DE19703096A1

DE19703096A1 - Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser für die Zubereitung von Heißgetränken

Info

Publication number: DE19703096A1
Application number: DE1997103096
Authority: DE
Inventors: Gisela Metzger
Original assignee: MEINEKE HELMUT 78253 EIGELTINGEN DE
Current assignee: SAECO HANDELSGESELLSCHAFT MBH, 78253 EIGELTINGEN,
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-07-30

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zubereitung von Heißgetränken, insbesondere von Espressokaffee. Diese Maschinen finden im gewerblichen Bereich, z. B. in Gaststätten, Betriebskantinen und dergleichen Anwendung. Im Prinzip gleiche oder ähnliche Maschinen, z. B. Kleinautomaten, werden vermehrt im Haushalt eingesetzt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß Schümlikaffee oder Espressokaffee, wie in dem EP 0154206B1 oder DE 33 18 157 A1 beschrieben, unter Druck in einer Brühkammer zubereitet wird. Weiterhin ist die Problematik erkannt worden, daß es einen Widerspruch gibt zwischen dem Wunsch einer möglichst hohen Temperatur des Getränkes am Auslauf zu haben und der Eigenschaft des Kaffees, einiger Getränkepulver oder Getränkeextrakte bei zu hoher Temperatur an Qualität, insbesondere an der Qualität der Crema, zu verlieren. Aus diesem Grund wird in der Patentschrift DE 31 29 623 die Möglichkeit beschrieben, die Teile der Brühkammer vorab mit Dampf zu erwärmen.

Alle Lösungen berücksichtigen nicht ausreichend den Wunsch, eine möglichst hohe Auslauftemperatur zu erhalten, ohne daß die Brühtemperatur höher als notwendig ist. Das Getränk kühlt sich nach dem Verlassen der Brühkammer ab. Die Auslauftemperatur ist tiefer als die Brühtemperatur. Da als günstige Brühtemperatur für Espresso ca. 96°C angesehen wird besteht der Wunsch, die Temperatur des Getränks nicht unnötig weiter abzusenken.

Es besteht bei der Getränkezubereitung häufig der Wunsch, zusätzlich Dampf verfügbar zu haben. Der Dampf wird zum Aufschäumen von Milch für Cappuccino oder zum Aufwärmen von Getränken außerhalb der Maschine benötigt. Besonders im Haushalt ist die elektrische Anschlußleistung für die Maschine durch die Elektroinstallation begrenzt. Für die Dampfzubereitung wird zusätzlich Energie benötigt, die bisher nicht effektiv verwendet werden konnte, um damit auch das Wasser für die Getränkezubereitung zu erhitzen und die Auslauftemperatur des Getränkes zu erhöhen. Um dem Wunsch nach einer Dampfentnahme zu entsprechen, wurden entweder die Leistung für die Getränkezubereitung gering gehalten oder der Dampf wurde mit dem gleichen Heizorgan wie für die Getränkezubereitung erzeugt. In dem einen Fall ist nur eine langsame, durch die verfügbare Energie begrenzte Getränkeentnahme möglich. In dem anderen Fall muß erst das Heizorgan auf die Brühtemperatur abgekühlt werden. Die Brühtemperatur in der Brühkammer kann nicht beliebig erhöht werden, da einige Grundstoffe für Getränke bei Temperaturen annähernd 100°C Qualitätsverluste erleiden. Die Crema vom Espresso oder Schümlikaffee zerfallen unter solchen Bedingungen nach kurzer Zeit und werden unansehnlich. Andererseits kühlt das Getränk auf dem Weg in die Tasse ab und die Temperatur wird deshalb so hoch wie möglich gewünscht. Diese Problematik konnte bei den bekannten technischen Lösungen nicht gelöst werden.

Problem

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit einer Maschine ein Getränk zuzubereiten, das mit einer möglichst hohen Auslauftemperatur aus der Maschine austritt, ohne die Brühtemperatur soweit erhöhen zu müssen, daß die Getränkequalität, insbesondere die Crema bei Kaffee, leidet.

Lösung

Dieses Problem wird wie im Patentanspruch 1 aufgeführten dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Wärmeaustauscher aufweist, in dem das Wasser für das Getränk mittels des Dampfes vom Dampferzeuger erwärmt wird und der Auslauf des Wärmetauschers mit dem Getränkeauslauf verbunden ist.

Erreichte Vorteile

Die in der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Getränk bei einer optimalen Brühtemperatur in der Brühkammer gebrüht wird und die Auslauftemperatur annähernd die Brühtemperatur erreicht. Ein weiterer Vorteil ist, daß unmittelbar nach der Dampfentnahme ein Getränk zubereitet werden kann. Die verfügbare Leistung der Dampferzeugung kann zusätzlich für die Getränkezubereitung genutzt werden. Auf diese Weise kann die elektrische Leistung gering gehalten werden, was insbesondere in Haushalten von Vorteil ist, wo durch die Elektroinstallation Grenzen gesetzt sind.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Je geringer die gemeinsame Länge der Rohre ist, um so weniger Dampf kondensiert und gibt seine Wärme vor der Brühkammer an das Wasser für die Getränkezubereitung ab, dafür wird mehr Wärme nach der Brühkammer dem Getränk in Form von einem Dampf-Wassergemisch zugeführt. Das Dampf-Wassergemisch gibt seine Energie an das Getränk ab und erhöht die Auslauftemperatur des Getränkes.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 und 4 ist es möglich, die Maschine entsprechend den Bedürfnissen optimal einzustellen. Es ist möglich, die Rohre des Wärmetauschers über eine lösbare Verbindung in einer gewünschten Länge zusammenzufügen. Auf diese Weise kann die Dampfenergie in einem gewünschten Verhältnis vor oder nach der Brühkammer dem Wasser oder dem Getränk zugemischt werden. Diese Einstellung ist wünschenswert, die die Ansprüche der Anwender, insbesondere in den einzelnen Ländern, unterschiedlich sind. Die Einstellung kann leicht bei der Montage, oder zu einem späteren Zeitpunkt bei dem Anwender des Gerätes oder in einer Werkstatt erfolgen.

Werden die Rohre wie im Anspruch 5 angegeben gestaltet, ist eine einfache Montage möglich. Der Wärmetauscher kann platzsparend auch an ungünstigen Stellen in der Maschine montiert werden.

Durch eine Montage, wie im Anspruch 6 angegeben, wird der Wärmetauscher ständig durch das Heizorgan für die Wassererwärmung vorgewärmt und hat eine schnelle Wärmeabgabe, was bei kleinen Portionsmengen vorteilhaft ist.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt in abstrakter, schematischer Darstellung die wichtigsten Elemente einer Kaffeemaschine. Über einem Wassertank 1 wird kaltes Frischwasser den Pumpen 4 und 5 zugeführt. Alternativ kann Frischwasser über eine Leitung 2 und einem Druckminderer 3 an die Pumpen gelangen. Die alternative Lösung ist gestrichelt dargestellt. Die Pumpe 5 fördert Wasser unter Druck zum Heizorgan für die Erhitzung des Brühwassers 9. Die Steuerung 8 stellt sicher, daß am Ausgang des Heizorgans für die Erhitzung des Brühwassers 9 Wasser mit einer geeigneten Brühtemperatur zur Verfügung steht. Die Elektroventile 10, 11, 12, 13 und 22 werden durch die Steuerung, wie im Folgenden beschrieben, geöffnet oder geschlossen. Beim Brühvorgang gelangt das Wasser über das Elektroventil 13 in die Brühkammer 14, in der sich der gemahlene Kaffee befindet. Am Ende der Brühkammer 14 ist ein Sieb 19 angeordnet. Durch dieses Sieb wird der Kaffee zurückgehalten und das Wasser gelangt über den Auslauf 15 in die Tasse. Während des Brühvorganges fördert die Pumpe 4 kaltes Frischwasser in das Heizorgan 6. Das Heizorgan 6 wird durch die Steuerung 18 auf Dampftemperatur erhitzt. Durch impulsweises bzw. geregeltes Ansteuern der Pumpe 4 wird sichergestellt, daß nicht mehr Wasser gepumpt wird, als im Heizorgan 6 zu Dampf erhitzt werden kann. Bekannterweise erfolgt das durch ständiges Messen der Temperatur am Heizorgan 6 durch die Steuerung 18. Der Dampf wird beim Brühvorgang durch das Dampfrohr 21 des Wärmetauschers geleitet. Das Dampfrohr 21 ist eng mit dem Zuleitungsrohr der Frischwasserzufuhr des Heizorganes 9 für die Erhitzung des Brühwassers verbunden. Durch die enge Verbindung, vorzugsweise einer Lötung 7 und einer mechanischen Verschraubung 8 wird sichergestellt, daß die Wärme des Dampfes an das Kaltwasser im Wärmetauscher 20 abgegeben wird. Je nachdem wie die Länge L1 des Wärmetauschers 20 ist, bei der das Dampfrohr 21 und das Kaltwasserrohr sich berühren, wird dem Dampf durch das Wasser Wärme entzogen. Wird die Länge L1 verringert, ist am Ende der Dampf nicht vollständig kondensiert aber er hat eine tiefere Temperatur als am Eintritt des Wärmetauschers. Durch Wahl der Länge L1 wird festgelegt, wie hoch die Temperatur des Wassers bzw. Dampfes am Ende des Rohres 21 ist. Die Länge L1 wird so gewählt, daß ca. 800 W von 1000 W an das kalte Frischwasser abgegeben werden. Die verbleibenden ca. 200 W sind am Ausgang des Wärmetauschers 20 in Form von einem Dampf-Wassergemisch vorhanden. Über das Elektroventil 10 ist der Weg für dieses Gemisch frei zum Auslauf 15. Die Einleitung dieses Dampf-Wassergemisches erfolgt nach der Brühkammer 19. Der Weg von der Einleitungsstelle 23 bis zum Austritt 15 ist so lang, daß der Dampf annähernd vollständig in dem ausfließenden Kaffee kondensiert, den Kaffee zusätzlich erhitzt und das Kondensat vermengt mit dem Kaffee am Auslauf 15 austritt. Die Elektroventile 12, 11 und 22 sind bei diesem Arbeitsgang geschlossen.

Die Kaffeemaschine bietet die Möglichkeit, bei geöffnetem Elektroventil 22 den Dampf nicht wie oben beschrieben zu leiten sondern bei geschlossenem Elektroventil 10, 11 12 und 13 den Dampf direkt am Dampfrohr 17 zu entnehmen.

Die Kaffeemaschine kann für die Zubereitung von heißem Wasser benutzt werden. In diesem Fall wird durch die Pumpe 5 frisches Kaltwasser über den Wärmetauscher 20 in das Heizorgan für das Brühwasser 9 gedrückt, gelangt bei geschlossenen Elektroventilen 13, 10 und 22 über das Elektroventil 12 an den Heißwasserauslauf 16. Zusätzlich wird über die Pumpe 4 Wasser dem Wärmetauscher 6 zugeführt, dort in Dampf umgewandelt und über den Wärmetauscher 20 wird die Wärme im gleichen Verhältnis wie bei der Kaffeezubereitung an das frische Kaltwasser für das Heizorgan 9 abgegeben. Der verbleibende Dampf und das kondensierte Wasser wird über das geöffnete Elektroventil 11 dem Heißwasser beigemischt.

Üblicherweise haben Kaffeemaschinen einen Teil zur Erhitzung des Kaffeewassers bzw. des Heißwassers und einen Teil für Dampf. Andere Geräte mit einem gemeinsamen Boiler für Dampf und Wasser gestatten durch den bestehenden Wiederspruch zwischen der Dampf- und der Wassertemperatur keine optimalen Temperaturen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß die installierte Leistung für den Dampf und die installierte Leistung für die Heißwasserbereitung gemeinsam für die Kaffeezubereitung oder Heißwasserzubereitung genutzt werden. Durch die Aufteilung der Dampfleistung auf die Vorwärmung des Wassers für die Heißwasserbereitung und die Verwendung eines Teils der Energie, im Beispiel ca. 200 W, für die nachträgliche Erhitzung des Kaffees oder des Heißwassers ist die gesamte installierte Leistung für die Getränke- oder Heißwasserbereitung nutzbar. Auf diese Weise wird eine hohe Austrittstemperatur des Kaffees erreicht, die so hoch sein kann, daß sie die Brühtemperatur der Brühkammer 14 erreichen kann, ohne daß die Crema des Kaffees zerstört wird oder die Kaffeequalität durch eine zu hohe Brühtemperatur in der Brühkammer 14 leidet.

Bezugszeichenliste

1

Wassertank

2

Leitung für Frischwasser

3

Druckminderer

4

Pumpe für die Dampferhitzung

5

Pumpe für die Wassererhitzung

6

Heizorgan für die Dampferzeugung

7

Lötung

8

Lösbare Verbindung

9

Heizorgan für die Erhitzung des Brühwassers

10

Elektroventil, von der Steuerung betätigt

11

Elektroventil, von der Steuerung betätigt

12

Elektroventil, von der Steuerung betätigt

13

Elektroventil, von der Steuerung betätigt

14

Brühkammer

15

Produktauslauf für Kaffee

16

Heißwasserauslauf

17

Dampfrohr

18

Steuerung

19

Sieb

20

Wärmetauscher

21

Dampfrohr des Wärmetauschers

22

Elektroventil, von der Steuerung betätigt

23

Einleitungsstelle des Dampf-Wassergemisches in den Kaffee

Claims

1. Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser für die Zubereitung von Heißgetränken, insbesondere von Kaffee, mit einem Heizorgan (6) für Dampferzeugung, einem Heizorgan (9) für Wassererwärmung, einer Brühkammer (14), einem Wassereinlaß (1, 2) und mit einem Getränkeauslauf, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung einen Wärmeaustauscher (20) aufweist, in dem das Wasser für das Getränk mittels des Dampfes vom Dampferzeuger erwärmt wird und der Auslauf des Wärmetauschers (20) mit dem Produktauslauf (15, 16) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) aus zwei sich berührenden Rohren besteht, wobei in einem Dampf (21) und in dem anderen Wasser eingeleitet wird und deren gemeinsame Länge (L1) nur so lang ist, daß am Ausgang des Dampfrohres nicht der gesamte Dampf kondensiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre für Dampf (21) und Wasser mit einer lösbaren Verbindung (8) miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre für Dampf und Wasser an einer Seite mit einer festen (7) und an der anderen Seite mit einer lösbaren (8) Verbindung miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre um das Heizorgan für die Wassererwärmung gelegt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 oder 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus einem biegbarem Material bestehen.