计，以测量并且输出指示量的电输出，该量指示被供应至冲泡组件的冲泡液体量。电子控制单元电连接至冲泡液体流量计，以从冲泡液体流量计接收电输出，并且电子控制单元电连接至冲泡液体流速调节电磁阀，以向冲泡液体流速调节电磁阀提供电指令。

Description

浓缩咖啡机

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年7月11日提交的意大利专利申请第102019000011538号的优先权。

技术领域

本发明整体涉及饮料制备机，具体地，涉及一种能够从具有加压热水的冲泡物质中冲泡热饮的机器，诸如基于咖啡的饮料，例如，浓缩咖啡、速溶咖啡、长咖啡或“现煮咖啡”等、基于茶的饮料，或大麦或其他基于谷物的饮料。

本发明发现在自动或半自动专业浓缩咖啡机中是有利的(尽管不是独有的)应用，下列描述将出于描述方便来参考，而不会由此丢失其整体性。

背景技术

众所周知，咖啡受到公众和酒店业的巨大喜好，也被称为Ho.Re.Ca.，酒店、餐馆和咖啡馆的首字母缩写。对这种饮料的喜好在消费者之间横向地增加，专用于这种饮料的风味和体验的标识已经倍增，并且尽管如此，已经出现危机。事实上，过去40年的消耗已经从8000万的60kg咖啡袋到了1.6亿的60kg咖啡袋，并且此外，在传统的市场中，以及咖啡行业在诸如中国或远东从头做起发展的较不成熟的市场中，千禧一代也有助于这种增加。

当今，该行业的重点是“高端化”，即，消费者购买高价质量的产品的趋势，并且是“特色”，而浓缩咖啡价值占大产链业务的10％。

在专业浓缩咖啡机的技术领域中，存在不同技术用于控制咖啡冲泡工艺，以确保所分配的产品质量良好。

例如，在EP 1 867 262 Bl、EP 2 313 182 Bl、EP 2 313 183 Bl、EP 2 575561Bl、EP 2 642 906Bl、EP 2 991 530Bl、EP 3 364 826Al、WO 2015/124592A1、以及US2015/110935A1中描述了这些技术中的一些。

具体地，WO 2015/124592 A1公开了一种咖啡机，包括：至少一个液压冲泡线路，包括：至少一个供水泵；至少一个水锅炉，液压级联地连接至供水泵；至少一个冲泡组件，液压级联地连接至水锅炉并且致使热水流速流动而通过冲泡组件，以完成冲泡循环；用于调节水流速的装置；用于测量水流速的装置；以及反馈控制器，连接至调节装置和测量装置并且被配置为利用对应的参考值对由测量装置测量的水流速的当前值进行实时调节并且控制调节装置以消除水流速的当前值相对于水流速的对应参考值的任意偏差。

US2015/110935 A1面向在包括预冲泡和提取阶段的多阶段冲泡工艺过程中调节浓缩咖啡机中的流速。在预冲泡阶段过程中，咖啡渣被以第一流速输送的第一体积的水缓慢地润湿和/或释气。在提取阶段过程中，以第二流速输送第二体积的水，以提取浓缩咖啡，其中，以比第一体积整体更大的压力输送第二体积。第二流速大于第一流速。通过浓缩机调节流速、体积、以及压力，包括包含第一流路径和第二流路径以及第一阀和第二阀的流速调节组件。咖啡师可以通过打开、关闭、或另外调整至少一个阀而通过冲泡工艺改变水的流速、体积、以及压力。

发明内容

申请人已经体验了上面列出的现有技术参考中所描述的专业浓缩咖啡机，尽管在许多方面是令人满意的，然而，对于咖啡冲泡工艺的控制，即，饮料质量分配的基本因素，仍具有较大的改进余地。

因此，本发明的目的是提供一种与咖啡冲泡工艺的控制的已知技术相比而改进的专业浓缩咖啡机。

根据本发明，提供所附权利要求中要求保护的饮料制备机及其电子控制单元。

附图说明

图1是专业浓缩咖啡机的立体图。

图2是专业浓缩咖啡机的供水线路与电子控制系统的示意图。

图3示出了专业浓缩咖啡机的供水支路中的水流速的曲线及水压的后续曲线。

具体实施方式

现参考所附附图对本发明进行详细描述，以能够使得本领域技术人员实现并且使用本发明。所描述的实施方式的各种变形对本领域技术人员即刻显而易见，并且因此，在不偏离所附权利要求中所限定的本发明的保护范围的情况下，所描述的整体原理能够适用于其他实施方式及应用。因此，本发明不应被视为限制所描述和所示出的实施方式，而是根据所描述和要求保护的特征给出最宽的保护范围。

除非另有限定，否则，此处使用的全部技术和科技术语与本发明所属领域的普通技术人员通常使用的含义相同。在发生冲突的情况下，提供包括限定的本描述优先。进一步地，仅出于示出之目的提供实施例并且因此不被视为限制性。

具体地，所附图与下面描述中的框图不应被理解为表示结构特征，即，构造限制，而是被视为表示功能特征，即，通过所获得的效果限定的设备的直观特性，即，功能限制，并且能够以不同的方式实现功能特征，因此，保护其功能(可以操作)。

为了便于理解此处所述的实施方式，将参考一些具体的实施方式并且将使用特定的词典对其进行描述。本文件中所使用的术语仅旨在描述具体的实施方式，并且并不旨在限制本发明的范围。

图1示出了专业浓缩咖啡机，而图2示出了专业浓缩咖啡机的框图。

如图1和图2中所示，整体以参考标号1引用专业浓缩咖啡机包括：

-一个或多个冲泡组件2，被配置为执行与用冲泡物质利用冲泡液体冲泡饮料的相同冲泡工艺，冲泡物质在示例中被视为咖啡粉末的形式，冲泡液体在示例中被视为加压热水的形式，以便以相同或不同量生产一种相同的基于咖啡的饮料，在示例中，基于咖啡的饮料被视为浓缩咖啡形式，例如，浓烈或长久的浓缩咖啡，从咖啡种类(阿拉比卡咖啡、罗布斯塔咖啡)中的一种相同或不同类型的咖啡粉开始，咖啡混合物、咖啡粒度、咖啡所经受的工艺，例如脱咖啡、调味等；

-供水线路3，将制备浓缩咖啡所需的加压热水供应至冲泡组件2；

-一个或多个用户接口4，每个冲泡组件2具有一个用户接口4，以允许用户可以选择饮料；以及

-电子控制单元5，响应用户对饮料的选择而控制专业浓缩咖啡机1的操作。

每个冲泡组件2包括：

-加压热水分配器6，以花洒头或喷洒器形式；以及

-过滤器固持器7，具有一个或多个浓缩咖啡分配喷嘴8并且被适配成在使用中容纳咖啡粉末，利用加压热水对咖啡粉末进行冲泡来制备浓缩咖啡，并且在使用中可手动耦接至加压热水分配器6，以从其接收加压热水。

供水线路3包括：

-水泵9，通常是电动变速泵，并且在非限制性示例中，被视为全部冲泡组件2所共用，其可以从自冷水源(未示出)供应冷水，可替代地，其可以是容纳在内部或外部的公共供水主管或水箱，并且其流体连接至专业浓缩咖啡机1并且流体连接至公共供水主管，以从其接收冷水，并且其可操作为在一定压力下供应加压冷水；以及

-供水支路10，用于每个冲泡组件2、布置在水泵9的下游并且流体连接在水泵9的输送部与相应的冲泡组件2之间，以将加压热水供应至相应的冲泡组件2。

可选地，供水线路3可以包括水预热器(未示出)，通常是连续流动的预加热器，布置在水泵9的下游，在水泵与供水支路10之间，以对被供应至水泵的水进行预加热。

在从水泵9至相应的冲泡组件2的水流方向上，每个供水支路10按顺序包括：

-水流速调节电磁阀11与可选地，调节器(giggleur)12，调节器12布置在水流速调节电磁阀11的上游，以调节供水支路10中的水流速；以及

-水流量计13，测量并且输出电输出，电输出指示按体积测量、被供应至供水支路10的水量；以及

-水加热器14，对供水支路10中的水进行(进一步)加热。

在优选实施方式中，水流速调节电磁阀11指具有电动步进电机的机动电磁阀，以允许对水流速进行离散地调节。

在不同的实施方式中，水流速调节电磁阀11指具有电动线性电机的机动电磁阀，以允许对水流速进行大致连续地调节。

电子控制单元5电连接至水流量计13，以从其接收电输出，电输出指示对应供水支路10中的水流速，并且电连接至用户接口4，以从其接收电输出，电输出指示饮料选择，并且电连接至水泵9、水流速调节电磁阀11、水加热器14、以及水预热器(当提供时)，以向其输出电指令。

电子控制单元5被配置为：

-存储一个或不同的目标水流速曲线FRP，每个目标水流速曲线FRP与可由冲泡组件2制备的相应基于咖啡的饮料相关联并且在基于咖啡的饮料制备循环过程中指示水流速Q的时间发展，水流速Q旨在被供应至对应的供水支路19；并且

-基于由水流量计13测量的水量并且基于与所选择的分配饮料相关联的目标水流速曲线FRP对水流速调节电磁阀11进行闭合环路控制。

在优选实施方式中，目标水流速曲线FRP被设计成致使控制水流速调节电磁阀11，以使得在对应的冲泡组件2中，至少执行具有预注入持续时间的咖啡粉末预注入步骤，在预注入持续时间期间，被供应至冲泡组件2的当前水流速遵循预注入的水流速曲线，之后，至少执行具有注入持续时间的咖啡粉末注入步骤，并且在注入持续时间期间，被供应至冲泡组件2的当前水流速遵循注入的水流速曲线，由此，基于时间发生从预注入步骤至注入步骤的切换。

如此，从预注入步骤至注入步骤的切换，或更一般地，从之前(预)注入步骤至之后(预)注入步骤的切换被编程为基于时间而发生，即，在之前(预)注入步骤的持续时间结束时发生，如果需要，可以在由专业浓缩咖啡机1制备的各种基于咖啡的饮料之间适当地分配该持续时间。

在优选实施方式中，所存储的目标水流速曲线FRP具有图3中以粗实线示出的类型的时间发展。

如图3中所示，根据由多个大致直线段形成的折线，目标水流速曲线FRP优选具有、但不一定必须是随着时间的时变发展，包括：

-第一快速上升段A，与下列各段相比较，通常具有可忽略的持续时间，在该段内，当前水流速从大致为零的水流速快速增加至预注入的水流速FR1；

-预注入段B，在该段内，当前水流速在预注入持续时间Dl内大致恒定在预注入的水流速FR1，以完成咖啡粉末预注入步骤；

-第二快速上升段C，在该段内，当前水流速从预注入的水流速FR1快速增加至比预注入的水流速FR1更高的注入水流速FR2；

-注入段D，在该段内，当前水流速在注入持续时间D2内随着时间大致恒定在注入的水流速FR2，注入持续时间D2可能等于、不同于、优选高于预注入持续时间D1，以执行咖啡渣注入步骤；以及-一个或多个下降段E，在该段内，当前水流速从注入水流速FR2减少至大致为零的水流速。

在图3所示的实施方式中，当前水流速根据直线或折线从注入水流速FR2适当地减少至为零的水流速，包括：

-快速下降段El，在该段内，当前水流速从注入水流速FR2快速地减少至中间水流速FR3，中间水流速FR3介于注入水流速FR2与预注入水流速FR1之间，且倾斜度大致等于第二快速上升段C的倾斜度，但标识相反；以及

-缓慢的下降段E2，在该段内，当前水流速从中间水流速FR3缓慢地减少至大致为零的水流速，且倾斜度低于快速下降段E1的倾斜度。

在未示出的不同实施方式中，可以省略缓慢的下降段E2，并且因此，可以仅提供快速下降段E1。

在未示出的又一实施方式中，目标水流速曲线FRP可以包括上述那些并且在图3中示出的额外大致直线段。

例如，目标水流速曲线FRP可以包括具有不同预注入水流速FR1和不同预注入持续时间D1的不同预注入段B，以执行不同的咖啡粉末预注入步骤，目标水流速曲线FRP可以包括具有不同注入水流速FR2和不同注入持续时间D2的不同预注入段D，以执行不同的咖啡粉末注入步骤，目标水流速曲线FRP可以包括具有不同的快速上升倾斜度的不同快速上升段A、C以及具有不同的快速和缓慢下降倾斜度的不同快速和缓慢下降段El、E2。

在未示出的又一实施方式中，目标水流速曲线FRP可以具有随着时间的时变发展，以限定混合线，即，由大致直线段与弯曲段形成的线，或限定曲线。

在未示出的又一实施方式中，预注入水流速FR1和/或注入水流速FR2可以具有这样的时间发展，即，在预注入持续时间D1与注入持续时间D2期间不恒定，但是，根据预注入和注入水流速曲线可随着时间而改变。

基于上述以及图3中示出的，应当认识到，目标水流速曲线FRP与其任意变量的主要特征在于下列主要参数或量：

-预注入与注入步骤的数量；

-不同的预注入与注入步骤中的预注入与注入水流速曲线；以及

-预注入与注入持续时间。

然后，目标水流速曲线FRP的次要特征还在于次要参数或量，诸如预注入与注入流速之间的转变发展。

因此，对于可由专业浓缩咖啡机1制备的不同基于咖啡的饮料，与可由专业浓缩咖啡机1制备的不同基于咖啡的饮料相关联的每个目标水流速曲线FRP通常可以通过包含表征目标水流速曲线FRP的主要参数与次要参数的图表形式存储在电子控制单元5中。

图3还以虚线示出了供水支路10在浓缩咖啡制备循环过程中的水压P的时间发展，水压P导致实现图3中所示的目标水流速曲线FRP，并且除取决于目标水流速曲线FRP之外，还取决于其他因素，其一个主要因素表示为由冲泡组件2中容纳的咖啡粉末的特征，具体地，咖啡粉末粒度测定与压缩水平。

最后，图3还以较细的连续线示出了由电子控制单元5在饮料制备循环过程中供应至水流速调节电磁阀11的电指令EC、以生成图3中所示的目标水流速曲线FRP的时间发展。

电子控制单元5还被编程为：响应用户通过用户接口4做出的饮料选择，基于与所选择的饮料相关联的目标水流速曲线FRP以及响应饮料选择而在所存储的一些饮料之中做出的选择来控制水流速调节电磁阀11的操作，以致使对应的供水支路10中的水流速遵循所选择的目标水流速曲线FRP。

电子控制单元5通常被编程为对主要实现PID调节器(比例-积分-微分)或等同物的水流速调节电磁阀11进行闭合环路控制，每个水流速调节电磁阀11接收由对应的水流量计13测量的水量和与所选择的饮料相关联的目标水流速曲线FRP并且基于比例、微分、积分项向对应的水流速调节电磁阀11供应电指令。

从实施的观点而言，考虑到下列事实：饮料制备机(其中，用冲泡物质利用加压热水冲泡饮料)中通常使用的水流量计13通常是涡轮机类型，即，其中，水流经小型的液压涡轮机，其旋转速度与水流速成比例并且通过一个或多个磁铁而测量，磁铁插入到涡轮机中并且被致使经过相应地输出每个涡轮机旋转的电脉冲的磁性传感器附近，由水流量计13输出的电信号是脉冲类型，并且因此，基于由水流量计13输出的电信号的脉冲频率，由电子控制单元5完成的供水支路10中的水流速的闭合环路控制相等于水流速调节电磁阀11(流动截面)的闭合环路控制。

基于上述，可以认识到本发明允许实现的优点。

具体地，因为基于简单的电子控制架构并且基于专业浓缩咖啡机中已经存在的传感器系统，所以本发明允许被供应至冲泡组件的水流速以及间接地，饮料冲泡压力同时以技术性简单、并且精确和可靠的实现方式被概述，由此对由利用本技术提供的专业浓缩咖啡机所分配的饮料质量产生积极的影响。

Claims (8)

1.一种浓缩咖啡机(1)，包括：

-至少一个冲泡组件(2)，被配置为用冲泡物质利用冲泡液体冲泡饮料；

-供水线路(3)，以将冲泡液体供应至所述冲泡组件(2)；以及

-电子控制单元(5)，以控制所述浓缩咖啡机(1)的操作；

所述供水线路(3)包括：

-水流速调节电磁阀(11)，以调节被供应至所述冲泡组件(2)的所述冲泡液体的流速；以及

-水流量计(13)，以测量并输出指示量的电输出，所述量指示被供应至所述冲泡组件(2)的冲泡液体量；

所述电子控制单元(5)电连接至所述水流量计(13)，以从所述水流量计接收所述电输出，并且所述电子控制单元(5)电连接至所述水流速调节电磁阀(11)，以向所述水流速调节电磁阀提供电指令；

所述电子控制单元(5)被配置为：

-存储至少表示目标水流速曲线FRP的冲泡数据，所述目标水流速曲线FRP指示在冲泡制备循环过程中旨在被供应至所述冲泡组件(2)的冲泡液体流速的时间发展；并且

-基于所述水流量计(13)的所述电输出并且基于所述目标水流速曲线FRP对所述水流速调节电磁阀(11)进行闭合环路控制，以使得被供应至所述冲泡组件(2)的当前冲泡液体流速遵循所述目标水流速曲线FRP；

其特征在于，将所述目标水流速曲线FRP作为冲泡数据存储在所述电子控制单元(5)中，所述冲泡数据指示所述冲泡液体在预注入步骤与注入步骤过程中的预注入流速曲线与注入流速曲线；存储的预注入流速曲线与注入流速曲线包括所述冲泡液体在所述预注入步骤与所述注入步骤过程中存储的预注入流速与注入流速以及所述预注入步骤与所述注入步骤过程中存储的预注入持续时间与注入持续时间；

并且其特征在于，所述目标水流速曲线FRP被设计成使得控制所述水流速调节电磁阀(11)，以至少执行具有存储的预注入持续时间(Dl)的冲泡物质预注入步骤，并且在存储的预注入持续时间(Dl)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速遵循存储的预注入流速曲线，之后是至少具有存储的注入持续时间(D2)的冲泡物质注入步骤，并且在存储的注入持续时间(D2)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速遵循存储的注入流速曲线，由此，在前一预注入步骤的存储的持续时间结束时发生从所述冲泡物质预注入步骤至所述冲泡物质注入步骤的切换。

2.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，其中，所述目标水流速曲线FRP具有根据折线随着时间的时变发展，所述折线由多个直线段形成，包括：

-至少一个上升段(A)，在所述上升段(A)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速从零流速增加至存储的预注入流速，

-至少一个预注入段(B)，在所述预注入段(B)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速在存储的预注入持续时间(Dl)内恒定在存储的预注入流速，

-至少又一个上升段(C)，在所述又一个上升段(C)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速从存储的预注入流速增加至比存储的预注入流速更高的存储的注入流速，

-至少一个注入段(D)，在所述注入段(D)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速在存储的注入持续时间(D2)内随着时间恒定在存储的注入流速，以及

-至少一个下降段(E)，在所述下降段(E)期间，被供应至所述冲泡组件(2)的所述当前冲泡液体流速从存储的注入流速减少至零流速。

3.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，其中，所述电子控制单元(5)被配置为存储与能够由所述浓缩咖啡机(1)制备的对应饮料相关联的多个目标水流速曲线FRP。

4.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，其中，所述水流量计(13)布置在所述水流速调节电磁阀(11)的下游。

5.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，其中，所述供水线路(3)进一步包括布置在所述水流量计(13)的下游的冲泡液体加热器(14)。

6.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，其中，所述供水线路(3)进一步包括沿着所述供水线路(3)供应所述冲泡液体的水泵(9)。

7.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，其中，所述水流速调节电磁阀(11)是具有电动步进电机的机动电磁阀，所述电动步进电机能够操作以允许对被供应至所述冲泡组件(2)的所述冲泡液体流速进行离散地调节。

8.根据权利要求1所述的浓缩咖啡机(1)，包括多个冲泡组件(2)；

所述供水线路(3)进一步包括：

-多个供水支路(10)，每个冲泡组件(2)具有一个供水支路(10)，以将所述冲泡液体供应至所述冲泡组件(2)；以及

-水泵(9)，对全部所述冲泡组件(2)是共用的，以将所述冲泡液体供应至所述供水支路(10)。