ES2378027T3 - Aparato híbrido para la preparación de bebidas - Google Patents

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ES2378027T3 ES09704875T ES09704875T ES2378027T3 ES 2378027 T3 ES2378027 T3 ES 2378027T3 ES 09704875 T ES09704875 T ES 09704875T ES 09704875 T ES09704875 T ES 09704875T ES 2378027 T3 ES2378027 T3 ES 2378027T3
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Christophe S. Boussemart
Alexandre Kollep
Thomas Hodel
Peter Preisig
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Abstract

Un dispositivo (1) para preparar bebidas calientes, en particular café o té, que comprende: - Una instalación (3) para la circulación de un líquido, tal como agua, desde una fuente de suministro de líquido (2) hacia una salida de suministro de bebidas (9); y- Medios de calentamiento por combustión (6, 7), tales como un quemador, para suministrar calor de combustión al líquido que circula hacia la salida de suministro, estando los medios de calentamiento por combustión asociados con unos medios de calentamiento eléctricos (4) para suministrar calor eléctrico al líquido que circula hacia la salida de suministro, estando al menos uno de los medios de calentamiento por combustión y medios de calentamiento eléctricos asociados con unos medios para regular el calor suministrado al líquido desde dichos al menos uno de los medios de calentamiento por combustión y medios de calentamiento eléctricos, comprendiendo los medios de regulación un sensor de temperatura, caracterizado por el hecho de que el sensor de temperatura está dispuesto para medir directamente o indirectamente la temperatura del líquido calentado para comparar la temperatura tomada con una temperatura objetivo, estando el sensor de temperatura asociado con: - Los medios de calentamiento eléctricos para ajustar el suministro del calor eléctrico basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo, estando los medios de calentamiento por combustión dispuestos para suministrar una cantidad de calor de combustión al líquido que está por debajo del calor requerido para el líquido para alcanzar la temperatura objetivo; o- Los medios de calentamiento por combustión para ajustar el suministro del calor de combustión basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo, estando los medios de calentamiento eléctricos dispuestos para suministrar calor eléctrico al líquido que está por debajo del calor requerido para que el líquido alcance la temperatura objetivo.

Description

Aparato híbrido para la preparación de bebidas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aparato para preparar bebidas. La invención se refiere de forma más precisa a máquinas dispensadoras, tales como máquinas de café portátiles o móviles.
Para la finalidad de la presente descripción, una “bebida” significa que incluye cualquier comida líquida, tales como té, café, chocolate frío o caliente, leche, sopa, comida para bebés, etc.
Antecedentes de la invención
Los aparatos para la preparación de bebidas del tipo de máquina de café que utilizan porciones previamente empaquetadas o sin empaquetar de una sustancia alimenticia están ampliamente generalizados entre individuos, y también en ciudades, centros comerciales y compañías. El principio de preparación se basa en la extracción de porciones de la sustancia mediante el paso a través de esta sustancia de una cantidad de líquido frío o caliente bajo alta presión. Las porciones previamente empaquetadas pueden ser cápsulas parcialmente rígidas, o bolsas flexibles, que están herméticamente cerradas o parcialmente abiertas, o un filtro de dosis.
Un ejemplo de una cápsula se describe en la patente EP 0 512 468 B1. Un ejemplo de una bolsa se describe en la patente EP 0 602 203 B1.
Tales sistemas de extracción tienen muchas ventajas. Por un lado, los paquetes individuales son fáciles de utilizar y no requieren el procesado de café u otras sustancias en la máquina. El usuario coloca una cápsula, una dosis de café molido u otras porciones en la máquina, a continuación aprieta un botón para empezar la extracción. Por otro lado, los paquetes individuales son procesados para suministrar una bebida, como un café, teniendo las características deseadas tales como suficiente carácter, sabor, espuma u otros atributos importantes. Cuando son impermeables, habitualmente conservan la frescura de la mejor sustancia, hasta el momento de la extracción. Finalmente, las condiciones de preparación, como por ejemplo, la temperatura, presión y tiempo de extracción pueden controlarse mejor, con lo cual se garantiza al consumidor la calidad constante y relativamente controlada.
Un ejemplo de un método de extracción se describe en la patente EP 0512 470 B1.
Para extraer una bebida bajo presión a partir de estas porciones, de la cápsula u otro tipo, en necesario utilizar una bomba de agua relativamente poderosa tal como un compresor eléctrico y elementos de calentamiento eléctricos que requieren cantidades significantes de electricidad para calentar el agua a la temperatura apropiada para preparar bebidas calientes. Estas bombas y elementos de calentamiento habitualmente se suministran con energía eléctrica procedente de la red principal.
Por lo tanto es difícil mover estos aparatos de preparación, por ejemplo, sobre un carrito o simplemente llevándolos. De hecho, sería una ventaja poder hacer estos aparatos más móviles de modo que ofrezcan bebidas en medios en movimiento tales como el tren, avión o en ciertos lugares tales como cines, teatros, y también lugares públicos tales como playas, parques, piscinas y otros lugares públicos o privados.
La patente americana US 6,739,241 describe una cafetera de filtro de camping en la que el agua sube desde un depósito a una cesta de preparación vía un tubo al calentar el tubo con un calentador de llama abierta para provocar la presurización del agua en el interior, por lo que la evaporación / bullición del agua se promueve en la cesta de preparación. Mientras este tipo de calentamiento del agua con llama puede observarse conveniente para circular agua evaporada/en ebullición bajo el efecto de presión con la finalidad de preparar un café de filtro, este sistema de calentamiento no es apropiado para adaptarse en la preparación de un espresso. De hecho, el agua que se bombea, habitualmente de forma mecánica, bajo presión a través de café molido para preparar un café espresso se mantiene preferentemente a una temperatura controlada, habitualmente a una temperatura dentro de un rango de unos cuantos grados alrededor de 85ºC.
WO 2006/102980 describe una máquina de espresso que puede accionarse para preparar bebidas sin estar conectada a una red de energía eléctrica. La máquina está alimentada con una batería. Para evitar el uso extensivo de la batería para calentar el agua utilizada en la preparación de las bebidas, la máquina espresso tiene un depósito térmicamente aislado que contiene agua que es previamente calentada utilizando la red de alimentación antes de preparar las bebidas en un modo autónomo. El agua a continuación se mantiene a una temperatura suficiente utilizando la batería en el modo autónomo. La autonomía de dichas máquinas de bebidas puede ser de pocas horas y proporciona así una solución cuando su uso está previsto dentro de un periodo relativamente corto desde el momento después de que el agua ha sido precalentada, por ejemplo, en trenes, aviones, salas de cine, etc. Sin embargo, esta máquina no es óptima cuando se prevé utilizarse solamente diversas horas o días después del precalentamiento del agua.
La patente US 2007/0199452 describe una máquina espresso móvil o portátil en el que el agua es bombeada desde un depósito por medio de una bomba que funciona con gas a presión. El agua es calentada en el depósito (en cuyo caso el depósito está aislado) o entre el depósito y el cabezal de extracción de la máquina. La máquina espresso presenta tanto un calentador eléctrico, tal como un termobloque, como un calentador de combustión tal como un quemador que utiliza combustible líquido y/o gaseoso y/o sólido.
DE-U-29917036 describe una máquina de café que tiene una cámara de combustión de gas y un calentador eléctrico, para calentar agua.
Más en general, un quemador de gas con combustible que puede utilizarse para la cocción se describe en WO 2007/027379.
A pesar de que los calentadores de combustión pueden constituir una alternativa interesante al calentador eléctrico para cierto tipo de máquinas de café móviles o portátiles, el uso conocido de un calentador de combustión lleva al hervido y/o evaporización del agua, que no es deseable para la preparación de café de tipo espresso o incluso té. Además, tales calentadores de combustión no están a veces bien aceptados cuando la máquina de café también está prevista para ser utilizada cerca de la fuente de suministro eléctrico, en particular en casa.
Por lo tanto, existe todavía una necesidad de proporcionar una máquina práctica para la preparación de bebidas de tipo espresso portátil o móvil que pueda utilizarse para preparar bebidas en casa, en una oficina o incluso en ausencia de un red de suministro eléctrico (red general eléctrica) y que sea adecuada para preparar bebidas calientes a partir de un líquido calentado a una temperatura controlada.
Descripción de la invención
La invención por lo tanto se refiere a un dispositivo para preparar bebidas calientes, en particular café o té, que comprende: Una instalación para circular un líquido desde una fuente de suministro líquido, por ejemplo, una fuente de suministro de agua, hacia una salida de suministro de bebida; y unos medios de calentamiento por combustión, tales como un quemador, para suministrar el calor de la combustión al líquido que circula hacia la salida de suministro.
El suministro de agua puede tener la forma de un tanque de líquido que tenga una capacidad que sea suficiente para suministrar más de una bebida.
De acuerdo con la invención, los medios de calentamiento por combustión están asociados con unos medios de calentamiento eléctricos para el suministro de calor eléctrico al líquido que circula hacia la salida de suministro.
Al proporcionar una máquina de café híbrida, que trabaja con unos medios de calentamiento por combustión y unos medios de calentamiento eléctricos, el usuario que no quiera tener un electrodoméstico que necesite un suministro de gas u otro sistema de combustión en casa o en la oficina por ejemplo, habitualmente por razones de seguridad, no tiene necesidad de comprar un electrodoméstico separado para ir a sitios, habitualmente lugares en exteriores, donde no tenga acceso a redes de suministro, tales como un suministro de energía eléctrico industrial o para hogares que proporciona habitualmente alrededor de 110, 220 o 380 voltios.
Medios de calentamiento eléctricos se describen por ejemplo en WO 2004/006742 y en WO 2006/029763.
Los medios de calentamiento eléctricos pueden comprender un termobloque que tiene un cuerpo de base metálica con un paso pasante para la circulación del líquido y una o más resistencias para suministrar calor eléctrico al cuerpo de base metálica.
Ventajosamente, los medios de calentamiento por combustión se disponen para suministrar calor al líquido vía el cuerpo de base metálica del termobloque. Dicho cuerpo de base metálica puede comprender una masa de aluminio con un paso de acero para la circulación del líquido, y/o puede formar una capacidad térmica suficiente que puede proporcionar una cantidad más o menos constante de calor al líquido que circula a través del termobloque y absorbe posibles variaciones del suministro de calor por combustión. El cuerpo de base metálica puede tener por lo general una forma tubular con un paso pasante generalmente helicoidal para la circulación del líquido.
Con el fin de ajustar la temperatura del líquido, en particular en el rango de 70 a 95ºC, como por ejemplo alrededor de 85ºC para preparar un café espresso, los medios de calentamiento por combustión y/o medios de calentamiento eléctricos están preferentemente asociados con unos medios para regular el calor suministrado al líquido desde los medios de calentamiento por combustión y/o los medios de calentamiento eléctricos, comprendiendo los medios de regulación habitualmente un sensor de temperatura.
En una primera realización, los medios de calentamiento eléctricos están asociados con un sensor de temperatura que está dispuesto para medir directamente o indirectamente la temperatura del líquido calentado. En este caso, los medios de calentamiento eléctricos están dispuestos para: Comparar la temperatura medida con una temperatura objetivo; y ajustar el suministro de calor eléctrico basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo. En esta configuración, los medios de calentamiento por combustión pueden disponerse para suministrar una cantidad de calor de combustión al líquido que esté por debajo del calor requerido para que el líquido alcance la temperatura objetivo pero sin necesidad de regularse ya que el calor requerido para que el líquido alcance o se acerque a la temperatura objetivo se proporciona mediante los medios de calentamiento eléctricos.
En otra realización, los medios de calentamiento por combustión están asociados con un sensor de temperatura que está dispuesto para medir directamente o indirectamente la temperatura del líquido calentado. En este caso, los medios de calentamiento por combustión están dispuestos para: Comparar la temperatura medida con una temperatura objetivo; y ajustar el suministro de calor de combustión basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo. En dicha situación, los medios de calentamiento eléctricos pueden disponerse para suministrar calor eléctrico al líquido que esté por debajo del calor requerido para que el líquido alcance la temperatura objetivo pero sin necesidad de regularse ya que el calor requerido para que el líquido alcance o se acerque a la temperatura objetivo se proporciona mediante los medios de calentamiento por combustión.
En otra realización ventajosa, los medios de calentamiento eléctricos y medios de calentamiento por combustión están asociados con un sensor de temperatura, opcionalmente el mismo sensor de temperatura para ambos medios de calentamiento, que está dispuesto para medir directamente o indirectamente la temperatura del líquido calentado. En este caso, los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión están dispuestos para: Comparar la temperatura medida con una temperatura objetivo; y ajustar el suministro de calor eléctrico y/o de combustión basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo.
Los medios de regulación también pueden comprender un caudalímetro para monitorizar no solamente la temperatura del líquido calentado sino también el caudal, y de este modo la cantidad de líquido que requiere calentamiento.
Los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión pueden estar configurados o pueden configurarse, en particular por el usuario, de modo que: Los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión suministran calor de forma simultánea al líquido; o solamente unos en un momento de los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión suministran calor al líquido.
Los medios de calentamiento por combustión pueden comprender una instalación de suministro de combustible para suministrar material combustible a un quemador para el consumo de material combustible. El material combustible puede ser combustible sólido y/o gaseoso y/o líquido, que puede someterse a un quemador de llama. Sin embargo, al incorporar un dispositivo catalítico apropiado en el quemador, la formación de llama durante la combustión puede ser significativamente dificultada o incluso sensiblemente suprimida, tal como se expondrá con mayor detalle más adelante. La instalación de suministro de combustible puede incluir un depósito o tanque de suministro de combustible, o un conector a una red de suministro de combustible, en particular para gas.
Habitualmente, los medios de calentamiento por combustión comprenden además una válvula entre la instalación de suministro de combustible y el quemador para controlar el suministro de material combustible desde la instalación de suministro hasta el quemador, en particular una válvula variable, por ejemplo, permitiendo el paso de un flujo variable de combustible, o una válvula on-off de dos estados, por ejemplo, una válvula que simplemente tiene una posición abierta y una cerrada para controlar el flujo de gas.
En tal caso, los medios de calentamiento por combustión están ventajosamente asociados con medios para regular su suministro de calor, estando los medios de regulación dispuestos para controlar la válvula. Cuando la válvula es un tipo de válvula on-off, los medios de regulación pueden disponerse para controlar los periodos de tiempo durante los cuales los medios de calentamiento suministran calor y, respectivamente, sin calentar el líquido. Cuando la válvula es una válvula variable, los medios de regulación están preferentemente dispuestos para controlar además el grado de suministro del material de combustión para el calentamiento, por ejemplo, el flujo de gas hacia el quemador.
Debería tenerse presente que cada vez que se interrumpen los medios de calentamiento por combustión, deben volverse a encender para suministrar calor.
Habitualmente, los medios de calentamiento por combustión están asociados con unos medios de encendido, en particular unos medios de encendido eléctricos. Por la razón anterior, tales medios de encendido están preferentemente controlados por los medios de regulación.
También es posible proporcionar dos válvulas on-off en paralelo, es decir, una primera válvula que proporciona un suministro mínimo de combustible para mantener una combustión continua o sensiblemente continua y una segunda válvula que ajusta la energía de calentamiento al abrir y cerrar de forma intermitente tal como sea necesario. En este caso, no hay o hay pocas interrupciones de combustión y no hay o existen pocos re-encendidos por combustión.
La instalación para circular un líquido comprende una bomba que promueve la circulación del líquido en la instalación, en particular bajo presión, por ejemplo, hasta 30 bares, tal como en el rango de 1,5 a 25 bares, por ejemplo de 10 a 20 bares, habitualmente para preparar una bebida de tipo espresso. La bomba puede estar alimentada eléctricamente y/o accionada por gas, por ejemplo una bomba accionada por gas como se describe en la patente US2007/0199452.
El dispositivo para la preparación de bebidas está habitualmente dispuesto para ser alimentado con un suministro de corriente eléctrica que puede ser al menos uno de un suministro de bajo voltaje de tipo batería o la red de suministro. El dispositivo puede comprender un alojamiento para una batería y/o conector para un suministro de bajo voltaje, por ejemplo, conectable a un conector de coche de tipo encendedor de cigarrillos.
El dispositivo para la preparación de bebidas puede estar dispuesto para un funcionamiento con calentamiento eléctrico cuando está alimentado por la red de suministro y con calentamiento por combustión cuando está alimentado por suministro de bajo voltaje de tipo batería.
Cuando el dispositivo para la preparación de bebidas presenta una bomba alimentada eléctricamente, los medios de regulación eléctricos u otros componentes eléctricos, puede ser suficiente una batería para alimentar satisfactoriamente tales componentes cuando el calentamiento se proporciona principalmente por los medios de calentamiento por combustión. De hecho, cuando los dispositivos de preparación de bebidas calientes se alimentan solamente con energía eléctrica, el calentamiento eléctrico requiere alrededor del 95% de la energía eléctrica consumida. Por lo tanto, puede ser una combinación ventajosa para la autonomía del dispositivo mientras permita un control excelente de la temperatura del líquido para proporcionar un dispositivo de preparación de bebidas con unos medios de calentamiento por combustión y unos medios de regulación de la temperatura eléctricos y una bomba, alimentados por una batería u otro suministro eléctrico de bajo voltaje.
La instalación para la circulación del líquido puede comprender un cabezal de extracción y/o inyección para contener un ingrediente para la preparación de la bebida, conduciendo el cabezal de extracción hacia la salida de suministro. El ingrediente puede proporcionarse en forma de una porción empaquetada en un recipiente tal como un cartucho, bolsa, u otros medios de embalaje apropiados. Alternativamente, el ingrediente puede proporcionarse en forma de una porción sin estar empaquetada, tal como café molido, directamente introducido en la cámara del módulo de extracción.
La invención también se refiere a un dispositivo para preparar bebidas calientes, en particular café o té. Este dispositivo comprende: Una instalación para la circulación de un líquido, tal como agua, desde una fuente de suministro de líquido hacia una salida de suministro de bebidas; y unos medios de calentamiento por combustión, tales como un quemador, para suministrar calor de combustión al líquido que circula hacia la salida de suministro. De acuerdo con la invención, los medios de calentamiento por combustión están asociados con unos medios para regular el calor suministrado al líquido desde los medios de calentamiento por combustión, comprendiendo los medios de regulación habitualmente un sensor de temperatura.
Los medios de regulación pueden estar en particular asociados con un sensor de temperatura que esté dispuesto para medir directamente o indirectamente la temperatura del líquido calentado. En tal caso, los medios de regulación pueden disponerse para: Comparar la temperatura medida con una temperatura objetivo; y ajustar el suministro de calor de combustión mediante los medios de combustión basados en la diferencia entre la temperatura medida y la tarjeta objetivo.
Este dispositivo para la preparación de bebidas puede incorporar todas las características descritas anteriormente o la combinación de características. En particular, los medios de calentamiento por combustión están asociados con un elemento de calentamiento eléctrico que suministra un calor eléctrico al líquido que circula hacia la salida de suministro.
Mientras que el dispositivo para la preparación de bebidas descrito es particularmente ventajoso para proporcionar dispositivos móviles o portátiles que pueden ser adecuados para un uso interior y exterior, en casa o fuera de casa, tal dispositivo para la preparación de bebidas puede también utilizarse como un dispositivo fijo, por ejemplo en un lugar con un combustible, en particular una red de suministro de gas en la que puede convenientemente conectarse el dispositivo para la preparación de bebidas.
Otro aspecto de la invención hace referencia a un dispositivo para calentar un líquido tal como agua, en particular, un dispositivo para cocinar o para ser incorporado en un dispositivo para la preparación de una bebida como se ha descrita anteriormente. Sin embargo, el dispositivo también puede estar diseñado para ser utilizado sobre una base autónoma. El dispositivo de calentamiento comprende: Una instalación para contener un líquido que tiene que calentarse; y unos medios de calentamiento por combustión para suministrar calor de combustión al líquido dentro de la instalación. Los medios de calentamiento por combustión comprenden una instalación para suministrar combustible desde una fuente de combustible hacia un área de combustión.
Por ejemplo, el dispositivo de calentamiento es un dispositivo que dispensa agua caliente y/o se incorpora en un dispositivo para la preparación de bebidas para calentar agua, u otro líquido, utilizado en el proceso de preparación de una bebida tal como se ha expuesto anteriormente. Por ejemplo, el dispositivo de calentamiento está dispuesto para calentar el líquido a la temperatura deseada para el proceso de preparación de la bebida o precalentar el líquido y circularlo hacia un calentador en línea tal como un calentador eléctrico que ajusta la temperatura en el proceso de preparación de la bebida.
El dispositivo de calentamiento puede tener un alojamiento que contiene el área de combustión y uno o más pasos, tales como chimeneas, en particular que se extienden a lo largo de la instalación para contener el líquido a calentar, para evacuar los gases de combustión desde el área de combustión hacia el exterior del alojamiento. En este caso, el bajo grado de suministro de combustible es preferentemente tal que se impide al menos que las llamas de la combustión generadas durante el precalentamiento del dispositivo catalítico se extiendan hacia fuera del alojamiento vía los pasos.
Durante el precalentamiento, el dispositivo de calentamiento puede estar dispuesto para medir directamente o indirectamente una temperatura del dispositivo catalítico para monitorizar si el dispositivo catalítico ha alcanzado o no su temperatura en la cual empieza a ser activo. Por ejemplo, el dispositivo de calentamiento incluye un sensor de temperatura en el dispositivo catalítico o cerca de éste. En una realización más simple, el dispositivo de calentamiento puede disponerse para estimar con un modelo predictivo la activación del dispositivo catalítico, por ejemplo un modelo basado en resultados experimentales. En particular, puede ajustarse la longitud de un periodo de precalentamiento en un rango de suministro de baja combustión como una función del espacio de tiempo a partir de un ciclo de calentamiento previo, cuanto más largo es el espacio de tiempo entre dos ciclos de calentamiento consecutivos más largo es el periodo de precalentamiento. En este caso, el periodo de precalentamiento es máximo cuando se utiliza el dispositivo durante el primer momento para el calentamiento después de haberse encendido.
Habitualmente, los medios de calentamiento por combustión comprenden al menos un conducto de suministro de combustible asociado con una válvula de control para ajustar un rango de suministro de combustible al área de combustión vía el conducto de suministro.
Dicha válvula de control puede ser una válvula variable. En este caso, durante el precalentamiento, el caudal vía esta válvula puede incrementarse gradualmente de acuerdo con el grado de activación del dispositivo catalítico, cuando el dispositivo catalítico presenta una actividad progresiva relacionada con la temperatura.
Los medios de calentamiento por combustión pueden comprender una pluralidad de conductos de suministro de combustión, estando cada conducto asociado con una correspondiente válvula de control, en particular una válvula de control on-off. En este caso, solamente una o parte de las válvulas de control pueden permitir el paso de combustible hacia el área de combustión durante el precalentamiento para mantener un caudal de combustible global bajo hacia el área de combustión.
Un conducto de suministro de combustible común puede estar asociado con una pluralidad de válvulas de control, en particular válvulas paralelas, las salidas de las cuales se unen en o curso arriba del conducto de suministro de combustible común. En una variación, el conducto de suministro de combustible común puede ser sustituido por una pluralidad de conductos de combustión comunes que tengan sus entradas en conexión fluida, estando las salidas de las válvulas directamente o indirectamente conectadas a las entradas del conducto conectado. En este caso, puede mejorarse la distribución del combustible suministrado por los conductos de suministro hacia el área de combustión.
El dispositivo catalítico puede presentar una estructura porosa a modo de rejilla o perforada, agujereada, en particular una estructura en forma de placa dispuesta para un flujo de dicho combustible. El dispositivo catalítico puede presentar una superficie activa hecha o que comprenda uno o más metales nobles tales como un catalizador, por ejemplo, el dispositivo catalítico está íntegramente hecho de material activo o tiene un núcleo con un recubrimiento o capa de material activo donde esté expuesto al flujo de combustible. Materiales catalíticos adecuados incluyen, por ejemplo, MetflameTM A suministrado por Infrared Dynamics, MetflameTM PB10 proporcionado por Porvair Advanced Materials, materiales catalíticos de Catalytic Combustion Corporation in Bloomer, WI 54724, USA, y de Ogles por Butler en Carlow, Irlanda.
Para ciertas aplicaciones, en particular la preparación de bebidas tales como café o té, la temperatura del líquido calentado debería ajustarse en particular a la aplicación concreta y mantenerse dentro de un espacio relativamente estrecho, es decir, un nivel de temperatura seleccionado en un rango por debajo del punto de ebullición de por ejemplo 35 a 95ºC, en particular de 65 a 90ºC, dentro de una desviación de temperatura máxima de +/-2 a 3ºC alrededor de la temperatura seleccionada. La instalación para contener un líquido a calentar puede incluir un sensor de temperatura que mida directamente o indirectamente la temperatura del líquido, por ejemplo, agua, durante el calentamiento y una instalación para ajustar el grado de suministro de combustible al área de combustión para calentar el líquido a la temperatura objetivo seleccionada. De esta manera, los medios de control para suministrar combustible están dispuestos además para ajustar el suministro de combustible para calentar dicho líquido a dicha temperatura objetivo. Dicho ajuste de suministro puede llevarse a cabo por medio de una válvula que permita un caudal variable o por medio de varios conductos, cada uno de los cuales está asociado con una correspondiente válvula (on-off) y que puedan accionarse independientemente una de otra para permitir la puesta a punto excelente de la combustión.
El dispositivo de calentamiento de la invención puede incorporar cualquier característica adecuada o combinación de características descritas con relación a los dispositivos de bebidas anteriormente descritos.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos esquematizados, en los que:
La figura 1 muestra una instalación esquematizada de componentes de un dispositivo para la preparación de bebidas de acuerdo con la invención;
Las figuras 2 a 6 muestran diversos detalles de un sistema de calentamiento de un dispositivo para la preparación de bebidas de acuerdo con la invención.
Descripción detallada
La figura 1 describe un sistema de circulación y calentamiento de agua 1 de un dispositivo para la preparación de bebidas, en particular una máquina para preparar un café, espresso y/o té, de acuerdo con la invención.
El sistema 1 comprende un depósito 2 para contener el líquido, en particular agua, una bomba 3 para promover la circulación del líquido, en particular bajo presión, un termobloque 4 con una resistencia térmica eléctrica 5 y un quemador 6 con un tanque de combustible 7 para calentar el agua que circula y un cabezal de extracción 8 con una salida de suministro de bebida 9.
El termobloque 4 presenta una masa de metal, en particular un cuerpo de aluminio que incorpora un paso de acero tal como un tubo de acero que se extiende a través del cuerpo, a través del cual circula el líquido desde la bomba 3 hacia el cabezal de extracción 8 y así es calentado de forma apropiada. Esta masa de termobloque forma una capacidad termal que resuelve o absorbe el efecto de suministro de calor variable por la resistencia 5 o quemador 6 y/o el consumo de calor variable por el líquido que circula. Sin embargo, con el fin de limitar la inercia térmica se limita la cantidad de material de la masa metálica 41 por la presencia de una abertura pasante central que puede proporcionarse a través de la masa 41 (ver en particular figuras 3 y 5).
Tal como se muestra en la figura 1, el quemador 6 está asociado al termobloque 4 y dispuesto para suministrar un calor de combustión al líquido que circula mediante el termobloque 4 al suministrar calor de combustión en la base del termobloque 4.
El termobloque 4 está así dispuesto por encima del quemador 6 que tiene que calentarse por el consumo de combustible en el quemador 6, cuando el quemador está en funcionamiento. Por ello, el quemador 6 está dispuesto con relación al termobloque de modo que maximiza la transferencia de calor a partir del combustible que se consume al termobloque 4 y de éste al líquido que circula.
Además, la resistencia 5 y el calentador de combustible 6, 7 están asociados con un regulador térmico (no mostrado). El regulador incluye un sensor de temperatura dispuesto para medir la temperatura del líquido calentado, por ejemplo a la salida del líquido del termobloque 4, o dentro del termobloque 4. La temperatura de la masa metálica del termobloque puede medirse con el fin de obtener una medición indirecta de la temperatura del líquido. El regulador comprende además una unidad de control, por ejemplo, que incluya un controlador o microprocesador, conectada al sensor de temperatura para comparar la temperatura medida a una temperatura objetivo. La unidad de control está conectada además: Por un lado, a una válvula eléctrica y un encendedor de quemador eléctrico 6 para controlar el calor de combustión suministrado; y, por otro lado, a un interruptor eléctrico o variador conectado a una resistencia 5 para controlar el calor eléctrico suministrado. Para permitir una regulación excelente de la temperatura del líquido que circula, el regulador térmico puede estar asociado a un caudalímetro 55 para medir el caudal del líquido circulado y determinar de forma precisa el calor requerido para calentar el líquido que circula. Para regular el calor suministrado, en particular desde el quemador 6, la unidad de control puede incluir un modelo predictivo para anticipar el calor requerido para el ajuste de la temperatura del líquido que circula.
El sistema 1 está además asociado con una fuente de suministro eléctrico, procedente de la red de suministro y de una batería de bajo voltaje, permitiendo dos modos de funcionamiento eléctrico, en un modo enchufado o desenchufado.
Las figuras 2 a 6, en el que las mismas referencias numéricas indican los mismos elementos, muestran con mayor detalle un sistema de calentamiento de un dispositivo para la preparación de bebidas de acuerdo con la invención. Más en particular, la figura 2 muestra una vista en perspectiva del termobloque 4, el quemador 6 y el tanque de combustible 7. La figura 3 es una vista explosionada del termobloque 4 y el quemador 6 mostrados en la figura 2. Los mismos elementos estructurales del sistema de calentamiento se muestran en las figuras 4 y 5, siendo la figura 4 una vista en alzado y la figura 5 una vista en sección transversal de acuerdo con la línea y las flechas E-E indicadas en la figura 4. La figura 6 muestra de forma esquematizada el recorrido de flujo de líquido general a través del termobloque 4.
Tal como se muestra en la figura 2, el tanque de combustible 7 está conectado mediante una válvula de solenoide 71 y un conducto 75 al quemador 6 con el fin de suministrar combustible, en particular en forma de gas, al quemador
6. El flujo de gas desde el quemador 6 se ajusta por el control de la válvula de solenoide 71.
El termobloque 4 mostrado en las figuras 2 a 6 presenta una masa de metal interior generalmente tubular 41 con un conducto (no mostrado) para la circulación de agua a calentar en el termobloque 5 durante su utilización. La masa metálica 41 está incluida en una carcasa exterior 45 hecha de material de aislamiento térmico. Tal como se muestra en la figura 4, la masa metálica 41 está asociada con la resistencia térmica eléctrica 5, permitiendo el calentamiento eléctrico del termobloque 4, y en conector sensor 55 para medir una o más características del termobloque 4 y/o del líquido, por ejemplo, agua que circula a través de ellos durante su uso, tales como el caudal de agua circulante y/o temperatura de ésta y/o de la masa 41. Además, un recorrido de caudal adecuado 49 a través de la masa metálica 41 del termobloque para el líquido que tiene que calentarse vía el termobloque 4 se muestra en general en la figura 6, indicando las flechas 49’ y 49’’ la entrada y la salida, respectivamente, del líquido que circula a través de la masa
41. El recorrido de flujo 49 es por lo general helicoidal y se extiende a lo largo de la periferia de la masa generalmente tubular 41.
Además de un calentador eléctrico 5, un termobloque 4 está asociado con un calentador de combustible 6, con forma de quemador, que se representa en las figuras 2 a 5. El quemador 6 conectado en el extremo del conducto de suministro de gas 75 se extiende hacia el termobloque 4 a través de la carcasa exterior 45. La parte superior de la carcasa exterior 45 presenta un par de aberturas 46 para la salida de los gases de combustión de escape y una serie de aberturas laterales 47, en forma de hendiduras para el paso de aire.
El quemador 6 presenta una cámara de distribución de combustible 62 con una sección transversal 63 generalmente en forma de V que encaja por lo general con la parte inferior del termobloque 4 y que lleva mediante un conector tubular 63’ que contiene una boquilla del quemador 61 al conducto 75, estando la boquilla 61 situada en la base de la cámara de distribución 62 y que se extiende por debajo. Una abertura 64 se proporciona para el paso de aire a través del conector tubular 63’ a la boquilla del quemador 61. Una lámina metálica 66 para conducir calor, por ejemplo hecha de latón, se extiende alrededor de una parte base de la masa metálica 41. La lámina conductora 66 y la masa metálica 41 teniendo entre ellos un intercambiador de calor 66’ para transferir el calor de combustión a la masa metálica 41. Tal como se muestra en la figura 5, la boquilla del quemador 61 y la cámara de distribución 62 están cubiertas con una incrustación protectora porosa 68 contra una respuesta violenta de fuego. La incrustación 68 está así misma cubierta con una capa catalizadora porosa 67 para la combustión. La boquilla del quemador 61 está además asociada con un encendedor 65 para iniciar la combustión. El encendedor 65 se extiende a través de la cámara de distribución 62.
Durante el uso del sistema 1 para preparar una bebida, el líquido es bombeado desde el depósito 2 por la bomba 3, habitualmente eléctrica, mediante el termobloque 4 hacia el cabezal de extracción 8 y a través de un grupo de ingredientes de bebida, en particular una cápsula o bolsita de café o té, alojado en el cabezal 8, y a continuación hacia la salida de bebida 9 donde la bebida puede ser recogida en un recipiente, en particular en una taza o tazón, situada por debajo de éste.
En el modo enchufado, el sistema 1 está conectado a la red de suministro y el calor se proporciona eléctricamente con la resistencia 5. En este modo, el sistema 1 puede accionarse y regularse al igual que en dispositivos de preparación de bebidas conocidos.
En el modo desenchufado, el sistema 1 está alimentado eléctricamente por una batería de bajo voltaje (no mostrada) que suministra electricidad a la bomba 3, al regulador, a la válvula eléctrica y al encendedor 65 del quemador 6. En este modo desenchufado, el regulador controla la válvula del quemador y el encendedor 65 para ajustar el calor de combustión transferido al líquido que circula mediante el termobloque. Más en particular, durante su utilización, gas u otro combustible adecuado, es guiado desde el tanque 7 a lo largo del conducto 75 vía la válvula 71 a la boquilla del quemador 61 donde se mezcla con el aire que pasa a la boquilla 62 vía la abertura 64. A continuación la mezcla se distribuye en la cámara de distribución 62 y circula mediante la incrustación porosa 68 hacia el catalizador poroso 67 donde se consume la mezcla. Los gases de la combustión caliente fluyen alrededor de la masa metálica 41 hacia aberturas de escape 46 en la carcasa térmicamente aislante 45.
Si el sistema funciona en el modo enchufado o desenchufado, el calor eléctrico y/o de combustión pasa desde la masa metálica 41 al agua que circula en la masa 41 a lo largo de un recorrido de flujo 49 en un conducto (no mostrado) que se extiende a través de la masa 41. El conducto de la masa metálica 41 normalmente presenta una entrada de agua que lleva el agua entrante procedente de la bomba 3 hacia la masa 41 y una salida de agua que guía el agua saliente desde la masa 41 hacia el cabezal de extracción 8. Tal entrada y salida de agua puede localizarse sobre la misma cara de la masa metálica 41 o en diferentes caras, por ejemplo, caras opuestas de la masa 41.
En una variación, la resistencia eléctrica 5 y el quemador 6 pueden emplearse en el mismo ciclo de preparación de la bebida para incrementar el calor producido y/o proporcionar un ajuste de la temperatura más fino.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo (1) para preparar bebidas calientes, en particular café o té, que comprende:
    -
    Una instalación (3) para la circulación de un líquido, tal como agua, desde una fuente de suministro de líquido (2) hacia una salida de suministro de bebidas (9); y
    -
    Medios de calentamiento por combustión (6, 7), tales como un quemador, para suministrar calor de combustión al líquido que circula hacia la salida de suministro,
    estando los medios de calentamiento por combustión asociados con unos medios de calentamiento eléctricos (4) para suministrar calor eléctrico al líquido que circula hacia la salida de suministro, estando al menos uno de los medios de calentamiento por combustión y medios de calentamiento eléctricos asociados con unos medios para regular el calor suministrado al líquido desde dichos al menos uno de los medios de calentamiento por combustión y medios de calentamiento eléctricos, comprendiendo los medios de regulación un sensor de temperatura,
    caracterizado por el hecho de que el sensor de temperatura está dispuesto para medir directamente o indirectamente la temperatura del líquido calentado para comparar la temperatura tomada con una temperatura objetivo, estando el sensor de temperatura asociado con:
    -
    Los medios de calentamiento eléctricos para ajustar el suministro del calor eléctrico basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo, estando los medios de calentamiento por combustión dispuestos para suministrar una cantidad de calor de combustión al líquido que está por debajo del calor requerido para el líquido para alcanzar la temperatura objetivo; o
    -
    Los medios de calentamiento por combustión para ajustar el suministro del calor de combustión basado en la diferencia entre la temperatura medida y la temperatura objetivo, estando los medios de calentamiento eléctricos dispuestos para suministrar calor eléctrico al líquido que está por debajo del calor requerido para que el líquido alcance la temperatura objetivo.
  2. 2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que los medios de calentamiento eléctricos comprenden un termobloque
    (4) que tiene un cuerpo de base metálica con un paso pasante, tal como una masa de aluminio con un paso de acero, para la circulación del líquido y una o más resistencias para el suministro de calor eléctrico al cuerpo de base metálica.
  3. 3.
    El dispositivo de la reivindicación 2, en el que el cuerpo de base metálica presenta una forma generalmente tubular con un paso pasante por lo general helicoidal para la circulación de líquido.
  4. 4.
    El dispositivo de la reivindicación 2 o 3, en el que los medios de calentamiento por combustión están dispuestos para suministrar calor al líquido mediante el cuerpo de base metálica del termobloque.
  5. 5.
    El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, en el que los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión están configurados o son configurables de manera que:
    -
    Los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión suministran calor de forma simultánea al líquido; o
    -
    solamente uno en un momento de los medios de calentamiento eléctricos y los medios de calentamiento por combustión suministra calor al líquido.
  6. 6.
    El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, en el que los medios de calentamiento por combustión comprenden una instalación de suministro de combustible para suministrar material combustible a un quemador (6) para el consumo del material combustible.
  7. 7.
    El dispositivo de la reivindicación 6, en el que los medios de calentamiento por combustión comprenden una válvula (71) entre la instalación de suministro de combustible y el quemador para controlar el suministro de material combustible desde la instalación de suministro al quemador, en particular una válvula variable o una válvula on-off.
  8. 8.
    El dispositivo de la reivindicación 7, en el que los medios de calentamiento por combustión están asociados con medios para regular su suministro de calor, estando los medios de regulación dispuestos para controlar la válvula.
  9. 9.
    El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, en el que los medios de calentamiento por combustión están asociados con unos medios de encendido, en particular unos medios de encendido eléctricos.
  10. 10.
    El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, en el que dicha instalación para la circulación de un líquido comprende una bomba (3) para promover la circulación del líquido en dicha instalación, en particular bajo presión.
  11. 11.
    El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, que está dispuesto para ser alimentado con un suministro de corriente eléctrica que es al menos una fuente de suministro de bajo voltaje de tipo batería y la red de suministro.
  12. 12.
    El dispositivo de la reivindicación 11, que está dispuesto para el funcionamiento con calentamiento eléctrico cuando está alimentado por la red de suministro y con calentamiento de combustión cuando está alimentado mediante suministro de bajo voltaje de tipo batería.
  13. 13.
    El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, en el que dicha instalación para la circulación de un líquido comprende un cabezal de inyección y/o extracción para contener un ingrediente para la preparación de la bebida, conduciendo el cabezal de extracción hacia la salida de suministro.
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