DE4233808A1

DE4233808A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbruehen von kaffee

Info

Publication number: DE4233808A1
Application number: DE4233808A
Authority: DE
Inventors: Jack J Gilbert
Original assignee: Industria Colombiana de Electronicos y Electrodomesticos SA
Current assignee: Amway Corp
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1993-04-15
Also published as: BR9203910A; HK1007478A1; JP3245237B2; US5340597A; GB2260891B; US5265517A; JPH06339431A; GB2260891A; GB9221187D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Extrahieren von Caffeol aus einer Kaffeemehl enthaltenden wäßrigen Lösung durch Zentrifugalbeschleunigung.

Kaffee ist ein Getränk, das durch Extrahieren von wasserlösli chen Geschmacks- und Geruchskomponenten aus gerösteten Kaffee bohnen bereitet wird. Die wesentliche Geschmacks- und Geruchs komponente im Kaffee ist Caffeol, ein teilweise wasserlösliches Öl. Kaffee-Extrakt ist somit hauptsächlich eine Caffeol/Wasser- Emulsion, die geringe Mengen anderer Geschmacks- und Geruchs komponenten enthält. Da geröstete Kaffeebohnen hart sind, wer den sie gewöhnlich zerkleinert oder zu Kaffeemehl mit einer Korngröße zwischen etwa 0,6 und 0,08 mm lichte Siebmaschenweite (30 bis 200 mesh - USA sieve series) gemahlen. Dadurch wird die zur Extraktion verfügbare Oberfläche des Kaffeemehls erheb lich vergrößert.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Aufbrühen von Kaffee be kannt. Ein Typ Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee ist eine Tropf-Kaffeemaschine, in welcher zuvor erhitztes Wasser unter Schwerkraftwirkung durch Kaffeemehl hindurchtritt. In der Tropf-Kaffeemaschine wird Wasser, das zuvor bis knapp unter Siedetemperatur erhitzt worden ist, oben in ein ruhendes, aus Kaffeemehl bestehendes Bett eingeführt und fließt unter Schwer kraftwirkung durch das ruhende Bett. Die durch Schwerkraft und Wasser auf das ruhende Bett ausgeübten Kräfte verdichten das Bett, so daß das Wasser in Kanälen hindurchgeführt wird und das ruhende Bett nur ungleichmäßig durchfeuchtet wird. Dadurch wiederum ergibt sich eine ungleichmäßige und unvollständige Extraktion von Caffeol aus dem Kaffeemehl.

Ein anderer Typ einer Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee ist die Perkolations-Kaffeemaschine. Bei der Perkolations-Kaffee maschine werden kochendes Wasser oder Dampf während einer vor gegebenen Zeitspanne mehrfach durch ein quantum Kaffeemehl ge leitet. Ein großer Nachteil des mehrfachen Hindurchleitens von Wasser durch das Kaffeemehl ist, daß in dem Kaffeeextrakt ein unerwünschter oder nicht ganz optimaler Geschmack auftritt.

In einer weiteren Bauart von Kaffeemaschinen wird das Kaffee mehl in ein rotierendes Gehäuse eingeschlossen, und zuvor er hitztes Wasser wird unter der Wirkung der Zentrifugalkraft durch das Kaffeemehl gedrückt. Z.B. wird in US 39 67 546 (Cailliot) eine Kaffeemaschine beschrieben, bei der eine untere einschiebbare Scheibe und ein oberer herausnehmbarer Kegel einen drehbaren Behälter bilden, der durch ein Zahnradgetriebe zur Herbeiführung eines Kaffeemehl-Flüssigkeits-Gemischs ange trieben wird. Ein Spalt von 0,2 mm Höhe zwischen der Scheibe und dem Kegel wirkt als Filter zum Abtrennen der Flüssigkeit von dem Kaffeemehl. Wenn die Drehung endet, löst sich die un tere drehbare Scheibe von dem Kegel, damit das Kaffeemehl von dem Kegel entfernt werden kann.

US 44 73 002 und US 44 64 982 (Leuscher) beschreiben eine Zen trifugal-Kaffeemaschine mit einem Behälter für die Aufnahme von Kaffeemehl. Wird der Behälter in Drehung versetzt, so wird Wasser aus einem unmittelbar unter dem Kaffeemehlgefäß befind lichen Wassergefäß aufwärts in das Kaffeemehlgefäß geleitet. Das Kaffeemehlgefäß weist in seinem oberen Teil einen Spalt auf, der zum Abtrennen der Flüssigkeit von dem Kaffeemehl dient.

US 32 33 535 (Fowlie) beschreibt ebenfalls eine Zentrifugal- Kaffeemaschine, in welcher heißes Wasser in den oberen Teil eines Kaffeemehl enthaltenden Aufbrühgehäuses geleitet wird, bevor eine zentrifugierende Drehung des Aufbrühgehäuses ein setzt. Das Einleiten von heißem Wasser in den oberen Teil einer Kaffeemehl enthaltenden Aufbrühkammer vor dem zentrifu gierenden Drehen der Aufbrühkammer mit 5000 min^-1 wird außer dem in US 49 62 693 (Miwa et al) beschrieben.

Im Zeitpunkt vor der Erfindung ist mit Vorrichtungen vom Typ der rotierenden oder Zentrifugen-Kaffeemaschine jedoch kein Kaffee mit einem richtigen Maß an Geschmacks- und Geruchs-Kom ponenten erzeugt worden, weil nicht alle Oberflächenbereiche des Kaffeemehls befeuchtet wurden oder das Wasser nicht in das Kaffeemehl gedrückt wurde und/oder Caffeol nicht selektiv aus einer Kaffeemehl enthaltenden wäßrigen Lösung extrahiert wurde.

Daher besteht das Bedürfnis für eine Vorrichtung und ein Ver fahren zum Aufbrühen von Kaffee, die/das die obenerwähnten und weitere damit zusammenhängende Nachteile nicht besitzt. Die Erfindung beseitigt diese Nachteile.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee unter Ausnützung der Zentrifugalbeschleu nigung. Einserseits betrifft die Erfindung eine Verbesserung einer Kaffemaschine, die aus einer Konstruktion zur Aufnahme einer Einrichtung für das Auffangen von aufgebrühtem Kaffee aus einer Kaffeeaufbrüheinrichtung, die mit einer vorbestimmten Menge aufzubrühendem Kaffee beschickt ist und die mit der ge nannten Auffangeinrichtung in Verbindung steht, einer Einrich tung zum Erhitzen und Zuleiten von Wasser zur Abgabe einer vor bestimmten Menge auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzten Wassers an die genannte Aufbrüheinrichtung und einer Steue rungseinrichtung für das aufeinanderfolgende Ein- und Ausschal ten der genannten Erhitzungs-und Zuleitungseinrichtung besteht, wobei die Verbesserung umfaßt:

a) ein Gehäuse mit einem unteren Teil und einer an dem genannten unteren Teil angebrachten, aufwärts verlaufenden Wand, die miteinander eine Kammer bilden,
b) eine im wesentlichen zylindrische korbartige Einrich tung mit einem unteren Teil und einer kegelstumpfartig geform ten Wand, die an dem genannten unteren Teil angebracht ist und von diesem unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Mit telachse der genannten Korbeinrichtung aufwärts führt und in einen nach außen gerichteten oberen Rand ausläuft, eine Mehr zahl Öffnungen, die am Umfang der genannten kegelstumpfartig geformten Wand in dar Nähe von deren oberem Abschnitt angeord net sind und im wesentlichen gleichen Abstand von dem genannten unteren Teil haben, welche genannte Korbeinrichtung abnehmbar und drehbar mit Abstand in der genannten Kammer des genannten Gehäuses angeordnet und im wesentlichen koaxial zu dem genann ten Gehäuse ausgerichtet ist, wobei die Wände des genannten Ge häuses und des genannten Korbes einen Ringspalt bilden, der ei nen Ausflußdurchlaß darstellt, der an seinem einen Ende mit den genannten Öffnungen und an seinem anderen Ende mit der genann ten Einrichtung zur Aufnahme von aufgebrühtem Kaffee in Verbin dung steht, welche Korbeinrichtung eine Einrichtung zum Abdecken eines Teils der oder aller genannten Öffnungen und zum Ab lenken von aus den genannten Öffnungen austretendem Wasser und Caffeol enthaltendem Wasser aufweist, welche Abdeck- und Ab lenkeinrichtung in dem genannten Ausflußdurchlaß etwa in der Höhe der genannten Öffnungen angeordnet ist,
c) eine erste und eine zweite Stabilisierungseinrichtung, die in dem unteren Teil des genannten Gehäuses und der genann ten Korbeinrichtung und in der Nähe des oberen Randes der ge nannten Korbeinrichtung zum Stabilisieren der genannten Korb einrichtung in der x-, y- und z-Ebene während der Drehung der Korbeinrichtung um ihre Mittelachse angeordnet sind, welche ge nannte zweite Stabilisierungseinrichtung eine Antriebseinrich tung aufweist, mit der die genannte Korbeinrichtung in Drehung versetzt wird, welche Steuerungseinrichtung die genannte An triebseinrichtung nacheinander einschalten und ausschalten kann und die genannte Korbeinrichtung um deren Mittelachse mit einer vorgewählten Drehzahl für eine vorgewählte Zentrifugalbeschleu nigung in Drehung versetzen kann in Anpassung an das Zuleiten von Wasser in die und das Erhitzen des Wassers in der genann te(n) Kaffeemaschine.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbrühen von Kaffee, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) eine vorgewählte Menge Kaffeemehl in einen kegel stumpfartig geformten Korb geben,
b) dem genannten Korb eine Zentrifugalbeschleunigung zwi schen etwa 280 min^-1 und etwa 350 min^-1 erteilen und das ge nannte Kaffeemehl im wesentlichen gleichmäßig in Richtung ra dial auswärts über den Boden des Korbes verteilen und das ge nannte Kaffeemehl veranlassen, an der Wand des genannten Korbes bis zu einer vorbestimmten Höhe aufzusteigan,
c) eine vorgewählte und gesteuerte Menge Wasser von vor bestimmter Temperatur gleichmäßig auf das Kaffeemehl in dem genannten Korb verteilen und ein Kaffeemehl-Wasser-Gemisch her stellen, wobei das Verhältnis von Wasser zu Kaffeemehl in dem Korb zwischen etwa 17,5 ml Wasser je Gramm Kaffeemehl und etwa 19 ml Wasser je Gramm Kaffeemehl beträgt,
d) die Zentrifugalbeschleunigung aufrechterhalten und eine wäßrige Lösung bilden, die aus im wesentlichen Caffeol und Wasser besteht und die an der Wand des genannten Korbes bis in die genannte vorbestimmte Höhe aufsteigt,
e) die genannte wäßrige Lösung, aber nicht das genannte Kaffeemehl aus dem Korb durch eine Mehrzahl von Umfangsöffnun gen in der Wand des genannten Korbes knapp unterhalb der ge nannten vorbestimmten Höhe abziehen, welche Öffnungen im we sentlichen gleichen Abstand von dem Boden des genannten Korbes haben, und welche wäßrige Lösung infolge der genannten Zentri fugalbeschleunigung im wesentlichen vollständig radial auswärts durch die genannten Öffnungen gedrückt wird, wobei hauptsäch lich allein das genannte Kaffeemehl in dem genannten Korb zu rückbleibt,
f) die genannte Zentrifugalbeschleunigung weiter ausüben, bis im wesentlichen die gesamte in den genannten Korb eingelei tete wäßrige Lösung von dem genannten Kaffeemehl getrennt und aus dem genannten Korb abgezogen ist, und
g) die abgetrennte wäßrige Lösung in einem Gefäß auffan gen.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen an Hand von Zeich nungen beschrieben, die folgendes darstellen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Kaffeemaschine;

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Teilschnitt durch einen Aufbrühkorb der in Fig. 1 gezeichneten Vorrichtung in größerem Maßstab;

Fig. 2A in perspektivischer Darstellung einen Teilschnitt in größerem Maßstab durch einen abgeänderten Aufbrühkorb mit Öffnungen in der Wandfläche des Korbes mit einem in Umfangs richtung verlaufenden Abdeckstreifen, der unter einem Winkel über die Öffnungen auswärts und abwärts verläuft;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den unteren Abschnitt des in Fig. 2 gezeichneten Aufbrühkorbes in größerem Maßstab;

Fig. 4 einen Teilschnitt der Motoranordnung, der Antriebs achse und des Zentrifugenantriebskranzes einer abgeänderten Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt in Draufsicht auf eine schematisch gezeichnete, abgeänderte Ausführungsform eines Zentrifugenan triebskranzes und die Antriebsachse mit darin eingebauten Per manentmagneten;

Fig. 6 eine Druntersicht des in Fig. 1 dargestellten Auf brühkorbes mit einer bevorzugten Anordnung der Umfangsöffnungen und mit über diesen liegendem Ringfilter;

Fig. 7 einen Schnitt durch den in Fig. 6 gezeichneten Korb längs der Linie 7-7 in Fig. 6 mit der aufwärts gerichteten Lippe an der Innenseite der Korbwand, zwischen welcher Lippe und dem Korb und zwischen welcher Lippe und der Korbwand das Ringfilter gehalten wird;

Fig. 8 ein Zerlegbild einer Abdeckung für die in Fig. 1 ge zeichnete Kaffeemaschine sowie der Anordnung zum Ausschwenken und Einschwenken der Abdeckung in die Position von dem Korb und dem Gehäuse weg und über den Korb und in das Gehäuse hinein; und

Fig. 9 ein Schaltschema für die Kaffeemaschine nach Fig. 1.

Fig. 10 ist ein bevorzugtes elektronisches Schaltschema für die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 11 zeigt Einzelheiten der Antriebselektronik der Schaltung nach Fig. 11, und

Fig. 12 zeigt Einzelheiten der Motorsteuerungselektronik der Schaltung nach Fig. 10.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäß aufgebauten Kaffeemaschine mit ihren hauptsächlichen Einzeltei len dargestellt: eine Tragkonstruktion mit einer Bodenplatte 2 und einem vertikal stehenden, an der Bodenplatte befestigten Tragarm 4, ein Flüssigkeitsvorratsbehälter 6, ein Heizelement 8, ein Gehäuse 10, ein Korb 12, ein Motor 14 und ein Caffeol- und Wassergefäß 16. An der Bodenplatte 2 über dem Heizelement 8 ist eine Wärmeplatte 18 vorgesehen, auf die das Gefäß 16 zum Aufnehmen des Kaffeeextrakts, d. h. Caffeol und Wasser, gestellt wird. Der Flüssigkeitsvorratsbehälter 6 befindet sich an der einen Seite des vertikal stehenden Tragarms 4. Die Flüssigkeit in dem Behälter 6 steht in Fließverbindung mit dem Heizelement 8.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Elektromotor 14, ein Motor mit waage rechter Welle, an den vertikalen Tragarm 4 angelenkt, und sein Antriebsrad 20 steht im wesentlichen senkrecht zu dem Korb 12 und berührt die Umfangskante des Korbantriebskranzes 22, der den oberen äußeren Umfang des Korbes 12 bildet. Zwar steht das Antriebsrad 20 praktisch senkrecht zu dem Korb 12, es ist aber unter einem festgelegten Anstellwinkel angeordnet, und das Motorgewicht dient dazu, Reibkontakt mit dem Antriebskranz 22 aufrechtzuerhalten, wodurch ein effektiverer Kraftfluß zwischen dem Rad und dem Kranz hergestellt ist. Das führt dazu, daß der Kranz und damit der Korb nach unten in das Gehäuse 10 gedrückt wird und der Korb während seiner Drehung in der x-, y- und z- Ebene stabilisiert wird. Bei einer solchen Anordnung ist die äußere Umfangskante des Kranzes 22 vorzugsweise "abgerundet". Anderenfalls wird sie angeschärft und verursacht Geräusche und führt auch zu einer Abnahme der Stabilität des in Drehung ver setzten Korbes in der x-, y- und z-Ebene.

Das Gehäuse 10 hat insgesamt die Form eines Kegelstumpfs, der sich nach oben erweitert, und ist mit einem an den Boden 26 des Gehäuses angeformten Antriebslagerzapfen 24 versehen. Der Zap fen 24 fluchtet vertikal mit der Mittelachse des Gehäuses und ist in deren Innenbereich gerichtet. Wann der Zapfen 24 mit einem in dem Boden 30 des Korbes 12 angeformten Zapfengehäuse 28 zusammenwirkt, dient der Zapfen 24 im Zusammenwirken mit dem Zapfengehäuse 28 und dem Antriebsrad 20 des Motors 14 während der Drehung des Korbes zum Stabilisieren des Korbes 12 in der x-, y- und z-Ebene. In diesem Zusammenhang sei darauf hinge wiesen, daß im Rahmen der Erfindung das obere Ende des Zapfen gehäuses 28 mit einer (nicht gezeichneten) Verschleißbuchse und das untere Ende des Zapfengehäuses 28 mit einer (nicht gezeich neten) Lastbuchse ausgestattet sein kann. Der Lagerzapfen 24 kann in seiner Achse in beliebiger Weise befestigt sein, z. B. durch Ultraschallbefestigen auf seiner Achse in dem Boden des Gehäuses, angeformt oder mechanisch angebracht in dem Boden des Gehäuses in dessen Achse.

Das Gehäuse 10 weist außerdem eine an seinem Umfang herumge führte Schürze 32 auf, mit der es flach auf einen Tisch gesetzt werden kann. Der Boden des Gehäuses 10 besitzt eine Mehrzahl Öffnungen 68 und 70, die mit Abstand in Umfangsrichtung in dem Mantel des Kegels 88 angebracht sind, und der Boden des Gehäu ses 10 ist schwach geneigt zu den Öffnungen 68 und 70 hin, durch welche der in dem Gehäuse 10 vorhandene Extrakt in das Gefäß 16 abgegeben wird. Nach Bedarf kann das Gehäuse schwenk bar an den vertikalstehenden Arm 4 angelenkt sein oder kann einfach durch Reibungskräfte in der Tragkonstruktion gehalten werden. Wie Fig. 2 zeigt, hat der Korb 12 in einer bevorzugten Ausführungsform Kegelstumpfform mit Ausweitung nach oben, wobei der Umfang unter vorgewählten Winkeln gegenüber dessen Mittel achse verläuft.

Bei einer derartigen Ausführung ist die Konstruktion des Korbes 12 sehr ähnlich einer Kegelstumpfform mit niedrigerem Teil 34, dessen Umfang kleiner ist als der Umfang des oberen Teils 36, wobei die beiden Teile durch eine Mehrzahl von in Umfangsrich tung mit gegenseitigem Abstand vorgesehene Umfangsnasen oder -rippen 38, 40, 42 und 44 verbunden sind, die von dem unteren Teil 34 ausgehen und die obere Umfangskante des unteren Teils 34 mit der unteren Umfangskante des oberen Teils 36 verbinden. Die Anbringung der oben beschriebenen Nasen oder Rippen mit Ab stand führt zur Ausbildung einer Mehrzahl von Umfangsöffnungen oder -schlitzen 46, 48, 50, 52 und 54, deren Größe durch die Anordnung der Nasen oder Rippen bestimmt ist, so daß sich eine vorbestimmte Querschnittsfläche und örtliche Anordnung und da mit eine vorgewählte Verweildauer einer heißen Flüssigkeit, d. h. eines Flüssigkeits-Kaffeemehl-Gemischs oder von Caffeol, ergibt.

Die Nasen oder Rippen 38, 40, 42 und 44 sind unter einem vorge wählten Winkel nach unten angeordnet, um die Geschwindigkeit des durch die Öffnungen 46, 48, 50, 52 und 54 austretenden Kaf fee-Extrakts zu verringern und dadurch jede weitere Aufwärts wanderung von Flüssigkeit und Caffeol an der Korbwand zu ver hindern und/oder zu begrenzen. Der vorgewählte Winkel beträgt zwischen etwa 4° und 10° gegenüber der Mittelachse des Korbes (vgl. Fig. 3), jedoch können im Rahmen der Erfindung die Nasen oder Rippen in einer rechtwinklig zu der Mittelachse des Korbes 12 verlaufenden Ebene liegen.

In einer weiteren bevorzugten Abänderung der Erfindung können die Öffnungen oder Schlitze mit einem Mikrosieb 56 bedeckt sein, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt.

Der Korb 12 besitzt ferner einen Federring 58, der über den Öffnungen angeordnet ist und es verhindert, daß Flüssigkeit und Kaffeemehl in dem Korb zu hoch ansteigen, und der außerdem ein Filter 60 in dem Korb und an dem obenerwähnten Antriebsrand 22 festhält.

Im Rahmen der Erfindung kann natürlich die Zylinderwand des Korbes 12 sich stetig und gleichmäßig nach oben öffnen und all mählich an Umfang zunehmen, und die Öffnungen oder Schlitze 46, 48, 50, 52 und 54 können über dessen Umfang im oberen Abschnitt der Wand verteilt und voneinander durch Rippen oder Nasen 38, 40, 42 und 44 getrennt sein. Der für das Aufbrühen benutzte Korb 12 ist so groß, daß er herausnehmbar ist und in dem Gehäu se 10 zentrisch angeordnet werden kann.

Bei einer weiteren Abänderung des Korbes 12 ist eine Mehrzahl (nicht gezeichneter) radialer Rippen vorgesehen, die an der un teren Außenseite des Korbes 12 und der Außenseite des geformten Bodens 30 vorgesehen sind. Derartige Rippen verlaufen von der Mittelachse des Korbes aus radial nach außen und dienen dazu, den Extrakt dem unteren Auslaß des Gehäuses 10 zuzuleiten. Eine weitere bevorzugte Abwandlung des Korbes 12 sieht eine Mehrzahl Anschlagstreifen 62, 64 und 66 vor, die von dem Außen mantel des Korbes 12 unmittelbar oberhalb der Öffnungen oder Schlitze vorspringen und über diese abwärts unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Mittelachse des Korbes verlaufen, wie in Fig. 2A gezeichnet. Diese Streifen dienen zur Herabset zung der Geschwindigkeit des Extrakts und lenken den Extrakt nach unten ab. Nach Bedarf kann anstelle einer Mehrzahl von Streifen ein zusammenhängender Streifen um den Korb vorgesehen werden.

Das Gehäuse nach Fig. 1 ist am oberen Ende offen und besitzt eine Mehrzahl Öffnungen 68 und 70, die Durchlässe am Boden bil den, durch die der Extrakt abfließt. Oberhalb des Korbes 12 ist ein Zuleitungsbereich 72 für heiße Flüssigkeit vorgesehen. Der Zuleitungsbereich 72 für heiße Flüssigkeit steht durch ein Rohr in Fließverbindung mit dem Heizelement 8 und hat eine zen tral über dem Korb 12 befindliche Ausflußöffnung 34. Auslaßöff nungen 78 und 80 für Flüssigkeit befinden sich in einem unte ren Abschnitt des Zuleitungsbereichs 72 für heiße Flüssigkeit.

In Fig. 4 wird eine abgewandelte Ausbildung das an der Tragkon struktion befestigten, aber in Vertikalstellung benutzten An triebsmotors 14. Bei dieser Ausführung hat das auf der Welle 21 befestigte Antriebsrad 20 Kegelform und sein Außenrand be rührt den Außenrand des Antriebskranzes 22 des Korbes 12. Eine derartige Anordnung bietet eine etwas kompaktere und besser aussehende Konstruktion, stellt aber doch eine Vorrichtung dar, die in gleicher Weise arbeitet, wie oben beschrieben. Wegen der Vertikalstellung des Antriebsmotors arbeitet das Gerät je doch ruhiger, weil Vibrationen von dem Motor und ebenso von der Drehung des Korbes weniger störend und spürbar sind, weil sie gleichmäßiger über die Tragkonstruktion verteilt auftreten, während gleichzeitig die erforderliche Übersetzung zur Auf rechterhaltung der verlangten Drehzahl des Korbes geboten wird. Außerdem ergibt sich eine bessere Stabilität des Korbes 12 in der x-, y- und z-Ebene.

Eine weitere Abänderung des Erfindungsgegenstands ist in Fig. 5 dargestellt; diese Abänderung kann auch bei der Ausführung nach Fig. 1 vorgenommen werden. Das Schwungrad 23 des Motors 14 und der Antriebskranz 22 des Korbes sind danach mit einer Mehrzahl Magnete 82, 84, 85 und 87 versehen. Magnete wie etwa 82 und 84 können auf der Oberfläche des Motorschwungrades oder in der Oberfläche des Antriebsrades 20 selbst vorgesehen werden. Diese Magnete haben Abstand voneinander und sind über den Umfang des Schwungrades, Antriebsrades oder Kegels und den Antriebskranz miteinander fluchtend verteilt, so daß deren wechselnde Pole zusammenwirken, um ein Magnetfeld zwischen dem Antriebskranz und den Motorelementen auszubilden, so daß der Korb in Drehung um seine Mittelachse versetzt wird.

Die Magnete 86 und 88 in dem Antriebskranz 22 können aber zu dem gleichen Zweck auch in die zylindrische Wand des Korbes 12 eingesetzt werden. Im Rahmen der Erfindung können in diesem Zusammenhang die Magnete senkrecht oder parallel zu der Mittel linie der Vorrichtung in einer Anordnung mit wechselnder Pola rität verteilt werden. Zum Beispiel können sechs Poländerun gen, d. h. 20 Magnete in dem Erreger, verwendet werden (Fig. 5). Als Magnete können beispielsweise Aluminium-Nickel-Kobalt-Per manentmagnete mit etwa 12,7 kg (28 lbs.) Zugkraft oder Einzel magnete oder zweipolige Einzelmagnete mit sechs Segmenten ent gegengesetzter Polarität verwendet werden.

Bei der abgeänderten Ausführung nach den Fig. 6 und 7 liegen die Rippen 38 und 44 in einer rechtwinklig zu der Mittelachse des Korbes verlaufenden Ebene und verbinden den unteren Teil 34 mit dem oberen Teil 36. Das Filter 60 hat in dieser Ausführung die Form eines Ringes, der an seinem Platz über den Rippen und Öffnungen oder Schlitzen 46, 48, 50, 52 und 54 durch eine innen angeordnete Tragrippe 82 gehalten wird, die kreisförmig im In neren des Korbes verläuft und Abstand von der inneren Mantel fläche des Korbes hat. Bei dieser Ausführung einer erfindungs gemäßen Vorrichtung ist die Tragrippe 82 einfach durch Erhöhen der aufwärts gerichteten Wand des unteren Teils 34 des Korbes gebildet oder einfach dadurch, daß die Rippen 38 und 44 mit dem unteren Teil 34 des Korbes an einem Punkt unterhalb von dessen oberem Rande verbunden werden, was ausreichend ist, um eine innenliegende, herumlaufende Tragrippe 82 zu bilden.

Wie schon in Fig. 1 gezeigt, haben das Gehäuse 10 und der Korb 12 vorzugsweise Kegelstumpfform und sind so groß ausgebildet, daß der Korb derart in das Gehäuse eingesetzt werden kann, daß die aufwärts gerichtete Außenwandfläche des Korbes Abstand von der aufwärts gerichteten Innenwandfläche des Gehäuses hat, so daß ein ringförmiger Ausflußdurchlaß 90 mit geneigten Wänden entsteht, die aus dem Korb austretende Flüssigkeit und Caffeol nach unten in den Ausflußdurchlaß und durch die Löcher oder Öffnungen 68 und 70 in dem Boden des Gehäuses leiten. Der Boden 26 des Gehäuses 10 ist praktisch eben, kann aber auch mäßig konkav ausgeführt sein und ist mit einem nach oben weisenden kegelförmigen Element 86 versehen, das auf der Innenseite des Bodens und um den Zapfen 24 angeordnet ist, wodurch ebenfalls der Strom von Flüssigkeit und Caffeol durch die Löcher oder Öffnungen in dem Boden des Gehäuses geleitet wird.

Ferner ist vorzugsweise ein ähnliches, nach unten gerichtetes kegelförmiges Element 88 an der Außenseite des Bodens des Ge häuses um den Zapfen 24 angebracht. Auch dieses Element dient zum Leiten von Flüssigkeit und Caffeol, die durch die Öffnungen 68 und 70 fließen, in die Ablauftülle 32 und in das Gefäß 16. Flüssigkeit und Caffeol fließen durch die Öffnungen 68 und 70 und dank der Wirkung von Kapillarkräften und/oder Oberflächen spannung abwärts an der konisch zulaufenden Oberfläche des Ele ments 88 entlang, wodurch die durch die Öffnungen 68 und 70 hindurchtretende Flüssigkeit zusammengeführt und in das Gefäß 16 geleitet wird.

Nach Bedarf kann der Boden des Gehäuses mit (nicht gezeichne ten) Stützen versehen sein, damit das Gehäuse aufrecht steht, wenn es aus der Tragkonstruktion der Vorrichtung herausgenommen wird.

Das Gehäuse 10 kann, wie schon erwähnt, schwenkbar an dem ver tikal stehenden Tragarm 4 angebracht sein oder einfach durch Reibungshaftung in der Tragkonstruktion angeordnet und gehalten werden, so daß es zum Reinigen leicht herausgenommen werden kann.

Korb und Gehäuse sowie die Tragkonstruktion können aus den ver schiedensten Materialien hergestellt sein, etwa aus allgemein in der Nahrungsmittelindustrie verwendeten Kunststoffen und Metallen. Allgemein brauchbare Materialien sind diejenigen, die den darin verarbeiteten Nahrungsmitteln keinen widrigen Ge schmack verleihen oder von diesen ausgelaugt werden; sie müssen ferner leicht zu reinigen sein und Temperaturen mindestens bis zum Siedepunkt des Wassers, also 100°C, und darüber hinaus ver tragen. Vorzugsweise besitzt das Material Eigengleitfähigkeit oder Lubrizität.

Zu den geeigneten Kunststoffen sind unter anderen zu rechnen: nichtkristalline Thermoplaste wie Polyvinylchloride (PVC), Sty rol/Acrylnitril-Harze (SAN), Acrylnitril/Butadien/Styrol-Harze (ABS), Polystyrole, Kunststoffe auf Phenylenoxid-Basis, Poly carbonate und Polysulfone, ferner halbkristalline Thermoplaste wie Nylon, Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, Aceta le, Fluorpolymere, z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE), und ther moplastische Polyester, ferner duroplastische Kunststoffe mit Übergang wie Epoxyharze, Harnstoffharze, Alkydharze, duropla stische Polyester und Diallylphthalat, ferner duroplastische Kunststoffe ohne Übergang wie Phenolharze, Melaminharze und Si likonharze sowie deren Copolymere und Verschnitte, einschließ lich Glas und/oder dessen mineralverstärkte Gemische. Als Kunststoffe werden Acetale, Polypropylene, Polycarbonate, ABS- Polymere und -Copolymere, Polysulfone und Polyetherimide, Ace tale, Polypropylene, Polycarbonate und von der FDA (Food and Drug Administration) zugelassene Elastomer-Materialien, wie Si likon, bevorzugt.

Geeignete Metalle sind unter anderen nichtrostender Stahl und mit nichtrostendem Stahl überzogenes Eisen und Eisenlegierun gen, Aluminium und Kupfer und Kupferlegierungen, überzogen mit nichtrostendem Stahl u. dgl. Von den genannten Materialien wer den Acetale, Polypropylen, Polycarbonate, Polyetherimide und nichtrostender Stahl besonders bevorzugt.

Der Boden 30 des Korbes 12, der in dem Gehäuse 10 herausnehmbar und koaxial mit dem Gehäuse angeordnet ist, ist ebenso wie der Boden des Gehäuses im wesentlichen eben (oder kann konkav ge formt sein) und kann eine Mehrzahl (nicht gezeichneter), um die Mittelachse des Gehäuses herum angeordnete Löcher oder Öffnun gen besitzen, die so groß sind, daß aufgebrühter Kaffee, aber kein Kaffeemehl durch sie hindurchtreten kann. Außerdem können Gehäuse und Korb eine Mehrzahl (nicht gezeichneter) Rippen an den Außenseiten ihres Bodens oder ihrer Grundfläche aufweisen, die von ihren Mittelachsen radial nach außen zeigen.

Gehäuse 10 und Korb 12 haben, wie schon erwähnt, kegelstumpf artig geformte Wände, die vom Boden bzw. der Grundfläche nach oben verlaufen. Der Neigungswinkel der Wände gegenüber der Mittelachse liegt im Bereich zwischen etwa 5° und etwa 12°. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel jedoch 8° bis 9°. Das gilt insbesondere für den Neigungswinkel der Korbwand, damit der Kaffee in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit möglichst guter Wirkung aufgebrüht werden kann. Der Grund dafür ist, daß, wenn der Korb mit einem darin befindlichen Bett aus Kaf feemehl und Wasser in Drehung versetzt wird, die Kräfte der Zentrifugalbeschleunigung das Bett aus Kaffeemehl und Wasser radial auswärts in Richtung auf die Korbwand und an dieser auf wärts in Richtung auf die Öffnungen bewegen, durch welche Was ser und Caffeol in die Ausflußdurchlässe 90 und von dort durch die Öffnungen im Boden des Gehäuses in das Gefäß 16 geleitet werden. Das Kaffeemehl sollte nicht so weit aufwärts wandern, daß die Öffnungen von ihm zugesetzt werden.

Der Neigungswinkel der Korbwand, die Menge Kaffeemehl und Was ser in dem Korb und die Drehzahl des Korbes stehen miteinander in Beziehung und bestimmen die Höhe, bis zu der Kaffeemehl und Wasser in dem Korb aufwärts wandern. Die Drehzahl des Korbes kann erhöht oder vermindert werden, um Zentrifugalkräfte zu entwickeln, die dem Bett aus Kaffeemehl und Wasser in dem Korb bei einem bestimmten Neigungswinkel das gewünschte Strömungs bild verleihen, und um die günstigste Kontaktdauer zwischen Wasser und Kaffeemehl und das wirkungsvollste und wünschenswer teste Durchfeuchten und Extrahieren von Geschmackskomponenten aus dem Kaffeemehl zu erzielen.

Eine gleichmäßige Steuerung der Aufbrühbedingungen unter Be rücksichtigung der Zuleitung von Wasser in den Korb bei der günstigsten Temperatur und in für das wirkungsvollste Extrahie ren von Komponenten aus einer bestimmten Menge Kaffeemehl in dem Korb geeigneten Mengen, ferner des Neigungswinkels des Kor bes, der Drehzahl des Korbes und der Anordnung, Anzahl und Grö ße der Öffnungen ist wünschenswert; diese Merkmale bedingen einander, wenn ein Kaffee bester Beschaffenheit bei wiederhol ter Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden soll.

Die spezielle Drehzahl für eine spezielle Menge Kaffeemehl und Wasser in einem Korb mit einem speziellen Neigungswinkel läßt sich leicht durch Routineversuche nach dem oben angegebenen Prinzip ermitteln. Ganz allgemeinen hat sich gezeigt, daß, wenn der Neigungswinkel des Korbes vergrößert wird und sich ei ne spezielle Menge Kaffeemehl und Wasser in dem Korb befindet, die Drehzahl des Korbes erhöht werden muß, um den gewünschten Verlauf des Fortschreitens der Durchfeuchtung des Kaffeemehls und des Extrahierens von Geschmackskomponenten aus dem in dem Korb befindlichen Kaffeemehl zu erreichen. Umgekehrt muß, wenn der Neigungswinkel kleiner ist und sich die gleiche Menge Kaf feemehl und Wasser in dem Korb befindet, die Drehzahl herabge setzt werden, und dann kann in dem Korb der gewünschte Verlauf des Wanderns von Kaffeemehl und Wasser sowie der Durchfeuchtung und der Extraktion erreicht werden.

Zwar kann die Drehzahl des Korbes in weitem Umfang zwischen niedrigen Werten von etwa 200 min^-1 bis zu hohen Werten von etwa 500 min ^-1 variieren, jedoch sind Drehzahlen des Korbes von weniger als etwa 200 min^-1 unzweckmäßig, weil ein großer Zeit aufwand erforderlich wäre, um ein Bett von Kaffeemehl in dem Korb zu durchfeuchten und die Extraktion herbeizuführen. Ande rerseits können Drehzahlen von mehr als 500 min^-1 dazu führen, daß das Kaffeemehlbett mit unkontrollierbarer Geschwindigkeit an der Korbwand emporklettert und die Öffnungen übersteigt, die mitgenommenes Kaffeemehl führen. Um diesen Effekt auszuglei chen, könnte die Korbhöhe vergrößert werden, aber es besteht kein vernünftiger Grund für die Verwendung eines größeren Kor bes, wenn die gleiche Wirkung mit geringeren Drehzahlen er reicht werden kann. Im allgemeinen können Drehzahlen des Korbes um seine Mittelachse von mehr als etwa 200 min^-1, vorzugsweise mehr als etwa 280 min^-1, und Drehzahlen von weniger als etwa 500 min^-1, vorzugsweise weniger als etwa 400 min^-1, beim Be treiben einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine angewandt wer den. Die günstigste Drehzahl für eine Kleinverbrauchermaschine (für 2 Tassen) bis zu einer gewerblichen Großverbrauchermaschi ne (für 100 Tassen) läßt sich nach der Erfindung leicht bestim men.

Größe, Zahl und Anordnung der Öffnungen lassen sich ebenfalls leicht durch Versuche ermitteln. Ganz allgemein sollte die Ausdehnung des mit Öffnungen versehenen Bereichs so groß ge wählt werden wie möglich, während gleichzeitig Flüssigkeit in dem Korb gehalten werden sollte, um maximale Extraktion zu er zielen. Die Öffnungen sollten an der geneigten Korbwand an einer ausreichend hoch über dem Korbboden liegenden Stelle an geordnet sein, so daß in dem Korb aufwärts wanderndes Kaffee mehl die Öffnungen nicht verstopfen kann und damit weiter eine vollständige Durchfeuchtung und Extraktion des Kaffeemehls er folgt. Was die Zahl der Öffnungen betrifft, so ist die Zahl umso geringer, je größer der Durchgangsbereich der Einzelöff nung ist. Es sollte möglichst viel freie Fläche vorgesehen werden.

Die beste Ausbildung wäre unter idealen Verhältnissen eine fortlaufende Öffnung längs der Umfangslinie des Korbes oberhalb des Punktes, an dem der untere und der obere Teil des Korbes aufeinanderstoßen. Bei dieser Ausführung ergäbe sich aber keine Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Korbabschnitt. Infolgedessen sind mindestens zwei Tragrippen oder -nasen, etwa 38 und 40 erforderlich, um Korboberteil und -unterteil mitein ander zu verbinden. Andererseits werden, um eine für den prak tischen Gebrauch ausreichend steife und dauerhafte Korbkon struktion zu schaffen, vier bis sechs Rippen nach Art von 38 und 40 vorgesehen, und in einem so gebildeten Korb läßt sich eine ausreichende Durchfeuchtung des Kaffeemehls und ein aus reichender Durchtritt von Caffeol und Flüssigkeit durch die Öffnungen erzielen.

Für den praktischen Gebrauch hat sich herausgestellt, daß in der nach der Lehre der Erfindung aufgebauten Kleinverbraucher- Kaffeemaschine, in welcher der Korb eine Größe zur Verwendung von 74 g Kaffeemehl und 1333 ml Wasser zur Herstellung von bis zu 10 Tassen Kaffee hat und in welcher der Neigungswinkel der Korbwand etwa 9° bis 10° beträgt und die Drehzahl zwischen 280 und 350 min^-1, vorzugsweise bei etwa 310 min^-1 liegt, die Öff nungen etwa 2,5 mm (0.10′′) lang sein und über den Umfang des Korbes etwa 25 mm (1.0 inch) hoch über dem höchsten Punkt, den das Kaffeemehl bei seinem Aufsteigen an der Korbwand erreicht, und etwa 89 mm (3½ inches) über dem Boden des Korbes angeordnet sein sollten. Bei einem derartigen Aufbau und derartiger Be triebsweise wird vorzeitige Extraktion vermieden und eine prak tisch vollständige Durchfeuchtung und Extrahierung wird bei einer gegebenen Drehzahl erzielt, und durchweg ergeben sich ebenfalls zehn Tassen Kaffee, wobei sowohl die Vorrichtung als auch das Produkt den Forderungen der Veröffentlichungen Nr. 126 und 128 des Coffee Brewing Center des Pan-American Coffee Bureau, New York, N.Y., herausgegeben 1972 und 1973, entspre chen, auf welche Veröffentlichungen hierdurch ausdrücklich hin gewiesen wird.

Nach Fig. 8 kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein oberer Deckel oder ein oberes Verschlußteil 92 benutzt werden. Der Deckel 92 weist einen eingetieften oberen Abschnitt 94 und nach unten gerichteten, umlaufenden Rand 96 auf. Eine Mehrzahl über den Umfang verteilter Schlitze 98, 100, 102, 104, 106 und 108 befindet sich im oberen Abschnitt des Deckels. Innerhalb des eingetieften Abschnitts ist eine Mehrzahl radialer Schlitze nach Art des Schlitzes 110 vorgesehen, und der eingetiefte obere Abschnitt 94 wird von einem Verschlußteil bedeckt, dessen Öffnungsteil 112a herausgehoben gezeichnet ist, um die Schlit ze, z. B. Schlitz 110, freizulegen.

Der Deckel 92 weist ferner einen unteren Deckelteil 114 mit einer nach oben zeigenden umlaufenden Rippe 116 auf, die so ausgebildet ist, daß sie im Reibschluß in die Innenseite des Randes 96 eingreift, und die eine Mittelöffnung 118 besitzt, in welcher eine mit einer Mehrzahl von Öffnungen oder Lüftungs löchern 122, 124, 126 und 128 versehene Nabe 120 mit Reibschluß angeordnet ist. Im zusammengesetzten Zustand wird der Deckel an einem Schwenkarm 130 durch eine Nabe 132 mittels eines Vor sprungs 134 befestigt, der in ein (nicht gezeichnetes) passen des Gegenelement im Inneren des Arms 130 eingreift. Der zusam mengesetzte Deckel wird dann in beliebiger geeigneter Weise schwenkbar an dem aufrecht stehenden Tragarm 4 durch Anbringen der Nabe 132 an einem nach oben vorspringenden Teil 136 (Fig. 1) befestigt.

Der untere Deckelteil 114 des Deckels ist einwärts gegen seine Mittelachse geneigt, und der obere Deckelteil 94 mit den Schlitzen nach Art des Schlitzes 110 ist ebenfalls einwärts gegen seine Mittelachse geneigt. Die Schlitze 98 und so fort, die Schlitze 110 und so fort und die Löcher 122 und so fort lassen von dem Korb 12 aufsteigenden Dampf in die Umgebungsluft entweichen. Gleichzeitig fließt das gesamte Kondensationspro dukt dieses Dampfes, nachdem der eingetiefte Deckelteil 94 und der untere Deckelteil 114 abwärts geneigt sind, in Richtung auf die Mittelachse des Deckels und wird durch die Löcher 122 und so fort in den Korb 12 zurückgeführt.

In Fig. 9 ist eine bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzu setzende typische Steuerschaltung schematisch dargestellt; sie umfaßt eine Stromversorgung 136, die an eine Stromzuführung 138 angeschlossen ist, die mit einem Stecker 140 an eine (nicht ge zeichnete) Spannungsquelle anzuschließen ist. In der Stromzu führung 138 liegt ein Ausschalter 142 zwischen der Stromversor gung 136 und dem Stecker 140. Die Stromversorgung 136 steht außerdem in Verbindung mit entsprechenden Stromzuleitungen 144, 146 und 148 für das Steuerpult 150, die Heizvorrichtung 8 und den Motor 14.

Das Steuerpult 150 ist handelsüblich und kann mit den geeigne ten Widerständen und Thermostaten und der Verdrahtung für den automatischen Betrieb der Vorrichtung versehen werden, ferner mit (nicht gezeichneten) Steuertasten oder dergleichen zur ma nuellen Bedienung. Die Heizvorrichtung 8 besitzt vorzugsweise zwei Elemente, einen Schnellheizer 8 und einen Langsamheizer 8a (Fig. 1). Wird der Schalter 142 auf "EIN" gestellt, so erhält das Heizelement 8 Strom und wird thermostatisch geregelt, und Wasser, das durch eine (nicht gezeichnete) Öffnung in den Tank 6 gefüllt ist, wird bis knapp unter den Siedepunkt aufgeheizt, d. h. bis auf etwa 89°C (192°F), und das Wasser fließt aus dem Tank 8 in die Rohre 74 und durch die Wasserverteilungsmittel 76, von denen aus es in den Korb 12 eintritt. Es dauert im all gemeinen 3 bis 4 s, um das Wasser beim Vorbeilauf an dem Heiz element auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen.

Während das Wasser auf diese Weise erhitzt wird, schaltet ein geeigneter Programmschalter an dem Steuerpult ebenfalls auto matisch den Motor auf eine geeignete Drehzahl, die durch einen (nicht gezeichneten) Knopf oder Widerstand an dem Steuerpult eingestellt ist. Wasser wird auf diese Weise in den Korb gelei tet und erreicht das zuvor in den Korb 12 gegebene Kaffeemehl. Wenn die Rotationsperiode abgelaufen ist, hält der Programm schalter in dem Steuerpult den umlaufenden Korb automatisch an, und der Heizthermostat läuft weiter, um einen Aufwärmzyklus für das Gefäß 16 einzuleiten. Das Schnellheizelement 8 wird abge schaltet, und das Langsamheizelement 8a wird eingeschaltet, um den Kaffee in dem Gefäß 16 warm zu halten.

Eine bevorzugte elektronische Schaltung für die erfindungsge mäße Kaffeemaschine ist jedoch in den Fig. 10, 11 und 12 wiedergegeben.

Danach umfaßt eine bevorzugte elektronische Steuerschaltung zwei Hauptsektionen, und zwar eine elektronische Sektion Motor antrieb 152 und eine elektronische Sektion Motorsteuerung 154. Die Sektion Motorantrieb 152 ist über Zuleitungen 156 und 158 mit einer (nicht gezeichneten) äußeren Stromquelle verbunden, etwa 110 V Wechselstrom oder 220 V Wechselstrom, und liefert über die Leitungen 162 und 164 eine geregelte Spannung für den Motor 160. Die Sektion Motorantrieb 152 besitzt außerdem eine Zuleitung 166 aus der Motorsteuerungselektronik 154. Die Sek tion Motorantrieb 152 zeigt ferner eine Schaltdrahtanordnung 168 (Fig. 11), die während des Schaltungsaufbaus eingelötet wird, um einen Doppeltransformator 170 für den vorgesehenen Eingangsstrom zu bilden. Die Sektion Motorsteuerung 154 über wacht den Aufheizthermostaten 172 der Kaffeemaschine und be wirkt eine verzögerte Motorabschaltung nach dem Öffnen des Thermostaten 172, womit das Ende des Aufbrühzyklus angezeigt ist, und hält den Motor abgeschaltet bis zur neuerlichen Strom zufuhr.

Die in weiteren Einzelheiten in Fig. 11 dargestellte Motor antriebselektronik liefert die Reglergleichspannung zum Speisen des Motors, der den Korb antreibt, und weist neben der Zulei tung, etwa 156, der Schaltdrahtanordnung 168, und dem Doppel transformator 170 auf der Ausgangsseite des Transformators einen Zweiweggleichrichter 174 auf, dem ein Spannungskonstant halter 176 nachgeschaltet ist, der über Ausgangsleitungen, etwa die Leitung 162, mit dem Motor 160 verbunden ist.

Der Transformator 170 ist vorzugsweise ausgelegt für 10 VCT # 0.25 A auf der Sekundär- oder Ausgangsseite und verwendet eine Mittelanzapfung, auf die stromab der Zweiweggleichrichter 174 folgt und anschließend der Spannungskonstanthalter 176 und wan delt nichtstabilisierte Gleichspannung um in stabilisierte Gleichspannung zur Verwendung in dem Motor 160.

(Nicht gezeichnete) 1 Ohm-Widerstände B9 und R10 liegen in Rei he mit den (nicht gezeichneten) Dioden des Zweiweggleichrich ters 174, zum Schutze der Dioden gegenüber Einschaltstromstößen beim Laden des (nicht gezeichneten) 1000 µF-Kondensators in dem Gleichrichter 174. In der bislang beschriebenen Schaltung be trägt die vor dem Spannungskonstanthalter bestehende ungeregel te Gleichspannung etwa 6 V mit einer Welligkeit von etwa 1,5 V p-p. Der einstellbare Spannungskonstanthalter liefert dem Mo tor somit eine genaue und stabile Spannung.

Zu dem Spannungskonstanthalter 176 gehört ein (nicht gezeichne tes) 100 Ohm-Potentiometer, um eine Spannung abzugeben, die eingestellt werden kann für den Ausgleich von Toleranzen in Mo tor und Getriebe. Der Spannungskonstanthalter besitzt außerdem eine Diode D3, die einen zusätzlichen Spannungsabfall bei nied rigen Ausgangsspannungen ergibt, und einen REFET-Transistor schalter Q3, der den Motor ein- und ausschaltet nach einem Si gnal aus der Sektion Motorsteuerung 154. Ferner befindet sich in der Schaltung ein auf 18°C/W ausgelegter (nicht gezeichne ter) Kühlkörper, der die von dem Spannungskonstanthalter er zeugte Leistung von etwa 1 W abführt, und der dazu dient, des sen Grenzschichttemperatur auf etwa 90°C (194°F) bei 65°C Umge bungstemperatur zu begrenzen.

Die Elektronik-Sektion Motorsteuerung 154, die in Fig. 12 im einzelnen dargestellt ist, schaltet den Motor ein, wenn die Kaffeemaschine eingeschaltet wird und schaltet den Motor mit Verzögerung ab, wenn das heiße Wasser durch die Heizrohre ge flossen ist, wie durch das Öffnen des Thermostaten angezeigt wird.

Wie in Fig. 12 erkennbar, umfaßt die Sektion Motorsteuerungs elektronik 154 die Heizvorrichtung und den Thermostaten 172, versehen mit einem Lesesignal 178, das an den Thermostatausgang und über eine Leitung 180 an einen der Heizvorrichtung nachge schalteten Optokoppler 182 geführt ist, welcher Optokoppler seinerseits über eine Verbindungsleitung 186 mit einem J-K- Flipflop 184 und dann über eine Leitung 188 mit dem Motor 160 verbunden ist. Ein geerdeter Kondensator 190 liegt zwischen dem Optokoppler und dem J-K-Flipflop.

Der J-K-Flipflop 184, der (nicht gezeichnete) NAND-Glieder auf weist, enthält ferner einen den Kondensator 190 (Zeitkonstante = 1 s) ladenden Widerstand 192 zur Herbeiführung der Einschalt- Rückstellung. Der Flipflop schaltet ein bei hoher /Q-Ausgangs spannung (U2, Anschlußstift 4, nicht gezeichnet). Der /Q-Aus gang ist die ein/aus-Steuerung für den Motorschaltertransistor und schaltet den Motor ein bei fließendem Strom. In diesem Zeitpunkt ist der Kaffeemaschinen-Thermostat geschlossen, so daß der 110 V- oder 220 V-Wechselstrom an die Heizvorrichtung gelangt und das Wasser aufheizt. Das Wasser hält das Heizrohr auf ungefähr 100°C. Wenn das Wasser aus dem Rohr herausgekocht ist, steigt die Rohrtemperatur an, und der Thermostat öffnet. Die Motorsteuerungselektronik überwacht das, wobei der Opto koppler 182 den Kondensator 190 lädt. Bei Stromfluß und bis das Wasser aus dem Erhitzungsrohr kochend heraustritt, tastet der Optokoppler den Strom durch (nicht gezeichnete) eingebaute Wi derstände R1 und R2 ab und lädt den Kondensator. Der Flipflop- Eingang J (U2, Anschlußstift 8) überwacht den Kondensator, und wenn der Thermostat öffnet, lädt der Optokoppler den Kondensa tor nicht weiter, der Kondensator beginnt sich zu entladen, und der Flipflop kippt, wodurch der Motor abgestellt wird, wenn die Spannung unter die Flipflop-Schwelle sinkt. Der Flipflop bleibt in diesem Zustand und hält den Motor abgeschaltet, bis der Strom wieder fließt. Wenn der Thermostat wegen der Abkühlung der Heizrohre wieder schließt, wird der Kondensator wieder ge laden, aber der Zustand des Flipflops bleibt unverändert, bis der Strom wieder fließt. Die RC-Zeitkonstante bei der Konden satorentladung wird so hoch gewählt, daß eine Verzögerung der Motorabschaltung von 10 bis 15 s nach dem Abschluß des Aufbrüh zyklus erreicht wird. Die Widerstände R1 und R2 begrenzen den Stromeingang an dem Optokoppler auf etwa 3 mA. Sowohl R1 als auch R2 werden benutzt, wenn die Eingangsspannung 220 V Wech selstrom beträgt, und nur einer von beiden wird benutzt bei ei ner Eingangsspannung von 110 V Wechselstrom. Die Motorsteue rungselektronik arbeitet mit der unstabilisierten Spannung von der Motorantriebselektronik als Speisespannung.

Die beschriebene Elektronik der Kaffeemaschine enthält einige Elemente, die für den sicheren Gebrauch der Maschine wichtig sind. Der Transformator und der Optokoppler sind Spannungen in der Größenordnung von mehreren tausend Volt aus dem 110 bis 220 Volt-Wechselstromnetz ausgesetzt. Eine Erdableitung ist vorge sehen zur Verwendung in Erdung erfordernden Anwendungsfällen, so daß die Sekundärspannung des Transformators nicht floatet. In den Spannungskonstanthalter selbst ist ein Überstromschutz eingebaut, der wirksam wird bei etwa 1,3 A, sowie ein thermi scher Überlastungsschutz, der den Regler abschaltet, wenn die Chiptemperatur 170°C übersteigt. Weitere Ausgangsstrombegren zungen für niedrigere Stromwerte können wahlweise als Schutz gegen Ausgangskurzschlüsse und Motorblockierungen vorgesehen werden.

Natürlich können die oben beschriebene Regelschaltung und deren verschiedene Elemente so eingerichtet werden, daß sie die ver langten Betriebsabläufe mit bekannter und leicht verfügbarer Technologie ausüben, und deren elektrische und/oder mechanische Bestandteile sind ohne weiteres erhältlich und können vom Fach mann zusammengestellt werden, so daß die verlangten Betriebs abläufe erzielt werden, d. h. daß die Schnellaufheizung und die Drehung des Korbes nacheinander oder gleichzeitig ablaufen und nach Bedarf abgeschaltet sind beim Betreiben der Schwachheizung zum Warmhalten des Kaffees.

Gemäß der Erfindung besitzt ein bevorzugter Korb eine Mehrzahl enger, langgestreckter Öffnungen, die sich an der oberen Um fangswand des Korbes befinden und auf deren Umfangslinie ver laufen. Die Öffnungen sind örtlich so angeordnet, daß sie oberhalb einer Höhe liegen, bis zu welcher das Kaffeemehl und die wäßrige Lösung an der Korbwand infolge der Zentrifugalbe schleunigung während der Drehbewegung des Korbes aufsteigen. Ein zweiter, nach oben sich erweiternder Kegelstumpf von gerin gerem Umfang befindet sich unmittelbar unterhalb der oberen Um fangswand. Wenn die Öffnungen längs der Umfangsflanschen der oberen und unteren Wandteile des Korbes angeordnet werden, wird der aus dem Korb austretende Extrakt an der Außenseite der Korbwand entlang nach unten längs der Ausflußkammer 90 und von dort in das Gefäß 16 geleitet.

Die Mehrzahl Öffnungen in dem Korb wird von einer Mehrzahl Rip pen, etwa Rippen 44, in gleichem gegenseitigen Abstand gehal ten. Die Rippen sollten so schmal wie möglich sein, um die von den Öffnungen eingenommene Fläche so groß wie möglich halten zu können, damit der flüssige Extrakt von der wäßrigen Lösung ab gezogen werden und aus dem Korb austreten kann. Bei einer be vorzugten Ausführung haben die Rippen zwischen den Öffnungen gleichen gegenseitigen Abstand, um ein Trockenbleiben des Kaf feemehls während des Mischvorgangs zu verhindern.

Die Größe der Öffnungen hängt von der Zentrifugalbeschleuni gung, dem Winkel der Korbwand, der Menge von Kaffeemehl und Flüssigkeit und außerdem von der Teilchengroße des Kaffeemehls ab. Eine bevorzugte Öffnungsgröße ist 3,18 mm (0.125 inch).

Übliche Kaffee-Papierfilter, z. B. 88,9 mm (3.5 inch) unterer Durchmesser, 127 mm (5 inch) oberer Durchmesser und 57,2 mm (2.25 inch) vertikale Wand bei 5 bis 15° Neigung, können in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden.

Wenn derartige Standard-Kaffee-Papierfilter in einer erfin dungsgemäßen Kaffeemaschine verwendet werden, hat das Papier filter, der Papierstreifen oder das Papierband vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,05 mm (0.0020 inch) und ist etwa 48 cm (19 inches) lang. Derartige Filter werden einfach in die Wanne unter der Lippe des Korbes eingelegt, wie oben angegeben, so daß die Öffnungen bedeckt sind.

Ferner kann aber in den Korb ein Papierfilter so gelegt werden, daß es die gesamte Korbinnenwand praktisch vollständig bedeckt. Das Filter hat Kegelstumpfform und hat einen kleineren Radius als der Korb, so daß es darin auf seiner Innenwandfläche ruht. Das Filter kann aus einem dünnen Draht- oder Kunststoffsieb bestehen, aber typischerweise besteht es aus Papier mit 0,15 mm Maschenweite (100 mesh) und dient dazu, Kaffeemehlteilchen in der wäßrigen Lösung festzuhalten und daran zu hindern, durch die Öffnungen aus dem Korb auszutreten.

Natürlich lassen sich im Rahmen der Erfindung zahlreiche unter schiedliche Filterelemente in der erfindungsgemäßen Kaffeema schine verwenden. Beispielsweise können wiederverwendbare Fil terelemente, z. B. Formfilter mit offenzelliger Struktur aus Ma terialien wie Nylonacetat verwendet werden. Nach Gebrauch kön nen derartige Filter einfach ausgespült und wiederverwendet werden. Andererseits können auch Permanentfilterelemente ein gesetzt werden. Derartige Elemente können als Mikrosiebstruktur aus nichtrostendem Stahl oder gewebtem thermoplastischem Mono filament-Nylon oder -Propylen u. dgl. bestehen und können stän dig in dem Korb verbleiben. Nach dem Gebrauch wird der Korb einfach ausgespült, um diese Filterelemente zum Wiedergebrauch zu reinigen. Außerdem kann eine Kombination von Permanent- und Einsatzfilterelementen angewandt werden, wobei das Einsatzele ment nach Gebrauch weggeworfen wird und das Permanentelement zur Wiederverwendung gespült wird.

Ein geeigneter Motor 14 ist ein an dem oberen Teil des vertikal stehenden Tragarms angebrachter Gleichstrommotor, man kann aber auch einen Wechselstrommotor verwenden. Der Motor hat für den Antrieb ein Abwicklungsreibrad, das axial an dem Motor ange bracht ist und eine flache Außenseite besitzt, die im wesent lichen senkrecht zu der Korbanordnung verläuft. Das Gewicht des Motors für sich oder die Kraft einer (nicht gezeichneten) zusätzlichen Feder bringen das Antriebsrad in unmittelbaren Kontakt mit dem an dem oberen Außenrand des Korbes befindlichen Antriebskranz. Wenn der Motor das Antriebsrad in Drehung ver setzt, veranlaßt dieses den Korb zur Drehung um seine Mittel achse mit einer vorbestimmten Drehzahl.

Wie erwähnt, weisen die Heizeinrichtung und die Einrichtung zur Flüssigkeitszuleitung ein Heizelement auf, das in der Grund platte liegt und in Fließverbindung mit dem Flüssigkeitsvorrat steht. Um zwölf Tassen Kaffee aufzubrühen, reicht ein 1000 W- Heizer aus.

Das in den Korb eintretende Wasser sollte über etwa 85,0°C (185°F), vorzugsweise über 87,8°C (190°F) und am besten über etwa 88,9°C (192°F) heiß sein. Die Temperatur des in den Korb eintretenden Wasser sollte unter etwa 90,6°C (195°F) und vor zugsweise unter 89,4°C (193°F) liegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Gesamt-Extrak tionszeit 8 min, gerechnet von dem Zeitpunkt an, in dem die Flüssigkeit die vorbestimmte Zeit für acht Tassen (US) aufge brühtem Kaffee erreicht. Im übrigen können zur Steuerung des Betriebes des Erfindungsgegenstandes Schaltungen und/oder Zeit schalter und Verzögerungsmittel eingebaut werden, außerdem kön nen zu Kontrollzwecken Thermoelemente oder andere temperatur empfindliche Elemente vorgesehen werden.

Bei einer abgewandelten Ausführung kann die Erfindung zur Her stellung eines konzentrierten Kaffees, etwa von Espresso, ein gesetzt werden, indem einfach weniger Flüssigkeit und mehr Kaf feemehl verwendet wird.

Man konnte feststellen, daß durch Steuerung von Parametern des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrich tung, insbesondere durch Steuerung der Anwendung von Zentri fugalbeschleunigung und Verweildauer bei einer vorerhitzten, Kaffeemehl enthaltenden wäßrigen Lösung, Caffeol und andere wichtige Geschmacks- und Geruchskomponenten fast vollständig und selektiv aus dem Kaffeemehl extrahiert werden können. Diese vorgewählte Zentrifugalbeschleunigung und Verweildauer haben eine mindestens dreifache Wirkung auf verstärkte Extraktion der Kaffee-Geschmacks- und -Geruchskomponenten:

1) die gesamte Oberfläche des Kaffeemehls und jedes Par tikels des Kaffeemehls werden gleichmäßig von der Flüssigkeit benetzt, so daß sich eine wäßrige Lösung bildet;
2) die Flüssigkeit wird durch die Oberfläche und in die feste Struktur jedes Kaffeemehlpartikels gedrückt; und
3) es wird eine Öl(Caffeol)/Flüssigkeits-Emulsion gebil det.

Überraschenderweise ließ sich außerdem feststellen, daß diese gewählte Zentrifugalbeschleunigung und Verweildauer, die die selektive Extraktion von Caffeol und anderen wichtigen Ge schmacks- und Geruchskomponenten verursacht, gesteuert wird durch die Wechselbeziehung zwischen: der Drehung des Korbes, der Geometrie des Korbes, darunter dem Winkel der Korbwand (den Korbwänden) gegenüber dem Boden und der Mittelachse, dem Korb durchmesser und der Korbtiefe, der Flüssigkeitstemperatur und dem Ort und der Querschnittsfläche des Filters.

Ein besonderer Vorteil der bisher beschriebenenen Anordnung ist, daß der Durchsatz der Flüssigkeit durch das Kaffeemehl, wenn auch ein kontinuierliches Fließen erfolgt, bei dem die wäßrige Lösung der Zentrifugalbeschleunigung unterworfen ist, allein durch die Konfiguration der erfindungsgemäßen Anordnung bestimmt wird. Folglich ist es durch Anwendung der Erfindung möglich, die Dauer des Kontaktes zwischen Flüssigkeit und Kaf feemehl und damit das Ausmaß der Extraktion der löslichen Stof fe aus dem Kaffeemehl genau zu steuern.

Nun soll die Arbeitsweise der Kaffeemaschine beschrieben werden.

Zunächst wird eine vorbestimmte Menge Flüssigkeit in den Behäl ter 6 und eine entsprechende Menge Kaffeemehl in den Korb 12 gegeben. Das Gehäuse 10 und der Korb 12 werden gemäß Fig. 1 eingesetzt.

Zum Einfüllen der Flüssigkeit in den Behälter ist in an sich bekannter Weise eine (nicht gezeichnete) Öffnung in der Trag konstruktion angebracht, und die Flüssigkeit wird einfach durch die Öffnung eingefüllt und nötigenfalls durch Rohre in den Be hälter weitergeleitet.

Nachdem auf diese Weise Flüssigkeit und Kaffeemehl in die Vor richtung gegeben wurden, wird ein (nicht gezeichneter) Schalter betätigt, der das Heizelement 8 auf eine vorgewählte Temperatur bringt. Wenn das Heizelement 8 arbeitet, wird die aus dem Be hälter 6 dem Heizelement 8 zugeleitete Flüssigkeit fortlaufend erhitzt, so daß heiße Flüssigkeit gewonnen wird. Der Siededruck hebt die heiße Flüssigkeit fortlaufend durch das Rohr 74 in den Austragsbereich 72 für heiße Flüssigkeit. Die in den Austrags bereich 72 geführte heiße Flüssigkeit wird dann durch Aus trittsöffnungen oder -löcher 78 und 80 in den Korb 12 geleitet. Anschließend durchdringt die heiße Flüssigkeit den gemahlenen Kaffee in dem Korb 12 gleichmäßig.

Gleichzeitig oder zuvor wird der Motor 14 eingeschaltet, wobei die Drehung des Motors 14 auf das Antriebsrad 20 übertragen wird, welches in Kontakt mit dem Korb 12 steht. Der Korb 12 wird daher mit einer vorgewählten Drehzahl um seine Mittelachse gedreht und erfährt mit seinem Inhalt eine vorgewählte Zentri fugalbeschleunigung. Die Drehung des Korbes 12 bewirkt eine Radialkraft, die ihrerseits zur Folge hat, daß das Gemisch aus heißer Flüssigkeit und Kaffeemehl in dem Korb sich gleichmäßig vermischt und sich dann an der seitlichen Umfangswand ausbrei tet und dadurch eine wäßrige Lösung bildet.

Die heiße Flüssigkeit wird aus dem Austragsbereich 72 für heiße Flüssigkeit in Richtung auf den inneren Mittelteil des Korbes 12 geleitet und dort in dem inneren Bodenteil des Korbes 12 aufgefangen. Vorzugsweise besitzt der Auslaß des Austragsbe reichs 72 für heiße Flüssigkeit eine Tropftülle, um die heiße Flüssigkeit tropfenweise abzugeben und die heiße Flüssigkeit gleichmäßig zu verteilen, so daß der Kaffeemehl-Kaffee von der Innenseite der Umfangswand her durchdrungen wird. Der die er wünschten Geschmackskomponenten enthaltende Extrakt wird außer dem durch die Kraft der Zentrifugalbeschleunigung zum Aufstei gen längs des vorgewählten Korbwinkels veranlaßt.

Außerdem durchläuft die wäßrige Lösung den Korb 12 infolge der Zentrifugalbeschleunigung in radialer Richtung in einer vorbe stimmten Zeit, wobei die extrahierten Geschmackskomponenten aus den Öffnungen 46 und so fort aus- und in den Ausflußdurchlaß 90 eintreten. Der Extrakt fließt in dem Ausflußdurchlaß 90 nach unten durch die Auslässe 68 und 70, die Auslaßtülle 32 und in das Gefäß 16. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit werden Heiz element 8 und Motor 14 abgeschaltet.

Im Gebrauch der Vorrichtung ruft die Drehung des Korbes 12 mit einer vorgewählten Drehzahl von etwa 270 bis 400 min^-1 eine Zentrifugalbeschleunigung hervor, die in den Korb 12 eingelei tetes oder schon darin befindliches Wasser zur Bildung einer wäßrigen Lösung mit Kaffeemehl und einer das Kaffeemehl enthal tenden wäßrigen Aufschlämmung veranlaßt. Grobe Kaffeemehlpar tikel werden von der wäßrigen Aufschlämmung durch ein Filter abgesondert. Durch weiteres Drehen des Korbes 12 wird eine Zentrifugalbeschleunigung hervorgerufen, die die wäßrige Auf schlämmung radial auswärts am Boden des Korbes 12 entlang und aufwärts an den Seitenwänden des Korbes 12 empor bewegt. Wenn die wäßrige Lösung die längs der Umfangslinie in der Seitenwand des Korbes 12 vorgesehenen Öffnungen übersteigt, werden die schwereren Partikel des Kaffeemehls in die wäßrige Lösung mit gerissen, während der flüssige Extrakt durch die Öffnungen und aus dem Korb 12 heraustritt in den Ausflußdurchlaß, der zu dem Kaffeeaufnahmegefäß 16 führt.

Wie schon oben erwähnt, ist die Gleichförmigkeit der Aufbrüh bedingungen und eine stetige Befeuchtung wichtig, wenn die For derungen des Coffee Brewing Center des Pan-American Coffee Bu reau entsprechend den erwähnten Veröffentlichungen Nr.126 und 128 erfüllt sein sollen. Außerdem trifft es zwar zu, daß ein "Festbett" von Kaffeemehl mit Tropf-Kaffee eine gute Tasse Kaffee ergibt, wenn eine gute Befeuchtung des Kaffeemehls in Tropfkaffee-Kaffemaschinen gewährleistet ist, jedoch haben die se Systeme noch Nachteile, weil eine unvollständige Befeuchtung eines Kaffeebetts und eine Verschwendung von Kaffeemehl ein tritt, weil Wasser in solchen Systemen sich tunnelartige Wege durch das Bett schafft. Das führt häufig zu ungleichförmiger Befeuchtung des Betts.

Im Gegensatz dazu ergibt die erfindungsgemäß angewandte "Zen trifugal"-Beschleunigung eine praktisch gleichmäßige Verteilung des Kaffeemehls gegenüber der Mittelachse der Vorrichtung. Außerdem findet eine gleichmäßige Befeuchtung fast des gesamten Kaffeebetts statt, weil das Wasser praktisch gleichmäßig auf einem radial auswärts gerichteten Fließweg durch das Kaffeemehl verteilt wird. Gemäß der Erfindung hat sich gezeigt, daß weni ger als 5% des Kaffeemehls nicht erreicht werden und daß ganz deutlich eine gleichmäßige Befeuchtung erzielt wird. Außerdem ist dieses Ergebnis gemäß der Erfindung reproduzierbar. Um diese Reproduzierbarkeit zu erreichen, muß aber die Drehzahl des Korbes sorgfältig überwacht werden. Ist die Drehzahl zu hoch, ist die Verweildauer in dem Bett so kurz, daß nicht genü gend Zeit für eine vollständige Durchfeuchtung des Bettes bleibt. Bei hohen Drehzahlen kann das Wasser Kontakt mit dem gesamten Kaffeemehl erhalten, aber wenn die Kontaktdauer so kurz ist, kann entweder nicht viel von den erwünschten lösli chen Komponenten selektiv extrahiert werden oder es werden lös liche und unlösliche (Bitter-) Stoffe zusammen mit den er wünschten Komponenten ausgetrieben. Um reproduzierbar gleich mäßige Ergebnissen zu erzielen, sollten daher vorzugsweise Drehzahlen innerhalb der oben angegebenen Bereiche angewandt werden, wobei die speziell angewandte Drehzahl für eine Maschi ne spezieller Größe gemäß den Lehren der Erfindung gewählt wird, um die Forderungen des Pan-American Coffee Bureau in des sen oben erwähnten Veröffentlichungen Nr. 126 und 128 zu erfül len.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Ver fahren bieten zahlreiche Vorteile. Zum Beispiel gewährleisten Verfahren und Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee gemäß der Erfindung ein selektives Extrahieren von größeren Mengen der hauptsächlichen Geschmacks- und Geruchskomponenten aus dem Kaf feemehl, während gleichzeitig jede Extraktion von Säuren und unerwünschten Bestandteilen äußerst stark eingeschränkt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee mit Be nutzung eines Korbes angibt, der eine Mehrzahl von Austritts öffnungen längs seines Umfangs in den oberen Abschnitten seiner Korbwand aufweist und der ein Gemisch von erhitztem Wasser und Kaffeemehl enthält, das mit einer vorgewählten Drehzahl in Dre hung um die Mittelachse des Korbes versetzt wird, wodurch was serlösliche Komponenten des Kaffeemehls in dem vorerhitzten Wasser gelöst werden und eine Caffeol enthaltende wäßrige Lö sung entsteht und wodurch dann die wäßrige Lösung auswärts in Richtung des Korbradius durch die Austrittsöffnungen gedrückt werden, während das Kaffeemehl in dem Korb in wirksamer und einfacher Weise zurückgehalten wird, die während des Betriebs relativ frei von Schwankungen ist.

Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstands ist, daß eine zuverlässige, einfache, kostengünstig herzustellende und ein fach zu bedienende Kaffeemaschine geboten wird.

Die Erfindung bietet ferner vorteilhafterweise eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbrühen von Kaffee, in der (nach dem) in sehr kurzer Zeit wahlweise fast alle wesentlichen Geschmacks- und Geruchskomponenten aus Kaffeemehl extrahiert und eine Tasse Kaffee hergestellt werden kann, die den Forderungen des Coffee Brewing Center des Pan-American Coffee Bureau entsprechend des sen bereits erwähnten Veröffentlichungen Nr. 126 und 128 genügt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbrühen von Kaffee angegeben werden kann, das (die) die Menge Kaffeemehl, die für die Bereitung eines Kaffee-Extrakts mit einem gewünschten Ausmaß von Kaffee geschmack erforderlich ist, aufs äußerste verringert. Ein wei terer erfindungsgemäßer Vorteil ist, daß eine Kaffeemaschine mit automatisch arbeitender Heißwasserzuführung geboten werden kann. Weiter ist vorteilhaft, daß die erfindungsgemäße Kaffee maschine einfach zu reinigen und leicht zu warten ist.

Zu den sonstigen Vorteilen gehört, daß die Kaffeemaschine einen Korb besitzt, der Kaffeemehl aufnehmen kann und mit den Stan dard-Papierfiltern arbeiten kann, die in den üblichen, nach dem Tropfprinzip arbeitenden Kaffeemaschinen eingesetzt werden.

Die beigegebenen Zeichnungen, auf die Bezug genommen wurde und die wesentlich für die Erfindung sind, stellen bevorzugte Aus führungsformen der Erfindung dar und dienen in Verbindung mit der Beschreibung zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Soweit nicht schon erwähnt, ist dem Fachmann natürlich bewußt, daß sämtliche, einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung zugeordneten speziellen Einzelheiten nach Bedarf auch in Ver bindung mit anderen speziellen Ausführungsformen angewandt wer den können. Die Erfindung beschränkt sich daher ganz allgemein nicht auf die hier gezeichneten und beschriebenen Ausbildungen, vielmehr sind im Rahmen der Patentansprüche liegende Abänderun gen möglich, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen oder die wesentlichen Vorteile der Erfindung aufzugeben.

Claims

1. Kaffeemaschine, bestehend aus einer Konstruktion zur Aufnahme einer Einrichtung für das Auffangen von aufgebrühtem Kaffee aus einer Kaffeeaufbrüheinrichtung, die mit einer vor bestimmten Menge aufzubrühendem Kaffee beschickt ist und die mit der genannten Auffangeinrichtung in Verbindung steht, einer Einrichtung zum Erhitzen und Zuleiten von Wasser zur Abgabe einer vorbestimmten Menge auf eine vorbestimmte Temperatur er hitzten Wassers an die genannte Aufbrüheinrichtung und einer Steuerungseinrichtung für das aufeinanderfolgende Ein- und Aus schalten der genannten Erhitzungs- und Zuleitungseinrichtung, wobei die Verbesserung umfaßt:

a) ein Gehäuse mit einem unteren Teil und einer an dem genannten unteren Teil angebrachten, aufwärts verlaufenden Wand, die miteinander eine Kammer bilden,
b) eine im wesentlichen zylindrische korbartige Einrich tung mit einem unteren Teil und einer kegelstumpfartig geform ten Wand, die an dem genannten unteren Teil angebracht ist und von diesem unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Mit telachse der genannten Korbeinrichtung aufwärts führt und in einen einen Antriebskranz bildenden oberen Rand ausläuft, eine Mehrzahl Öffnungen, die am Umfang der genannten kegelstumpf artig geformten Wand in der Nähe von deren oberem Abschnitt an geordnet sind und im wesentlichen gleichen Abstand von dem ge nannten unteren Teil haben, welche genannte Korbeinrichtung ab nehmbar und drehbar mit Abstand in der genannten Kammer des ge nannten Gehäuses angeordnet und im wesentlichen koaxial zu dem genannten Gehäuse ausgerichtet ist, wobei die Wände des genann ten Gehäuses und des genannten Korbes einen Ringspalt bilden, der einen Ausflußdurchlaß darstellt, der an seinem einen Ende mit den genannten Öffnungen und an seinem anderen Ende mit der genannten Einrichtung zur Aufnahme von aufgebrühtem Kaffee in Verbindung steht, welche Korbeinrichtung eine Einrichtung zum Abdecken eines Teils der oder aller genannten Öffnungen und zum Ablenken von aus den genannten Öffnungen austretendem Wasser und Caffeol enthaltendem Wasser aufweist, welche Abdeck- und Ablenkeinrichtung in dem genannten Ausflußdurchlaß etwa in der Höhe der genannten Öffnungen angeordnet ist,
c) Stabilisierungseinrichtungen, die in dem unteren Teil des genannten Gehäuses und der genannten Korbeinrichtung und in der Nähe des oberen Randes der genannten Korbeinrichtung zum Stabilisieren der genannten Korbeinrichtung in der x-, y- und z-Ebene während der Drehung der Korbeinrichtung um ihre Mittel achse angeordnet sind, welche in der Nähe des oberen Randes des genannten Korbes angeordnete Stabilisierungseinrichtung eine Antriebseinrichtung aufweist, mit der die genannte Korbeinrich tung in Drehung versetzt wird, und welche Steuerungseinrichtung die genannte Antriebseinrichtung nacheinander oder gleichzeitig einschalten und ausschalten kann und die genannte Korbeinrich tung um deren Mittelachse mit einer vorgewählten Drehzahl für eine vorgewählte Zentrifugalbeschleunigung in Drehung versetzen kann in Anpassung an das Zuleiten von Wasser in die und das Er hitzen des Wassers in der genannte(n) Kaffeemaschine.

2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Korbeinrichtung aus zwei getrennten Tei len besteht, einem oberen und einem unteren Teil, die mitein ander durch eine Mehrzahl Verbindungsmittel verbunden sind, die über den jeweiligen Umfang der Teile verteilt sind, welcher ge nannte obere Teil einen größeren Umfang hat als der genannte untere Teil und den genannten unteren Teil nahe seiner oberen Kante abdeckt und Wasser und Caffeol nach unten in den genann ten Ausflußdurchlaß ablenkt.

3. Kaffeemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in einer im rechten Winkel zu der Mittelachse der Korbeinrichtung verlaufenden Ebene angeordnet sind.

4. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeck- und Umlenkeinrichtung eine Mehrzahl Rippen auf weist, die an der Außenseite der genannten kegelstumpfförmigen Wand befestigt sind und sich von ihr insgesamt in Abwärtsrich tung entfernen.

5. Kaffeemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der kegelstumpfförmigen Wand angeordnet sind.

6. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen eine Querschnittsfläche haben, die ausrei chend groß ist, um den Durchgang des Caffeol enthaltenden Was sers in den Ausflußdurchlaß zuzulassen, wenn jenes beim Rotie ren der Korbeinrichtung bis in die Höhe der Öffnungen auf steigt.

7. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 mit einer in der Korb einrichtung in der Nähe der Öffnungen angebrachten Filtrierein richtung, die Kaffee in der genannten Korbeinrichtung zurück hält, aber den Durchtritt von Caffeol enthaltendem Wasser durch die genannten Öffnungen in den Ausflußdurchlaß beim Rotieren der genannten Korbeinrichtung zuläßt.

8. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgewählte Winkel der kegelstumpfartigen Wand der Korbeinrichtung zwischen etwa 5° und etwa 12° beträgt, gemessen gegenüber der Mittelachse der genannten Korbeinrichtung.

9. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen mit einem Mikrosieb von 0,15 mm Maschenweite (100 mesh) bedeckt sind.

10. Kaffeemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrosieb aus Metall, Kunststoff oder Papier besteht.

11. Kaffeemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrosieb über den Öffnungen abnehmbar angebracht ist.

12. Kaffeemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrosieb über den Öffnungen fest angebracht ist.

13. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 mit in Abstand vonein ander angeordneten, in Umfangsrichtung verlaufenden, an der In nenseite der Wand der Korbeinrichtung unmittelbar oberhalb und unterhalb der Umfangsöffnungen angebrachten Lippen für die Auf nahme und sichere Halterung eines austauschbaren Filterstrei fens zwischen den Lippen.

14. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 mit einem kegelförmigen Bauteil, das abwärts gerichtet an der Außenseite des unteren Endes des Gehäuses längs der Mittelachse der Vorrichtung ange ordnet ist, welches kegelförmige Bauteil durch Öffnungen in dem genannten Gehäuse hindurchtretende Flüssigkeit und Caffeol in das Gefäß zum Warmhalten von Kaffee leitet.

15. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 mit einer an der Innen seite der kegelstumpfförmigen Wand der Korbeinrichtung herum laufenden Leiste, die um einen vorgewählten Betrag radial nach innen vorspringt, welche Leiste in vorgewählter Höhe über den Öffnungen der genannten Korbeinrichtung angeordnet ist, und die es verhindert, daß Wasser und Caffeol enthaltendes Wasser über den Kopf der genannten Korbanordnung hinaustreten, wenn die Korbeinrichtung mit einer vorgewählten Drehzahl in Drehung ver setzt wird.

16. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stabilisierungseinrichtung einen Antriebslager zapfen an der Innenseite des unteren Endes des Gehäuses umfaßt, der vertikal fluchtet mit der Mittelachse des genannten Gehäu ses, welcher Zapfen in die Kammer des genannten Gehäuses hin einragt, und daß das untere Ende der genannten Korbeinrichtung einen Ringkanal bildet, der den genannten Zapfen in Rotation aufzunehmen vermag, so daß die Mittelachse der Korbeinrichtung und das Gehäuse im wesentlichen fluchten und die genannte Korb einrichtung um ihre Mittelachse umlaufen kann.

17. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung in der Stabilisierungseinrichtung, angeordnet in der Nähe des oberen Randes des Korbes, als Motor ausgebildet ist, der schwenkbar an dem Gehäuse gehalten wird und in und außer Kontakt mit der Korbeinrichtung gebracht wer den kann, und daß die Korbeinrichtung einen am oberen Rand be findlichen, diesen umgebenden Antriebskranz aufweist, welcher Motor einen Antriebskegel besitzt, der mit dem genannten An triebskranz zusammenarbeitet, wenn der genannte Motor in Ein griff mit der genannten Korbeinrichtung gebracht wird, und der die genannte Korbeinrichtung in Drehung um ihre Mittelachse versetzt, wenn der genannte Motor eingeschaltet wird.

18. Kaffeemaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß der Antriebskegel Magneteigenschaften hat und der An triebskranz über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl Magnete trägt, die Abstand voneinander haben und so ausgerichtet sind, daß dem Antriebskegel wechselnde Pole der Magnete gegenüberste hen und sie bei Drehung des genannten Antriebskegels durch den genannten Motor ein Magnetfeld zwischen dem genannten Antriebs kranz und dem genannten Antriebskegel aufbauen und die genannte Korbeinrichtung zur Drehung um ihre Mittelachse veranlassen.

19. Kaffeemaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß die Mehrzahl Magnete über den Umfang der kegelstumpf förmigen Wand der Korbeinrichtung verteilt angeordnet sind und axial fluchten, so daß wechselnde Magnetpole dem Antriebskegel gegenüberstehen.

20. Kaffeemaschine, bestehend aus:

a) einer Tragkonstruktion mit einem Unterteil mit waage rechter Platte, von der ein vertikal stehender Tragarm ausgeht,
b) einem mit dem Unterteil verbundenen Flüssigkeitsbehäl ter mit einem Einlaß für die Aufnahme von Flüssigkeit, welcher Einlaß sich in einem oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters be findet,
c) einem kreisförmigen Gehäuse mit einem Unterteil und einer aufwärts verlaufenden kegelstumpfförmigen, an dem genann ten Unterteil angebrachten Wand, die eine Kammer bilden, wel ches Gehäuse schwenkbar und abnehmbar an einem oberen Abschnitt des genannten vertikal stehenden Tragarms angebracht ist und einen oder mehrere Ausflußöffnungen in axialem Abstand von der Mittelachse des Gehäuses und in dessen Bodenteil aufweist, so wie einen in dem genannten Bodenteil ausgebildeten Antriebs lagerzapfen, vertikal fluchtend mit dessen Mittelachse und in die genannte Kammer hineinragend,
d) einem kreisförmigen Korb mit einem Bodenteil und einer an dem genannten Bodenteil angebrachten und von ihm ausgehend nach oben gerichteten kegelstumpfförmigen Wand, die unter einem Winkel von etwa 8° bis etwa 10° gegen die Mittelachse des ge nannten Korbes verläuft, wobei der genannte Korb herausnehmbar und rotierbar auf einem oberen Teil des Zapfens des genannten Gehäuses angebracht ist und sich bei einem derartigen Zusammen bau zentrisch in dem genannten Gehäuse befindet, wobei ferner der Korb eine vorgewählte Menge Kaffeemehl aufnehmen kann und außerdem einen an seinem Umfang liegenden Antriebskranz auf weist, der sich nach außen und abwärts von der oberen Außenwand des Korbes erstreckt und eine Schürze bildet,
e) einer Einrichtung zum Erhitzen von Wasser auf eine vorbestimmte, unterhalb seines Siedepunktes liegende Tempera tur, wobei das eine Ende der genannten Einrichtung in Verbin dung mit dem genannten Flüssigkeitsbehälter und das andere Ende in Verbindung mit dem genannten Korb steht,
f) einem schwenkbar an einem oberen Teil des genannten vertikal stehenden Tragarms angebrachten Motor, von welchem axial ein Reibrad für Abwicklungsantrieb ausgeht, auf dem eine im wesentlichen senkrecht von dem genannten Korb ausgehende ebene Außenfläche liegt, wobei das genannte Antriebsrad mit dem genannten Antriebskranz zusammenarbeitet und die Drehung des genannten Antriebsrades den Korb zum Drehen um seine Mittel achse mit vorgewählter Drehzahl veranlaßt,
g) einer Steuerung für gleichzeitiges Einschalten und Abschalten der genannten Wassererhitzungseinrichtung und des genannten Motors und zur Abgabe einer vorbestimmten Menge heißen Wassers aus der genannten Wassererhitzungseinrichtung in den genannten Korb, nachdem das genannte Antriebsrad den genannten, damit verbundenen Korb in Drehung versetzt hat,
h) einer Filtriereinrichtung mit einer Mehrzahl am Umfang in einem oberen Abschnitt des genannten Korbes befindlicher Öffnungen, die eine vorgewählte Querschnittsfläche besitzen und zum Abtrennen von Wasser und Caffeol enthaltendem Wasser von dem genannten Kaffeemehl dienen und die den Hindurchtritt des genannten Wassers und Caffeol enthaltenden Wassers durch die Öffnungen erlauben, während Kaffeemehl in dem Korb zurückgehal ten wird, wobei die vorgewählte Querschnittsfläche der Fil triereinrichtung die Verweildauer von Wasser und Caffeol ent haltendem Wasser, das aus dem genannten Korb infolge der Zen trifugalbeschleunigung während des Rotierens des genannten Kor bes austritt, steuert,
i) wobei die Außenseite der Wand des genannten Korbes und die Fläche der Innenwand des genannten Hauses Abstand vonein ander haben und zwischen einander einen ringförmigen Durchlaß bilden, der an dem einen Ende in der Nähe der unteren Abschnit te des genannten Gehäuses und des genannten Korbes endet, und
j) sich unter dem genannten Gehäuse in Verbindung mit dem genannten ringförmigen Durchlaß ein herausnehmbares Gefäß be findet.

21. Kaffeemaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Abgabeeinrichtung ein vertikales Rohr aufweist, das ein unteres, an die Erhitzungsvorrichtung angeschlossenes Ende und ein oberes, an eine unmittelbar oberhalb des Korbes angeordnete Spritzdüse angeschlossenes Ende besitzt, welche Spritzdüse dazu dient, heißes Wasser in den Korb auszustoßen.

22. Verfahren zum Aufbrühen von Kaffee, umfassend die fol genden Schritte:

a) eine vorgewählte Menge Kaffeemehl in einen Korb geben, der einen unteren Teil und eine von dem unteren Teil aufwärts unter einem Winkel zwischen etwa 8° und etwa 9° gegenüber der Mittelachse des Korbes verlaufende kegelstumpfförmige Wand be sitzt,
b) dem genannten Korb eine Zentrifugalbeschleunigung zwischen etwa 280 min^-1 und etwa 350 min^-1 erteilen und das genannte Kaffeemehl im wesentlichen gleichmäßig in Richtung radial auswärts über den Boden des Korbes verteilen und das genannte Kaffeemehl veranlassen, an der Wand des genannten Kor bes bis zu einer vorbestimmten Höhe aufzusteigen,
c) eine vorgewählte und gesteuerte Menge Wasser von vor bestimmter Temperatur gleichmäßig auf das Kaffeemehl in dem genannten Korb verteilen und ein Kaffeemehl-Wasser-Gemisch herstellen, wobei das Verhältnis von Wasser zu Kaffeemehl in dem Korb zwischen etwa 17,5 ml Wasser je Gramm Kaffeemehl und etwa 19 ml Wasser je Gramm Kaffeemehl beträgt,
d) die Zentrifugalbeschleunigung aufrechterhalten und eine wäßrige Lösung bilden, die aus im wesentlichen Caffeol und Wasser besteht und die an der Wand des genannten Korbes bis in die genannte vorbestimmte Höhe aufsteigt,
e) die genannte wäßrige Lösung, aber nicht das genannte Kaffeemehl aus dem Korb durch eine Mehrzahl von Umfangsöffnun gen in der Wand des genannten Korbes knapp unterhalb der vor gesehenen Höhe abziehen, welche Öffnungen im wesentlichen glei chen Abstand von dem Boden des genannten Korbes haben, und wel che wäßrige Lösung infolge der genannten Zentrifugalbeschleuni gung im wesentlichen vollständig radial auswärts durch die ge nannten Öffnungen gedrückt wird, wobei hauptsächlich allein das genannte Kaffeemehl in dem genannten Korb zurückbleibt,
f) die genannte Zentrifugalbeschleunigung weiter ausüben, bis im wesentlichen die gesamte in den genannten Korb eingelei tete wäßrige Lösung von dem genannten Kaffeemehl getrennt und aus dem genannten Korb abgezogen ist, und
g) die abgetrennte wäßrige Lösung in einem Gefäß auffan gen.