CN117377416A

CN117377416A - 专业浓缩咖啡机

Info

Publication number: CN117377416A
Application number: CN202280037938.3A
Authority: CN
Inventors: 马尔科·利贝拉利; 迭戈·因凡蒂; 安德烈亚·阿里戈尼
Original assignee: Evoca SpA
Current assignee: Evoca SpA
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2024-01-09
Also published as: IT202100007517A1

Abstract

一种饮料制备机，包括：‑至少一个冲泡组件，用于通过用冲泡液体对冲泡物质进行冲泡来生产饮料：‑冲泡液体供应线路，用于将冲泡液体供应到冲泡组件；以及‑电子控制单元，用于控制饮料制备机的操作；冲泡组件包括：‑冲泡液体分配器，用于分配冲泡液体；以及‑过滤器保持器，具有一个或多个饮料分配嘴，该过滤器保持器在内部限定可用冲泡物质填充的冲泡室，该冲泡物质将用冲泡液体进行冲泡以制备饮料，并且过滤器保持器可手动地联接到冲泡液体分配器以从其接收冲泡液体；冲泡液体供应线路包括：‑冲泡液体流量调节系统，用于调节供应到冲泡组件的冲泡液体的流量；以及‑冲泡液体流量计，用于测量并输出指示表示供应到冲泡组件的冲泡液体量的量的电输出；电子控制单元设计成与冲泡液体流量计通信以接收其电输出，并且与冲泡液体流量调节系统通信以向其提供电命令；电子控制单元还配置为：‑存储在饮料制备循环期间控制冲泡液体流量调节系统所需的功能数据，并且例如允许确定在饮料制备循环期间供应到冲泡组件的冲泡液体流量的一个或多个预定特性的存在；并且‑基于所存储的功能数据和冲泡液体流量计的电输出在饮料制备循环期间控制冲泡液体流量调节系统，以便执行用冲泡液体预冲泡冲位于泡室中的冲泡物质的步骤，随后是加压冲泡室的步骤和用冲泡液体冲泡位于冲泡室中的冲泡物质的后续步骤。电子控制单元还设计成通过以下方式执行加压冲泡室的步骤：‑控制冲泡液体流量调节系统，以使供应到冲泡组件的冲泡液体流量增加；‑基于冲泡液体流量计的电输出来确定供应到冲泡组件的冲泡液体流量是否呈现一个或多个第一预定特性，其中一个或多个第一预定特性指示存在用冲泡液体正确填充冲泡室的状态；以及‑当确定供应到冲泡组件的冲泡液体的流量呈现一个或多个第一预定特性时，将冲泡液体流量调节系统保持在预定的稳定操作状态。

Description

专业浓缩咖啡机

相关申请的引证

本专利申请要求2021年3月26日提交的意大利专利申请第102021000007517号和第102021000007541号的优先权，其内容通过引证结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及饮料制备机，特别是能够用加压热水通过冲泡物质冲泡热饮料的机器，例如基于咖啡的饮料(例如浓缩咖啡、速溶咖啡、加水浓缩咖啡或“新鲜冲泡”咖啡等)、基于茶的饮料或者基于大麦或其他谷物的饮料。

本发明在自动或半自动的专业浓缩咖啡机中找到有利的但不是唯一的应用，为了描述方便，下面的描述将参考该自动或半自动的专业浓缩咖啡机进行，但是不丧失其一般性。

背景技术

众所周知，咖啡受到公众和餐饮业(也称为Ho.Re.Ca，这是酒店、餐馆、咖啡馆英文单词的首字母缩写)的极大关注。对这种饮料的兴趣在消费者中稳定增长，专用于这种风味和体验的饮料也倍增，但是这已经发生危机。事实上，在过去40年中，消费的咖啡已经从8千万包60kg的咖啡增长到1.6亿包60kg的咖啡，并且千禧一代促成了这种增加，即使在传统市场和在诸如中国或远东地区的咖啡产业从头开始发展的较不成熟的市场中也是如此。

如今，该领域的重点在于“高端化”(即消费者购买高价格优质产品的趋势)以及“专业化”，而浓缩咖啡占据大型连锁生意的10％的价值。

在专业浓缩咖啡机的领域中，存在用于控制咖啡冲泡过程以便确保所分配的产品的良好品质的不同技术。

例如，在EP1867262B1、EP2313182B1、EP2313183B1、EP2575561B1、EP2642906B1、EP2991530B1、EP3364826A1、WO2015/124592A1和US2015/110935A1中描述了这些技术中的一些。

特别地，WO2015/124592A1公开了一种咖啡机，该咖啡机包括：至少一个液压冲泡线路，该液压冲泡线路包括至少一个供水泵；至少一个烧水器，液压地级联连接到供水泵；至少一个冲泡组件，液压地级联连接到烧水器，使得热水以一流量流过冲泡组件以执行冲泡循环；用于调节水流量的装置；用于测量水流量的装置；以及反馈控制器，连接到调节装置和测量装置，并且配置为实时测量由测量装置测量的水流量的当前值和对应的参考值，并且配置为控制调节装置以便消除水流量的当前值相对于水流量的对应参考值的任何偏差。

US2015/110935A1涉及在包括预冲泡阶段和提取阶段的多阶段冲泡过程期间调节浓缩咖啡机中的流量。在预冲泡阶段期间，使磨碎的咖啡被缓慢地预润湿和/或用以第一流量输送的第一体积的水脱气。在提取阶段期间，以第二流量输送第二体积的水以提取浓缩咖啡，其中以通常大于第一体积的压力输送第二体积的水。第二流量大于第一流量。流量、体积和压力由浓缩咖啡机调节，该浓缩咖啡机包括流量调节组件，该流量调节组件包括第一流动路径和第二流动路径以及第一阀和第二阀。咖啡师可以通过打开、关闭或以其他方式调节至少一个阀来改变整个冲泡过程中的水的流量、体积和压力。

EP2575561B1公开了一种饮料分配机，该饮料分配机包括第一液压线路，该第一液压线路包括水源、第一泵、第一水加热装置、选自冲泡室和胶囊的冲泡装置，该冲泡装置具有入口装置和出口装置、用于收集离开所述冲泡装置的冲泡好的饮料并用于将所述饮料分配到容器的饮料收集装置。饮料分配机还包括第二液压线路，该第二液压线路包括第二泵和第二水加热装置，该第二水加热装置的出口在相对于第一线路中的水流位于冲泡装置下游的位置处连接到第一液压线路。第一液压线路还包括将冲泡装置中的压力在预设时间保持基本上恒定的装置，该压力小于冲泡装置的打开压力。

申请人已经体验到，在以上列出的现有技术参考文献中描述的专业浓缩咖啡机尽管在许多方面令人满意，但是对于咖啡冲泡过程的控制的改进仍然具有很大的余地，咖啡冲泡过程的控制是所分配饮料的品质的基本因素。

为此，本申请人名下的WO2021/005570A1提出了一种饮料制备机，该饮料制备机至少包括：冲泡组件，配置为用冲泡液体通过冲泡物质冲泡饮料；冲泡液体供应线路，用于将冲泡液体供应到冲泡组件；以及电子控制单元，用于控制饮料制备机的操作。

冲泡液体供应线路包括：冲泡液体流量调节电磁阀，用于调节供应到冲泡组件的冲泡液体的流量；以及冲泡液体流量计，用于测量指示供应到冲泡组件的冲泡液体的量并输出指示该量的电输出。

电子控制单元电连接到冲泡液体流量计以接收来自其的电输出，并且电连接到冲泡液体流量调节电磁阀以向其提供电命令，并且配置为存储呈现至少目标冲泡液体流量曲线的数据，该目标冲泡液体流量曲线指示在饮料制备循环期间旨在供应到冲泡组件的冲泡液体流量的时间发展；并且基于冲泡液体流量计的电输出和目标冲泡液体流量曲线来闭环控制冲泡液体流量调节电磁阀，以使得供应到冲泡组件的当前冲泡液体流量遵循目标冲泡液体流量曲线。

发明内容

申请人已经体验到WO2021/005570A1中公开的饮料制备机虽然在许多方面非常令人满意，但是在咖啡冲泡过程的控制方面仍有改进的余地。

因此，本发明的目的是提供一种与已知的咖啡机相比在咖啡冲泡过程的控制方面改进的专业浓缩咖啡机。

根据本发明，提供了一种如所附权利要求所要求保护的饮料制备机。

附图说明

图1、图2和图7至图11示出了专业浓缩咖啡机中的饮料制备所涉及的物理量的时间曲线。

图3a、图3b和图3c示意性地示出了饮料制备循环的预冲泡阶段、加压阶段和冲泡阶段。

图4是本申请人的专业浓缩咖啡机的立体图。

图5、图6a和图6b示意性地示出了图4所示的专业浓缩咖啡机的不同的液压线路和电子控制结构。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明，以使得本领域技术人员能够实现和使用本发明。对所描述的实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且所描述的一般原理可应用于其他实施方式和应用，而不会由此脱离如所附权利要求中限定的本发明的保护范围。因此，本发明不应被认为限于所描述和示出的实施方式，而是根据所描述和要求保护的特征被给予最宽的保护范围。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常使用的相同含义。在冲突的情况下，本说明书中所提供的定义将是约束性的。此外，提供这些实施例仅用于说明性目的，因此不应被认为是限制性的。

具体地，附图中的和下面描述的框图不应被理解为结构特征(即，构造限制)的表示，而应被解释为功能特征(即，装置的固有特性)的表示，并且由所获得的效果(即，功能限制)来限定，并且其可以不同的方式来实现，因此以便保护其功能(操作的可能性)。

为了便于理解本文描述的实施方式，将参考一些具体实施方式，并且将使用具体词汇来对其进行描述。在本文献中使用的术语旨在仅描述特定实施方式，而不旨在限制本发明的范围。

简而言之，本发明涉及一种在下文中称为DFC(代表动态流量控制)的技术，以动态地调节供应到专业浓缩咖啡机的冲泡组件的水的流量，以便动态地改变咖啡分配状态，从而相应地改变杯内饮料的感官性质。

DFC技术不同于基于水流量调节的其他现有技术，这是因为DFC技术在冲泡物质的预冲泡之后的不同饮料制备步骤期间不施加预定的水流量。

特别地，DFC技术源自申请人的观察，即没有与所有咖啡都对应的理想的水流量：事实上，几乎不可能从两个咖啡胶囊获得两个相同的分配结果，即使彼此非常相似同时在整个饮料制备循环中保持相同的水流量。并且甚至试图尽可能多地减少可能改变制备条件的所涉及的变量，这些变量不能被完全去除。

磨碎的咖啡的颗粒尺寸、磨碎的咖啡的量、咖啡粉的分布、其在过滤器保持器内的压缩力(无论是通过手动还是测力压机获得的)、压缩的均匀性等都是变量，即使是最专业的咖啡师使用可用的最佳设备也不能完全控制。在这些可变条件下，在整个饮料制备循环中施加预定水流量可能是反作用的。

让我们考虑例如这样的情况，其中，在咖啡豆研磨机校准之后，已经发现在浓缩咖啡的制备期间供应到冲泡组件的水的流量Q是时间的明确函数Q(t)或所分配的水的体积的明确函数Q(v)，或者甚至被认为是从饮料制备的某一点开始的常数Q(t)＝K或Q(v)＝K。因此，通常Q可被定义为确保杯内饮料满足所分配咖啡的要求(口味、质地、奶油品质)的水流量。

市场上已经存在的技术试图调节水流以精确地复现Q函数，从而施加预定的操作条件，而不考虑所涉及的变量会使杯内饮料极其不稳定。

然而，申请人已经体验到，如果例如过滤器保持器中的压缩咖啡胶囊包含小于标称量的十分之几克(研磨机误差)，或者如果其没有被适当地压缩(人为误差)，或者如果磨碎的咖啡在湿度、颗粒尺寸、成分等方面具有不同的特性，同时保持相同的流量Q(t)或Q(v)，则过滤器保持器内部的压力可能显著变化。趋向于“让路”(例如由于沟道效应，或者因为咖啡过度熟化并且迅速“磨损”)的咖啡胶囊对水通过的阻力较小，并且调节系统为了保持预定函数Q(t)或Q(v)而通过使将自然趋向于增加的水流制动来起作用。这可能在制备期间将水压急剧降低至完全在期望范围之外的值，而期望范围保证最佳提取。

为了显示这种现象，图1示例性地示出了显示它们的曲线图：

-曲线(1)：其是典型的最佳水流量曲线，由用户限定，并且对于所有以该特定的预定特性分配的咖啡，其将由传统的水流量调节系统复现；

-曲线(2)：其是最佳情况Q(t)下供应到冲泡组件的水的压力，其将确保咖啡提取物反映感官要求；

-曲线(3)：其是在由水泵的旁路给出的恒定水压下，将使咖啡胶囊以恒定水压通过的“自然”水流量，如在大多数咖啡机中发生的那样，其具有单个水泵。

-曲线(4)：其是如果水流量调节没有干预则将自然发生的水压。

-曲线(5)：其是在调节水流量之后产生的水压。

如可以通过分析曲线图理解的，因为咖啡胶囊对水流的阻力较小，并且通过降低水流量来迫使水流量调节系统干预，所以在饮料制备循环结束时，水压(曲线(5))趋向于显著下降。虽然具有与最佳情况相同的水流量Q(t)，但是这种饮料制备循环导致水压(并且因此导致杯内饮料)与期望的完全不同。

应用单纯的水流量控制的技术实际上能够如实地复现如在最佳情况下的流量曲线Q(t)，但是在各种饮料制备中的水压可能与最佳条件有很大变化。因为如所述的，咖啡胶囊对水流的阻力在整个饮料制备循环中以完全不可预测的方式变化，并且不仅取决于咖啡的特性(研磨、压缩、混合等)而且取决于供应到冲泡组件的水的压力。

总之，为了将水流量Q(t)保持在设定值，水流量的调节不可避免地影响供应到冲泡组件的水的压力，效果是损害杯内饮料的可重复性。

因此，申请人已经体验到，优选地以固定水压工作，而不是任何类型的水压调节以确保杯内饮料尽可能接近最佳情况，而不是完美地复现水流曲线Q(t)从而完全失去对水压的控制。事实上，没有任何调节系统的传统的专业咖啡机无论是水压还是水流量都能够以一定的公差保持杯内饮料的良好的可重复性，即使涉及许多变量，这是因为在结构上，即通过水泵的旁路，传统的专业咖啡机消除了由水压表示的变量使其几乎保持恒定，这对于杯内结果是非常重要的。

另外，近年来，已经观察到市场正在向允许用户定制所分配的饮料的解决方案、向旨在增强某些咖啡特性或隐藏任何可能的缺陷的更大灵活性发展。定制所分配的饮料需要控制在制备咖啡时可测量的物理量的能力，例如水压、温度和流量。

关于水流量的控制，如上所述，主要问题是水流量的控制不能单独保证咖啡提取的可重复性，这是因为对供应到冲泡组件的水压的控制的总损失导致杯内结果的极大变化。需要使用户甚至能够定制调节系统必须再现的水流量的参考分布以便能够产生水流量Q₁(t)、Q₂(t)...Q_n(t)的不同参考分布的需求，而这可能导致完全不可控的杯内结果，因此偏离主要市场要求：定制和可重复性。

DFC技术旨在通过给予用户有限数量的参数来进行干预，并且动态地控制水流量，使水流量分布适应咖啡胶囊的状态，由此解决定制和可重复性的问题。事实上，DFC技术没有定义正确的水流量(考虑到涉及无数变量，其事实上不存在)，而是定义提取模式。

事实上，DFC技术给予用户根据预定标准制备饮料的可能性，让用户自由改变其特性并且选择是否在特定饮料制备步骤下保持水流量恒定。这样，系统可适于所涉及的变量，并且在需要保持水流量恒定的情况下，这将不会由用户预定，因为如所看到的，不存在诸如理想水流量的情况，而是在制备饮料时通过系统在特定时刻实时计算。

在传统的专业咖啡机中，不考虑预冲泡和水压变量，并且由于供水线路的液压特性不变，所以水流量仅由过滤器保持器中的咖啡胶囊的状态确定。可以说传统的专业咖啡机仅具有一种提取咖啡的方式：就持续时间和水流量二者而言，处于固定的预冲泡以及恒定的水压下。

DFC技术属于这一类，但是具有改变制备饮料的方式的可能性，在其三个主要步骤中起作用：预冲泡、加压、冲泡。

图2示出了传统的专业咖啡机中的水压(曲线(6))和水流量(曲线(7))的常见时间分布。

在图2中，三个主要的饮料制备步骤进一步用框架标识：

-预冲泡(左手侧框架)：供应到过滤器保持器的水在低压下从喷头渗滤并且开始润湿咖啡胶囊的上层。水流量几乎是恒定的，并且完全取决于供水线路的液压力特性；

-加压(中心框架)：水已经填充咖啡胶囊和喷头之间的空间，并且在咖啡胶囊中发现阻力，同时咖啡胶囊在过滤器保持器内变湿并膨胀。冲泡室中的水压增加并且水流量达到最大峰值，然后当喷头和过滤器保持器之间的容积被冲泡好的饮料完全充满时水流量开始下降。水流量然后达到最低等级(这是因为完全充满的冲泡室、二氧化碳的排放和奶油的形成)，并且水压达到最高等级。从现在开始，饮料从过滤器保持器出来并被分配到杯子中。在传统的浓缩咖啡机中，水泵以固定压力工作，并且增压总是以相同的速率发生；

-冲泡(右手侧框架)：咖啡从过滤器保持器的管口流出并进入杯子；水流量在达到确定加压完成的最低等级之后稍微增加；咖啡胶囊趋向于磨损，改变了与水流相反的阻力，直到饮料制备过程结束。在传统的浓缩咖啡机中，水压是恒定的，而水流量仅取决于此时湿咖啡胶囊的状态。

DFC技术允许通过作用于三个步骤的几个常见参数来改变三个饮料制备步骤：

-预冲泡：

√初始润湿流动

√持续时间

-加压：

√加压速率(加压弯斜段的斜率)

-冲泡：

√稳定流量冲泡

√自由流量冲泡

在定义饮料制备模式后，由用户可修改参数的组合确定，并且已经经由水泵的旁路设置了水压，杯内饮料将具有与传统的浓缩咖啡机完全相似的可重复性。

下面将参考图4所示的专业浓缩咖啡机和图5所示的框图详细讨论上述三个饮料制备步骤。

如图4和图5所示，总体上用附图标记1表示的专业浓缩咖啡机包括：

-一个或多个冲泡组件2，配置为执行相似的冲泡过程，以用冲泡液体(在实施例中考虑为加压热水的形式)来对冲泡物质(在实施例中考虑为咖啡粉的形式)进行冲泡，以便以相同或不同的量来生产一种相似的基于咖啡的饮料，在实施例中考虑为浓缩咖啡的形式，例如浓咖啡或加水浓缩咖啡，其中咖啡粉就咖啡种类(阿拉伯咖啡、罗巴斯达咖啡)、咖啡混合、咖啡粒度测定、咖啡经受的过程(例如脱咖啡因、调味等)而言具有任一种相同或不同类型；

-供水线路3，用于对冲泡组件2供应制备浓缩咖啡所必需的加压热水；

-用户界面4，对应于每个冲泡组件2，以允许饮料是用户可选择的；以及

-电子控制单元5，用于响应于饮料用户选择来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，呈喷头或喷洒器形式；以及

-过滤器保持器7，具有一个或多个浓缩咖啡分配嘴8，并且适于在使用中容纳咖啡粉，该咖啡粉将用加压热水冲泡以制备浓缩咖啡，并且适于在使用中可手动地联接到加压热水分配器6以从其接收加压热水。

供水线路3包括：

-水泵9，方便地为电动变速泵，并且在非限制性实施例中被认为是所有冲泡组件2所共有的，可以对其供应来自冷水源(未示出)的冷水，该冷水源可以替代地为公共给水总管或水箱，该水箱可以容纳在专业浓缩咖啡机1的内部或外部并与其流体地连接并且流体地连接到公共给水总管以从其接收冷水，并且其可操作以供应加压冷水；以及

-用于每个冲泡组件2的供水支路10，布置在水泵9的下游并且流体地连接在水泵9的输送部和相应的冲泡组件2之间，以将加压热水供应到相应的冲泡组件2。

可选地，供水线路3可以包括水预热器(未示出)，该水预热器方便地为连续流预热器、布置在水泵9的下游并且位于水泵和供水支路10之间，以对供应到供水支路的水进行预加热。

每个供水支路10在从水泵9到相应的冲泡组件2的水流方向上依次包括：

-水流量调节电磁阀11，以及可选地，布置在水流量调节电磁阀11上游的调压器(giggleur)12，以调节供水支路10中的水流量；以及

-水流量计13，用于测量并输出指示供应到供水支路10的水量的电输出，该水量以体积测量；以及

-水加热器14，用于(进一步)加热供水支路10中的水。

在优选实施方式中，水流量调节电磁阀11是具有步进电机的机动电磁阀，以允许不连续地调节水流量。

在不同的实施方式中，水流量调节电磁阀11是利用步进电动机的机动电磁阀，以允许基本上连续地调节水流量。

电子控制单元5电连接到水流量计13以从其接收指示相应的进水支路10中的水流量的电信号，电连接到用户界面4以从其接收指示饮料选择的电信号，并且电连接到水泵9、电连接到水流量调节电磁阀11、电连接到热水器14以及如果提供的话则电连接到水预热器，以对其提供电控制信号。

电子控制单元5被编程为：

-存储功能数据，该功能数据是在饮料制备循环期间控制每个水流量调节电磁阀11所需的，并且例如允许确定在饮料制备循环期间供应到相应冲泡组件2的水流量的一个或多个预定特征的出现；

-基于所存储的功能数据和相关的水流量计13的电输出，在饮料制备循环期间控制每个水流量调节电磁阀11，以便执行用水预冲泡位于冲泡室中的冲泡物质的步骤，随后是加压冲泡室的步骤和用水冲泡位于冲泡室中的冲泡物质的后续步骤。

在不同的实施方式中，图4所示的专业浓缩咖啡机可具有不同的水流量调节结构或系统，其简化的框图在图6a中示出。为了与图5进行比较，图6b还示出了图5所示的水流量调节结构，但是以与图6a相同的简化形式。

如可以理解的，在图5和图6b所示的水流量调节结构中，提供了所有冲泡组件共用的单个水泵，其具有由旁路线路稳定的输送压力，如在传统咖啡机中那样，并且在每个供水支路上具有水流量计和传统的机动比例电磁阀，其改变了水流段，增加了局部压降并因此改变了水流量。

在图6a所示的水流量调节结构中，为每个冲泡组件提供水泵，并且其中通过调节水泵的旋转速度来调节水流量。当使用齿轮驱动的水泵时，例如，通过改变驱动电机的旋转速度，可以增加或减小输送压力，并因此增加或减小水流量。在此情况下，即使上游压力没有通过旁路线路稳定，也将使用直接或间接的方法来检查水泵的工作点，以便将水分配压力保持在预期的水分配压力范围内。

回到上述三个饮料制备步骤，在下文中将参考图6b所示的水流量调节结构对其进行详细分析，显然，在加以必要的变更的情况下，这对于图6a所示的水流量调节结构也是有效的。

1.预冲泡

在预冲泡步骤期间，电子控制单元5被编程为通过基于相关水流量计13的电输出适当地控制(方便地通过PID(比例-积分-微分)控制技术)相关水流量调节电磁阀11来闭环控制供应到每个冲泡组件2的水的流量，以便使得水流量调节电磁阀11引入局部压降，以将水流量降低到期望值。

特别地，电子控制单元5被编程为允许操作者设置将供应到每个冲泡组件2的水的流量和每个预冲泡步骤的持续时间，在预冲泡步骤期间，水然后以与液压状态所允许的流量相比极其有限的流量从喷头流出。在没有如传统的浓缩咖啡机中的预冲泡室的帮助下，没有遇到咖啡胶囊的任何阻力，水在大气压力下流出，并且水流量仅由液压线路中的压降确定，由水泵9供应的水的压力几乎是恒定的。

电子控制单元5还被编程为通过遵循目标水流量曲线来闭环控制供应到每个冲泡组件2的水的流量，该目标水流量曲线指示在咖啡制备循环中的预冲泡步骤期间期望供应到冲泡组件2的水流量Q(t)的时间过程。

电子控制单元5还被编程为允许操作者针对每个冲泡组件2对预冲泡水流量分布和预冲泡持续时间进行编程。方便地但不是必须地，为了使预冲泡步骤的编程简单，电子控制单元5被编程为允许操作者从存储在电子控制单元5中的不同的(例如三个)恒定的预冲泡水流量和预冲泡持续时间选择预冲泡水流量和预冲泡持续时间，如图7所示。

2.加压

如前所述，在此步骤，水已经添加到咖啡胶囊，并且必须完成冲泡室(喷头和过滤器保持器)的填充。操作者可选择如何在冲泡室中快速取得从预冲泡步骤中呈现的最小等级(接近大气压力)到来自水泵的最大供应压力的水压。

因此，电子控制单元5被编程为开环控制每个水流量调节电磁阀11以实现图8所示的增压分布，即，没有任何水流量的闭环控制。

特别地，在冲泡室的加压步骤期间，电子控制单元5被编程为基于相应水流量计13的电输出来持续地监测水流量，并且确定何时其呈现指示用水适当填充冲泡室的一个或多个的预定特性。

在优选实施方式中，电子控制单元5被编程为确定水流量呈现以下预定特性中的一个或多个：具有或接近最大值，在呈现最大值之后开始减小，以及导数在预定范围内。

为了实现这一点，电子控制单元5被编程为计算水流量在时间上的变化(离散时间导数)，并且确定水流量的变化何时基本上变为零或在某个变化范围内，例如，低于预定变化阈值(±0.2ml/s)。

当水流量呈现一个或多个上述预定特性时，这意味着冲泡室被完全填充并且水通过过滤器孔，这引入了进一步且显著的压降，从而使得水流量开始急剧下降，并且因此冲泡室的加压步骤结束。

为了易于实施，电子控制单元5被编程为以PWM(脉冲宽度调制)模式控制每个水流量调节电磁阀11，如已知的，这使得水流量调节电磁阀11随时间交替地关闭和打开直到达到最大水流量，从该最大水流量开始直到增压步骤结束，水流量调节电磁阀11在预定的水流段处保持恒定地打开，合适地是当水流量呈现上述一个或多个特性时所呈现的水流段，以便允许水流量计13在没有干扰(PWM脉动引入读数误差)的情况下限定要在冲泡步骤期间使用的水流量。

在预冲泡步骤期间，其中在所述预定水流段处，即在闭环控制水流段的情况下，水流量调节电磁阀11保持恒定打开，由于冲泡室中的冲泡物质对水流的相反的液压阻力变化，水流量逐渐增加。

在不同的实施方式中，电子控制单元5可以被编程为控制每个水流量调节电磁阀11，而不是以PWM模式，通过不同的控制，例如根据另外限定的逐渐打开和或多或少复杂的曲线，其目的总是或多或少快速地加压冲泡室，从而给予操作者在不同的可能性之间选择的可能性。

为此，电子控制单元5被编程为允许操作者针对每个冲泡组件2对冲泡室的加压分布进行编程。方便地但不是必须地，为了使增压步骤的编程简单，电子控制单元5被编程为允许操作者在初始弯斜段步骤(水流量增长)中从三个PWM等级进行选择，如图9所示，其中，在增压步骤结束时保持的水流量调节电磁阀11的水流段在所有三个等级上都是方便地相同的。

如可以通过图9理解的，水压曲线近似直线。不同的曲线示出了在预冲泡之后如何利用不同的具有斜率的弯斜段进行加压，三个不同等级的PWM等级中，PWM等级越高斜率越大更大。用于三个PWM等级的所得到的水流量表明；显然，冲泡室被加压得越快，水流量就越快达到其最大等级。

3.冲泡

上述两个饮料制备步骤，即预冲泡和加压，可以被定义为准备步骤，这是因为咖啡胶囊在实际饮料制备和分配到杯子中之前被润湿和加压。在传统的浓缩咖啡机中，这个被称为冲泡的最后饮料制备步骤通常在恒定水压下发生，而所得到的水流量取决于在先前步骤中如何制备咖啡胶囊以及水泵的压力。

因此，电子控制单元5被编程为允许操作者通过在不同的冲泡模式之间进行选择来定制冲泡步骤，方便地但不限于下文中描述的以下两个模式。

3.1恒定水压冲泡

仅对于冲泡步骤，此冲泡模式与传统冲泡完全类似，其中操作水泵以在由其旁路线路限定的恒定压力下分配水。水流量保持自由增加，并且在预定水流段处保持打开的水流量调节电磁阀11不进行干涉。

3.2受控水流量冲泡

在加压步骤结束时，如上所述，流量调节电磁阀11在预定水流段处保持打开。考虑到浓缩咖啡，如上所述，当水已经完全充满过滤器并且咖啡释放大量二氧化碳形成泡沫时，通常存在最小水流量。随后，咖啡胶囊开始失去稠度，因为水去除脂肪、蛋白质和将构成杯内饮料的所有物质。通常，水流量有轻微的增加趋势(在最新烘烤的咖啡的情况下更明显，在非常成熟或老的咖啡的情况下不明显)。

因此，电子控制单元5被编程为允许操作者选择此冲泡模式，其中，冲泡以由于水流量调节电磁阀11的渐进和逐渐关闭而稳定的水流量完成。从增压步骤结束时呈现的水流段开始，水流量调节电磁阀11被开环控制以便使其执行缓慢的关闭运动，以便在水流量增加的情况下对抗水流量增加的自然趋势：事实上，水流量调节电磁阀11关闭得越多，其就越多地用作制动器，从而引入趋向于减慢水流的负载损失。

因此，同样在冲泡步骤期间，电子控制单元5被编程为基于流量计13的电输出来持续地监测水流量，并且确定水流量何时呈现指示稳定水流量的一个或多个预定特性，特别是水流量随时间的变化(离散时间导数)变得基本上为零或在特定变化范围内，例如低于某一变化阈值(±0.2ml/s)。

当水流量呈现上述一种或多种状态时，特别是当水流量稳定在某一个值时，电子控制单元5被编程为通过PID调节技术开始闭环控制水流量，以便试图保持最后呈现的值，如图10所示。

因此，基本上，由于压缩咖啡的咖啡胶囊总是彼此不同，所以当提取咖啡的最佳部分时，通过水流调节电磁阀11的运动而稳定的水流量将总是不同的，但是将等于在冲泡步骤的第一部分中稳定的水流量。

如所设想的，对于冲泡步骤的大部分，利用DFC技术，供应到每个冲泡组件2的水的压力将处于由水泵9的旁路线路限定的水压，并且在冲泡期间将趋向于稍微下降。用减压而不是固定压力下的水并且以受控流量制备咖啡会使得杯内饮料的变化，例如增加甜味并降低苦味和涩味，苦味和涩味在传统的浓缩咖啡机中可能是由于在恒定水压下的冲泡步骤的最后部分期间咖啡的过度提取。

最后，由于不熟悉水流量曲线Q(t)的轨迹的操作者可能发现很难通过读取这种曲线来获得有用的信息，所以电子控制单元5被编程为在饮料制备期间在每个冲泡组件2的用户界面4上显示图11所示的供应到冲泡组件2的水量的曲线图，其中，操作者可容易地控制上述三个饮料制备步骤中水量增加的梯度(水量总是累积地增加)，并且其中，上述三个饮料制备步骤用不同的曲线标识：用于预冲泡的(PB)曲线，用于加压的(PR)曲线和用于冲泡的(BR)曲线。

基于已经描述的内容，可以理解DFC技术允许实现的优点。

如开始提到的，事实上，市场的主要需求是能够定制咖啡的制备，同时保持杯内饮料的可重复性。换句话说，某一饮料制备的分布意味着水压分布或水流量分布，或者更一般地，饮料制备过程中所涉及的量的分布，该饮料制备过程在被控制时成功地获得一定的杯内结果，必须增强所供应的咖啡的某些特性，并且这些特性必须实际上存在于以该特定分布制成的所有咖啡中。

DFC技术通过仅具有可以由操作者改变的几个参数而允许选择饮料制备模式，确保灵活性和可重复性。

特别地，与传统的浓缩咖啡机中一样，水泵的旁路压力在DFC技术中也是固定的基准，但是与传统的浓缩咖啡机不同，DFC技术允许灵活地和可重复地定制如何在冲泡室中达到旁路压力以及如何结束咖啡制备。事实上，一旦水泵的旁路压力已经设定，在整个咖啡制备期间，控制系统就完全独立于水压，由于没有安装压力传感器，所以不以任何方式监测水压。

最后，在DFC技术中，在冲泡期间将供应到每个冲泡组件的水的压力稍微减小，从而增加咖啡的甜味并降低苦味和涩味，苦味和涩味在传统机器中是由在恒定水压下冲泡步骤的后面部分中咖啡的过度提取导致的。

Claims

1.一种饮料制备机(1)，包括：

-至少一个冲泡组件(2)，用于通过用冲泡液体对冲泡物质进行冲泡来生产饮料；

-冲泡液体供应线路(3)，用于将冲泡液体供应到所述冲泡组件(2)；以及

-电子控制单元(5)，用于控制所述饮料制备机(1)的操作；

所述冲泡组件(2)包括：

-冲泡液体分配器(6)，用于分配冲泡液体；以及

-过滤器保持器(7)，具有一个或多个饮料分配嘴(8)，所述过滤器保持器在内部限定冲泡室，所述冲泡室能填充冲泡物质，用冲泡液体对冲泡物质进行冲泡以制备饮料，并且所述过滤器保持器能手动地联接到所述冲泡液体分配器(6)以接收来自所述冲泡液体分配器的冲泡液体；

所述冲泡液体供应线路(3)包括：

-冲泡液体流量调节系统(11)，用于调节供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体的流量；以及

-冲泡液体流量计(13)，所述冲泡液体流量计所测量的量指示供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体的量，并且所述冲泡液体流量计输出指示所测量的量的电输出；

所述电子控制单元(5)设计成与所述冲泡液体流量计(13)通信以接收所述泡液体流量计的电输出，并且与所述冲泡液体流量调节系统(11)通信以向所述冲泡液体流量调节系统提供电命令；

所述电子控制单元(5)还设计成配置为：

-存储在饮料制备循环期间控制所述冲泡液体流量调节系统(11)所需的功能数据，以允许确定在饮料制备循环期间供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量的一个或多个预定特性的存在；并且

-在饮料制备循环期间基于所存储的功能数据和所述冲泡液体流量计(13)的电输出来控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以执行用冲泡液体预冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤，随后是对所述冲泡室进行加压的步骤和用冲泡液体对位于所述冲泡室中的冲泡物质进行冲泡的后续步骤；

其特征在于，所述电子控制单元(5)还设计成通过以下方式执行对所述冲泡室加压的步骤：

-控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以使得供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加；

-基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量是否呈现一个或多个第一预定特性，其中所述第一预定特性指示存在用冲泡液体正确填充所述冲泡室的状态；以及

-当确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体的流量呈现所述一个或多个第一预定特性时，将所述冲泡液体流量调节系统(11)保持在预定的稳定操作状态。

2.根据权利要求1所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成在通过开环控制所述冲泡液体流量调节系统(11)来对所述冲泡室加压的步骤期间，使供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加。

3.根据权利要求1或2所述的饮料制备机(1)，其中，所述一个或多个第一预定特性由呈现以下特性中的一个或多个特性的供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量限定：呈现或接近最大值，在已经呈现最大值之后开始减小，以及冲泡液体流量的导数在预定范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成：

-基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量是否呈现指示适当状态的存在的一个或多个第二预定特性，以开始用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤；并且

-当确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量呈现所述一个或多个第二预定特性时，控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以开始用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤。

5.根据权利要求4所述的饮料制备机(1)，其中，所述一个或多个第二预定特性由供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量限定，该冲泡液体流量在达到最大值之后的减小期间呈现最小值、接近最小值或开始稳定在最小值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成通过实施受控冲泡液体流量冲泡模式来执行用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤，所述受控冲泡液体流量冲泡模式包括：

-控制所述冲泡液体流量调节系统(11)以抵抗供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加的自然趋势；

-基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量是否呈现指示供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量已经基本上稳定的一个或多个第三预定特性；

-当确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体的流量呈现所述一个或多个第三预定特性时，基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来闭环控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以保持供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量稳定。

7.根据权利要求6所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成通过开环控制所述冲泡液体流量调节系统(11)来对抗在用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤期间供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体的流量增加的自然趋势。

8.根据权利要求6或7所述的饮料制备机(1)，其中，所述一个或多个第三预定特性由供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量在预定范围内的变化限定。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成允许通过在所述受控冲泡液体流量冲泡模式和恒定冲泡液体压力冲泡模式之间进行选择来使对冲泡物质进行冲泡的步骤是用户能定制的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述冲泡液体流量调节系统(11)包括电子可控的流量调节电磁阀(11)或电子可控的变速供应泵(9)。

11.一种饮料制备机(1)，包括：

-电子控制单元(5)，用于控制所述饮料制备机(1)的操作；

所述冲泡组件(2)包括：

-冲泡液体分配器(6)，用于分配冲泡液体；以及

-过滤器保持器(7)，具有一个或多个饮料分配嘴(8)，所述过滤器保持器在内部限定冲泡室，所述冲泡室能填充冲泡物质，该冲泡物质将用冲泡液体冲泡以制备饮料，并且所述过滤器保持器能手动地联接到所述冲泡液体分配器(6)以从所述冲泡液体分配器接收冲泡液体；

所述冲泡液体供应线路(3)包括：

所述电子控制单元(5)设计成与所述冲泡液体流量计(13)通信以接收所述冲泡液体流量计的电输出，并且与所述冲泡液体流量调节系统(11)通信以向所述冲泡液体流量调节系统提供电命令；

所述电子控制单元(5)还设计成配置为：

-存储在饮料制备循环期间控制所述冲泡液体流量调节系统(11)所需的功能数据，以允许确定在饮料制备循环期间供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量存在一个或多个预定特性；并且

-在饮料制备循环期间基于所存储的功能数据和所述冲泡液体流量计(13)的电输出来控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以执行用冲泡液体预冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤，随后是加压所述冲泡室的步骤和用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的后续步骤；

其特征在于，所述电子控制单元(5)还设计成通过实施受控冲泡液体流量冲泡模式来执行用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤，所述受控冲泡液体流量冲泡模式包括：

-控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以抵抗供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加的自然趋势；

-基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量是否呈现指示供应到所述冲泡组件(2)的所述冲泡液体流量已经基本上稳定的一个或多个第一预定特性；

-当确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体的流量呈现所述一个或多个第一预定特性时，基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来闭环控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以保持供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量稳定。

12.根据权利要求11所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成通过开环控制所述冲泡液体流量调节系统(11)来对抗在用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤期间供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加的自然趋势。

13.根据权利要求11或12所述的饮料制备机(1)，其中，所述一个或多个第一预定特性由供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量在预定范围内的变化限定。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成允许通过在所述受控冲泡液体流量冲泡模式和恒定冲泡液体压力冲泡模式之间选择来使对冲泡物质进行冲泡的步骤是用户可定制的。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成通过以下方式执行对所述冲泡室加压的步骤：

-控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以使供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加；

-基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量是否呈现指示用冲泡液体正确填充所述冲泡室的状态的存在的一个或多个第二预定特性；以及

-当确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量呈现所述一个或多个第二预定特性时，将所述冲泡液体流量调节系统(11)保持在预定的稳定操作状态。

16.根据权利要求15所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成在通过开环控制所述冲泡液体流量调节系统(11)来对所述冲泡室加压的步骤期间使供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量增加。

17.根据权利要求15或16所述的饮料制备机(1)，其中，所述一个或多个第二预定特性由呈现以下特性中的一个或多个特征的供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量限定：呈现或接近最大值、在已经呈现最大值之后开始减小以及冲泡液体流量的导数在预定范围内。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述电子控制单元(5)还设计成：

-基于所述冲泡液体流量计(13)的电输出来确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量是否呈现指示适当状态的存在的一个或多个第三预定特性，以开始用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤；并且

-当确定供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量呈现所述一个或多个第三预定特性时，控制所述冲泡液体流量调节系统(11)，以开始用冲泡液体冲泡位于所述冲泡室中的冲泡物质的步骤。

19.根据权利要求18所述的饮料制备机(1)，其中，所述一个或多个第三预定特性由供应到所述冲泡组件(2)的冲泡液体流量限定，该冲泡液体流量在达到最大值之后的减小期间呈现最小值、接近最小值或开始稳定在最小值。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的饮料制备机(1)，其中，所述冲泡液体流量调节系统(11)包括电子可控的流量调节电磁阀(11)或电子可控的变速供应泵(9)。