-
Ferner ist eine Kaffeemaschine aus der DE-AS 10 13 846 bekannt, bei
der die Erwärmungseinrichtung aus einem im Brühwasserbehälter in Bodennähe angeordneten
elektrischen Heizkörper besteht. Ihr Entlüftungsventil weist eine Steuereinrichtung
auf, die das Entlüftungsventil beim Öffnen eines Wasserzulaufventils öffnet und
beim Schließen des Wasserzulaufventils ebenfalls schließt. Anschließend kann von
Hand die Heizung eingeschaltet werden. Beim Abschalten der Heizung öffnet die Steuereinrichtung
ebenfalls das Entlüftungsventil. Bei dieser Kaffeemaschine erfolgt der Austrag des
Brühwassers durch den im Brühbehälter aufgebauten Dampfdruck. Das Brühwasser hat
dann mindestens eine Temperatur von 100°C. Derart heißes Wasser löst zuviel Bitterstoffe
des Kaffeemehls. Das Aroma des fertigen Kaffees leidet darunter. Diesen Nachteil
hat die geschilderte Kaffeemaschine mit einer Anzahl Kaffeemaschinen gemeinsam,
die ein ungesteuertes, selbsttätiges Entlüftungsventil aufweisen, das durch den
Dampfdruck im Brühwasserbehälter geschlossen
wird, ehe das Brühwasser
ausgedrückt wird.
-
Auch dieser Vorgang zwingt zum Brühen mit überhöhter Wassertemperatur.
-
Eine weitere Kaffeemaschine mit einem gesteuerten Entlüftungsventil
ist aus der DE-OS 26 47 342 bekannt.
-
Das Entlüftungsventil befindet sich in einer Entlüftungsleitung eines
Dosierbehälters, der keine eigene Heizung aufweist. Er wird vielmehr aus einem Heißwasserkessel
mit der für den jeweiligen Brühvorgang notwendigen Menge heißen Wassers gefüllt.
Der Füllungsgrad wird in üblicher Weise durch Niveauelektroden geregelt.
-
Solange Heißwasser in das Dosiergefäß strömt, ist das Entlüftungsventil
geöffnet, so daß sich im Dosiergefäß kein Druck aufbauen und vorzeitig Brühwasser
austragen kann.
-
Am Ende des Dosiervorganges, wenn die Wasserzufuhr gesperrt wird,
wird auch das Entlüftungsventil geschlossen. Von diesem Zeitpunkt an wird aus dem
Heißwasserkessel durch eine Dampfleitung dem Dosiergefäß Dampf zugeführt, der das
dosierte Wasser zur Brüheinheit drückt. Diese bekannte Kaffeemaschine ist aufwendig
in der Bauart, da sie zusätzlich zum Heißwasserkessel ein Dosiergefäß benötigt.
Ferner wird bei dieser Kaffeemaschine der Kaffee mit Wasser gebrüht, das längere
Zeit in Brühtemperatur vorrätig gehalten wurde. Dies wirkt sich auf die Kaffeequalität
ungünstig aus.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kaffeemaschine der eingangs beschriebenen
Art, bei der die Brühtemperatur wenigstens beim Beginn des Brühvorganges unter 1000
C liegt, baulich zu vereinfachen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruches
1 gelöst.
-
Die im Bereich der Wasseroberfläche vorhandene Erwärmungseinrichtung
bewirkt, daß schon bei Wassertemperaturen weit unter dem Siedepunkt an der Oberfläche
eine Verdampfung beginnt. Diese geringfügige Dampfmenge genügt bei geschlossenem
Entlüftungsventil, zusammen mit der sich ebenfalls erwärmenden Luft über dem Wasserspiegel
einen Druck zu erzeugen, der zum Austragen des Brühwassers genügt.
-
Es hat sich gezeigt, daß ein Brühbeginn mit Wassertemperaturen von
etwa 60"C eine besonders gute Kaffeequalität ergeben. Wesentlich für den Beginn
des Brühvorganges ist die Steuerung des Entlüftungsventils.
-
Diese Steuerung kann in an sich bekannter Weise abhängig von der Wassertemperatur,
besonders günstig jedoch zeitabhängig erfolgen, ausgehend vom Abschluß der Wasserzufuhr.
Der Brühbeginn wird somit weitgehend vom Entlüftungsventil geregelt. Die bauliche
Einfachheit ergibt sich aus dem Wegfall einer gesonderten Druckquelle.
-
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Brühwassertemperatur
während des Brühvorganges so zu steuern, daß sie von einer unter 100"C liegenden
Anfangstemperatur bis zum Ende des Brühvorganges ansteigt.
-
Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß während des Austragens
des Brühwassers die Wärme zufuhr von der Erwärmungseinrichtung aufrechterhalten
bleibt.
-
Die Temperatursteigerung, ausgehend von dem Brühbeginn unter 100"C,
vorteilhaft bei etwa 60"C, ergibt sich von selbst, wenn der abnehmende Inhalt des
Brühwasserbehälters ständig weiterbeheizt wird. Dabei kann die Beheizung von einer
eingeschalteten Erwärmungseinrichtung oder von einer in der Erwärmungseinrichtung
gespeicherten Wärme her erfolgen. Die
ständige Steigerung der Brühwassertemperatur
ergibt eine besonders gute Kaffeequalität, ohne daß unerwünschte Bitterstoffe im
Kaffeemehl gelöst werden.
-
Nahezu während des gesamten Brühvorganges besteht das austragende
Medium zum größen Teil aus Luft und nur zu einem kleinen Teil aus Dampf, was ebenfalls
für die Kaffeequalität wesentlich ist. Am Ende des Brühvorganges steht durch das
Verdampfen des Restwassers genügend Dampf zur Verfügung, um das Kaffeemehl zu trocknen.
-
Vorteilhaft kann die Steuerung für die Frischwasserzufuhr, die ihrerseits
in üblicher Weise von einer Dosierelektrode od. dgl. beaufschlagt wird, den Zeitabstand
für das Schließen des Entlüftungsventils abhängig vom Füllungsgrad des Brühwasserbehälters
regeln.
-
Die Einrichtung zum Erwärmen kann innerhalb des Brühwasserbehälters
ein etwa winkelförmiger Heizkörper mit einem Arm im Bodenbereich und einem sich
nach oben bis über das vorgesehene höchste Füllniveau erstreckenden Arm sein. In
dieser Form ist die Heizung baulich besonders einfach auszubilden und zu montieren.
-
Bei einer anderen Ausführungsform umgibt die Erwärmungseinrichtung
den Brühwasserbehälter wenigstens im Wandbereich von Bodennähe bis über das höchste
vorgesehene Füllniveau. Bei beiden Ausführungsformen trägt der obere Teil der Heizung
nicht nur zur Erwärmung der Wasseroberfläche und damit zum Erzeugen der erwünschten
geringfügigen Dampfmenge bei, sondern auch zum Erwärmen des über dem Wasserspiegel
befindlichen Luftraumes und damit zum Erzeugen des Austragsdruckes.
-
Das gleiche gilt für eine Ausführungsform, bei der die Erwärmungseinrichtung
den Brühwasserbehälter an der Wandung bis wenigstens zur Höhe des vorgesehenen höchsten
Füllniveaus umgibt. Eine besonders einfache und wirkungsvolle Erwärmungseinrichtung
dieser Ausführungsform besteht aus einem beheizbaren Dampfkessel, der den Brühwasserbehälter
in der geschilderten Weise umgibt. Der Vorteil dieser Einrichtung besteht darin,
daß der sich im Heißwasserkessel über dessen Wasseroberfläche bildende Dampf auf
jeden Fall den oberen Bereich des Brühwasserbehälters ebenso erwärmt, wie der untere
durch das ihn umgebende Heißwasser erwärmt wird. Der gesamte Luftraum des Brühwasserbehälters
wird somit ebenfalls rasch und wirkungsvoll erhitzt. Die Kaffeemaschine ist auf
diese Weise besonders leistungsfähig. Eine wirkungsvolle Erwärmung mit der erwünschten
Dampfbildung wird auch bei Ausführungsformen erreicht, bei denen der Brühwasserbehälter
im Bereich einer Seitenwand des Dampfkessels eingebaut ist, also nur der größte
Teil der Wandung vom Dampfkessel umgeben ist. Der nach außen freie kleine Wandbereich
steht dann vorteilhaft zum Anbringen der benötigten Armaturen zur Verfügung. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß unabhängig von stattfindenden Brühvorgängen
jederzeit Dampf und Heißwasser für andere Zwecke zur Verfügung stehen. Der Inhalt
des Dampfkessels kann auch zum Brühen eines größeren Kaffeevorrates in eigener Brüheinheit
dienen.
-
Vorteilhaft kann sich der Brühwasserbehälter konisch von oben nach
unten verjüngen. Für kleine Brühwassermengen, beispielsweise zum Bereiten einer
einzigen Tasse, ergibt sich damit ein besonders günstiges Verhältnis von wärmeübertragender
Wandfläche zum Volumen.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die
Erwärmungseinrichtung
aus einem an sich bekannten Durchlauferhitzer im Bereich der Austragleitung und
einer über dem höchstmöglichen Füllniveau angeordneten beheizbaren Verdampferschale
für Wasser bestehen. Die zum Austragen notwendige geringfügige Dampfmenge wird in
diesem Fall von der Verdampferschale geliefert.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine,
Fig. 2 schematisiert einen Teilbereich einer anderen Ausführungsform, Fig. 3 schematisiert
einen Teilbereich einer anderen Ausführungsform, F i g. 4 schematisiert einen Teilbereich
einer anderen Ausführungsform, F i g. 5 schematisiert einen Teilbereich einer anderen
Ausführungsform, F i g. 6 schematisiert einen Teilbereich einer weiteren Ausführungsform,
F i g. 7 schematisiert einen Teilbereich einer weiteren Ausführungsform und F i
g. 8 schematisiert einen Teilbereich einer weiteren Ausführungsform.
-
Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Kaffeemaschine zum Bereiten
von Brühgetränken weist einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Dampfkessel auf. Von
ihm führt eine Heißwasserleitung 2 über ein Brühventil 3 zu einer als Ganzes mit
4 bezeichneten Hauptbrüheinheit für einen größeren Kaffeevorrat Diese ist durch
eine Brühglocke 4a und einen Auffangbehälter 4b schematisch angedeutet. In den Dampfkessel
1 mündet ein Wasserzulauf 5. Die Höhe des Wasserstandes wird wahlweise über Elektroden
6 kontrolliert. Das Wasser wird mittels eines Heizelementes 7 erhitzt. Ferner weist
der Kessel 1 Sicherheitsventile 8, ein Manometer 9 und einen Druckregler 10 auf.
Eine Zweigleitung 2a der Heißwasserleitung 2 führt zu einem Heißwasserhahn 11, eine
Dampfleitung 12 zu einer Dampfentnahme 13. Mit diesen Leitungen kann heißes Wasser
bzw. Dampf für die Herstellung anderer Brühgetränke, für Reinigungszwecke oder Dampf
für das Erwärmen anderer Getränke entnommen werden.
-
Der Dampfkessel 1 dient als Erwärmungseinrichtung für einen in Form
einer eigenen Kammer in ihm angeordneten Brühwasserbehälter 14. Dieser ist gegenüber
dem Dampfkessel 1 abgeschlossen. Sein Inhalt wird jedoch durch die Wärme des Dampfes
bzw. des Heißwassers im Dampfkessel erwärmt. In den Brühwasserbehälter 14 mündet
eine Frischwasserzufuhr 15 und eine Entlüftungsleitung 16 mit einem Entlüftungsventil
17. Die Entlüftungsleitung 16 steht mit der Außenluft in Verbindung. Eine Austragleitung
18 führt aus dem Brühwasserbehälter 14, in dessen Bodennähe sich ihre Öffnung 18a
befindet, zu einer Nebenbrüheinheit 19. Die Nebenbrüheinheit 19 ist in F i g. 1
mit ihrer Brühglocke 20, dem Sieb 21 und ihrem Auslauf 22 für Kaffee dargestellt.
-
Die Nebenbrüheinheit 19 ist zum Aufbrühen von Kaffee in kleinen Mengen,
Tassen 23 oder Kännchen 24, bestimmt, die auf einem angedeuteten Tischchen 25 unter
der Nebenbrüheinheit 19 aufstellbar sind. Der Brühvorgang für diese kleine Kaffeemengen
aus frisch zugeführtem und erwärmten Wasser verläuft wie folgt: Über eine nicht
gezeichnete Wähltaste für die Kaffeemenge, Tasse 23 oder Kännchen 24, läuft über
die Frischwasserzufuhr 15 Wasser in den Brühwasserbehäl-
ter 14. Dosierungsmöglichkeiten
für die Wassermenge werden nachstehend im Zusammenhang mit den Ausführungsformen
nach den Fig. 2 bis 5 besprochen, in F i g. list dies der Übersichtlichkeit halber
weggelassen worden. In diesem Stadium des Brühvorganges ist das Entlüftungsventil
17 offen. Der aus dem Frischwasser und der darüber befindlichen Luft bestehende
Inhalt des Brühwasserbehälters 14 wird durch den aus heißem Wasser und Dampf bestehenden
Inhalt des Dampfkessels 1 erwärmt. Die erwärmte Luft kann zunächst durch das Entlüftungsventil
17 ausströmen.
-
Eine Steuereinrichtung 26 für das Entlüftungsventil 17, die mit der
Steuerung für die Frischwasserzufuhr gekoppelt ist, schließt das Entlüftungsventil
17 in einem vorgesehenen Zeitabstand zum Schließen des Ventils 15a in der Frischwasserzufuhr.
Der Zeitabstand ist so eingestellt, daß sich spätestens zu diesem Zeitpunkt an der
Wasseroberfläche Dampfblasen 28 bilden, obwohl das Wasser noch nicht bei der Siedetemperatur
angelangt ist. Die geringfügige dabei entstehende Dampfmenge reicht aus, zusammen
mit dem sich in der erwärmten Luft aufbauenden Druck das nunmehr heiße Wasser durch
die Brühleitung 18 zur Nebenbrüheinheit 19 zu drücken. Während des Brühvorganges
steigt die Temperatur des Wassers im Brühwasserbehälter 14 weiter an. Der Zeitpunkt,
an dem das Entlüftungsventil 17 schließt, sich also ein Druck ausbilden kann, bestimmt
die Temperatur, mit welcher das erste Brühwasser aus dem Brühwasserbehälter 14 gefördert
wird, und steuert somit die Beschaffenheit des fertigen Kaffees. Erwünscht ist ein
Brühbeginn bei etwa 60"C Wassertemperatur. Im Rahmen der Erfindung kann die Steuereinrichtung
26 für das Entlüftungsventil 17 auch anstatt zeitabhängig in Abhängigkeit von der
Temperatur des Wassers im Brühwasserbehälter 14 gesteuert werden. Je später das
Entlüftungsventil 17 schließt, desto heißer ist das Anfangsbrühwasser.
-
Die F i g. 2 bis 8 zeigen andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer
Kaffeemaschinen, wobei im wesentlichen jeweils der Brühwasserbehälter (14', 14",
14"', 14"", 114, 114', 114") und die Erwärmungseinrichtung (1', 1", 1"', 1"",101,
101', 101") gezeigt ist. Bei den Fig. 2 bis 5 besteht die Erwärmungseinrichtung
(1', 1", 1"', 1"") entsprechend jeweils ebenfalls aus einem Dampfkessel.
-
In Fig.2 ist der Brühwasserbehälter 14' im Dampfkessel 1' derart
angeordnet, daß ein Teil seiner Wandung mit der Außenwand des Dampfkessels 1' zusammenfällt.
Die Frischwasserzufuhr 15, die Entlüftungsleitung 16 und die Austragleitung 18 verlassen
den Brühwasserbehälter 14' in diesem Seitenbereich. Zur Dosierung des Frischwassers
und damit der zu brühenden Kaffeemenge sind im Brühwasserbehälter 14' vier Elektroden
29 übereinander derart angeordnet, daß ihr Höhenunterschied jeweils der Wassermenge
für eine Tasse entspricht. Es ist somit eine Dosierung zwischen einer und vier Tassen
möglich.
-
F i g. 3 zeigt einen Brühwasserbehälter 14", in einem Dampfkessel
1" seitlich angeordnet, wie in F i g. 2, wobei jedoch die Frischwasserzufuhr 15,
die Entlüftungsleitung 16 und die Austragleitung 18 den Brühwasserbehälter nach
oben durch den Dampfkessel 1" hindurch verlassen. Dem Brühwasserbehälter 14" ist
zur Dosierung ein Wasserstandsglas 30 mit einer Tassenskala zugeordnet. Das Frischwasserventil
15a ist von Hand entsprechend dem Wasserstand zu öffnen und zu schließen. Die Steuereinrichtung
schließt das Entlüftungsventil 17 abhängig von der Wassertemperatur
im
Erwärmungsbehälter.
-
Fig.4 zeigt einen Brühwasserbehälter 14"', der in einer etwa der
F i g. 1 entsprechenden Weise im oberen Bereich des Dampfkessels 1"' angeordnet
ist und dessen Anschlußleitungen im Deckbereich ein- bzw. austreten.
-
Im Brühwasserbehälter 14"' sind Elektroden 29 zur Dosierung vorgesehen,
wie bereits bei Fig. 2 beschrieben. Der Dampfkessel 1"' weist einen mit ihm verbundenen
Vorwärmer 31 auf, durch welchen ein Abschnitt 15b der Frischwasserzufuhr 15 hindurchgeführt
ist. Damit gelangt in den Brühwasserbehälter 14"' bereits vorgewärmtes Frischwasser.
-
Der in F i g. 5 gezeigte Dampfkessel 1"" enthält einen Brühwasserbehälter
14"", der sich vom Deckbereich des Dampfkessels in dessen Inneres erstreckt und
sich dabei von oben nach unten konisch verjüngt. Damit ergibt sich für die Wassermengen
für eine oder zwei Tassen ein günstigeres Verhältnis zwischen dem Volumen und der
die Wärme übertragenden Wandfläche und damit eine vorteilhaft kurze Brühzeit. Die
Dosierelektroden 29 sind im Brühwasserbehälter 14"" zwangsläufig in unterschiedlichen
Höhenabständen angeordnet.
-
Bei den bisher gezeigten Ausführungsformen besteht die Erwärmungseinrichtung
1 jeweils aus einem den Brühwasserbehälter ganz oder zum größten Teil umgebenden
Dampfkessel, der außer zum Erwärmen eines Brühwasserbehälters für kleine Mengen
selbst zum Brühen eines größeren Vorrates mit eigener Brüheinrichtung ausgerüstet
ist. Die in den F i g. 6 bis 8 schematisch mit ihrem Brühwasserbehälter und dessen
unmittelbarem Zubehör angedeuteten Kaffeemaschinen weisen andere Erwärmungseinrichtungen
auf. Der Übersichtlichkeit halber sind für die Fig. 6 bis 8 die wesentlichen Bezugszeichen
um 100 erhöht.
-
F i g. 6 zeigt schematisch einen Brühwasserbehälter 114 mit einer
Frischwasserzufuhr 115, die ein Ventil 115a aufweist, mit einer Entlüftungsleitung
116 mit einem Entlüftungsventil 117 und einer Austragleitung 118, die zu einer Brüheinheit
119 führt. Die Austragleitung 118 ist im Bereich des Brühwasserbehälters 114 als
Steigrohr ausgebildet mit ihrer Öffnung 118a in Bodennähe des Brühwasserbehälters
114. Die Erwärmungseinrichtung 101 besteht aus einem elektrischen Heizkörper, der
innerhalb des Brühwasserbehälters 114 untergebracht ist. Der Heizkörper ist winkelförmig
ausgebildet mit einem Arm 101a, der sich parallel zum Boden des Brühwasserbehälters
114 erstreckt und einem dazu senkrecht nach oben ragenden Arm 101b.
-
Der Arm 101b erstreckt sich dabei nach oben bis über das höchste vorgesehene
Füllniveau FN des Behälters, das durch die oberste der Dosierelektroden 129 festgelegt
ist. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung gleicht der in F i g. 1 geschilderten:
der sich über das jeweilige Füllniveau hinaus erstreckende Bereich des
Heizkörperarmes
101b bringt kleine Wassermengen an der Oberfläche zum Verdampfen, lange bevor die
gesamte Wassermenge die Siedetemperatur erreicht hat. Außerdem erwärmt er die Luft
über der Wasseroberfläche. Sobald sich nach dem zeit- oder temperaturabhängig gesteuerten
Schließen des Entlüftungsventils 117 der notwendige Druck ausgebildet hat, wird
Wasser zu der Brüheinheit 119 gedrückt.
-
In F i g. 7 ist ein Brühwasserbehälter 114' dargestellt, der das
gleiche Leitungssystem wie der Brühwasserbehälter 114 aufweist und ebenfalls mit
Niveauelektroden 129 versehen ist. Seine Erwärmungseinrichtung 101' besteht aus
einem Heizmantel, der die Außenwandung des Brühwasserbehälters 114' rundum umgibt
und zwar von Bodennähe an bis dicht unter seinem oberen Rand.
-
Die Wirkungsweise der Erwärmungseinrichtung 101' gleicht im wesentlichen
dem zu F i g. 6 Gesagten mit dem kleinen Unterschied, daß die Dampfblasen 28 im
Brühwasserbehälter nach F i g. 6 in erster Linie im Bereich des Heizkörperarmes
101b entstehen, während sie sich im Brühwasserbehälter nach Fig.7 in erster Linie
ringförmig am gesamten Wandungsbereich bilden.
-
Der in F i g. 8 dargestellte Brühwasserbehälter 114" ist in gleicher
Weise wie die vorstehend geschilderten Einrichtungen mit der Frischwasserzufuhr
115 und der Entlüftungsleitung 116 samt zugehörigen Ventilen versehen. Außerdem
weist er ebenfalls die Dosierelektroden 129 auf. Seine Austragleitung 118' hat ihre
Öffnung 118'a ebenfalls in Bodennähe des Behälters.
-
Zwischen dem im Behälter angeordneten Steigrohr 118'b und dem wie
bei den anderen Ausführungsformen außerhalb des Brühwasserbehälters zur Brüheinheit
119 führenden Arm 118'c weist die Austragleitung 118' als Teil der Erwärmungseinrichtung
101" einen Durchlauferhitzer 132 auf. Er ist dicht unterhalb der Decke des Brühwasserbehälters
114" angeordnet. Zwischen dem Durchlauferhitzer 132 und der höchsten vorgesehenen
Füllhöhe FN ist als weiterer Teil der Erwärmungseinrichtung 101" eine Verdampferschale
133 mit einer Heizung 134 angeordnet. Sie liefert den zum Druckaufbau notwendigen
Dampf - angedeutet durch die Bläschen 128 - und erwärmt, ebenso wie der Durchlauferhitzer
132 nebenbei auch den Luftraum über der Wasseroberfläche.
-
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
So können die Erwärmungseinrichtungen auch in anderen Formen als den gezeigten ausgebildet
sein. Beispielsweise sind zweiteilige Heizeinrichtungen denkbar, eine in Bodennähe
in oder unter dem Behälter und eine zweite im Bereich des höchsten Füllniveaus.
-
Bei einer zweiteiligen Erwärmungseinrichtung können die Teile auch
unabhängig voneinander zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein- bzw. ausgeschaltet
werden.
-
Wesentlich bleibt die Steuerung des Austragungsbeginnes durch das
Entlüftungsventil.