DE202004020619U1 - Kaffeebrühvorrichtung mit Bläschenformer - Google Patents

Abstract

Kaffeebrühvorrichtung (1) mit einem Filterhalter (2), einem im Filterhalter (2) angeordneten Kaffeefilter, mindestens einer stromabwärts vom Kaffeefilter angeordneten Düsenöffnung zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls und eines Bläschenformers zum Erzeugen eines feinporigen Flüssigkeitsschaums, auf die der Flüssigkeitsstrahl gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer einen Strahlteiler (18) mit mehreren Durchtrittsöffnungen umfasst, der quer im Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist, wobei der Strahlteiler (18) von einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe gebildet ist und im Wesentlichen der gesamte Flüssigkeitsstrahl auf den Strahlteiler(18) trifft.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kaffeebrühvorrichtung mit einem Filterhalter, einem im Filterhalter angeordneten Kaffeefilter, mindestens einer stromabwärts vom Kaffeefilter angeordneten Düsenöffnung zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls und einem Bläschenformer zum Erzeugen eines feinporigen Flüssigkeitsschaums, auf den der Flüssigkeitsstrahl gerichtet ist.
• Eine solche Vorrichtung ist z.B. aus der EP 0878158 B1 bekannt. Bei dieser Kaffeebrühvorrichtung wird heißes Wasser über ein Steigrohr in einen Filterhalter geleitet und durchdringt dort einen napfförmig ausgestalteten mit gemahlenem Kaffee gefüllten Kaffeefilter. Anschließend wird der Kaffeeextrakt über eine Zuführleitung einem Einlass zugeführt und dort mittels zweier Düsenöffnungen zwei Flüssigkeitsstrahlen erzeugt. Die Flüssigkeitsstrahlen strömen in einen Reservoirtopf ein, der so gestaltet ist, dass die Flüssigkeit nur langsamer abfließen kann als zulaufen. Hierdurch sammelt sich in dem Reservoirtopf eine Flüssigkeitsmenge an und die beiden Flüssigkeitsstrahlen werden in die sich ansammelnde Flüssigkeit eingespritzt. Hierdurch wird ein feinporiger Schaum erzeugt, der dann zusammen mit dem restlichen Kaffeeextrakt über die eigentlichen Ausflussöffnungen abfließen kann.
• Es sind ein Reihe weiterer Kaffeebrühvorrichtungen bekannt, die unterhalb des Filterhalters für eine Luftzuführung sorgen, um so eine Aufschäumung zu erreichen. Beispielhaft seien hier die DE 10247573 A1 und die EP 1125535 A2 genannt.
• Zum Teil funktionieren bekannte Bläschenformer nur bei Espressomaschinen, die mit einem Betriebsdruck von mindestens 6 bar arbeiten. Zwar weisen einige der Niederdruckgeräte, wie die EP 0878158 B1 , bereits gute Ergebnisse auf. Jedoch besteht auch hier das Bestreben, noch feinporigeren Kaffeeschaum zu erzeugen und die Anzahl der Mikroschaumbläschen pro Kaffeeextraktmenge zu erhöhen.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kaffeebrühvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Schaumbildung ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Bläschenformer einen Strahlteiler mit mehreren Durchtrittsöffnungen umfasst, der quer im Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist, wobei der Strahlteiler von einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe gebildet ist und im Wesentlichen der gesamte Flüssigkeitsstrahl auf den Strahlteiler trifft. Die Ausbildung des Flüssigkeitsstrahls ist dabei besonders wichtig. Dieser muss umgeben von Luft oder Dampf auf den Strahlteiler auftreffen, so dass aufgrund der kinetischen Energie vermutete Strukturänderungen in der Kaffeeflüssigkeit einsetzen, die ein Aufschäumen begünstigen. Versuche haben gezeigt, dass eine reichhaltige Schaumbildung möglich wird. Der so erzeugte Bläschenformer zeigt sowohl bei niedrigen als auch bei höheren Betriebsdrücken sehr gute Ergebnisse. Hierbei können auch mehrere Einzelflüssigkeitsstrahlen verwendet werden, die bevorzugt im Abstand zueinander auf den Strahlteiler auftreffen. Allerdings muss der Gesamtvolumenstrom so gewählt sein, dass sich bei vorhandenem Betriebsdruck die gewünschte Strahlwirkung einstellt. Hierbei ist der Strahlteiler durch ein Kunststoff- oder Edelstahlgewebe ausgebildet, obwohl auch ein sehr feinporiges Metallblech verwendet werden kann. Kunststoff- oder Edelstahlgewebe können in beliebigen Feinheitsgraden hergestellt werden, so dass dem Flüssigkeitsstrahl im Bereich des Auftrefforts eine große Aufschäumoberfläche bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus sind solche Kunststoff- oder Edelstahlgewebe preiswert in der Herstellung und können bei der Herstellung in einfacher Weise mit einem Halter verbunden, insbesondere verschweißt, werden. Bei der Verwendung eines feinporigen Metallblechs kann der Strahlteiler aus einer ätz- oder galvanotechnisch hergestellten Gitterstruktur gebildet sein, z.B. geätzte Metallbleche- bzw. -folien. Durch diese Herstellverfahren können feine und feinste Durchtrittsöffnungen auch in verschiedenen Querschnittsformen erzeugt werden.
• Zu unterscheiden ist die vorliegende Erfindung von Maßnahmen, die zwar Lochplatten im Strömungsweg des Kaffeeextrakts verwenden, z.B. WO 97/39668 und US 5824218 . Jedoch nicht die Ausbildung eines feinen, bevorzugt durch eine Düse erzeugten Flüssigkeitsstrahls aufweisen, der für das gewünschte Resultat unerlässlich ist. Während bei der WO 97/39668 der Kaffeeextrakt aus dem Filter einfach abtropft, füllt sich der enge Zwischenraum zwischen den beiden Filterplatten bei der US 5824218 so mit Kaffeeextrakt, dass kein freier Flüssigkeitsstrahl ausgebildet werden kann. Hier werden andere Mechanismen des Aufschäumens, mit zum Teil mäßigem Erfolg, eingesetzt.
• Um eine reichhaltige Schaumbildung für den gesamten Flüssigkeitsstrahl zu ermöglichen, kann der strömungsoffene Querschnitt des Strahlteilers 80 bis 320 mm², bevorzugt 150 bis 250 mm², insbesondere 175 bis 225 mm², betragen.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Bläschenformer einen zweiten Strahlteiler umfasst, der aus einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe gebildet ist und im Abstand zum ersten Strahlteiler angeordnet ist. Ein solcher Bläschenformer ermöglicht eine besonders reichhaltige Schaumbildung mit einer besonders feinporigen Struktur, die eine längere Standzeit des Schaums nach Abschluss des Brühvorgangs auf der Kaffeeflüssigkeit ermöglicht.
• Vorteilhafterweise kann der Abstand des ersten Strahlteilers zum zweiten Strahlteiler 1 bis 5 mm, bevorzugt 2 bis 4 mm, insbesondere ca. 3 mm, betragen. Die Einstellung des Abstands zwischen dem ersten und zweiten Strahlteiler ermöglicht eine, die Konstruktion der Kaffeebrühvorrichtung berücksichtigende Einstellung der Schaummenge und der Porengröße.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Bläschenformer eine Schäumungskammer umfassen, die vom ersten und zweiten Strahlteiler begrenzt ist. Die Schäumungskammer ermöglicht eine besonders feinporige Schaumbildung. Größere Schaumblasen werden durch den zweiten Strahlteiler in der Schäumungskammer zurückgehalten bis sie durch die Durchmischung mit nachströmender Kaffeeflüssigkeit oder eine entsprechende Verweilzeit in der Schäumungskammer zu einem feinporigen Schaum umgewandelt sind.
• Für eine schnelle Umwandlung großporiger Bläschen und eine reichhaltige Schaumbildung kann das Volumen der Schäumungskammer 400 bis 800 mm³, bevorzugt 500 bis 700 mm³, insbesondere 550 bis 650 mm³, betragen.
• In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Strahlteiler einen Lochdurchmesser und/oder eine Maschenweite von 100 bis 180 μm, bevorzugt 130 bis 150 μm, aufweist. Durch die Öffnungsränder der Öffnungen, entstehen entsprechend viele Verwirbelungskanten, die für die gewünschte Aufschäumwirkung des Bläschenformers verantwortlich sind.
• Versuche haben gezeigt, dass günstigerweise ein Kunststoff- oder Edelstahlgewebe mit einer Fadenstärke von 80 bis 140 μm, bevorzugt 100 bis 120 μm, eingesetzt werden kann. Durch derartige dünne Kunststoff- oder Edelstahlfäden entstehen geeignete Strömungshindernisse, die den Flüssigkeitsstrahl regelrecht zerteilen können und so voraussichtlich eine Wirkung auf die innere Struktur der Kaffeeflüssigkeit haben und eine gute Vermischung mit Luft ermöglichen.
• Wichtig ist bei der vorliegenden Vorrichtung, dass der Flüssigkeitsstrahl mit ausreichender kinetischer Energie auf den Strahlteiler auftreffen kann, wobei dieser bevorzugt von Luft und Dampf umgeben ist, also günstigerweise eine freie Strömungsstrecke aufweist. Versuche haben gezeigt, dass günstigerweise der Abstand zwischen einem unteren Ende der Düsenöffnung und dem Strahlteiler 10 bis 35 mm, bevorzugt 15 bis 30 mm, betragen kann. Dieser freie Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls stellt sicher, dass beim Auftreffen des Strahls auf den Strahlteiler genügend Luft (insbesondere warme Luft) oder Dampf aus der Umgebung bei der Schaumausbildung beteiligt ist.
• Hierbei kann der Querschnitt der Düsenöffnung 0,3 bis 0,7 mm², bevorzugt 0,38 bis 0,50 mm², betragen. Es soll demnach ein sehr feiner dünner Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, der auch bei Niederdruckbrühvorrichtungen mit der gewünschten kinetischen Energie auf den Strahlteiler auftrifft.
• Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand vom unteren Ende der Düsenöffnung und dem ersten Strahlteiler sowie dem Durchmesser der Düsenöffnung 15 bis 40, bevorzugt 20 bis 35, beträgt. Dieses Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Düsenöffnung und dem freien Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls stellt sicher, dass genügend Luft oder Dampf aus der Umgebung für eine reichhaltige Schaumbildung beim Auftreffen auf den ersten Strahlteiler mitgerissen wird, unabhängig vom Querschnitt der Düsenöffnung.
• Um eine reichhaltige Schaumbildung mit einer feinporigen Struktur zu ermöglichen, kann weiter das Verhältnis zwischen dem Abstand des ersten Strahlteilers zum zweiten Strahlteiler und dem Durchmesser der Düsenöffnung 2,5 bis 5, bevorzugt 3,5 bis 4, betragen.
• Des Weiteren kann eine stromaufwärts vom Kaffeefilter zuführende Flüssigkeitszuführeinrichtung vorgesehen sein, wobei die Förderleistung der Flüssigkeitszuführeinrichtung und der Strömungsquerschnitt der Düsenöffnung derart aufeinander abgestimmt sind, dass ein Brühdruck von 1,0 bis 2,0 bar, bevorzugt 1,5 bis 1.8 bar, eingestellt ist. Der Bläschenformer eignet sich insbesondere für Niederdruckkaffeebrühvorrichtungen, bei denen naturgemäß bei einem herkömmlichen Brühvorgang nur mit einer geringen Schaumbildung gerechnet werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt aber auch bei diesen Niederdruckbrühvorrichtungen eine Schaumintensität und -feinheit bereit, wie sie üblicherweise nur von Hochdruckgeräten bekannt sind.
• Als weiterer Vorteil hat sich gemäß einer Variante herausgestellt, wenn unterhalb des Bläschenformers ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Verteilerkegel angeordnet ist. Günstigerweise befindet sich dieser mit seiner Spitze direkt unter dem Strahlzentrum. Hierdurch trifft der durch den Strahlteiler aufgeschäumte Flüssigkeitsstrom auf die Spitze des Kegels auf und verteilt sich nach allen Richtungen und fließt an der Mantelfläche des Kegels nach allen Richtungen ab. Durch das sanfte Auftreffen auf die geneigte Mantelfläche des Kegels und das Abgleiten auf dessen Oberfläche, wird die Schaumbildung stabilisiert. Des Weiteren wird die Flüssigkeit gleichmäßig auch mehreren Auslauföffnungen zugeführt.
• Günstigerweise kann oberhalb des und konzentrisch um den Strahlteiler eine umlaufende Spritzschutzwand angeordnet sein. Ein Teil der auftreffenden Flüssigkeit spritzt zurück oder seitlich weg, so dass hierdurch eine Maßnahme ergriffen ist, die Flüssigkeit möglichst dem Strömungsweg wieder zuzuführen.
• Damit die Möglichkeit besteht, den Bläschenformer auszutauschen oder zu reinigen, kann der Strahlteiler in einem lösbar angebrachten Träger angeordnet sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Bläschenformer und der Träger von einer Auslaufkappe mit mindestens einer Auslauföffnung umgeben, wobei die Auslaufkappe und der Träger über eine Steckverbindereinrichtung lösbar miteinander verbunden sind. Die Auslaufkappe ist in aller Regel leicht zugänglich und somit kann auch der Träger und der Bläschenformer aus dieser leicht entfernt und gereinigt oder ausgetauscht bzw. wieder eingesetzt werden.
• Günstigerweise kann die Steckverbindereinrichtung Durchflusskanäle zum Abfließen der Flüssigkeit unterhalb des Bläschenformers aufweisen. Die Steckverbindereinrichtung kann sich daher im unmittelbaren Strömungsweg befinden; behindert aber das Abfließen der Kaffeeflüssigkeit nicht.
• Der Bläschenformer kann insbesondere in Verbindung mit Kaffeefiltern eingesetzt werden, die durch ein aus Filterpapier geformtes, mit gemahlenem Kaffee gefülltes Filterpad gebildet sind. Diese portionierten Kaffeepulvereinheiten sorgen dafür, dass die gesamte Kaffeebrühvorrichtung nicht in direkter Berührung mit dem Kaffeepulver kommt und es so nicht zum Zusetzen von Öffnungen, z.B. der Düsenöffnung oder der Öffnungen des Strahlteilers, kommt. Der Bläschenformer ist daher in Verbindung mit solchen Portionskaffeefiltern betriebssicher.
• Um eine einfache Herstellung des Bläschenformers mit einer möglichst geringen Anzahl an Einzelkomponenten zu realisieren, kann im Träger ein ringförmiger, die Durchtrittsöffnung umgebender Abschnitt vorgesehen sein, dessen obere, dem Flüssigkeitsstrahl zugewandte Stirnseite den ersten Absatz bildet und dessen untere in Strömungsrichtung liegende Stirnseite den zweiten Absatz bildet, wobei der erste Strahlverteiler von oben auf dem ersten Absatz angeordnet wird und der zweite Strahlverteiler von unten auf dem zweiten Absatz angeordnet wird.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Kaffeebrüheinheit mit einer Düsenöffnung zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls und einem Bläschenformer zum Erzeugen eines feinporigen Flüssigkeitsschaums, auf die der Flüssigkeitsstrahl gerichtet ist. Des Weiteren umfasst der Bläschenformer einen Strahlteiler mit mehreren Durchtrittsöffnungen, der quer im Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist. Günstigerweise sind dabei die Lochdurchmesser und/oder Maschenweiten des Strahlteilers so gewählt, dass sie kleiner sind als der Durchmesser des Flüssigkeitsstrahls. Das Verhältnis vom Durchmesser der Düsenöffnung zum Lochdurchmesser und/oder der Maschenweite des Strahlteilers beträgt mindestens 5, bevorzugt mindestens 9.
• Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 einen vergrößerten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kaffeebrühvorrichtung im Vollschnitt,
• 2 die Auslaufkappe mit Bläschenformer aus 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung, und
• 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kaffeebrühvorrichtung im Vollschnitt.
• In 1 ist der untere Teil des Brühkopfes 1 einer Kaffeemaschine dargestellt. Die Kaffeemaschine verfügt über ansonsten im Stand der Technik bestens bekannte Merkmale, wie Wasserbehälter, Durchlauferhitzer oder Boiler, Heißwasserzuführung etc. Der dargestellte Brühkopf 1 dient zur Verwendung von sogenannten Filterpads. Filterpads sind kissenförmige, am Rand miteinander verschweißte oder verklebte Filtervliese bzw. Filterpapiere, in die eine Portionsmenge gemahlener Kaffee eingefüllt ist. Zur Aufnahme eines solchen Filterpads weist der Brühkopf 1 einen Filterhalter 2 mit einer Aufnahmevertiefung 3 auf. In die Aufnahmevertiefung 3 wird das Filterpad eingelegt. Im Zentrum weist der Filterhalter 2 eine Auslassöffnung 4 auf, in der eine Düsenplatte 5 angeordnet ist. Die Düsenplatte besteht bevorzugt aus Metall (insbesondere Edelstahl) und ist mit einer Düsenöffnung 6 versehen, die im vorliegenden Beispiel einen Durchmesser von 0,8 mm und somit eine Querschnittsfläche von ungefähr 0,5 mm² aufweist.
• Der Filterhalter 2 weist an seinem Außenumfang einen nach unten vorstehenden, umlaufenden Dichtring 7 auf, der sich bevorzugt auf einer elastischen Ringdichtung 8 abstützt. Die Ringdichtung 8 sitzt auf einem Druckring 9 auf, der bevorzugt aus Aluminiumdruckguss hergestellt ist und zum Auffangen der im Betrieb im Brühkopf 1 wirkenden Druckkräfte dient. Der Druckring 9 ist in nicht näher gezeigter Weise fest am Gehäuse der Kaffeemaschine verankert. Auf einem außen vorstehenden Flansch 10 des Druckrings 9 sitzt ein umlaufender Wandbestandteil 11 des Gehäuses vom Brühkopf 1 auf. Die Oberseite des Druckrings 9 ist leicht trichterförmig ausgestaltet und weist in der Mitte eine Durchgangsöffnung 12 auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Auslassöffnung 4 des Filterhalters 2. Die Durchgangsöffnung 12 weist einen nach unten vorstehenden Kragen 13 auf.
• Des Weiteren ist am Druckring 9 ein nach unten vorstehender Schutzring 14 vorgesehen, der eine Aufnahme 15 umgibt, in der eine höhenverstellbare Auslaufkappe 16 angeordnet ist. Obwohl nicht näher dargestellt, lässt sich die Auslaufkappe 16 bevorzugt durch Drehen um ihre Achse A in der Höhe verstellen.
• Zwischen der Unterseite des Druckrings 9 und der Innenseite der Auslaufkappe 16 ist ein Bläschenformer in Form eines Trägers 17 mit einem quer zur Strömungsrichtung eines durch die Düsenplatte 5 erzeugten Flüssigkeitsstrahles angeordneten feinmaschigen Strahlteilers 18 eingesetzt.
• Der feinmaschige Strahlteiler 18 wird von einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe gebildet, das bevorzugt eine Fadenstärke von 50 μm und eine Maschenweite von 80 μm aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass der Träger 17 aus Kunststoff besteht, kann der feinmaschige Strahlteiler 18 mit diesem verschweißt sein. Allerdings kann auch eine lösbare Trennverbindung vorgesehen sein. Der wirksame Durchmesser des feinmaschigen Strahlteilers 18 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der Durchgangsöffnung 12.
• Der Träger 17 umfasst einen Steckring 19, mit dem dieser mit der Auslaufkappe 16 verbunden ist. Hierzu sind auf der Innenseite der Auslaufkappe 16 mehrere nach oben vorstehende Steckrippen 20 vorgesehen. Die Steckrippen 20 sind auf einem sich nach oben hin verjüngenden Verteilerkegel 21 angeordnet und überragen dessen Spitze. Die Steckrippen 20 repräsentieren gemeinsam einen Steckzapfen, auf den der Steckring 19 mit Klemmwirkung aufsteckbar ist. Der an der oberen Kante des Steckrings 19 umlaufende Anschlagflansch 22 dient als Aufsteckbegrenzung und kommt den Oberkanten der Steckrippen 20 zur Anlage. Zwischen den Steckrippen 20 sind Durchflusskanäle 23 vorhanden, so dass ein Abfließen über die Oberfläche des Verteilerkegels 21 ermöglicht ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs Steckrippen 20 vorgesehen. Der Steckring 19 ist an seinem unteren Ende über radial abstehende Speichenstege 24 (hier: 8 Stück) mit einem nach oben vorstehenden und koaxial zum Steckring 19 angeordneten Spritzschutzring 25 verbunden. In diesen Spritzschutzring 25 greift ein sich von der Unterseite des Druckrings 9 nach unten erstreckender Spritzschutzring 26 koaxial ein. Der Spritzschutzring 26 ist einteilig mit dem Druckring 9 ausgestaltet. Die teleskopartig ineinander greifenden Spritzschutzringe 25 und 26 gewährleisten, dass auch bei Höhenverstellung der Auslaufkappe 16 immer ein ausreichender Spritzschutz gewährt ist.
• Am Außenumfang des Spritzschutzrings 25 ist ein konisch ausgebildeter Abtropfring 27 angeordnet, an dessen kegelförmiger Unterseite Kondenswasser zur Mitte zurückgeführt wird. Direkt im Anschluss an den Verteilerkegel 21 sind die Auslauföffnungen 28 ange ordnet, damit die Kaffeeflüssigkeit mit dem feinporigen Schaum staufrei von dem Verteilerkegel 21 direkt ablaufen kann.
• Im Folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des oben beschriebenen Brühkopfs 1 näher erläutert.
• Vor der Inbetriebnahme wird Wasser in einen nicht dargestellten Wasserbehälter eingefüllt und über eine Boilereinrichtung erhitzt. Vor dem Brühen wird ein Filterpad in den Filterhalter 2 eingelegt, so dass sich oberhalb der Auslassöffnung 4 und im Abstand zur Düsenplatte 5, die bevorzugt eine Dicke von 0,3 bis 0,5 mm aufweist, das Filterpad befindet. Anschließend wird der Brühkopf 1 geschlossen und eine Portion heißes Wasser auf das Filterpad geleitet. Das heiße Wasser durchdringt das Filterpad und strömt an dessen Unterseite ab und in die Auslassöffnung 4 ein. Aufgrund der Größe der Düsenöffnung 6 und der Förderleistung einer Wasserzuführeinrichtung, insbesondere Pumpe, stellt sich ein Brühdruck von ca. 1,5 bis 1,8 bar ein. Je nachdem in welcher Stellung sich die Auslasskappe 16 befindet, ist zwischen der Düsenplatte 5 und dem feinmaschigen Strahlteiler 18 ein freier Strömungsweg von mindestens 10 mm vorhanden. In diesem Zusammenhang könnte man auch von der freien Strahlstrecke des Flüssigkeitsstrahls reden. Durch den sich einstellenden Brühdruck wird mit Hilfe der Düsenplatte 5 ein feiner dünner Kaffeeflüssigkeitsstrahl erzeugt. Dieser Strahl trifft mit seiner kinetischen Energie auf dem feinmaschigen Strahlteiler 18 auf und lässt hier einen relativ feinporigen Schaum entstehen. Durch den feinmaschigen Strahlteiler 18 wird vermutlich einerseits die Struktur der Kaffeebestandteile verändert und andererseits erwärmte Luft aus dem Auslaufbereich zugemischt, so dass der relativ feinporige Schaum erzeugt werden kann. Die Spritzschutzringe 25 und 26 sorgen dafür, dass seitlich wegspritzende Kaffeeflüssigkeit ablaufen und den Auslauföffnungen 28 zugeführt wird. Durch den feinmaschigen Strahlteiler 18 hindurchtretende Kaffeeflüssigkeit einschließlich des feinporigen Schaums trifft auf den Verteilerkegel 21 auf und durch diesen nach allen Seiten durch die Durchflusskanäle 23 zwischen den Steckrippen 20 hindurch zu den Auslauföffnungen 28 geleitet. Die Form des Verteilerkegels 21 ermöglicht ein sanftes Auftreffen der aus dem Bläschenformer austretenden Kaffeeflüssigkeit einschließlich des feinporigen Schaums und ein ungehindertes schnelles Abführen zu den Auslauföffnungen 28, wodurch eine Rückbildung oder Verflüchtigung des Schaums sowie das Platzen der Schaumbläschen an Prallflächen verhindert wird. Auch die Speichenstege 24 sorgen dafür, dass der Ausfluss durch die Auslauföffnungen 28 möglichst nicht beeinträchtigt wird.
• Bei diesem Vorgang steigt seitlich Kondensat auf, das sich auf der Unterseite des Abtropfrings 27 niederschlägt und durch dessen Kegelform wieder zum Innern hin zurückläuft und entlang des Spritzschutzrings 25 dann nach unten in die Auslassöffnung 28 abtropft.
• 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kaffeebrühvorrichtung, wobei im Folgenden nur die Unterschiede gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform näher erläutert werden. Auch hier ist zwischen der Unterseite des Druckrings 9 und der Innenseite der Auslaufkappe 16 ein Bläschenformer angeordnet, der jedoch in Form einer Schäumungskammer 29 ausgebildet ist. Die Schäumungskammer 29 wird aus einem ersten feinmaschigen Strahlteiler 18a und einem zweiten feinmaschigen Strahlteiler 18b, die scheibenförmig ausgestaltet sind und quer zur Strömungsrichtung eines durch die Düsenplatte 5 erzeugten Flüssigkeitsstrahles angeordnet sind, sowie dem umlaufenden Anlageflansch 22 des Steckrings 19 gebildet. Die feinmaschigen Strahlteiler 18a, 18b sind aus einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe geformt, das bevorzugt eine Fadenstärke von 112 μm und eine Maschenweite von 140 μm aufweist. Zur Ausbildung der Schäumungskammer 29 ist der erste feinmaschige Strahlteiler 18a auf dem umlaufenden Anschlagflansch 22 aus der Richtung des Flüssigkeitsstrahles angeordnet. Da der am Steckring 19 ausgebildet umlaufende Anschlagflansch 22 als Teil des Trägers 17 aus Kunststoff besteht, kann der feinmaschige Strahlteiler 18a mit diesem verschweißt sein. Allerdings kann auch hier eine lösbare Verbindung vorgesehen sein. Der zweite feinmaschige Strahlteiler 18b wird aus der entgegengesetzten Richtung, d.h. von unten, auf den umlaufenden Anschlagflansch 22 aufgesetzt und gegebenenfalls mit diesem verschweißt. Das Verschweißen der feinmaschigen Strahlteiler 18a, 18b mit dem umlaufenden Anschlagflansch 22 kann in einfacher Weise mittels eines Heißstempels erfolgen. Die Dicke des Anschlagflansches 22 bestimmt den Abstand des ersten Strahlteilers 18 zum zweiten Strahlteiler 18a, wobei zur Ausbildung eines feinporigen Schaums ein Abstand von ca. 3 mm bevorzugt ist. Weiter bestimmt die Dicke des umlaufenden Anschlagflansches 22 zusammen mit dem lichten Durchmesser des Anschlagflansches 22 das Volumen der Schäumungskammer 29. Die beiden scheibenförmigen Strahlteiler 18a, 18b sind im Träger 17 um ihre Mittelachse verdreht angeordnet, so dass eine gleiche Ausrichtung der feinmaschigen Struktur vermieden wird. Dadurch verlaufen die Fä den der Kunststoff- oder Edelstahlgewebe nicht parallel zueinander, sondern in einem Winkel versetzt zueinander, bevorzugt mit einem Winkel zwischen 20° und 70°.
• In der in 3 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die obere Kante des Steckrings 19 bis über den nach unten vorstehenden Kragen 13 der Durchgangsöffnung 12, so dass die obere Kante des Steckrings 19 den nach unten vorstehenden Kragen 13 teleskopartig umgibt. Um einen Flüssigkeitsstau oberhalb des ersten feinmaschigen Strahlteilers 18a zwischen der oberen Kante des Steckrings 19 zu vermeiden, ist die obere Kante des Steckrings 19 mit mindestens einem Schlitz (nicht gezeigt) versehen, der sich bis zum umlaufenden Anschlagflansch 22 erstreckt.
• Die Auslaufkappe 16 der Kaffeebrühvorrichtung aus 3 weist einen Positionierring 30 auf, der den sich nach oben hin verjüngenden Verteilerkegel 21 umgibt und dessen Spitze überragt. Der Positionierring 30 ist zumindest mit einem Schlitz (nicht gezeigt) versehen, der sich bis zum Boden der Auslaufkappe 16 erstreckt und einen sicheren Ablauf, der durch die Schäumungskammer 29 hindurch tretenden Flüssigkeit und feinporigen Schaums über die Oberfläche des Verteilerkegels 21 ermöglicht. Die Oberkanten des Positionierrings 30 dienen als Anschlagbegrenzung für den Träger 17 und kommen mit dem auf der Unterseite des umlaufenden Anschlagflansches 22 angeordneten zweiten feinmaschigen Strahlverteiler 18b zur Anlage. Dabei wird der Träger 17 durch die am unteren Ende des Steckrings 19 überstehenden radial angeordneten Speichenstege 24 seitlich an dem Positionierring 30 geführt.
• Die Ausbildung des Bläschenformers als Schäumungskammer 29 ermöglicht die Nutzung von grobmaschigen Kunststoff- oder Edelstahlgewebe als Strahlteiler 18a, 18b. Die dadurch ermöglichte hohe Fadenstärke von über 100 μm verringert die Gefahr von Beschädigungen, während die erhöhte Maschenweite die Gefahr der Verkalkung des Bläschenformers verringert. Die Schäumungskammer 29 ermöglicht die Bildung von feinporigem Schaum trotz der Verwendung von relativ weitmaschigen Kunststoff- oder Edelstahlgewebe mit einer hohen Fadenstärke, die dadurch unempfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen und Betriebseinflüssen sind. Dabei trifft der durch die Düsenplatte 5 erzeugte Flüssigkeitsstrahl zunächst auf den ersten Strahlteiler 18a und tritt durch ihn hindurch in die Schäumungskammer 29 ein, wobei bedingt durch die relativ große Maschenweite zunächst ein relativ großporiger Schaum entsteht. Das sich in der Schäumungskammer 29 befindliche Gemisch aus Flüssigkeit und Schaum tritt durch den zweiten feinmaschigen Strahlteiler 18b, der ebenfalls eine grobe Maschenweite aufweist, aus der Schäumungskammer 29 aus, wobei bedingt durch die gegenüber dem von der Düsenplatte 5 erzeugten Flüssigkeitsstrahl reduzierten Durchströmungsgeschwindigkeit von dem zweiten Strahlteiler 18b nur Flüssigkeit und feinporiger Schaum hindurchgelassen wird, während großporiger Schaum länger in der Schäumungskammer 29 verbleibt und sich so durch die längere Verweilzeit und die weitere Vermischung mit in die Schäumungskammer 29 eintretender Flüssigkeit zu feinporigem Schaum wandelt.
• Diese oben beschriebenen Bläschenformer sorgen für eine Kaffeeerzeugung mit feinporigem Schaum selbst bei Kaffeemaschinen mit niedrigem Betriebsdruck. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die Verwendung eines Flüssigkeitsstrahls in Verbindung mit den hier beschriebenen Strahlteilervorrichtungen auch für das Aufschäumen anderer, insbesondere erwärmter, Trinkflüssigkeiten (z.B. Milch) geeignet ist.

Claims (20)

1. Kaffeebrühvorrichtung (1) mit einem Filterhalter (2), einem im Filterhalter (2) angeordneten Kaffeefilter, mindestens einer stromabwärts vom Kaffeefilter angeordneten Düsenöffnung zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls und eines Bläschenformers zum Erzeugen eines feinporigen Flüssigkeitsschaums, auf die der Flüssigkeitsstrahl gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer einen Strahlteiler (18) mit mehreren Durchtrittsöffnungen umfasst, der quer im Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist, wobei der Strahlteiler (18) von einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe gebildet ist und im Wesentlichen der gesamte Flüssigkeitsstrahl auf den Strahlteiler(18) trifft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der strömungsoffene Querschnitt des Strahlteilers (18) 80 bis 320 mm², bevorzugt 150 bis 250 mm², insbesondere 175 bis 225 mm² beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer einen zweiten Strahlteiler (18b) umfasst, der aus einem Kunststoff- oder Edelstahlgewebe gebildet ist und im Abstand zum ersten Strahlteiler (18a) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des ersten Strahlteilers (18a) zum zweiten Strahlteiler (18b) 1 bis 5 mm, bevorzugt 2 bis 4 mm, insbesondere ca. 3 mm, beträgt.
5. Vorrichtung an Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer eine Schäumungskammer (29) umfasst, die vom ersten und zweiten Strahlteiler (18a,18b) begrenzt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Schäumungskammer (29) 400 bis 800 mm³, bevorzugt 500 bis 700 mm³, insbesondere 550 bis 650 mm³, beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (18) einen Lochdurchmesser und/oder eine Maschenweite von 100 bis 180 μm, bevorzugt 130 bis 150 μm, aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff- oder Edelstahlgewebe eine Fadenstärke von 80 bis 140 μm, bevorzugt 100 bis 120 μm, aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen einem unteren Ende der Düsenöffnung (6) und dem ersten Strahlteiler (18a) 10 bis 35 mm, bevorzugt 15 bis 30 mm, beträgt.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Düsenöffnung 0,3 bis 0,7 mm², bevorzugt 0,38 bis 0,50 mm², beträgt.
11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand vom unteren Ende der Düsenöffnung (6) und dem ersten Strahlteiler (18a) sowie dem Durchmesser der Düsenöffnung (6) 15 bis 40, bevorzugt 20 bis 35, beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand des ersten Strahlteilers (18a) zum zweiten Strahlteiler und dem Durchmesser der Düsenöffnung (6) 2,5 bis 5, bevorzugt 3,5 bis 4, beträgt.
13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine stromaufwärts vom Kaffeefilter zuführende Flüssigkeitszuführeinrichtung vorgesehen ist und die Förderleistung der Flüssigkeitszuführeinrichtung und der Strömungsquerschnitt der Düsenöffnung (6) derart aufeinander abgestimmt sind, dass ein Brühdruck von 1,0 bis 2,0 bar, bevorzugt 1,5 bis 1,8 bar, eingestellt ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Bläschenformers ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Verteilerkegel (21) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des und konzentrisch um den ersten Strahlteiler (18a) eine umlaufende Spritzschutzwand (25,26) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer in einem lösbar angebrachten Träger (17) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer (18) und der Träger (17) von einer Auslaufkappe (16) mit mindestens einer Auslauföffnung (28) umgeben ist und die Auflaufkappe (16) und der Träger (17) über eine Steckverbindereinrichtung (19,20) lösbar miteinander verbunden sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindereinrichtung (19,20) Durchflusskanäle (23) zum Abfließen der Flüssigkeit unterhalb des Bläschenformers aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaffeefilter ein aus Filterpapier geformtes, mit gemahlenem Kaffee gefülltes Filterpad ist.
20. Kaffeebrüheinheit mit mindestens einer Düsenöffnung zum Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls und eines Bläschenformers zum Erzeugen eines einporigen Flüssigkeitsschaums, auf die der Flüssigkeitsstrahl gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bläschenformer einen Strahlteiler (18) mit mehreren Durchtrittsöffnungen umfasst, der quer im Strömungsweg des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist, wobei der Strahlteiler (18) von einem Kunststoff- und Edelstahlgewebe gebildet ist und im Wesentlichen der gesamte Flüssigkeitsstrahl auf den Strahlteiler trifft und unterhalb des Bläschenformers ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Verteilerkegel (21) angeordnet ist.