IT201800004243A1 - Apparecchiatura per la preparazione di bevande calde - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“APPARECCHIATURA PER LA PREPARAZIONE DI BEVANDE CALDE"

SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE

[0001] La presente invenzione si riferisce ad un’apparecchiatura per la preparazione e l’erogazione di bevande calde. Specificamente, l’invenzione si riferisce ad un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde, quali preferibilmente caffè o eventualmente altre bevande come ad esempio il tè, attraverso estrazione di aromi, o sostanze, mediante percolazione forzata. Inoltre, l’invenzione è relativa al metodo di l’utilizzo dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

[0002] Le apparecchiature per la preparazione di bevande calde eseguono l’estrazione degli aromi dalla polvere di caffè o di tè mediante il procedimento di percolazione forzata.

[0003] In questo procedimento l’acqua, scaldata ad una temperatura compresa tra 90 e 100°C, viene fatta fluire, con una pressione generalmente compresa tra 9 e 15 bar, attraverso la polvere di caffè o di tè contenuta in una camera di estrazione, estraendo in questo modo la bevanda.

[0004] Tipicamente, le apparecchiature per la preparazione di bevande calde comprendono una pompa che trasferisce acqua da un serbatoio in una camera di riscaldamento, all’interno della quale viene riscaldata ad una temperatura compresa tra 90 e 100°C.

[0005] Una volta riscaldata alla temperatura desiderata, l'acqua viene convogliata in una camera di estrazione in cui, precedentemente, è stata inserita la polvere di caffè o di tè in modo da estrarne gli aromi. La bevanda calda prodotta in questo modo viene infine erogata in una tazza attraverso un elemento erogatore.

[0006] Generalmente, la camera di estrazione è definita da due porzioni atte a, alternativamente, accoppiarsi o separarsi tra loro per, rispettivamente, contenere o introdurre/rimuovere la polvere di caffè o di tè.

[0007] Durante il procedimento di estrazione la pressione dell’acqua nella camera di estrazione viene mantenuta dalla pompa ad un valore generalmente compreso tra 9 e 15 bar, di seguito definita “pressione di esercizio”.

[0008] La pressione alla quale avviene il procedimento di estrazione è un parametro importante per la preparazione della bevanda calda e, ad esempio, determina il tempo necessario per l’estrazione degli aromi ma soprattutto la qualità della bevanda calda, ovvero le sue proprietà organolettiche. Generalmente, l’utilizzo di pressioni di esercizio elevate permette di ottenere bevande calde di maggiore qualità.

[0009] Inoltre, durante tutto il procedimento di estrazione, è necessario mantenere costante la pressione di esercizio per garantire la costanza del procedimento di estrazione e, conseguentemente, l’ottenimento di una bevanda calda con qualità organolettiche omogenee in tutta la sua quantità, o volume, di preparazione, quale ad esempio un volume compreso tra 25 e 30 ml per il caffè espresso.

[0010] In ambito sia professionale che domestico la polvere di caffè o di tè viene inserita nella camera di estrazione direttamente in forma di polvere o sotto forma di porzioni preconfezionate, quali cialde o capsule, e le apparecchiature per la preparazione di bevande calde prevedono mezzi di chiusura, ovvero di accoppiamento, delle porzioni della camera di estrazione atti a mantenere costante la pressione di esercizio, generata dalla pompa nella camera di estrazione, per una corretta estrazione degli aromi mediante il procedimento di percolazione forzata.

[0011] Questi mezzi di chiusura prevedono, tipicamente, un serraggio di tipo meccanico ottenuto mediante la trasmissione di una forza da una leva di manovra ad un arrangiamento di uno o più alberi e manovelle, che costituiscono un organo di serraggio, atto a garantire la chiusura a tenuta delle porzioni della camera di estrazione con una forza di chiusura tale da mantenere costante la pressione di esercizio nella camera di estrazione durante la fase di estrazione della bevanda calda.

[0012] La chiusura avviene, generalmente, mediante una movimentazione verticale, oppure rotatoria, della leva di manovra e deve essere eseguita dall'utente con una certa forza risultando, conseguentemente, difficile e/o non comoda e/o non sicura.

[0013] Inoltre, questo sistema di chiusura comporta l’applicazione di una coppia elevata che, ripetuta una pluralità di volte, causa una rapida usura delle superfici di contatto degli elementi che costituiscono l’organo di serraggio. Infatti, i materiali impiegati sono generalmente una combinazione di materiali metallici e/o plastici per garantire allo stesso tempo rigidezza strutturale, leggerezza e compattezza dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde.

[0014] L’usura di uno o più componenti dell’organo di serraggio può influire sulla precisione della movimentazione e dell’accoppiamento delle porzioni della camera di estrazione, influenzando negativamente il mantenimento delle pressioni di esercizio durante il processo di estrazione e, conseguentemente, la qualità della bevanda calda prodotta.

[0015] Quindi, a seguito dell’usura di questi componendi che costituiscono l’organo di serraggio, è necessario eseguire una sostituzione o registrazione di questi, quando possibile, o in alternativa una sostituzione dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde.

[0016] Le soluzioni di tipo meccanico hanno il vantaggio di avere costi di produzione relativamente bassi ma, per poter essere utilizzate con poco sforzo da parte dell'utente, richiedono un aumento della complessità meccanica non adatta ad un’apparecchiatura progettata per un uso preferibilmente domestico, oppure professionale, e che, inoltre, porta ad un aumento di ingombri dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde che ne limitano la diffusione in ambito domestico, oppure professionale.

RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

[0017] La presente invenzione supera i problemi tecnici descritti sopra e descrive un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde con caratteristiche innovative che prevede un sistema di chiusura della camera di estrazione che non richiede nessuno sforzo da parte dell’utente.

[0018] Nell’ambito del compito esposto sopra, uno scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde che prevede un sistema di chiusura della camera di estrazione privo di leve di manovra.

[0019] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde che preveda un sistema di chiusura della camera di estrazione che garantisca un semplice accesso alla camera di estrazione per l’inserimento/rimozione della polvere di caffè o tè.

[0020] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde che preveda un sistema di chiusura della camera di estrazione che sia a tenuta e che garantisca il mantenimento delle pressioni di esercizio.

[0021] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde in cui la chiusura della camera di estrazione avvenga mediante un numero limitato di movimenti degli elementi che costituiscono il sistema di chiusura risultando, conseguentemente, semplice.

[0022] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde in cui la chiusura della camera di estrazione avvenga mediante piccoli movimenti degli elementi che costituiscono il sistema di chiusura risultando, conseguentemente, rapida.

[0023] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde in cui la chiusura della camera di estrazione risulti essere affidabile.

[0024] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde che risulti essere economica richiedendo, inoltre, poca manutenzione.

[0025] Un ulteriore scopo riguarda la realizzazione di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde che sia facile da assemblare e che possa essere prodotta con impianti, macchinari ed attrezzature tipiche del settore.

[0026] Infine, un ultimo scopo riguarda la definizione di un metodo per la preparazione di bevande calde che risulti semplice.

[0027] Il compito e gli scopi indicati sopra, ed altri che meglio appariranno nel seguito della descrizione, vengono raggiunti mediante un’apparecchiatura come definito nella rivendicazione 1, ed un metodo di utilizzo di questa, come definito nella rivendicazione 12.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

[0028] Le ulteriori caratteristiche e i vantaggi dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde, secondo la presente invenzione, diverranno più evidenti nella descrizione seguente relativa ad alcune forme di realizzazione date a puro titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento alle seguenti figure in cui:

- Fig. 1 è una vista prospettica di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde secondo la presente invenzione;

- Fig. 2 è una vista laterale dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde di Fig.1;

- Fig. 3 è una rappresentazione schematica in sezione trasversale dell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde di Fig.1;

- Fig. 4 è una vista prospettica esplosa di alcuni elementi, schematizzati in Fig. 3, compresi nell’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde;

- Fig. 5 è una rappresentazione schematica in sezione trasversale di un’apparecchiatura per la preparazione di bevande calde, in un’ulteriore forma di realizzazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

[0029] La forma di realizzazione preferita della presente invenzione si riferisce al suo utilizzo per la preparazione di una bevanda calda, quale il caffè, mediante l’uso di cialde. Questa forma di realizzazione non può in alcun modo essere intesa come limitazione del campo di applicazione dell'invenzione e questa può essere applicata in qualsiasi apparecchiatura per la preparazione di bevande calde in cui la polvere della sostanza sottoposta al processo di percolazione forzata, quale caffè o tè, viene inserita come dose direttamente in forma di polvere o sotto forma di porzioni preconfezionate, quali cialde o capsule.

[0030] Facendo riferimento a Figg. 1 e 2, l’apparecchiatura 100 per la preparazione di bevande calde comprende un involucro 101 scatolare avente una base superiore 102 e una base inferiore 104 tra loro parallele e collegate da una pluralità di pareti laterali 106 la cui altezza è definita dalla distanza tra le due basi, la superiore 102 e l’inferiore 104. Inoltre, l’apparecchiatura 100 per la preparazione di bevande calde comprende un elemento erogatore 108 formato su un coperchio 110 apribile ed incernierato ad elementi di raccordo a cerniera 112 che si estendono da una flangia 114. Il coperchio 110 è atto ad alternativamente aprire o chiudere a tenuta il foro della flangia 114. Infine, sulla flangia 114 è formato un elemento di chiusura 116 atto a realizzare in modo reversibile una ferma chiusura del foro della flangia 114 mediante il coperchio 110. Le funzioni dell’elemento erogatore 108, del coperchio 110 e della flangia 114 verranno descritti in dettaglio di seguito.

[0031] Facendo riferimento a Fig.3 e 4, l’apparecchiatura 100 per la preparazione di bevande calde comprendente una riserva 118 di un fluido di estrazione, un primo mezzo di pompaggio 120 del fluido di estrazione dalla riserva 118 verso un mezzo riscaldante 122, e un’unità di estrazione 124 in comunicazione fluida con il mezzo riscaldante 122 e con l’elemento erogatore 108.

[0032] L’unità di estrazione 124 comprende una prima porzione 126 e una seconda porzione 128 opposte ed adatte a cooperare tra loro formando, chiudendosi, una camera di estrazione 130 configurata per trattenere una dose di sostanze estraibili mediante detto fluido di estrazione, quale ad esempio il caffè (si veda Fig. 3 in cui l’unità di estrazione 124 è evidenziata con la linea tratto-due-punti).

[0033] La prima porzione 126 e la seconda porzione 128 sono mobili una rispetto all'altra lungo una direzione rettilinea da una posizione aperta ad una posizione chiusa, e viceversa. Inoltre, la prima porzione 126 è formata su un attuatore fluidico 132 avente un corpo 134 e un pistone 136 che impegna scorrevolmente a tenuta un foro cieco 135 di detto corpo 134 definendo una camera di espansione 138 alimentata con il fluido di estrazione da detta riserva 118 mediante la pompa 120.

[0034] Specificamente, il primo mezzo di pompaggio 120, quale una pompa, aspira un fluido, quale acqua, dalla riserva 118, ad esempio un serbatoio o direttamente dalla rete idrica, che si trova ad una temperatura costante corrispondente, tipicamente, alla temperatura ambiente.

[0035] La pompa 120 è collegata ad un ingresso di una giunzione fluidica 140, quale una giunzione a T, attraverso un tubo 142. Una prima uscita della giunzione fluidica 140 è in comunicazione fluida con l’ingresso ad un primo mezzo valvolare 144 a duevie, quale una elettrovalvola a due-vie, attraverso un tubo 146. La prima elettrovalvola 144 a due vie è atta ad alternativamente aprire, quando energizzata, o interrompere a tenuta, quando diseccitata, il passaggio di fluido.

[0036] L’uscita della prima elettrovalvola 144 a due-vie è in comunicazione fluida con la prima uscita di un secondo mezzo valvolare 148 a tre-vie, quale una elettrovalvola a tre-vie, attraverso un tubo 150. La seconda elettrovalvola 148 a tre-vie prevede una seconda uscita in comunicazione fluida con la riserva 118 attraverso un tubo 152, ed un ingresso in comunicazione fluida con un primo ingresso 154 all’attuatore fluidico 132 attraverso un tubo 156 che, preferibilmente, è flessibile. Specificamente, la seconda elettrovalvola 148 a tre-vie è atta ad alternativamente mettere in comunicazione, quando diseccitata, il primo ingresso 154 con la riserva 118 o, quando energizzata, mettere in comunicazione il primo ingresso 154 con la prima elettrovalvola 144 a due vie.

[0037] L’attuatore fluidico 132 comprende il corpo 134, preferibilmente di forma a parallelepipedo, sulla cui base è formato un foro cieco 135, preferibilmente di sezione circolare, che è impegnato scorrevolmente a tenuta dal pistone 136 definendo la camera di espansione 138. Specificamente, il pistone 136, preferibilmente di forma cilindrica con base sostanzialmente complementare a quella del foro cieco 135, è formato di pezzo con una base 158 fissata, con mezzi di fissaggio tradizionali, alla base inferiore 104 dell’involucro 101 scatolare. Inoltre, sulla parete laterale del pistone 136 è previsto, in prossimità della sua base superiore, un recesso anulare impegnato da un anello di tenuta 160, di sezione preferibilmente circolare, formato in modo che il pistone 136 impegni a tenuta, mediante l’anello 160, ed in modo scorrevole il foro cieco 135 del corpo 134.

[0038] La camera di espansione 138 è in comunicazione fluida con il primo ingresso 154 attraverso un condotto 162, formato nel corpo 134, in modo da, variando la quantità di fluido contenuta nella camera di espansione 138, aumentare o ridurre il suo volume, cioè l’estensione, causando lo spostamento del corpo 134 rispetto al pistone 136, ovvero causando il sollevamento del corpo 134, rispetto alla base inferiore 104 dell’involucro 101 scatolare, lungo una direzione rettilinea parallela all’asse del pistone 136. Quindi, l’altezza dell’attuatore fluidico 132, ovvero la distanza tra una superficie superiore 137 del corpo 134 e la superficie inferiore della base 158 del pistone 136, è variabile ed è funzione del volume, cioè dell’estensione, della camera di espansione 138.

[0039] Specificamente, quando una superficie inferiore 139 del corpo 134 è in appoggio sulla base 158, ovvero quando la base del foro cieco 135 del corpo 134 è in appoggio sulla base superiore del pistone 136, l’estensione della camera di espansione 138 è minima, cioè il sollevamento del corpo 134 è nullo. In altre parole, nello stato di sollevamento nullo del corpo 134, l’altezza dell’attuatore fluidico 132 è minore dell’altezza delle pareti laterali 106, dell’involucro 101 scatolare dell’apparecchiatura 100, di un valore preferibilmente compreso tra 1 mm e 30 mm.

[0040] Mentre, quando la superficie inferiore 139 del corpo 134 è sostanzialmente allineata all’anello di tenuta 160, l’estensione della camera di espansione 138 è massima, cioè il sollevamento del corpo 134 è massimo. Specificamente, nello stato di sollevamento massimo del corpo 134, l’altezza dell’attuatore fluidico 132 è maggiore dell’altezza delle pareti laterali 106, dell’involucro 101 scatolare dell’apparecchiatura 100, di un valore preferibilmente compreso tra 1 mm e 30 mm.

[0041] Facendo ancora riferimento a Fig.3 e 4, una seconda uscita della giunzione fluidica 140 è in comunicazione fluida con un secondo ingresso 166 all’attuatore fluidico 132 attraverso un tubo 164 che, preferibilmente, è flessibile. Inoltre, il tubo 164 è intercettato da un terzo mezzo valvolare 145 a due-vie, quale una elettrovalvola a due-vie, che è atto ad alternativamente aprire, quando energizzato, o interrompere a tenuta, quando diseccitato, il passaggio di fluido.

[0042] All’interno del corpo 134 è formato, ovvero installato, il mezzo riscaldante 122 in comunicazione fluida con il secondo ingresso 166 all’attuatore fluidico 132.

[0043] Preferibilmente, il mezzo riscaldante 122 è costituito da un corpo comprendente elementi riscaldanti convenzionali che circondano una camera, attraverso la quale scorre l’acqua, che viene riscaldata mediante conduzione termica attraverso il materiale di cui è costituita la superficie che definisce la camera stessa.

[0044] La portata della pompa 120 e la capacità della camera del mezzo riscaldante 122 determinano il tempo di permanenza dell'acqua all'interno di detto mezzo riscaldante 122 e, quindi, la temperatura dell’acqua in uscita da questo.

[0045] Inoltre, sulla superficie superiore 137 del corpo 134 è formata la prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124.

[0046] Specificamente, facendo riferimento a Fig.4, la prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124 è di forma cilindrica sulla cui base superiore è formato un recesso concavo atto a ricevere, in uso, la dose di caffè, quale una cialda, come spiegato di seguito.

[0047] Inoltre, la prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124 è in comunicazione fluida con l’uscita del mezzo riscaldante 122 attraverso un condotto 168.

[0048] Sulla base superiore 102 dell’involucro 101 scatolare è previsto un foro che è coassiale alla prima porzione 126 e che ha una forma complementare a quella della flangia 114. Inoltre, la flangia 114 impegna il foro della base superiore 102 ed è fissata alla base superiore 102, mediante mezzi di fissaggio convenzionali, in modo da risultare sostanzialmente a filo con questa.

[0049] Facendo riferimento a Fig.3, la seconda porzione 128 dell’unità di estrazione 124 è formata sulla base inferiore del coperchio 110 ed ha una forma sostanzialmente speculare rispetto a quella della prima porzione 126, ed è atta a ricevere, in uso, la dose di caffè, quale una cialda, come spiegato di seguito.

[0050] Inoltre, la seconda porzione 128 dell’unità di estrazione 124 è in comunicazione fluida con l’estremità di uscita dell’elemento erogatore 108 attraverso un condotto 170.

[0051] Le altezze, ovvero gli spessori, della base superiore 102, della flangia 114 e della prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124 sono tali per cui, mediante lo spostamento del corpo 134 rispetto al pistone 136, ovvero mediante il sollevamento del corpo 134 rispetto alla base inferiore 104, il foro della flangia 114 viene impegnato a misura in modo scorrevole dalla prima porzione 126, mediante lo spigolo di questa, fino a quando la prima porzione 126 coopera con la seconda porzione 128 dell’unità di estrazione 124 formando e chiudendo a tenuta la camera di estrazione 130 che è atta a contenere la dose di caffè.

[0052] Specificamente, l’attuatore fluidico 132 è formato in modo che, quando il sollevamento del corpo 134 è nullo, è possibile accedere alla camera di estrazione 130, aprendo il coperchio 110, in modo da poter inserire la dose di caffè, quale una cialda, nell’unità di estrazione 124, cioè appoggiando la dose di caffè sul recesso della prima porzione 126. Inoltre, con il coperchio 110 chiuso, quando il sollevamento del corpo 134 conduce la prima porzione 126 in battuta sulla seconda porzione 128 dell’unità di estrazione 124, la camera di estrazione 130 viene chiusa a tenuta e l’altezza dell’attuatore fluidico 132, cioè il sollevamento del corpo 134, non ha raggiunto il valore massimo cosicché è possibile esercitare una pressione di chiusura della camera di estrazione 130 (di seguito definita “pressione di serraggio”) corrispondente alla pressione esercitata dalla prima porzione 126 sulla seconda porzione 128 dell’unità di estrazione 124 mediante l’attuatore fluidico 132.

[0053] Inoltre, preferibilmente, sono previsti sulla superficie superiore 137 del corpo 134, in corrispondenza della flangia 114, mezzi elastici 172 alloggiati in opportuni recessi in modo che, quando il corpo 134 è in appoggio sulla superficie inferiore della flangia 114, i mezzi elastici 172 esercitano una forza in direzione opposta al sollevamento del corpo 134.

[0054] L’apparecchiatura 100 per la preparazione di bevande calde della presente invenzione incorpora l'innovativa caratteristica di avere l’attuatore fluidico 132 che vantaggiosamente permette di chiudere a tenuta la camera di estrazione 130 dell’unità di estrazione 124 esercitando, inoltre, una pressione di serraggio.

[0055] Specificamente, l’attuatore fluidico 132, comandato dalla pompa 120, è atto ad esercitare una pressione di serraggio della camera di estrazione 130, dell’unità di estrazione 124, che è almeno uguale alla pressione di esercizio applicata dalla stessa pompa 120 all’interno della camera di estrazione 130, durante la fase di estrazione della bevanda calda.

[0056] Inoltre, l’apparecchiatura 100 prevede uno specifico circuito fluidico adatto a, alternativamente, azionare l’estensione dell’attuatore fluidico 132, cioè il sollevamento del corpo 134, o condurre il processo di percolazione forzata per produrre la bevanda calda, utilizzando la medesima riserva 118 di fluido, quale acqua, che è ad una temperatura costante, quale quella ambiente, e, quindi, garantisce l’affidabilità e ripetibilità del funzionamento dell’attuatore fluidico 132.

[0057] Inoltre, vantaggiosamente, la specifica configurazione dell’attuatore fluidico 132, sul cui corpo 134 è installato il mezzo riscaldante 122 ed è formata la prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124, permette di ridurre notevolmente l’ingombro dell’apparecchiatura 100.

[0058] Il funzionamento dell’apparecchiatura 100 della presente invenzione viene descritto di seguito:

[0059] Innanzitutto, con l’attuatore fluidico 132 in uno stato di estensione minima, viene inserita una dose di caffè, quale una cialda, all’interno della camera di estrazione 130 appoggiando questa sul recesso della prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124.

[0060] Quindi, viene chiuso fermamente il coperchio 110 sulla flangia 114 mediante l’elemento di chiusura 116.

[0061] Successivamente, nella fase di serraggio della camera di estrazione 130, con la prima elettrovalvola 144 a due-vie in stato energizzato, la seconda elettrovalvola 148 a tre-vie in stato energizzato e la terza elettrovalvola 145 a due-vie in stato diseccitato, viene attivata la pompa 120.

[0062] In questo stato l’acqua viene pressurizzata dalla riserva 118 verso la camera di espansione 138, sollevando così il corpo 134 fino a quando la prima porzione 126 coopera con la seconda porzione 128 chiudendo, così, a tenuta la camera di estrazione 130 con una pressione di serraggio determinata dalla pressione applicata dalla pompa 120 che, generalmente, è compresa tra 9 e 15 bar.

[0063] Si noti che, in fase di progettazione, la costante elastica dei mezzi elastici 172 viene scelta in modo che, quando compressi, la forza elastica da loro esercitata sia molto minore, cioè trascurabile, rispetto alla forza di chiusura esercitata dalla pressione di serraggio dell’attuatore fluidico 132.

[0064] Successivamente, nella fase di mantenimento del serraggio della camera di estrazione 130, viene diseccitata la prima elettrovalvola 144 a due-vie e in questo stato, poiché il circuito fluidico compreso tra la camera di espansione 138 e la prima elettrovalvola 144 a due-vie è a tenuta, viene mantenuta la pressione precedentemente esercitata dalla pompa 120 sull’acqua contenuta nella camera di espansione 138, cioè viene mantenuta la pressione di serraggio della camera di estrazione 130.

[0065] Successivamente, nella fase di estrazione della bevanda calda, con la pompa 120 attiva, viene energizzata la terza elettrovalvola 145 a due-vie e l’acqua viene condotta, pressurizzata ad un valore generalmente compreso tra 9 e 15 bar, dalla riserva 118 all’interno del mezzo riscaldante 122 che la riscaldata alla temperatura desiderata, tipicamente compresa tra 90 e 100°C.

[0066] Da qui, l'acqua riscaldata viene condotta nella camera di estrazione 130, dell’unità di estrazione 124, che contiene la dose di caffè.

[0067] La bevanda calda prodotta viene successivamente erogata in una tazza dall’estremità di uscita dell’elemento erogatore 108, attraverso il condotto 170.

[0068] Quando la fase di estrazione della bevanda calda è terminata, viene condotta la fase di apertura della camera di estrazione 130 in cui viene diseccitata la seconda elettrovalvola 148 a tre-vie mettendo in comunicazione fluida la camera di espansione 138 con la riserva 118. In questo stato viene rimossa l’acqua dalla camera di espansione 138 diminuendone il volume e causando, conseguentemente, l’abbassamento del corpo 134, cioè viene aperta la camera di estrazione 124. Si noti che, nella specifica configurazione descritta in questa forma preferita di realizzazione, l’abbassamento del corpo 134 è agevolato dal peso del corpo 134 stesso e dalla forza esercitata dai mezzi elastici 172, e l’abbassamento si completa in un intervallo di tempo preferibilmente compreso tra 0.5 e 2.5 secondi.

[0069] Quindi, è possibile aprire il coperchio 110 e rimuovere la dose di caffè dalla camera di estrazione 124 per procedere ad una eventuale successiva preparazione di un’ulteriore bevanda calda.

[0070] Nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione, l’apparecchiatura 100 comprende, inoltre, un'unità di controllo (non rappresentata) progettata per regolare il funzionamento della pompa 120, del mezzo riscaldante 122, della prima elettrovalvola 144 a due-vie, della seconda elettrovalvola 148 a tre-vie e della terza elettrovalvola 145 a due-vie in modo da temporizzare le rispettive attivazioni durante nella fase di serraggio della camera di estrazione 130 dell’unità di estrazione 124, la fase di mantenimento del serraggio della camera di estrazione 130, la fase di estrazione della bevanda calda e la fase di apertura della camera di estrazione 130.

[0071] Di seguito viene descritta una seconda forma di realizzazione della presente invenzione che prevede delle modifiche relative ad alcuni degli elementi che costituiscono l’apparecchiatura 100. Quindi, gli elementi che risultano essenzialmente invariati non saranno descritti nuovamente e verranno utilizzati gli stessi riferimenti numerici.

[0072] Facendo riferimento a Fig. 5 viene mostrato un’apparecchiatura 100 sostanzialmente identica a quella descritta nella precedente forma di realizzazione in cui, in sostituzione del terzo mezzo valvolare 145 a due-vie, quale un’elettrovalvola a due-vie, è previsto un quarto mezzo valvolare 149 a tre-vie, quale una elettrovalvola a tre-vie.

[0073] La quarta elettrovalvola 149 a tre-vie prevede un ingresso in comunicazione fluida con il secondo ingresso 166 all’attuatore fluidico 132, una prima uscita in comunicazione fluida con la giunzione fluidica 140, ed una seconda uscita in comunicazione fluida con una secondo mezzo di pompaggio 174, quale preferibilmente una micro-pompa, attraverso un tubo 176.

[0074] Specificamente, la quarta elettrovalvola 149 a tre-vie è atta ad, alternativamente, mettere in comunicazione, quando diseccitata, il secondo ingresso 166 con la micro-pompa 174 o, quando energizzata, mettere in comunicazione il secondo ingresso 166 con la giunzione fluidica 140.

[0075] Infine, la micro-pompa 174 è in comunicazione fluida con uno scarico 178 di fluido residuo attraverso un tubo 180.

[0076] Vantaggiosamente, questa configurazione permette, al termine della fase di estrazione della bevanda calda, di rimuovere eventuale fluido rimasto nella porzione di circuito fluidico compreso tra il mezzo riscaldante 122 e l’estremità di uscita dell’elemento erogatore 108 (di seguito definito “fluido residuo”).

[0077] Specificamente, al termine della fase di estrazione della bevanda calda, prima di procedere ad una successiva preparazione di ulteriori bevande calde, cioè preferibilmente durante la fase di apertura della camera di estrazione 130 in cui la seconda elettrovalvola 148 a tre-vie è diseccitata e l’acqua fluisce dalla camera di espansione 138 verso la riserva 118, la quarta elettrovalvola 149 a tre-vie viene diseccitata e viene attivata la micro-poma 174 che, quindi, rimuove il fluido residuo e lo conduce verso lo scarico 178. In questo modo, vantaggiosamente, viene garantito il ripristino delle condizioni iniziali di pulizia dell’apparecchiatura 100.

[0078] Infatti, potendo rimuovere il fluido residuo dalla porzione di circuito fluidico compreso tra il mezzo riscaldante 122 e l’estremità di uscita dell’elemento erogatore 108 viene impedita la fuoriuscita di gocce da questo, aumentando il grado di pulizia dell’apparecchiatura 100 al termine della preparazione della bevanda, e viene evitato, inoltre, l’accumularsi di calcare all’interno del mezzo riscaldante 122 e nell’unità di estrazione 124 rendendoli maggiormente durevoli nel tempo e garantendo, conseguentemente, il mantenimento delle proprietà organolettiche della bevanda calda preparata.

[0079] Naturalmente, la presente invenzione è suscettibile di numerose ed ulteriori modifiche o varianti, pur tuttavia senza uscire dall’ambito di protezione come definito nelle rivendicazioni 1 e 12.

[0080] Ad esempio, è possibile prevedere sensori di pressione sulla superficie superiore 137 del corpo 134, oppure sulle porzioni, la prima 126 e/o la seconda 128, dell’unità di estrazione 124 atti a rilevare la pressione di serraggio della camera di estrazione 130.

[0081] Inoltre, è possibile prevedere eventualmente ulteriori sensori di spostamento atti a rilevare l’altezza dell’attuatore fluidico 132, ovvero il grado di sollevamento del corpo 134 rispetto alla base inferiore 104 dell’involucro 101 scatolare.

[0082] Questi sensori possono essere in comunicazione con l’unità di controllo in modo da, eventualmente, fornire messaggi di errore e/o interrompere il funzionamento dell’apparecchiatura 100 qualora intervenissero dei malfunzionamenti.

[0083] In alternativa questi sensori, attraverso opportuni programmi eseguiti dall’unità di controllo, possono rilevare le condizioni di pressione e/o spostamento alle quali energizzare i mezzi valvolari e le pompe del circuito fluidico dell’apparecchiatura 100 per condurre le fasi per la preparazione della bevanda calda.

[0084] Inoltre, nella descrizione precedente, relativa alla prima forma di realizzazione, il terzo mezzo valvolare 145 è stato descritto come un mezzo valvolare a due-vie, tuttavia questo mezzo valvolare può essere sostituito con un mezzo valvolare a trevie, quale una elettrovalvola a tre-vie. Questa valvola a tre-vie prevede un ingresso in comunicazione fluida con il secondo ingresso 166 all’attuatore fluidico 132, una prima uscita in comunicazione fluida con la giunzione fluidica 140, ed una seconda uscita in comunicazione fluida con l’ambiente esterno, cioè con la pressione atmosferica, oppure direttamente con uno scarico in modo che, vantaggiosamente, quando diseccitata, sia possibile mettere in comunicazione la camera di estrazione 130 con l’ambiente esterno, oppure lo scarico, per riportare la pressione della camera di estrazione 130 dalla pressione di esercizio alla pressione ambiente al termine della fase di estrazione della bevanda calda.

[0085] Inoltre, è possibile prevedere un terzo mezzo di pompaggio che intercetta il tubo 152, tra la seconda elettrovalvola 148 a tre-vie e la riserva 118, atto a condurre l’acqua dalla camera di espansione 138 verso la riserva 118 per ridurre il tempo necessario a riportare il corpo 134 dell’attuatore fluidico 132 ad un sollevamento nullo al termine della fase di estrazione della bevanda calda, cioè durante la fase di apertura della camera di estrazione 130.

[0086] Inoltre, nella descrizione precedente l’attuatore fluidico 132 viene azionato utilizzando il fluido della riserva 118, tuttavia è possibile prevedere l’utilizzo di un’ulteriore riserva di fluido dedicata all’azionamento dell’attuatore fluidico 132 mediante, eventualmente, un ulteriore mezzo di pompaggio.

[0087] Inoltre, nella descrizione precedente, la camera di espansione 138 dell’attuatore fluidico 132 viene alimentata attraverso un condotto 162 formato nel corpo 134, tuttavia è possibile prevedere un’apparecchiatura 100 in cui la camera di espansione 138 viene alimentata attraverso un condotto formato nel pistone 136 dell’attuatore fluidico 132.

[0088] Inoltre, nella descrizione precedente il coperchio 110 è fissato, potendo aprirsi, alla flangia 114 mediante gli elementi di raccordo a cerniera 112, tuttavia è possibile prevedere che il coperchio 110 possa essere fissato alla flangia 114 mediante mezzi di fissaggio scorrevole, quali ad esempio dei binari, in modo da poter spostare o rimuovere il coperchio 110 dal foro della flangia 114 mediante un movimento scorrevole.

[0089] Inoltre, nella descrizione precedente la prima porzione 126 è formata sul corpo 134 dell’attuatore fluidico 132, tuttavia è possibile prevedere un’apparecchiatura 100 in cui la prima porzione 126 sia distinta dal corpo 134 e, inoltre, sia collegata a questo mediante un braccio rigido in modo da muoversi in modo solidale al corpo 134 dell’attuatore fluidico 132.

[0090] Inoltre, nella descrizione precedente relativa all’unità di estrazione 124, la prima porzione 126 è mobile mentre la seconda porzione 128 è fissa, tuttavia è possibile prevedere un’apparecchiatura 100 in cui un opportuno attuatore fluidico, solidale alla seconda porzione 128, ne permetta lo spostamento verso il basso, cioè l’abbassamento, e la prima porzione 126 sia, invece, fissa.

[0091] Inoltre, è possibile prevedere un’apparecchiatura 100 in cui l’elemento erogatore 108 sia ad un’altezza minore rispetto a quella dell’attuatore fluidico 132 e che la chiusura della camera di estrazione 130 avvenga mediante l’abbassamento della prima porzione 126, solidale all’attuatore fluidico 132, fino ad andare in battuta sulla seconda porzione 128, sulla quale è formato l’elemento erogatore 108.

[0092] Naturalmente, se ciascuna delle porzioni dell’unità di estrazione 124, la prima 126 e la seconda 128, sono formate ciascuna solidale ad un rispettivo attuatore fluidico, analogo all’attuatore fluidico 132 descritto in precedenza, è possibile rendere mobili entrambe le porzioni dell’unità di estrazione 124.

[0093] Infine, lo spostamento dell’attuatore fluidico 134, descritto in precedenza, avviene lungo una direzione rettilinea verticale, tuttavia è possibile prevedere che la chiusura dell’unità di estrazione 124, che definisce la camera di estrazione 130, possa avvenire con uno spostamento relativo delle porzioni dell’unità di estrazione 124, la prima 126 e la seconda 128, in direzione orizzontale, in altre parole l’attuatore fluidico 132 viene disposto in modo che l’asse del pistone 136 sia orizzontale.

[0094] Da quanto fino ad ora descritto è evidente come siano stati raggiunti importanti risultati, superando gli inconvenienti dello stato della tecnica, rendendo possibile la realizzazione di un’apparecchiatura 100 per la preparazione di bevande calde che prevede un sistema di chiusura, ovvero di serraggio, della camera di estrazione 130 che non richiede nessuno sforzo da parte dell’utente.

[0095] Infatti, l’attuatore fluidico 132 garantisce la chiusura della camera di estrazione 130 senza prevedere l’utilizzo di leve di manovra e, conseguentemente, non richiedendo alcuno sforzo da parte di un utilizzatore.

[0096] Inoltre, l’attuatore fluidico 132 garantisce la chiusura a tenuta della camera di estrazione 130 che perdura nel tempo, potendo mantenere costante la quantità di fluido contenuta nella camera di espansione 138, ovvero, mantenendo costante il sollevamento del corpo 134.

[0097] Conseguentemente, mantenendo la chiusura a tenuta della camera di estrazione 130 con una forza di chiusura, prodotta dalla pressione di serraggio esercitata dall’attuatore fluidico 132, è possibile garantire il mantenimento delle pressioni di esercizio nella camera di estrazione 130 che vengono applicate dalla pompa 120 durante la fase di estrazione della bevanda calda.

[0098] Inoltre, la disposizione della prima porzione 126 e della una seconda porzione 128, dell’unità di estrazione 124, garantisce un semplice accesso alla camera di estrazione 130 per l’inserimento/rimozione della polvere di caffè o tè come dose direttamente in forma di polvere o sotto forma di porzioni preconfezionate, quali cialde o capsule.

[0099] Inoltre, il sollevamento e l’abbassamento dell’attuatore fluidico 132 avvengono lungo una direzione rettilinea con una movimentazione che risulta essere semplice e, conseguentemente, risulta essere affidabile e richiede una scarsa manutenzione.

[0100] Inoltre, il sollevamento e l’abbassamento dell’attuatore fluidico 132 necessario per la chiusura della camera di estrazione 130 dell’unità di estrazione 124 avviene mediante spostamenti piccoli che, conseguentemente, richiedono poco tempo.

[0101] Inoltre, lo specifico circuito fluidico dell’apparecchiatura 100, permette di utilizzare la stessa riserva 118, che è ad una temperatura costante corrispondente a quella ambiente, e la stessa pompa 120 per eseguire sia la fase di serraggio della camera di estrazione 130 che la fase di estrazione della bevanda calda. Quindi entrambe le fasi risultano essere affidabili.

[0102] Infine, l’utilizzo di un’unica riserva 118 unitamente alla specifica configurazione dell’attuatore fluidico 132, sul cui corpo 134 è installato il mezzo riscaldante 122 ed è formata la prima porzione 126 dell’unità di estrazione 124, permette di ridurre notevolmente l’ingombro dell’apparecchiatura 100.

[0103] Quindi i materiali, nonché le tecniche di produzione, le forme e le dimensioni dei singoli componenti che costituiscono la cialda 100 della presente invenzione, potranno essere i più idonei a seconda delle specifiche esigenze.

Claims (13)

1. Rivendicazioni del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “APPARECCHIATURA PER LA PREPARAZIONE DI BEVANDE CALDE" RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde comprendente un involucro (101), una riserva (118) di un fluido di estrazione, un primo mezzo di pompaggio (120) del fluido di estrazione da detta riserva (118) ad un mezzo riscaldante (122) del fluido di estrazione, e un’unità di estrazione (124) in comunicazione fluida con detto mezzo riscaldante (122) e con un elemento erogatore (108), detta unità di estrazione (124) comprendendo una prima porzione (126) e una seconda porzione (128) atte a cooperare tra loro formando una camera di estrazione (130) atta a trattenere una dose di sostanze estraibili mediante detto fluido di estrazione, in cui detta prima porzione (126) e detta seconda porzione (128) sono mobili una rispetto all'altra lungo una direzione rettilinea da una posizione aperta ad una posizione chiusa e viceversa caratterizzata dal fatto che almeno una tra detta prima porzione (126) e detta seconda porzione (128) si muove solidale ad un rispettivo attuatore fluidico (132) comprendente un corpo (134) e un pistone (136) che impegna scorrevolmente a tenuta un foro cieco (135) di detto corpo (134) definendo una camera di espansione (138).
2. 2. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo la rivendicazione 1, in cui detta camera di espansione (138) è alimentata con il fluido di estrazione da detta riserva (118) mediante detto primo mezzo di pompaggio (120).
3. 3. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, in cui detta seconda porzione (128) è operativamente solidale a detto involucro (101) e detta prima porzione (126) è solidale al rispettivo detto attuatore fluidico (132).
4. 4. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detta prima porzione (126) di detta unità di estrazione (124) e detto mezzo riscaldante (122) sono formati su detto corpo (134) di detto attuatore fluidico (132).
5. 5. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detta seconda porzione (128) di detta unità di estrazione (124) e detto pistone (136) di detto attuatore fluidico (132) sono solidali a detto involucro (101).
6. 6. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detta seconda porzione (128) di detta unità di estrazione (124) è formata su una base inferiore di un coperchio (110) apribile operativamente fissato su detto involucro (101).
7. 7. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detta riserva (118) è in comunicazione fluida con detta camera di espansione (138) di detto attuatore fluidico (132) attraverso, in ordine, detto primo mezzo di pompaggio (120), una giunzione fluidica (140) e un primo mezzo valvolare (144) disposti in serie.
8. 8. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui detta riserva (118) è in comunicazione fluida con detta camera di espansione (138) di detto attuatore fluidico (132) attraverso un secondo mezzo valvolare (148).
9. 9. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo la rivendicazione 8, in cui detto secondo mezzo valvolare (148) è in comunicazione fluida e disposto tra detta camera di espansione (138) e detto primo mezzo valvolare (144), e detto secondo mezzo valvolare (148) è atto alternativamente a mettere in comunicazione fluida detta camera di espansione (138) con detto primo mezzo valvolare (144) o con detta riserva (118).
10. 10. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detta riserva (118) di un fluido di estrazione è in comunicazione fluida con detto mezzo riscaldante (122) attraverso, in ordine, detto primo mezzo di pompaggio (120), detta giunzione fluidica (140) e un terzo mezzo valvolare (145) disposti in serie.
11. 11. Apparecchiatura (100) per la preparazione di bevande calde secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detta riserva (118) di un fluido di estrazione è in comunicazione fluida con detto mezzo riscaldante (122) attraverso, in ordine, detto primo mezzo di pompaggio (120), detta giunzione fluidica (140) e un quarto mezzo valvolare (149) disposti in serie, e detto quarto mezzo valvolare (149) è atto alternativamente a mettere in comunicazione fluida detto mezzo riscaldante (122) con detta giunzione fluidica (140) o con uno scarico (178) attraverso un secondo mezzo di pompaggio (174).
12. 12. Metodo per la preparazione di una bevanda calda mediante un’apparecchiatura (100) secondo la rivendicazione 1, comprendente le fasi di: a. aumentare il volume di detta camera di espansione (138) di detto attuatore fluidico (132) alimentando fluido da detta riserva (118) in modo da chiudere detta unità di estrazione (124) con una pressione di serraggio. b. mantenere il volume della camera di espansione (138) di detto attuatore fluidico (132) mantenendo costante la quantità di fluido nella camera di espansione (138) in modo da mantenere detta pressione di serraggio. c. diminuire il volume di detta camera di espansione (138) di detto attuatore fluidico (132) rimuovendo fluido da detta camera di espansione (138) di detto attuatore fluidico (132) in modo da aprire detta unità di estrazione (124).
13. 13. Metodo per la preparazione di una bevanda calda mediante un’apparecchiatura (100) secondo la rivendicazione 12, in cui dopo la fase c) comprende la fase di rimuovere fluido residuo da una porzione di circuito fluidico compreso tra detto mezzo riscaldante (122) e l’estremità di uscita di detto elemento erogatore (108) mediante un secondo mezzo di pompaggio (174).