DE3620292C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zubereitung von Filterkaffee, bei dem in Intervallen heißes Wasser unter Druck über ein Druckfilter geleitet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bisher ist die Herstellung großer Mengen von Filterkaffee noch ungenügend gelöst. In der DE 27 55 014 C2 wird nachgewiesen, daß bereits bei der Filterung von mehr als 6 Tassen eine ungenü­ gende Auslaugung des Kaffeepulvers erfolgt. Aus Untersuchungen des Filtervorganges ist bekannt, daß bei einer großen Menge von Kaffeepulver nicht mehr jedes Kaffeekorn gleichermaßen vom Wasser ausgelaugt wird, da sich im Kaffeepulver Durchströmungs­ kanäle ausbilden, durch die das Wasser ohne Extraktionswirkung abfließt. Um eine bessere Durchströmung des Kaffeepulvers zu erreichen, wird bei größeren Mengen eine grobe Mahlung des Kaffeepulvers vorgeschrieben und das Brühwasser unter Druck durch den Filter gepreßt. Durch eine grobe Mahlung sinkt jedoch die Extraktionsausbeute, die um so höher ist, je feiner der Kaffee gemahlen wird. Durch die Anwendung von Druck wird das Kaffeepulver im Filter stark zusammengepreßt, wodurch die Aus­ bildung von Kanälen im Filtergut begünstigt wird. Da der Fil­ terwiderstand und der Druck auch von der Mahlfeinheit des Kaffeepulvers abhängt, wird bei größerer Mahlfeinheit eine Steigerung der Extraktionsausbeute nicht erreicht und ein nur ungenügender Geschmack des Kaffeegetränkes erzielt.

In der DE 26 47 342 A1 ist eine Kaffeemaschine beschrieben, bei welcher in einen Dosierbehälter heißes Wasser eingefüllt wird, welches durch eine gesonderte Dampfdruckquelle durch den Filter gepreßt wird. Obwohl der Dampfdruck im wesentlichen konstant gehalten wird, ist ein Zusammenpressen des Filtergutes nicht zu verhindern.

In der AT 3 73 483 ist eine Kaffeemaschine beschrieben, bei der durch Belüften des Kaffeepulvers im Filter eine Auf­ lockerung erreicht werden soll. Der Kaffeefilter wird mit einem elastisch dehnbaren Balg in Verbindung mit einem federbelasteten Ventil durch das Druckwasser verschlossen und beim Nachlassen des Brühwasserdruckes mit der Atmosphäre verbunden. Durch den nachlassenden Druck soll sich das Kaffeepulver wieder ausdehnen und auflockern, um die Extraktion des Kaffeearomas zu verbessern. Die Wirkung dieser Vorrichtung ist in der Praxis sehr gering, weil die Ausgabephase des Brühwassers durch die Temperaturre­ gelung mit großer Trägheit erst nach einer größeren Wasser­ menge unterbrochen wird. Dadurch kommen bei kleineren Brühmengen nur wenige oder gar keine Auflockerungsphasen zustande. Die Auflockerung allein durch die Abstellung des Druckes ist nicht hinreichend, um die vollständige Extraktion des Kaffeearomas zu ge­ währleisten. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung be­ steht darin, daß die Vielzahl der mechanisch bewegten Teile einer intensiven Verkalkung durch das Brühwasser ausgesetzt ist. Dadurch wird die Funktion der Kaffeemaschine nicht dauer­ haft gewährleistet.

Bekannt ist auch die Zubereitung von Filterkaffee nach dem In­ tervallbrühverfahren:

Die CH 4 57 759 beschreibt eine Kaffeemaschine, bei welcher in Intervallen eine Kaltwasserdosierung vorgenommen wird und die Extraktion in einem offenen Sickerfilter erfolgt. Durch das Erhitzen kleinerer Wassermengen werden jedoch die im Filter­ behälter auftretenden Probleme einer ungenügenden Auslaugung nicht beseitigt.

Eine andere Kaffeemaschine mit Intervallbrühung ist in der DE 32 05 719 A1 beschrieben. Durch Verkleinerung des Wasser­ erhitzungskessels wird hier die Baugröße der Kaffeemaschine redu­ ziert und die Dosierung verbessert. Die Dosierung erfolgt durch einem Magnetschwimmer und zwei Schutzrohrkontaktschalter, deren gegenseitiger Abstand einer Kaffeeportion entspricht. Die Schutzrohrkontaktschalter sind mit einer elektrischen Steuerung verbunden und ermöglichen eine Intervallbrühung bis zu einer gewünschten Tassenzahl. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist derart, daß durch den beim Erhitzen des Brühwassers entstehenden Dampfdruck das Brühwasser vollständig durch den Druckfilter gepreßt wird. Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Heiz­ spirale im Dosierbehälter angeordnet ist und erst abgeschaltet wird, wenn sämtliches Brühwasser ausgelaufen ist. Die frei­ liegenden Heizspiralen entwickeln eine große Menge Dampf und überhitzen sich stark, so daß beim erneuten Einfließen von Frischwasser an der überhitzten Heizung weiterer Dampf entsteht, der das Filtergut austrocknet. Dieser bei Haushaltmaschinen an sich erwünschte Effekt, welcher ein Nachtropfen des Filters ver­ hindert, hat aber den Nachteil, daß dadurch das Kaffeepulver im Filter stark zusammengepreßt wird. Bei den nachfolgenden Inter­ vallen erhöht sich damit zwangsläufig der Filterdruck und der Siedepunkt des Wassers.

Infolgedessen werden durch die Ausbildung von Strömungskanälen im Filtergut nur noch wenige Teile des Kaffee­ pulvers ausreichend extrahiert. Mit der Erhöhung des Siede­ punktes erhöhen sich der Energieverbrauch und die Brühtemperatur. Durch die unzulässige Erhöhung der Brühtemperatur wird der Geschmack des Kaffeegetränkes erheblich durch Bitter- und Gerbstoffe verschlechtert.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Geschmackes von Filterkaffee. Durch eine Verbesserung des Filtervorganges soll eine gleichmäßige Extraktion des Kaffeepulvers und damit eine Erhöhung des Extraktionsgrades gegenüber bekannten Kaffee­ maschinen erzielt werden. Unerwünschte hohe Brühtemperaturen sollen verhindert und dadurch die verstärkte Auslaugung von Bitter- und Gerbstoffen vermieden werden und der Energiever­ brauch gesenkt werden.

Zu diesem Zweck sollen der Filterwider­ stand im Kaffeefilter zu verringert und alle Teile des Kaffee­ pulvers gleichmäßig mit dem Brühwasser in Kontakt gebracht werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Ver­ fahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, bei dem zwischen den Intervallen durch Einspritzen von kaltem Wasser in den Wasserkessel durch Abkühlen des Luft­ volumens ein Unterdruck erzeugt wird.

Das Kaffeepulver im Filter wird durch den Unterdruck aufgewirbelt und aufgelockert. Das Brühwasser wird in einem Wasserkessel erhitzt und durch den Dampfdruck, der durch Er­ wärmung des Wassers erzeugt wird, über eine Steigleitung durch den Filter gedrückt. Dabei wird nur soviel Brühwasser ausge­ trieben, daß die Heizung ständig mit Brühwasser bedeckt bleibt und eine nur geringe Menge Dampf entwickelt, der gerade aus­ reicht, den Wasserkessel bis zur Unterkante des Steigrohres zu entleeren, ohne das Brühwasser, wie üblich, vollständig durch den Kaffeefilter zu pressen.

Nach der Beendigung der Intervallbrühung wird durch Einspritzen von kaltem Wasser das Luftvolumen aufgrund des Gay-Lussac'schen- Gasgesetzes schlagartig verringert und in dem Wasserdruckkessel ein Unterdruck erzeugt, der sich über das Steigrohr bis zum Filter hin fortpflanzt und das Kaffeemehl-Wassergemisch ansaugt, wobei das Kaffeepulver aufgelockert und aufgewirbelt wird. Da­ durch verringert sich der Filterwiderstand erheblich und alle Teile des Kaffeepulvers werden gleichmäßig mit dem Brühwasser in Berührung gebracht.

Dieses Verfahren wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 durchgeführt.

Wesentlich ist vor allem die An­ ordnung der Heizung unterhalb der Steigrohrleitung. In Höhe der Unterkante des Steigrohres ist ein zweiter Niveauschalter an­ geordnet, welcher mit dem Auslaufen des Brühwassers die Heizung abschaltet, wodurch eine weitere Wärmezufuhr unterbleibt und die Dampfbildung sofort beendet ist. Zugleich wird das Elektro­ magnetventil einer Kaltwasserleitung geöffnet und kaltes Wasser unter Druck in den erhitzten Wasserkessel eingespritzt. Dabei kondensiert der restliche Dampf und der Dampfdruck wird aufge­ hoben, wodurch im Filterkaffee eine Restwassermenge verbleibt, welche nicht unmittelbar wegen des fehlenden Druckes abfließen kann.

Durch weiteres einfließendes Kaltwasser wird das Volumen der erhitzten Luft schlagartig verringert und das im Kaffeefilter enthal­ tene Wasser-Kaffeepulver-Gemisch durch Unterdruck angesaugt.

Bei der Beendigung des Füllvorganges ist ein Druckausgleich vorhanden durch den das Kaffeepulver im Filter aufgelockert wird. Durch die Verringerung des Filterwiderstandes und die Durch­ wirbelung des Kaffeepulvers wird gegenüber bekannten Kaffee­ maschinen die Extraktionsausbeute wesentlich erhöht und gleich­ zeitig der Anteil der Gerb- oder Bitterstoffe gesenkt. Dadurch ist eine Verbesserung des Geschmackes des Kaffee­ getränkes bzw. bei Beibehaltung des Geschmackniveaus eine Einsparung an Filterkaffee möglich. Mit der Begrenzung der Brühtemperatur wird die Dampfbildung und die Verkalkung gering gehalten und der Energieverbrauch gesenkt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine erfindungs­ gemäße Kaffeemaschine in schematischer Darstellung.

Die Filterkaffeemaschine besteht aus einem druckfesten Wasser­ kessel 1, in dessen oberem Teil ein Steigrohr, welches aus dem Hüllrohr 2 und dem Überlaufrohr 3 gebildet wird, angeordnet ist, einem Druckfilter 4 und der im unteren Teil des Wasserkessels 1 angeordneten Heizung 5. Der Wasserkessel 1 ist mit einer Zulauf­ leitung 6 an das Wasserleitungsnetz angeschlossen, wobei der Zulauf des Kaltwassers mittels eines Elektromagnetventils 7 gesteuert wird. Kommunizierend mit dem Wasserkessel 1 ist ein Behälter 10 mit einer oberen Wasserstandselektrode 8 und einer unteren Elektrode 9 verbunden. Durch den Abstand zwischen der oberen Wasserstandselektrode 8 und der Unterkante des Hüllrohres 2 wird das Dosiervolumen von 1 bis 2 Tassen fest­ gelegt. In Höhe der Unterkante des Hüllrohres 2 und oberhalb der Tauchsiederheizung 5 ist die untere Elektrode 9 angeordnet. Diese ist mit einer elektronischen Steuerung für eine Intervall­ brühung, der Heizung 5 und mit dem Elektromagnetventil 7 derart verbunden, daß die Heizung 5 abgeschaltet wird, wenn in Ab­ hängigkeit vom Dampfdruck das Brühwasser ausgeflossen ist und neues Kaltwasser nachfließt, wodurch eine weitere Dampf­ bildung ausgeschlossen ist.

Der Kaffee wird in Intervallen gebrüht und zwischen den Intervallen das Kaffeemehl im Druckfilter aufgelockert. Die gesamte Kaffeemenge wird feinkörnig in den Druckfilter eingebracht und durch das erhitzte Brühwasser extrahiert. Wenn der tiefste Wasserstand erreicht ist, wird durch die Elektrode 9 die Heizung 5 ausgeschal­ tet. Die Heizung 5 befindet sich vollständig im Wasser und besitzt demzufolge eine Temperatur von 100°C.

Mit dem Abschalten der Heizung erfolgt eine sofortige Unter­ brechung der Dampfbildung, damit das Brühwasser im Kaffeefilter 4 nicht restlos durchpreßt wird. Zugleich mit dem Abschalten der Heizung 5 wird das Elektromagnetventil 7 geöffnet und kaltes Wasser eingelassen. Durch das kalte Wasser wird der Restdruck durch Kondensation des Wasserdampfes aufgehoben und die Kaffee­ maschine drucklos, bevor das Brühwasser vollständig durch den Kaffeefilter 4 gedrückt wurde. Bei weiterer Zufuhr von kaltem Wasser wird die erhitzte Luft im Wasserkessel 1 abgekühlt, wobei die Volumenkontraktion des Gases aufgrund des Gay-Lussacschen- Gasgesetzes schneller vonstatten geht, als durch das zufließende Wasser die Luft verdrängt wird. Damit wird ein Unterdruck er­ zeugt und Luft über das Steigrohr und den Filter 4 angesaugt, wodurch das Kaffeemehl aufgelockert, aufgewirbelt und intensiv mit dem Brühwasser durchmischt wird. Dadurch wird der Filter­ widerstand erheblich verringert, wodurch eine Überhitzung des Brühwassers vermieden wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Zubereitung von Filterkaffee, bei dem in Intervallen heißes Wasser unter Druck über einen Druck­ filter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Intervallen durch Einspritzen von kaltem Wasser in den Wasserkessel durch Abkühlen des Luft­ volumens ein Unterdruck erzeugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einer Druckkaffeemaschine mit Steigrohr und Dosierelektroden, wobei eine untere Elektrode (9) mit einer elekronischen Steuerung für die Intervall­ brühung, einer Heizung (5) und einem Elektromagnetventil (7) für die Zufuhr von Kaltwasser derart verbunden ist, daß mit dem Abschalten der Heizung (5) das Elektromagnetventil (7) geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Wasserkessel (1) die ständig mit Wasser bedeckte Heizung (5) und oberhalb der Heizung (5) eine den Dosierbereich bestimmende obere Wasserstandselektrode (8) und das Steigrohr (2/3) sowie die untere Elektrode (9) in Höhe der Unterkante des Steigrohres (2/3) angeordnet sind.