IT201800020734A1

IT201800020734A1 - Macinacaffe' elettrico

Info

Publication number: IT201800020734A1
Application number: IT102018000020734A
Authority: IT
Inventors: Dino Florian
Original assignee: Roger Tech S R L
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-21
Also published as: ES2869189T3; PT3669723T; EP3669723A1; EP3669723B1

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione avente per titolo:

" Macinacaffè elettrico “

La presente invenzione concerne un macinacaffè elettrico.

Sono noti macinacaffè elettrici comprendenti un vaso di contenimento del caffè in chicchi, un condotto di uscita della polvere di caffè, ed una coppia di macine, poste sul fondo di detto vaso ed atte a trasformare i chicchi di caffè in polvere di caffè al loro passaggio attraverso queste. Una delle due macine (macina fissa) ha conformazione globalmente anulare ed è fissata alla struttura dell’apparecchio sul fondo del vaso di contenimento dei chicchi di caffè, mentre l’altra (macina rotante) ha conformazione globalmente cilindrica o troncoconica, è posta coassialmente all’interno della prima ed è accoppiata direttamente sull’albero di uscita di un motore elettrico o di un riduttore trascinato in rotazione da un motore elettrico.

Sono noti in particolare macinacaffè azionati da un motore elettrico di varie tipologie (AC, DC, Brushless) che trascinano in rotazione la macina rotante. Questi motori ruotano a velocità comprese generalmente tra 1400 e 3000 giri/minuto e cioè a velocità troppo elevate per poter essere direttamente accoppiati alla macina rotante e per questo è stato proposto di utilizzare nei macinacaffè motori ad induzione a 6/8 poli, che possono ruotare a velocità più basse, fino a 750 giri/minuto ed effettuano la macinazione dei chicchi di caffè senza riscaldare eccessivamente la polvere di caffè ottenuta.

Allo scopo di ridurre ulteriormente la velocità di rotazione del motore per evitare un eccessivo riscaldamento della polvere di caffè e la conseguente degradazione delle caratteristiche organolettiche dell’infuso con questa ottenibile, è già stato proposto di associare al motore elettrico un riduttore di giri, in grado di portare la velocità di rotazione della macina al di sotto di 750 giri/minuto, ma il riduttore di giri comporta un notevole ingombro, un costo ed una elevata rumorosità del macinacaffè. D’altra parte, se si volesse ridurre la velocità di rotazione della macina senza utilizzare un riduttore di giri si dovrebbe utilizzare un motore elettrico con un numero elevato di poli, ma anche in questo caso sarebbero richiesti motori di elevate dimensioni, improponibili per il loro impiego in un macinacaffè.

Inoltre, poiché i motori ad induzione sono asincroni, i macinacaffè che li utilizzano non assicurano la costanza di velocità nel tempo e quindi non consentono di regolare la quantità di caffè macinata con un conteggio del numero di giri del motore ma solamente, ed in maniera alquanto precisa, con un controllo del tempo di funzionamento del macinacaffè.

Quest’ultimo inconveniente è stato eliminato con la sostituzione del motore ad induzione con un motore brushless, che, essendo di tipo sincrono, consente di definire la quantità di caffe macinata con un controllo del tempo di funzionamento del macinacaffè. Tuttavia, l’elevata velocità di rotazione del motore brushless ha comunque reso necessario utilizzare un riduttore di giri e quindi non ha eliminato gli inconvenienti che questo comporta in termini di ingombro, di costo e di rumorosità.

Inoltre, indipendentemente dall’uso di un motore ad induzione o di un motore brushless, in entrambi i casi le macine sono soggette ad usura e questa comporta nel tempo una variazione della granulometria della polvere ottenuta e conseguentemente un’alterazione delle caratteristiche organolettiche dell’infuso con questa ottenuto.

Per evitare questo inconveniente è necessario ricorrere alla periodica sostituzione delle macine ed attualmente questa è effettuata con una tempistica programmata, che non tiene conto dell’effettivo grado di usura delle macine e potrebbe portare alla loro sostituzione prematura, se il macinacaffè è usato poco, od alla loro sostituzione tardiva, se esso viene utilizzato intensivamente.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un macinacaffè che elimini tutti gli inconvenienti che congiuntamente o disgiuntamente sono presenti negli attuali macinacaffè.

In particolare, scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè, nel quale la macinazione dei chicchi di caffè non provochi il loro riscaldamento e tutte le conseguenze negative che questo comporta.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che effettui la macinazione dei chicchi di caffè a bassa velocità.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che effettui la macinazione dei chicchi di caffè mantenendo sensibilmente costante la granulometria della polvere ottenuta.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che consenta di effettuare la macinazione dei chicchi di caffè ad una granulometria costante predefinita.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che possa effettuare la macinazione dei chicchi di caffè con una velocità di rotazione della macina predefinita e costante oppure con una velocità di rotazione variabile nel tempo con il predefinito andamento (profilo di velocità).

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè in cui sia possibile programmare, anche sperimentalmente, differenti profili di velocità della macina rotante in funzione delle esigenze dell’utilizzatore, della granulometria desiderata, della durezza e della friabilità dei chicchi di caffè, che nelle varie qualità e miscele di qualità sono proposte sul mercato.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè in cui sia possibile memorizzare differenti profili di velocità della macina rotante, in precedenza memorizzati, in modo da poterli richiamare ed utilizzare quando necessario.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè in cui sia possibile modificare i profili di velocità da parte di un’unità di controllo a bordo macchina sulla base di segnali rilevati da sensori e significativi di parametri operativi od ambientali quali la temperatura del macinacaffè, la temperatura ambiente, l’umidità, l’uso più o meno frequente del macinacaffè, l’assorbimento elettrico ecc.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che consenta di monitorare in tempo reale lo stato di usura delle macine.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che sia di facile implementazione facile e di costo contenuto.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che permetta di ottenere una polvere di caffè di elevata qualità.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè che sia migliorativo e alternativo rispetto ai macinacaffè attualmente in commercio.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un macinacaffè in grado di dialogare con una macchina da caffè per uno scambio di informazioni finalizzato ad adeguare i parametri operativi del macinacaffè alle caratteristiche di funzionamento della macchina da caffè (temperatura dell’acqua, pressione dell’acqua, durata dell’erogazione, ecc.) in modo da ottenere sempre un infuso di caffè con le caratteristiche organolettiche desiderate e rigorosamente costanti.

Secondo l'invenzione tutti questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, sia singolarmente che in una qualsiasi loro combinazione, con un macinacaffè elettrico presentante le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra in vista prospettica il macinacaffè secondo l’invenzione la figura 2 lo mostra in vista prospettica esplosa, e

la figura 3 mostra in vista prospettica il gruppo formato dal motore e dalle macine.

Come si vede dalle figure, il macinacaffè secondo l’invenzione comprende una struttura o base 1, sulla quale è posto un vaso 2 di contenimento dei chicchi di caffè da macinare, ed un meccanismo di macinazione 4. Opportunamente il vaso 2 è aperto verso l’alto in modo da consentire il suo riempimento con i chicchi di caffè.

Il meccanismo di macinazione 4 comprende una macina inferiore fissa 6 ed una macina superiore 8 rotante, entrambe conformate in modo da poter effettuare, a seguito della rotazione della macina superiore 8 rispetto alla macina inferiore 6, la macinazione dei chicchi di grani che cadono tra le due e la loro trasformazione in polvere di caffè. Ad esempio, le due macine 6,8 possono avere conformazione anulare troncoconica e possono essere interessate da nervature elicoidali affacciate.

La macina inferiore 6 è fissata alla struttura 1 del macinacaffè mentre la macina superiore 8 è calettata all’albero verticale 10 di un motore digitale brushless coppia 12 (Direct Drive) e cioè di un particolare tipo di motore brushless in grado di ruotare a velocità regolabile, preferibilmente compresa tra 0 e 1200 giri/minuto, sviluppando una coppia costante compresa tra 15 e 20 Nm.

Il motore coppia 12 comprende uno statore anulare esterno 14 ed un rotore interno 16, al quale è solidale l’albero 10.

Il motore 12 è opportunamente collegato ad un sistema di controllo comprendente una scheda di controllo digitale 18 e un encoder 20.

La scheda di controllo 18 è configurata per inviare al motore 12 le istruzioni relative al suo funzionamento, per ottenere dall’encoder 20 le informazioni relative a tale funzionamento e per visualizzarle su un opportuno display 22 applicato alla struttura 1 del macinacaffè.

L’encoder 20 è configurato per controllare il motore 12 secondo le istruzioni ricevute dalla scheda di controllo 18, per misurare le condizioni operative del motore 12 e per inviare alla scheda di controllo 16 le informazioni sulle stesse. Queste informazioni possono comprendere la velocità di rotazione istantanea e/o quella impostata (in caso di controllo del motore attraverso l’input di velocità di rotazione), la posizione assoluta del rotore 16 rispetto allo statore 14, il consumo di corrente istantaneo e/o quello impostato (in caso di controllo del motore attraverso l’input di corrente), eventuali informazioni relative a malfunzionamenti, la temperatura del motore 12 e/o della macina inferiore 6 e/o della macina superiore 8, il tempo passato dall’ultima attivazione del macinacaffè e/o dall’ultima manutenzione, il tempo di operatività totale del motore, la coppia applicata istantanea e/o quella impostata (in caso di controllo del motore attraverso l’input di coppia).

Grazie al particolare tipo di motore 12 utilizzato, viene in pratica fortemente ridotta la rumorosità del macinacaffè, che in questo modo può essere utilizzato anche in ambienti, nei quali tale rumorosità deve essere evitata.

Inoltre, grazie all’elevato rendimento del motore 12 ed alla sua bassa velocità di rotazione, tutte le parti del macinacaffè rimangono sostanzialmente a temperatura ambiente durante il funzionamento e non sono in pratica soggette a dilatazioni termiche; in particolare viene mantenuta sensibilmente costante la distanza tra le due macine 6,8 e ciò consente di ottenere una polvere di caffè con granulometria costante, e quindi di qualità elevata.

Inoltre, grazie al fatto che il motore 12 è un motore coppia (Direct Drive) ed ha la sua velocità sincronizzata con la frequenza della corrente di alimentazione, e quindi rigorosamente costante nel tempo, è possibile controllare la quantità prodotta di polvere di caffè in maniera altrettanto rigorosa con un semplice controllo del numero di giri di funzionamento del macinacaffè, e quindi con un parametro di facile, precisa ed immediata determinazione.

Il motore 12, inoltre, grazie al suo elevato rendimento elettrico/meccanico consente di rilevare anche piccole variazioni della sua velocità di rotazione da piccole variazioni della corrente di alimentazione e di utilizzare quest’ultimo parametro per rilevare e controllare le grandezze di interesse nel processo di macinazione. Queste piccole variazioni di corrente di alimentazione del motore 12 possono essere rilevate o con misurazioni dirette di corrente o con misurazioni di tensione ai capi di piccole resistenze tarate (shunt) poste in serie nel circuito di alimentazione del motore.

A sua volta il controllo preciso del consumo istantaneo di corrente consente di determinare il grado di usura delle macine. In pratica attraverso il display 22 del macinacaffè può essere fornita all’utilizzatore un’indicazione sulla corrente istantanea assorbita dal macinacaffè e strettamente correlata con il grado di usura delle macine, nel senso che quando le macine sono ben affilate e poco usurate svolgono una più intensa macinazione e consumano meno corrente, mentre quando sono molto usurate svolgono una macinazione meno intensa e consumano più corrente. È chiaro che attraverso la misura della corrente istantaneamente assorbita dal macinacaffè in funzionamento è possibile determinare univocamente il grado di usura delle macine e rappresentarlo con qualsiasi simbologia sul display 22 del macinacaffè (ad esempio con un numero o con un’icona o con un’indicazione grafica di qualsiasi altra natura). Ciò consente di conoscere in ogni istante l’effettivo grado di usura delle macine e quindi di provvedere alla loro sostituzione al momento opportuno e cioè né troppo presto né troppo tardi, assicurando in ogni caso la sostanziale costanza di granulometria della polvere di caffè ottenuta.

Inoltre, attraverso il controllo della corrente è possibile valutare anche la durezza dei chicchi di caffè, il loro contenuto di umidità, il loro grado di tostatura ecc, e mettere in relazione questi valori con la granulometria ottenuta a parità di parametri di regolazione delle macine, allo scopo di poter raggiungere in maniera ripetibile il funzionamento ottimale del macinacaffè con qualsiasi qualità di caffè.

Appare inoltre vantaggioso il fatto che il motore 12 consente di controllare la coppia resa disponibile all’albero motore 10 a qualsiasi velocità di rotazione entro i limiti previsti, e ciò consente di controllare la quantità di caffè macinato sia impostando la velocità di rotazione della macina ed il tempo di funzionamento del macinacaffè, sia impostando il numero complessivo di giri che la macina rotante deve compiere.

Al fine di poter sfruttare in maniera ottimale le caratteristiche e le prestazioni del motore 12, il display 22 può essere configurato per visualizzare uno o più dei seguenti parametri operativi del motore stesso:

- corrente istantanea assorbita,

- corrente istantanea impostata,

- velocità di rotazione del motore coppia (12),

- temperatura del motore coppia (12)

- coppia istantanea fornita all’albero (10) del motore coppia (12).

Esso inoltre può essere anche realizzato come touch screen, con possibilità di interventi da parte dell’operatore per impostare e modificare i parametri di interesse.

Da quanto detto risulta chiaramente che il macinacaffè secondo l'invenzione si presenta particolarmente vantaggioso in quanto:

- permette di macinare i chicchi di caffè a bassa velocità senza riscaldarli, evitando così di alterarne l’aroma ed ottenendo una polvere di ottima qualità,

- permette di macinare i chicchi di caffè a velocità controllata, in modo da ottenere una granulometria e un flusso di polvere di caffè in uscita costante,

- permette di mantenere sotto controllo lo stato del meccanismo di

macinazione, e in particolare delle sue macine 6,8,

- può essere utilizzato in contesto industriale grazie al controllo preciso sulla

quantità di caffè macinata per unità di tempo,

- può essere utilizzato in ambienti in cui deve essere evitata una elevata rumorosità.

In particolare, il prodotto ottenuto (polvere di caffè) si presenta come un prodotto di elevata qualità, in grado di sviluppare il proprio aroma in maniera omogenea ed efficace, e consente di preparare infusi di altrettanto elevata qualità.

La presente invenzione è stata illustrata in alcune sue preferite forme di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall'ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macinacaffè elettrico caratterizzato dal fatto di comprendere un vaso (2) di contenimento dei chicchi di caffè da macinare, una coppia di macine (6,8) poste sul fondo di detto vaso (2), delle quali una macina (6) è fissa rispetto a detto vaso (2) e l’altra (8) è direttamente accoppiata all’albero di uscita (10) di un motore coppia (12), gestito da un’unità di controllo (18) e configurato in modo da poter ruotare ad una velocità regolabile, compresa tra 0 e 1200 giri/minuto e da sviluppare una coppia sensibilmente costante non superiore a 20 Nm.
2. Macinacaffè secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che all’unità di controllo (18) del motore coppia (12) è associato un encoder (20) ed un display (22) di visualizzazione dei parametri di funzionamento di detto motore coppia (12).
3. Macinacaffè second la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto display (22) è provvisto di mezzi di visualizzazione di uno o più dei seguenti parametri di funzionamento di detto motore coppia (12): - corrente istantanea assorbita, - corrente istantanea impostata, - velocità di rotazione del motore coppia (12), - temperatura del motore coppia (12) - coppia istantanea fornita all’albero (10) del motore coppia (12).
4. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura (1) di sostegno di detto sovrastante vaso (2) per i chicchi di grano da macinare e di contenimento di detto motore coppia (12), che è disposto con l’albero di uscita sostanzialmente verticale, al quale è fissata detta macina rotante (8), cooperante con detta macina (6), fissata al fondo di detto vaso (2).
5. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto display comprende almeno un’icona indicativa della condizione di usura di dette macine (6,8).
6. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto motore coppia (12) è controllato mediante input di corrente.
7. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto motore coppia (12) è controllato mediante input di velocità di rotazione.