DE102013005597A1

DE102013005597A1 - Elektronischer Stampfer (Tamper) für gemahlenen Kaffee

Info

Publication number: DE102013005597A1
Application number: DE102013005597.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Georg Pyttel
Current assignee: PYTTEL, GEORG, DE
Priority date: 2013-03-30
Filing date: 2013-03-30
Publication date: 2014-10-02
Also published as: DE202013003598U1

Abstract

Die Erfindung erleichtert die gleichbleibende Pressung des Kaffeepulvers bei der Zubereitung von Espresso. Auch bei ungeübten und wechselnden Bedienungspersonen wird dadurch eine gleichbleibend hohe Kaffeequalität ermöglicht. Das Gerät zeigt den Anpressdruck direkt optisch an und hebt den korrekten Wert deutlich hervor. Es erleichtert die Bedienung der Espressomaschine, hilft Ausschuss zu vermeiden und verringert entscheidend die Anlernzeit von neuem Personal. Es arbeitet mit einer für diesen Einsatzfall optimal dimensionierten, skalierbaren, elektronischen Kraftmesseinrichtung mit LED-Anzeige. Der beschriebene Tamper besteht aus einem zylindrischen Handgriff (1) in dessen obere, knaufförmige Verdickung ein Batteriefachdeckel (2) eingelassen ist. Am unteren Ende ist ein Gehäusekörper (7) mit einer halbkreisförmig angebrachten Skala, bestehend aus 10 LED's (5 = LED 1, 5a = LED10) und einem darüber drehbar angebrachten Stellring (4) montiert. Dieser Stellring ist mit einer Zunge (6) versehen, in die eine, farblich von den übrigen LED's abgesetzte Linse (6a) eingelassen ist. Eine Rastvorrichtung (4a) positioniert und fixiert diese Linse beim Verdrehen des Stellringes jeweils genau über einer ausgewählten LED. Durch den Boden des Gehäusekörpers ragt nach unten eine Achse (8) heraus, an der die eigentliche Tamperscheibe (3) befestigt ist. Diese Scheibe ist zur Anpassung an den Durchmesser des verwendeten Siebträgers einfach austauschbar. Der Tamper ist somit universell für alle marktüblichen Siebträger verwendbar. Die Bauform des Tampers ermöglicht die einfache Montage an einer optionalen Tischhalterung (9), mit deren Hilfe der professionelle Dauerbetrieb im Gastronomiebereich weiter erleichtert wird. Beim Einsatz mit der Tischhalterung wird die Stromversorgung des Tampers durch ein, in die Tischhalterung eingebautes Netzgerät (54), anstelle der Batterien (19, 19a) übernommen. Am Tamper selbst wird dazu nur der Batteriefachdeckel (2) gegen eine Version mit anmontiertem Schwachstromkabel (2a) ausgetauscht.

Description

Elektronischer Stampfer (Tamper*) für gemahlenen Kaffee

*Im internationalen Sprachgebrauch hat sich die Bezeichnung „Tamper” für diese Art von Werkzeug durchgesetzt. Sie wird anstelle von „Handstampfer” oder „Kaffeemehlpressvorrichtung” im weiteren Verlauf dieser Anmeldung verwendet.

Stand der Technik
Für die Zubereitung von Espresso ist die Einhaltung folgender Regeln unabdingbar:

a. Die Qualität der Kaffeebohnen
b. Die Menge des Kaffepulvers pro Tasse
c. Der Mahlgrad (die Feinheit, oder Grobheit der Mahlung)
d. Die Wassertemperatur
e. Der Druck, mit dem das Wasser durch das Kaffeemehl gepresst wird
f. Die Menge des durchgepressten Wassers pro Portion
g. Die Durchflusszeit dieser bestimmten Wassermenge durch das Kaffeepulver

Wird eine dieser Regeln missachtet, wird der hergestellte Kaffee verdorben und ungenießbar.
Zu a. Die Qualität der Kaffeebohnen wird durch den Lieferanten und den kritischen Käufer gewährleistet. Das ist eine Voraussetzung.
Zu b. und c. Ist die Kaffeemühle (5) zuständig. Dafür verfügt sie über folgende Elemente: Einen verschlossenen Behälter für die Bohnen (28), ein einstellbares Mahlwerk (29), einen Vorratsbehälter für das gemahlene Kaffeepulver (30), einen Dosierhebel (32), einen Kaffeeauswurf (31).
Zu d., e. und f. Dafür ist die Werkseinstellung der Espressomaschine zuständig.
Eine Betätigung des Dosierhebels (32) befördert eine bestimmte Menge Kaffeepulver in den Siebträger (21). Dieser Siebträger besteht aus einem Handgriff (20), einem Außengehäuse (21a) mit 2 Bajonettwarzen (22), einem eingelegten Metallsieb (23) und einem Auslauf (24).
Zu g. Das Kaffeepulver ist zunächst lose und formt im Siebträger einen kleinen Hügel (31a). Dieser Hügel wird nun manuell, mithilfe eines Tampers (26) geglättet und fest zusammengepresst. Dabei sollte ein Druck von 10–20 kg auf den Tamper ausgeübt werden. Um diesen Druck zu erreichen, muss der Siebträger auf einer stabilen Unterlage (34) abgestützt werden. Es gibt zwar auch hängend an der Kaffeemaschine angebrachte Tamper (27), bei denen der Druck von unten durch Anheben des Siebträgers hergestellt werden soll. Diese sind aber nicht für den gewünschten Druck geeignet, da beim korrekten Pressen die Kaffeemaschine angehoben oder umgeworfen werden kann. Zudem führt ein starkes Drücken nach oben oft zu Verletzungen (Überdehnen des Handgelenkes, Sehnenscheidenentzündung).
3 zeigt einige verwendete Tamperformen. Die einfachste (25) besteht aus 2 Plastikscheiben, die mit einem Plastikstab verbunden sind, (26) ist eine Form mit ausgeprägtem Griffstück, (27) ist der beschriebene Tamper zur Montage an der Kaffeemaschine. Allen diesen Formen hängt der entscheidende Nachteil an, dass die Dichte/Festigkeit des Kaffeemehls nach dem Tampern einzig von der geschätzten manuellen Kraft der Bedienungsperson abhängt.
Nach dem Tampern entsteht im Siebträger eine glatte, gepresste Scheibe aus Kaffeemehl 7, (33).
Warum das Tampern so wichtig ist, zeigt ein Blick auf die Funktion und Bestandteile einer Espressomaschine 8 (stark vereinfacht).
Eine Espressomaschine besteht im Prinzip aus folgenden Funktionsgruppen:

– Wassertank (40)
– Druckkessel (39) mit Überdruckventil (39a), Wasserstandsfühler mit Nachfüllventil (41),
– Heizung mit Temperaturregelung (38)
– Hochdruckpumpe 15 Bar (37)
– Überdruckventil mit Bypass (36)
– Siebträgereinspannvorrichtung mit Aufnahmebajonett (35) für den Siebträger

Brühvorgang
Der mit gepresstem Kaffeemehl vorbereitete Siebträger 7 (33, 21) wird in die Einspannvorrichtung (35) mit Hilfe des Bajonettverschlusses verriegelt. Der Brühvorgang wird gestartet. Die Hochdruckpumpe (37) läuft an und presst das im Kessel (39) aufgeheizte Wasser in den befüllten Siebträger. Die Wassermenge und die Temperatur sind geregelt. Der sich aufbauende Druck und die Durchflusszeit durch das Kaffeemehl hängen nun ausschließlich von der Qualität der vorangegangenen Pressung (Tampern) des Kaffeemehls im Siebträger ab! Ist diese zu fest, übersteigt der Druck die vorgesehenen 15 Bar. Das Überdruckventil (36) öffnet und das Wasser strömt über den Bypass zurück in den Kessel. Ist die Pressung zu weich, läuft das Wasser fast ungehindert durch das Kaffeepulver. Es baut sich kein Druck auf, die Aromastoffe des Kaffees werden nicht herausgelöst, der Brühvorgang ist nach wenigen Sekunden beendet. In beiden Fällen ist der Kaffee verdorben.
Einem geübten Barista (professioneller Kaffeezubereiter) gelingt die Pressung meistens. Er muss aber ständig üben, um den richtigen Druck fühlen zu können. Wenn mehrere, auch ungeübte Personen (wechselndes Personal oder Haushaltseinsatz) die Maschine bedienen, ist guter Kaffee Glückssache! Eine, mehrere Tausend Euro teure Maschine, produziert ...Müll!
Die technische Lösung des Problems:
1. Messtechnik
Die Festigkeit (besser: Wasserdurchlässigkeit) des Kaffeemehls hängt von vielen Faktoren ab. Mahlgrad, Kaffeesorte, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck, Füllhöhe im Vorratsbehälter, Vorverdichtung in der Dosiermechanik usw., beeinflussen das Ergebnis mehr oder weniger stark. Nach vielen Versuchen wurde folgende Lösung gefunden und erprobt:
Die Kraft, mit der die Hand auf den Tamper einwirkt, wird gemessen und in 10 Stufen in einem eingeengten Bereich (12–21 kg) angezeigt. Die Auflösung von einer Anzeigestufe pro kg wurde empirisch ermittelt und hat sich bewährt.
Die Bedienung ist sehr einfach und intuitiv. Der Stellring (4) wird verdreht bis seine Linse über der mittleren LED einrastet. Jetzt wird eine Siebträgerfüllung gepresst. Dabei drückt man den Handgriff (1) des Tampers mit zunehmender Kraft nach unten, und somit die Tamperscheibe (3) auf das Kaffeemehl im Siebträger. Die LED's leuchten nun beginnend mit LED 1 (5a = 12 kg) nacheinander auf. Ist die durch die Linse (6a) abgedeckte LED erreicht, so leuchtet diese (bedingt durch die Farbe der Linse), deutlich erkennbar, anders als die übrigen LED's. Hier stoppt man das Drücken und bereitet den Kaffee zu. Beträgt die Durchlaufzeit der Portion dabei ca. 25 +/- 3 Sekunden, ist die gefundene Einstellung korrekt. Jede weitere Kaffeepressung wird fortan nur bis zum Aufleuchten dieser LED ausgeführt, dadurch wird unabhängig von der Bedienperson das Kaffeemehl immer mit dem gleichen Druck verdichtet und ein konstant guter, korrekt gebrühter Espresso zubereitet. Beträgt die Durchlaufzeit weniger als die vorgeschriebenen 25 Sekunden, so wird der Stellring (4) um eine, oder mehrere Stufen in Richtung von LED 10 verschoben. Beträgt die Durchlaufzeit mehr als die vorgeschriebenen 25 Sekunden, so verstellt man den Ring um eine, oder mehrere Stufen in Richtung von LED 1. Ist einmal die richtige Einstellung gefunden, so ist das gesamte System, bestehend aus Kaffeesorte, Mühle, Kaffeemaschine und Kaffeeanpressdruck, überprüft und optimal eingestellt. Die Qualität des Kaffees wird gleichbleibend sein. Korrekturen auf Grund von Wetteränderungen bedürfen einer Verstellung des Ringes um maximal eine Stufe. In der Praxis muss diese Korrektur höchstens einmal pro Monat durchgeführt werden.
Die deutlich sichtbare Anzeige des Tampers erleichtert auch die Überwachung der Kaffeezubereitung durch eine Aufsichtsperson.
2. Konstruktion des Tampers (Fig. 2)
Die Tamperscheibe (3) wird am Ende einer zylindrischen, abgestuften Achse (8) montiert. Die Scheibe ist auswechselbar, um die einfache Anpassung an unterschiedliche Siebträgerdurchmesser zu ermöglichen. Auf der Achse sind folgende Baugruppen montiert bzw. eingearbeitet:

– Feder Nr. 1 (10)
– Betätigungsmagnet des Reed-Kontaktes (9)
– Ferritkern (13)
– Feder Nr. 2 (16)
– Begrenzungsnut (14)

Im oberen Teil des zylindrischen, gestuft gebohrten Griffstückes (1) befindet sich:

– Batteriefach für zwei Zellen (19, 19a)
– Reed-Schaltkontakt (11)
– Zylindrische Spule (12)
– Haltebolzen (15)
– Feder Nr. 2 (16)

Am unteren Teil des Griffstückes ist der Gehäusekörper (7) befestigt, in dessen Innerem eine ringförmige Leiterplatte (7a), auf der die Auswertelektronik und die LED's (5 bis 5a) untergebracht sind.
Die leuchtenden Enden der LED's sind durch Bohrungen im Gehäusekörper von aussen gut sichtbar.
Zwischen dem Boden des Gehäusekörpers (7) und der hindurchragenden Achse (8) ist eine Gleitringabdichtung (17) montiert.
Zwischen dem Gehäusekörper (7) und dem Handgriff (1) ist in einer Nut der Stellring (4) mit der Zunge (6) und der Linse (6a) gelagert.
Funktionsbeschreibung des Tampers
Das Herunterdrücken des Handgriffs (1) in Richtung Siebträger bewirkt durch den entgegenwirkenden Druck des Kaffeepulvers auf die Tamperscheibe (3), ein Eintauchen der Achse (8) in den Griffkörper. Dabei wird die Feder 1 (10) zusammengedrückt und der Betätigungsmagnet (9) an den Reed-Schaltkontakt (11) herangeführt. Der Reed-Schaltkontakt schließt und verbindet die Batterien (19, 19a) mit der Auswertelektronik auf der Leiterplatte (7a). Ein auf der Leiterplatte befindlicher Oszillatorschaltkreis, dessen frequenzbestimmendes Element die Spule (12) ist, wird aktiviert.
Ein weiteres Herunterdrücken des Hangriffs führt den Ferritkern (13) an den Anfang der inneren Bohrung der Spule (12) und die Druckflanke (18) des Griffstückes an den Anfang der noch entspannten Feder 2 (16). Jedes weitere Herunterdrücken des Handgriffs um 1 mm erhöht die Gegenkraft der Feder um 2 kg und führt den Ferritkern (13) um 1 mm weiter in die Spule (12) ein. Der Oszillatorkreis wird verstimmt und der Grad der Verstimmung durch die LED's zur Anzeige gebracht.
Die Feder 2 (16) ist linear geeicht, d. h. ein Zusammendrücken von 1 mm erhöht die Federkraft um 2 kg, 10 mm Federweg entsprechen also 20 kg Druckkraft. Da die Mindestpresskraft aber 12 kg beträgt, werden die ersten 11 kg elektronisch ausgeblendet, d. h. die LED Nr. 1 beginnt zu leuchten, wenn die Presskraft 12 kg erreicht hat. Bei 13 kg Leuchtet LED 2 usw. Der Druck wird so lange erhöht, bis diejenige LED leuchtet, die von der Linse (6a) des Stellringes (4) überdeckt wird, was durch die von der Linse hervorgerufene Farbänderung betont wird. Der Stellring ist also nichts weiter, als ein Merkzeichen für das Erreichen des richtigen (vorher erprobten) Pressdrucks.
Die LED's leuchten nacheinander einzeln auf (Punktanzeige).
Lässt die Presskraft nach, entspannt zunächst Feder 2 (16). Feder 1 (10) drückt den Handgriff in die obere Ruhestellung, wobei der Betätigungsmagnet (9) vom Reed-Kontakt (11) abrückt und das System ausschaltet. Zur Schonung der Batterien wird das System also bei Nichtbenutzung stets deaktiviert.
3. Tischhalterung (Fig. 9)
Die besondere, zylindrische Bauform des beschriebenen Tampers und die halbkreisförmige Anordnung der Anzeige-LED's erlaubt den Einsatz des Tampers als stationäres Tischgerät für den Gastronomieeinsatz.
Dafür wird der Tamper mithilfe einer einfachen Klemmvorrichtung (51) an einer Tischhalterung (9) befestigt und durch das Schwachstromkabel (2a) über die Steckverbindung (2b) mit dem in der Tischhalterung eingebauten Netzgerät (54) verbunden. Die Tischhalterung besteht aus einer Grundplatte (48) mit verstellbaren Füßen (49), einer Standsäule (46), einer höhenverstellbaren Auflageplatte für den Siebträger (50), der Kombination einer Schiene (44) und eines Schienenläufers (43) und einer an diese Kombination montierten Kniehebelmechanik (53).
Die Kniehebelmechanik (53) kann zusammen mit der Schiene-Läufer-Kombination (43, 44) in der Höhe über der Auflageplatte für den Siebträger (50) verstellt werden, wobei die Schiene (44) in der gewählten Höhe mit den Klemmschrauben (45, 45a) an der Standsäule (46) fixiert wird. Der Schlitten (43) bleibt in der Schiene beweglich. Zusammen mit der Höhenverstellbarkeit des Tampers (1) in der Klemmvorrichtung (51) und der Höhenverstellbarkeit der Auflageplatte (50), fixiert mit der Klemmschraube (47), kann die Tischhalterung an jeden Siebträgertyp angepasst werden.
Funktionsweise der Tischhalterung
Der mit dem Kaffeepulver (31a) gefüllte Siebträger (21) wird auf der Ablage (50) abgelegt und am Griff (20) mit einer Hand festgehalten. Der Handhebel (41) der Tischhalterung wird mit der anderen Hand nach unten gedrückt. Dadurch streckt sich der Winkel (52) der Kniehebelmechanik (53) und der Läufer (43) bewegt sich zusammen mit der Klemmvorrichtung (51) und dem darin montierten Tamper (1) nach unten. Die Tamperscheibe (3) trifft auf den locker angehäuften Kaffee (31a) im Siebträger (21) und presst diesen zusammen. Durch die Hebelübersetzung ist der zum Herunterdrücken des Handhebels notwendige Kraftaufwand minimal. Trotzdem wird die erforderliche Presskraft erreicht und mit den LED's im Tamper angezeigt. Die nichtlineare Arbeitsweise der Kniehebelmechanik kommt der Ausführung des Pressvorganges sehr entgegen. Nach Beendigung des Pressvorgangs zieht eine Feder (42) den Handhebel (41) und den Schlitten (43) in die obere Ausgangsstellung zurück. Die Tischhalterung erlaubt ein sehr präzises und angenehmes Arbeiten.
Bezugszeichenliste

1: Handgriff
2: Batteriedeckel
2c: Batteriedeckel mit Stromanschluss
3: Tamperscheibe
4: Stellring
4a: Rastvorrichtung
5: LED 1
5a: LED 10
6: Zunge/Stellring
6a: Linse
7: Gehäusekörper
7a: ringförmige Leiterplatte
8: Achse
9: Betätigungsmagnet
10: Feder 1
11: Reed-Schaltkontakt
12: Spule
13: Ferritkern
14: Begrenzungsnut
15: Haltebolzen
16: Feder 2
17: Gleitringdichtung
18: Druckflanke
19: Batterie
19a: Batterie
20: Handgriff
21: Siebträger
21a: Siebträgergehäuse
22: Bajonettwarzen
23: Sieb
24: Auslauf
25: Tamper einfach
26: Tamper mit Griff
27: Tamper für Montage
28: Behälter für Bohnen
29: Mahlwerk
30: Vorratsbehälter für Kaffee
31: Kaffeeauswurf
31a: Kaffeehügel ungepresst
32: Dosierhebel
33: gepresstes Kaffeemehl
34: Unterlage
35: Einspannvorrichtung
36: Überdruckventil
37: Hochdruckpumpe
38: Heizung
39: Überdruckventil
40: Wassertank
41: Nachfüllventil
42: Handhebel
42a: Feder
43: Schlitten
44: Schiene
45: Fixierschraube
45a: Fixierschraube
46: Stanzsäule
47: Fixierschraube
48: Grundplatte
49: Füße
50: Auflageplatte für Siebträger
51: Einspannvorrichtung
52: Kniehebelwinkel
53: Kniehebel
54: Netzteil

Claims

Verfahren und Vorrichtung gemäß 1. Dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in Form eines Handgriffs ausgeführt ist, der die Messelektronik und die Anzeigeelemente enthält.
Verfahren und Vorrichtung gemäß 1. und 2. Dadurch gekennzeichnet, dass der Mess- und Anzeigebereich durch Austausch eines einzigen Bauteils (Feder 16) fast beliebig eingrenzbar oder erweiterbar ist.
Verfahren und Vorrichtung gemäß 1. und 2. und 3. Dadurch gekennzeichnet, dass ein gewählter Messwert mit einem mechanischen Stellring oder Schieber und einer darin eingearbeiteten, farbigen Linse markiert werden kann.
Verfahren und Vorrichtung gemäß 1. und 2. und 3. Dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Anzeigeelektronik beim Beginn der Pressung automatisch aktiviert, beim Beenden der Pressung automatisch deaktiviert wird.
Verfahren und Einrichtung gemäß 2. Dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff durch seine zylindrische Form zum Einspannen in eine Haltevorrichtung, oder ein Tischgestell vorbereitet ist.
Verfahren und Vorrichtung gemäß 1. Dadurch gekennzeichnet, dass die unten am Handgriff montierte Tamperscheibe durch eine Schraubverbindung gegen eine Tamperscheibe mit anderem Durchmesser, oder Stärke ausgetauscht werden kann.
Verfahren und Einrichtung gemäß 1. Dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Messwert durch mindestens 10, oder mehr aktive Leuchtelemente (LED's) angezeigt wird.
Verfahren und Einrichtung gemäß 6. Dadurch gekennzeichnet, dass die optionale Tischhalterung mit einer Kniehebelmechanik ausgestattet ist und über eine eingebaute Stromversorgung für die Messelektronik verfügt.
Verfahren und Vorrichtung gemäß 1. und 3. und 8. Dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert durch Skalierung der Anzeige ganz, oder teilweise dargestellt werden kann, z. B. Messwert 0–10 kg = keine Anzeige, ab 11 kg = Beginn der Anzeige.