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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Zubereitung eines Brühgetränks, umfassend eine Einrichtung zur Erzeugung von heißem Wasser, die über eine Steuerung betreibbar ist, einen Halter für eine Portionspackung mit einem Extraktionsmaterial, wobei der Halter unter einem Zulauf für das heiße Wasser angeordnet ist, und eine Erkennungseinheit. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zubereitung eines Brühgetränkes mit den folgenden Schritten: Einlegen einer Portionspackung mit einem Extraktionsmaterial in einen Halter einer Maschine zur Zubereitung eines Brühgetränkes, und Einleiten von heißem Wasser über einen Zulauf auf das Extraktionsmaterial in der Portionspackung und Zubereitung eines Brühgetränkes.
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Die
WO 2019/141871 offenbart eine Portionspackung aus einem Behälter aus Filtermaterial, in dem ein Extraktionsmaterial angeordnet ist. Die Portionspackung kann in einer Maschine zur Zubereitung eines Brühgetränkes selbsttätig geöffnet werden, um dann heißes Wasser auf das Extraktionsmaterial in der Portionspackung aufzugeben. Für solche Portionspackungen ist es bekannt, eine Erkennungseinheit vorzusehen, damit ein bestimmter Typ einer Portionspackung erkannt wird, beispielsweise um die Brühmenge oder die Brühtemperatur oder andere Parameter bei der Getränkezubereitung einstellen zu können. Nachteilig bei der Zubereitung eines Brühgetränkes mit einer solchen Portionspackung ist, dass der Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte bei der Zubereitung nur unzureichend erfasst wird. Beispielsweise kann bei mangelhafter Öffnung eine Zuleitung von heißem Wasser erfolgen, ohne dass dieses das Extraktionsmaterial vollständig benetzt. Zudem können Fehler bei der Erkennung zu unerwünschten Programmabläufen führen, was auch die Verletzungsgefahr durch heißes Wasser erhöhen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschine und ein Verfahren zur Zubereitung eines Brühgetränkes zu schaffen, die eine erhöhte Zuverlässigkeit bei der Herstellung eines Brühgetränkes besitzen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Maschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Maschine umfasst die Erkennungseinheit einen Näherungssensor, über den eine erste Form der Portionspackung und eine zweite Form der Portionspackung, die von der ersten Form abweicht, erfassbar sind, so dass unterschiedliche Formen der Portionspackung zur Steuerung der Maschine verwendet werden können. Dies ermöglicht nicht nur eine mögliche Erfassung eines Kapseltyps, sondern eine berührungslose Erfassung zumindest eines Bereiches der äußeren Form der Portionspackung, die einem bestimmten Zustand während des Brühvorgangs entspricht. Dadurch kann der Brühvorgang genauer überwacht werden, um Fehlbetätigungen besser zu verhindern.
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Die erste und zweite Form der Portionspackung entsprechen dabei äußeren Formen, die einem bestimmten Zustand der Portionspackung während des Verfahrensablaufes bei der Zubereitung entsprechen und über den Näherungssensor erfasst werden können. Beispielsweise kann die erste Form der Portionspackung einem geschlossenen Zustand der Portionspackung vor dem eigentlichen Brühvorgang entsprechen. Die Form der geschlossenen Positionspackung weicht beispielsweise von einer geöffneten Portionspackung ab, weil in der geöffneten Position eines oder mehrere Verschlusselemente von der Schließposition in Öffnungsposition bewegt wurden. Insbesondere können an einer Oberseite der Portionspackung in der eingelegten Position eines oder mehrere Verschlusselemente, insbesondere Klappen, vorgesehen sein, die beim Öffnungsvorgang in eine Öffnungsposition verschwenken, beispielsweise um mindestens 90°. Dieser Schwenkvorgang kann bevorzugt über den Näherungssensor zumindest bereichsweise erfasst werden, um erkennen zu können, ob die Verschlusselemente ausreichend verschwenkt wurden und somit geöffnet sind. Ein unzureichendes Verschwenken der Verschlusselemente in Öffnungsrichtung kann somit detektiert werden.
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Vorzugsweise entspricht eine dritte Form der Portionspackung einem geöffneten Zustand nach dem Brühvorgang. Beim Brühvorgang wird Wasser auf das Extraktionsmaterial, insbesondere Kaffee oder Tee, aufgegeben, so dass das Extraktionsmaterial aufquillt und ein anderes Volumen besitzt als vor dem Brühvorgang. Diese Volumenänderung kann über den Näherungssensor erfasst werden, um detektieren zu können, ob die in dem Halter der Maschine angeordnete Portionspackung schon gebraucht ist oder nicht.
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Als Näherungssensoren können unterschiedliche Sensoren eingesetzt werden, die eine berührungslose Erfassung der äußeren Formgebung der Portionspackung ermöglichen. Beispielsweise kann mindestens ein kapazitiver Sensor eingesetzt werden, der eine Formänderung als Näherungssensor über die Änderung der Kapazität erfasst. Optional können auch mehrere kapazitive Sensoren um die Portionspackung verteilt angeordnet sein. Durch die kapazitiven Sensoren kann beispielsweise ein Aufklappen eines Verschlusselementes oder eine Volumenänderung des Extraktionsmaterials erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Näherungssensor eine Lichtschranke umfassen, die berührungslos eine Formänderung detektieren kann. Ferner kann zusätzlich oder alternativ ein Ultraschallsensor oder ein anderer Sensor eingesetzt werden, um eine Formänderung der Portionspackung zu erfassen.
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Der Näherungssensor ist bevorzugt an einem bewegbaren Teil der Maschine angebracht, beispielsweise an einem bewegbaren Zulauf für heißes Wasser. Dadurch kann durch eine Bewegung des Teils eine Erfassung oder Überwachung verschiedener Bereiche vorgenommen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zubereitung eines Brühgetränks wird eine äußere Form der Portionspackung über einen Näherungssensor zum Steuern der Zubereitung des Brühgetränks erfasst, die abhängig von der äußeren Form der Portionspackung gestaltet werden kann. Über den Näherungssensor können unterschiedliche Zustände der Portionspackung während des Brühprozesses erfasst werden, die bei Bedarf Einfluss auf den Programmablauf bei der Getränkezubereitung besitzen. So kann ein Gesamtsystem synchronisiert werden, auch wenn keine fixe Programmierung möglich ist um entweder die Einbindung manueller Schritte zu ermöglichen oder aber eine zeitliche Optimierung zu ermöglichen, weil immer nur genau so lange gewartet werden muss, wie unbedingt nötig.
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Vorzugsweise wird über den Näherungssensor eine geschlossene Form und eine geöffnete Form der Portionspackung erfasst, um sicherzustellen, dass bei einer Zuleitung von heißem Wasser die Portionspackung ausreichend für den Zubereitungsprozess geöffnet ist. Dann kann eine Einleitung von heißem Wasser auf die Portionspackung beim Start des Zubereitungsprozesses über die Steuerung nur dann zugelassen werden, wenn eine geschlossenen Form der Portionspackung erfasst wird. Durch Zugabe von heißem Wasser kann die Portionspackung in einer geöffneten Position gebracht werden, beispielsweise durch Quellprozesse oder eine Entriegelung von Verschlusselementen, die dann verschwenkt werden. Die weitere Einleitung von heißem Wasser während des Zubereitungsprozesses kann durch die Steuerung nur stattfinden, falls bis zu einem bestimmten Punkt ein Übergang der Portionspackung von einer geschlossenen in eine geöffnete Position erfasst wird.
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Eine Einleitung von heißem Wasser auf die Portionspackung für einen Brühvorgang kann nur bei Erfassung einer geöffneten Position und einem noch nicht aufgebrühten Extraktionsmaterial erfolgten. Dies kann optional dadurch erfasst werden, ob die geöffnete Portionspackung ein geringeres oder größeres Volumen und/oder eine andere Form, beispielsweise eine Kraterform nach der Zubereitung besitzt. Auch dadurch kann beispielsweise die Zuleitung von heißem Wasser verhindert werden, wenn eine bereits gebrühte Portionspackung in dem Halter angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1A bis 1D mehrere schematische Ansichten einer Maschine zur Zubereitung eines Brühgetränkes bei dem Zubereitungsprozess;
- 1E und 1F zwei Ansichten der Maschine der 1A bis 1D in einer modifizierten Variante;
- 2A bis 2C mehrere Ansichten einer modifizierten Erfassung der äußeren Form einer Portionspackung;
- 3A und 3B zwei schematische Ansichten zur Erfassung der äußeren Form einer weiteren Portionspackung, und
- 4 ein Ablaufdiagramm für einen Brühprozess.
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Eine schematisch dargestellte Maschine 1 zur Zubereitung eines Brühgetränkes umfasst eine Zuleitung 2 für heißes Wasser, die an eine Einrichtung zum Fördern und Aufheizen von Wasser angeschlossen ist, die über eine Steuereinrichtung betrieben werden kann. An der Zuleitung 2 für heißes Wasser ist ein Auslass 3 vorgesehen, der über einem Halter 4 angeordnet ist, der eine Aufnahme zum Einfügen einer Portionspackung 6 aufweist. Aus dem Auslass 3 kann heißes Wasser 9 somit auf eine Oberseite 8 der Portionspackung 6 strömen, in der ein Extraktionsmaterial 7 angeordnet ist, insbesondere Kaffee oder Tee. An dem Halter 4 ist ein Auslasskanal 5 vorgesehen, damit das gebrühte Getränk in einem Behälter aufgefangen und gesammelt werden kann.
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Die Portionspackung 6 ist an der Oberseite 8 über eine Vielzahl von Verschlusselementen geschlossen und kann in einem geschlossenen Zustand in den Halter 4 eingesetzt werden. Die Portionspackung kann dabei so ausgebildet sein, wie dies in der
DE 10 2018 101 337 offenbart wird, auf die hiermit Bezug genommen wird. Insbesondere kann über das Aufbringen von heißem Wasser 9 die Portionspackung 6 automatisch geöffnet werden, beispielsweise indem ein Verschlussmittel mit Wasser benetzt und gelöst wird und/oder heißes Wasser auf eine Faltkante gegeben wird, die aufgrund von Quellprozessen dann das Verschlussmittel zum Öffnen verschwenkt.
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Benachbart zu dem Halter 4 ist ein Näherungssensor 10 vorgesehen, der berührungslos eine äußere Kontur der Portionspackung 6 und des Halters 4 erfasst. Der Näherungssensor 10 kann beispielsweise als kapazitiver Sensor ausgebildet sein, der ein schematisch dargestelltes elektromagnetisches Feld 11 auswertet.
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Wird heißes Wasser über die Zuleitung 2 auf die Portionspackung 6 aufgegeben, kann dadurch selbsttätig ein Verschlusselement in Form von Klappen aufschwenken, wie dies in 1B gezeigt ist. Dadurch wird die Portionspackung 6 geöffnet, und das Extraktionsmaterial 7 wird von oben zugänglich. Dieser Öffnungsvorgang kann über den Näherungssensor 10 erfasst werden, weil sich mindestens ein Verschlusselement in den Bereich des elektromagnetischen Feldes 11 bewegt und dadurch eine Detektion ermöglicht wird, um zwischen dem geschlossenen Zustand (1A) und einer geöffneten Position (1B) unterscheiden zu können. An dem Näherungssensor 10 kann eine Anzeige 12 vorgesehen sein, die den geöffneten zustand der Portionspackung 6 anzeigt und und der Sensor kann diese Information an die Steuerung für die Maschine zur Zubereitung eines Brühgetränks weiterleiten.
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Nachdem die Portionspackung 6 geöffnet werden kann, lässt sich nun ein Brühgetränk zubereiten, indem über die Zuleitung 2 und den Auslass 3 heißes Wasser 9 auf das Extraktionsmaterial 7 aufgegeben wird, um dann das Brühgetränk über den Auslasskanal 5 in einem Behälter zu sammeln.
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In 1C ist die Portionspackung 6 nach dem Brühvorgang gezeigt. Die Portionspackung 6 befindet sich in einer geöffneten Position, da die Verschlusselemente nach oben verschwenkt angeordnet sind. Zusätzlich ist das Extraktionsmaterial 7` im Volumen vergrößert, weil durch die Benetzung mit Wasser Quellprozesse ausgelöst wurden, so dass das Extraktionsmaterial 7' ein größeres Volumen nach dem Brühvorgang aufweist als nach dem Brühvorgang. Diese Volumenänderung kann über den Näherungssensor 10 erfasst werden, so dass die Anzeige 12 anzeigen kann, dass die Portionspackung 6 in einer geöffneten Position ist und zudem ein Brühvorgang bereits stattgefunden hat. Dies kann an eine Steuerung weitergegeben werden, beispielsweise um die Zuleitung von heißem Wasser nun zu verhindern.
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In 1D ist die Maschine 1 zur Zubereitung eines Brühgetränkes ohne die Portionspackung 6 gezeigt, und es ist erkennbar, dass an dem Halter 4 eine Aufnahme 13 für die Portionspackung 6 ausgebildet ist. In dieser Position kann über den Näherungssensor 10 erfasst werden, dass keine Portionspackung 6 in der Aufnahme 13 angeordnet ist.
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In 1E und 1F ist eine gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel modifizierte Ausführung gezeigt, bei der der Näherungssensor 10 an der Zuleitung 2 für heißes Wasser gehalten ist. Die Zuleitung 2 kann dabei über einen Antrieb bewegbar sein, so dass das heiße Wasser über unterschiedliche Bereiche der Oberseite der Portionspackung 6 aufgegeben werden kann. Dementsprechend kann auch der Näherungssensor 10 unterschiedliche Bereiche über eine Bewegung der Zuleitung erfassen. In 1E ist die Portionspackung 6 in einer geöffneten Position gezeigt, da die Verschlusselemente nach oben verschwenkt angeordnet sind. Das Extraktionsmaterial 7` in der Portionspackung 6 besitzt ein größeres Volumen als vor dem Brühvorgang. Diese Volumenänderung wurde über den Näherungssensor 10 erfasst, was auf der Anzeige 12 visualisiert ist.
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In 1F ist der leere Halter 4 ohne Portionspackung 6 gezeigt. Der Näherungssensor 10 kann von oben erfassen, dass sich keine Portionspackung 6 in der Aufnahme 13 befindet. Durch die Anordnung des Näherungssensors 10 oberhalb der Portionspackung 6 kann beim Öffnen der Portionspackung 6 ein Öffnen aller Verschlusselemente, die bevorzugt umlaufend angeordnet sind, besser überwacht werden.
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Zudem kann der Zulauf 2 nach dem Brühvorgang aus der Position exakt über dem Halter 4 entfernt werden, so dass die Aufnahme 13 mit der Portionspackung 6 von oben zugänglich ist und diese leichter entnommen und eingefügt werden kann.
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In 2A ist eine modifizierte Portionspackung 16 gezeigt, die schalenförmig ausgebildet ist, insbesondere mit einem kegelstumpfförmigen Behälter, der an einer Oberseite 18 verschlossen ist. In der Portionspackung 16 befindet sich ein Extraktionsmaterial 17. Die geschlossene Portionspackung 16 kann gemäß 2A über einen Näherungssensor 10 detektiert werden, wobei der Näherungssensor 10 benachbart zu der Oberseite 18 angeordnet ist. Wird die Portionspackung 16 nun geöffnet, beispielsweise durch mechanische Einflüsse oder durch die Zugabe von heißem Wasser oder durch andere Öffnungsverfahren, wird die Oberseite 18 in der Form verändert, wie dies in 2B gezeigt ist. Diese Formänderung kann über den Näherungssensor 10 erfasst werden, damit nun die Steuerung der Maschine ein Signal erhalten kann, dass die Portionspackung 16 in einem geöffneten Zustand ist. In 2C ist die Portionspackung 16 im vollständig geöffneten Zustand gezeigt, den der Näherungssensor erkennt. Zusätzlich kann nach dem Brühvorgang optional eine weitere Messung erfolgen, die eine Volumenvergrößerung des Extraktionsmaterials 17 über den Näherungssensor 10 feststellt und an die Steuerung der Maschine weitergibt. Das Verschlusselement an der Oberseite 18 der Portionspackung 16 kann sowohl aus dünnem Papier als auch aus einer Folie, beispielsweise einer wasserlöslichen Folie, gebildet sein. Die Oberseite 18 kann durchtrennt oder zerstört werden oder anderweitig geöffnet werden. Die Abdeckung der Oberseite 18 kann dabei vollständig, beispielsweise über einen. Deckel, oder auch bereichsweise, beispielsweise über eine schmale Banderole, ausgebildet sein.
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In den 3A und 3B ist eine weitere Ausgestaltung einer Portionspackung 26 gezeigt, die mit Extraktionsmaterial zumindest teilweise befüllt ist und zwischen einer komprimierten Position gemäß 3A und einer expandierten Position gemäß 3B in der Form verändert werden kann. Beispielsweise kann für den Zubereitungsprozess ein Stauchen oder Vergrößern der Portionspackung 26, 26' erfolgen. Diese Änderung der äußeren Geometrie kann über den Näherungssensor 10 erfasst werden, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
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In 4 ist ein Ablaufdiagramm für einen Brühprozess einer Maschine zur Zubereitung eines Brühgetränkes dargestellt. In einem ersten Schritt 30 wird die Maschine in Betrieb genommen, so dass in den Halter 4 eine Portionspackung 6 eingefügt werden kann. Anschließend erfolgt eine Messung 31, und der Zustand der eingelegten Portionspackung kann gespeichert werden, insbesondere um zu einem späteren Zeitpunkt des Brühprozesses einen Vergleichswert zu besitzen. Nach der Messung 31 wird dann ein Brühschritt 33 vorgenommen, beispielsweise ein Öffnen der Portionspackung, was für eine Formänderung der Portionspackung sorgt. Dieser Schritt kann entweder automatisch durch die Maschine oder auch manuell durch einen Benutzer erfolgen. Im nächsten Schritt 34 wird eine weitere Messung durchgeführt und geprüft, ob die Portionspackung eine andere Form besitzt als bei der ersten Messung 31. Sollte dies nicht der Fall sein, kann die Steuerung die Messung oder sogar den Öffnungsvorgang wiederholen. Wird festgestellt, dass die Form der Portionspackung verändert ist und diese sich in einer geöffneten Position befindet, kann nun in dem Schritt 35 heißes Wasser über die Zuleitung 2 eingeleitet werden, um den Brühvorgang einzuleiten.
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Als Näherungssensor 10 können verschiedene Sensoren eingesetzt werden, die eine berührungslose Erfassung einer Formänderung der Portionspackung 6, 16, oder 26 ermöglichen. Es können auch mehrere Sensoren des gleichen Typs oder mehrere Sensoren unterschiedlichen Typs eingesetzt werden, die die Steuerung mit entsprechenden Informationen versorgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschine
- 2
- Zuleitung
- 3
- Auslass
- 4
- Halter
- 5
- Auslasskanal
- 6
- Portionspackung
- 7, 7'
- Extraktionsmaterial
- 8
- Oberseite
- 9
- heißes Wasser
- 10
- Näherungssensor
- 11
- elektromagnetisches Feld
- 12
- Anzeige
- 13
- Aufnahme
- 16
- Portionspackung
- 17
- Extraktionsmaterial
- 18
- Oberseite
- 26, 26'
- Portionspackung
- 30
- erster Schritt
- 31
- Messung
- 33
- Brühschritt
- 34
- Schritt
- 35
- Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2019/141871 [0002]
- DE 102018101337 [0015]
