IT201900018980A1 - Macinacaffè. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione avente per titolo:

"Macinacaffè"

La presente invenzione concerne un macinacaffè e cioè un apparecchio che è destinato essenzialmente alla macinazione dei chicchi di caffè, ma che date le sue caratteristiche e la sua versatilità di impiego potrebbe essere utilizzato anche per la macinazione di altri prodotti sostanzialmente solidi di piccola pezzatura, quali mandorle, nocciole, pezzi di cioccolato e tanti altri prodotti che devono essere ridotti in polvere della desiderata granulometria.

Poiché peraltro nella presente descrizione si fa espresso riferimento alla macinazione del caffè, si parlerà sempre e solo di macinacaffè, intendendo tuttavia che in linea generale l’invenzione è applicabile ad un apparecchio che anziché macinare il caffè in grani può essere utilizzato per macinare altri prodotti del tipo sopra richiamato.

I noti macinacaffè comprendono in genere un contenitore superiore destinato a contenere i chicchi da macinare, un basamento o corpo macchina, che sostiene un contenitore dei chicchi di caffè e che alloggia al suo interno un motore elettrico ed una coppia di macine, poste sul fondo di detto contenitore e comprendenti una macina fissa, generalmente a forma anulare, vincolata al corpo del macinacaffè ed una macina rotante, generalmente a forma troncoconica od ogivale o simile, posta all'interno della macina fissa e solidale all'albero di rotazione di detto motore elettrico.

Sono anche noti macinacaffè con macine piane costituiti da due dischi sovrapposti, dei quali uno fisso ed uno mobile, tra i quali vengono introdotti i grani di caffè da macinare.

Indipendentemente comunque dalla conformazione delle due macine, esse sono in ogni caso alloggiate entro una camera di macinazione, che è posta al di sotto del contenitore dei chicchi di caffè e si prolunga al di sotto delle macine in una camera di raccolta della polvere di caffè. All'interno di questa camera di raccolta è prevista una paletta rotante a più bracci, che è solidale alla macina rotante e che ha la funzione di raccogliere la polvere di caffè dal fondo della camera stessa per farla fuoriuscire per effetto centrifugo attraverso un'apertura in essa ricavata. È evidente che quanto più elevata è la velocità di rotazione della paletta rotante, tanto più elevata è la forza centrifuga che fa fuoriuscire la polvere di caffè dalla camera di raccolta; al tempo stesso, poiché la paletta rotante è solidale alla macina rotante, quanto più elevata è la velocità di rotazione di entrambe, tanto più elevato è il riscaldamento cui il caffè è sottoposto durante la macinazione e ciò costituisce un grosso inconveniente, in quanto la temperatura altera le proprietà aromatiche della polvere di caffè e le caratteristiche organolettiche dell'infuso di caffè che con questa viene preparato.

Per questo motivo è già stato proposto di azionare il macinacaffè a bassa velocità, ma tanto più bassa è la velocità di rotazione della macina e tanto più basso è l'effetto centrifugo esercitato dalla paletta rotante ad essa solidale, al punto da rendere difficoltosa la fuoriuscita della polvere di caffè per effetto centrifugo dalla camera di raccolta.

Per evitare questo inconveniente è stato anche proposto di esercitare nel contenitore dei chicchi di caffè una certa pressione in grado di spingerli tra le macine e di provocare un più completo riempimento della camera di raccolta con la polvere di caffè, in modo che la paletta rotante possa spingere la polvere stessa verso l'apertura di scarico anche a bassa velocità di rotazione e quindi con un ridotto effetto centrifugo.

Tuttavia, neppure questa soluzione si è rivelata soddisfacente, in quanto nei periodi di inutilizzazione del macinacaffè la camera di raccolta è praticamente piena di polvere di caffè e ciò costituisce un serio inconveniente in quanto si è riscontrato che solo dopo brevissimo tempo dalla macinazione, dell’ordine delle decine di minuti, la polvere di caffè può perdere all'incirca l'80% delle sue caratteristiche organolettiche.

Inoltre, si è riscontrato che in un qualsiasi processo di macinazione del caffè la curva granulometrica, che esprime la quantità di polvere di caffè ottenuta alle varie granulometrie, presenta in genere un picco principale in corrispondenza della granulometria legata alla distanza tra le macine ed un picco secondario, in corrispondenza delle particelle più sottili che inevitabilmente si formano in qualsiasi processo di macinazione.

Per questo è usuale cercare di compattare queste particelle sottili per cercar di mantenerle aderenti alle polveri a granulometria maggiore e di ridurre in questo modo l’inconveniente ad esse dovuto e consistente nella loro tendenza a disperdersi nell'aria, ad elettrizzarsi e ad aderire per effetto elettrostatico alle superfici esterne del macinacaffè. Questa compattazione viene in genere ottenuta riducendo la sezione di uscita della polvere di caffè dal macinacaffè, e ciò creando una sorta di strozzatura, che se da un lato riduce la quantità di polveri fini che altrimenti si disperderebbero all’esterno, d'altro lato provoca un accumulo di polvere di caffè, all'interno della camera di raccolta quando il macinacaffè è inattivo, con gli inconvenienti già indicati.

Un altro inconveniente dei macinacaffè tradizionali è che l’accumulo di polvere di caffè nelle parti interne del macinacaffè richiede frequenti interventi di pulizia e questi, oltre a comportare dei periodi di inutilizzazione del macinacaffè comportano delle operazioni spesso complesse, lunghe e dispendiose.

Scopo dell'invenzione è di eliminare tutti questi inconvenienti e di realizzare un macinacaffè che da un lato sia in grado di effettuare la macinazione del caffè a bassa od a bassissima velocità di rotazione della macina e d'altro lato riduca sensibilmente la quantità di caffè presente nella camera di raccolta quando il macinacaffè è inattivo.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un macinacaffè che possa funzionare sia con macine coniche che con macine piane.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un macinacaffè che riduca al minimo il ristagno di polvere di caffè nelle parti interne della macchina.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un macinacaffè in grado di autopulirsi durante il funzionamento.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un macinacaffè, nel quale la dispersione all'esterno delle polveri fini di caffè sia praticamente eliminata.

Secondo l’invenzione tutti questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti congiuntamente o disgiuntamente con un macinacaffè come definito 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 generale sezionata un macinacaffè secondo l’invenzione in una prima forma di realizzazione, la figura 2 lo mostra in vista prospettica esplosa,

la figura 3 mostra schematicamente secondo la sezione orizzontale III-III di fig.

1 il particolare ingrandito delle due palette rotanti nelle rispettive camere di raccolta della polvere di caffè,

la figura 4 lo mostra nella stessa vista di figura 2 in una seconda forma di realizzazione,

la figura 5 lo mostra in una vista analoga a quella di fig. 3 ma in questa seconda forma di realizzazione,

la figura 6 lo mostra in vista prospettica generale e parzialmente sezionata in una terza forma di realizzazione,

la figura 7 lo mostra in vista prospettica esplosa in questa terza forma di realizzazione

la figura 8 mostra in vista prospettica il particolare ingrandito delle due palette rotanti, e

la figura 9 mostra lo stesso particolare secondo la sezione schematica orizzontale IX-IX di fig. 6.

Come si vede dalle figure 1-3, il macinacaffè secondo l'invenzione comprende in una prima forma di realizzazione un basamento o corpo macchina 2,2’, nel quale è alloggiato un motore elettrico 4 del tipo conosciuto come motore coppia (direct drive) con uno statore 6 ad asse verticale vincolato al basamento stesso e con un rotore 8 alloggiato all'interno dello statore.

Superiormente al basamento 2’ è posta una coppia di macine, e più precisamente una macina anulare esterna fissa 10 ed una macina interna troncoconico-ogivale 12, vincolata all'estremità superiore dell'albero 14 del rotore 8.

Le due macine 10,12 sono alloggiate all'interno di una camera di macinazione 16, avente conformazione all'incirca cilindrica, con una parete laterale 18 vincolata al basamento 2’ e recante vincolata la macina fissa 10.

Al di sotto della coppia di macine 10,12, tra queste e la parte superiore del basamento 2’, è ricavata una prima camera di raccolta 20 della polvere di caffè. Essa ha conformazione sostanzialmente cilindrica, alloggia al suo interno la porzione estremale superiore dell'albero 14 e si estende radialmente all’esterno oltre la fessura di macinazione 22, e cioè la fessura che separa la macina rotante 12 dalla macina fissa 10 e che è regolabile nella sua larghezza per regolazione assiale della macina fissa 10 rispetto alla macina rotante 12, allo scopo di variare la granulometria della polvere di caffè prodotta.

Questa regolazione assiale è ottenuta con sistemi in sé tradizionali, ad esempio tramite una ghiera filettata 24 cooperante con molle (non rappresentate), interposte tra una flangia 26, aggettante all’esterno dalla parete laterale 18 della camera di macinazione 16, ed il bordo superiore della porzione di basamento che la alloggia e rispetto alla quale detta parete laterale può scorrere assialmente.

La camera di macinazione 16 comunica superiormente con un contenitore 28 dei chicchi di caffè, attraverso un passaggio 30 sovrastato da un elemento conico 32, avente tradizionali funzioni antinfortunistiche.

Entro la prima camera di raccolta 20 può ruotare una prima paletta 34, vincolata alla macina rotante 12 e comprendente una sorta di mozzo centrale 36 ed una pluralità di bracci 38, sviluppantisi radialmente fino a raggiungere la parete laterale della camera di raccolta stessa od a rimanere leggermente discosti da questa.

Nell'esempio raffigurato la prima paletta rotante 34 è provvista di due bracci 38, anche se questo numero può variare.

Nel basamento 2’ del macinacaffè, nel quale è ricavata la camera di macinazione 16 e la prima camera di raccolta 20, è anche ricavata una seconda camera di raccolta 40, che interferisce parzialmente con la prima camera di raccolta 20, nel senso che presenta una porzione nella quale le due camere 20 e 40 si intersecano e comunicano tra loro attraverso un'apertura 42.

Nella prima forma di realizzazione, illustrata nelle figure 1-3, anche la seconda camera di raccolta 40 è cilindrica ed alloggia coassialmente al suo interno una seconda paletta rotante 44, la quale comprende un mozzo centrale 46, coassiale con la seconda camera di raccolta 40, ed uno o più bracci 48, sviluppantisi radialmente da questo, fino a giungere in prossimità della parete laterale della camera di raccolta stessa.

La seconda paletta rotante 44 è montata su un albero 49 parallelo all'albero 14 del rotore 8 del motore a coppia 4 ed è accoppiato con detto albero, tramite una coppia di ingranaggi 50,50’ che nel particolare esempio hanno un rapporto di riduzione 1:1, anche se questo valore non è essenziale ed in taluni casi potrebbe essere vantaggiosamente maggiore o minore dell’unità.

In ogni caso, data l'interferenza tra la prima camera di raccolta 20 e la seconda camera di raccolta 40, è necessario che le due palette rotanti 34,44 siano montate sui rispettivi alberi 14,49 in modo da non ostacolarsi reciprocamente durante le loro rotazioni.

La seconda camera di raccolta 40 è interessata sulla sua parete laterale, preferibilmente in una posizione diametralmente opposta all'apertura 42 di comunicazione con la prima camera di raccolta 20, da un'apertura 52 di scarico della polvere di caffè dal macinacaffè.

È preferibile che l'altezza della prima camera di raccolta 20 sia inferiore all'altezza della seconda camera di raccolta 40 e che il pavimento della prima camera di raccolta 20 sia posto ad un livello leggermente superiore rispetto al pavimento della seconda camera di raccolta 40, come risulta chiaramente dai disegni.

È previsto che all'apertura 52 di scarico della polvere di caffè possa essere applicato un elemento intercambiabile (non rappresentato) atto a modificare la luce di scarico per ridurla più o meno e modificare in questo modo il grado di compattazione della polvere di caffè prima che essa esca dal macinacaffè.

Il funzionamento del macinacaffè secondo l'invenzione in questa prima forma di realizzazione è il seguente.

Prima di procedere con la macinazione dei chicchi di caffè è opportuno regolare la granulometria della polvere che si desidera ottenere. Questa operazione può essere effettuata agevolmente agendo sulla ghiera filettata 24, la quale azionata in un senso fa avvicinare la macina fissa 10 alla macina rotante 12, riducendo l'ampiezza della fessura di macinazione 22 e quindi la granulometria della polvere di caffè, mentre azionata in senso opposto consente che la reazione elastica delle molle interposte tra la flangia 26 della parete laterale 18 della prima camera di macinazione 20 ed il bordo superiore del corpo 2’ del macinacaffè aumenti l'ampiezza della fessura di macinazione 22.

Vantaggiosamente alla ghiera filettata 24 può essere associata una scala graduata che rende più agevole l’individuazione delle corrette posizioni della ghiera stessa corrispondenti alle differenti granulometrie della polvere di caffè.

Una volta eventualmente effettuata questa regolazione preliminare, il macinacaffè è pronto per funzionare: è sufficiente alimentare il motore coppia 4 in modo da farlo ruotare alla velocità desiderata, che preferibilmente può variare da 0 a circa 600 giri al minuto, e quindi può essere azionato anche a velocità estremamente basse, con il duplice vantaggio di non scaldare la polvere di caffè e di effettuare una precisa dosatura della quantità di polvere ottenuta grazie ad un controllo del numero di giri (e di eventuali frazioni di giro) che il motore deve compiere per fornire con la massima precisione la quantità di caffè desiderata.

Mano a mano che la polvere di caffè esce dalla fessura di macinazione 22 e cade nella sottostante prima camera di raccolta 20, la prima paletta rotante 34 la raccoglie continuamente e la trasferisce nella seconda camera di raccolta 40 attraverso l'apertura 42 ed al tempo stesso, grazie ad un adeguato profilo dei bracci delle due palette rotanti 34,44 e della loro posizione angolare sui rispettivi alberi 14,49, può esercitare con i bracci 48 della seconda paletta 44 un'azione strisciante sui bracci 38 della prima paletta 34 per rimuovere completamente la polvere eventualmente aderente ad essi.

Se poi l'accoppiamento tra l'albero 14 del motore coppia 4 e l'albero 49 della seconda paletta rotante 44 è ottenuto con una catena di ingranaggi formata non da due ingranaggi 50,50’ ma da tre ingranaggi, le due palette rotanti 34,44 ruotano in senso concorde anziché in senso discorde, e ciò favorisce l'azione di pulizia dei bracci 38 della prima paletta rotante 34 da parte dei bracci 48 della seconda paletta rotante 44.

La presenza delle due palette rotanti 34,44 appare alquanto vantaggiosa specie nel caso di un rapporto di trasmissione tra i due ingranaggi 50,50’ superiore all’unità, ad esempio 2:1, in quanto consente di mantenere bassa la velocità di rotazione della prima paletta rotante e quindi della macina 12, a beneficio di una macinazione lenta, che non provochi alcun riscaldamento della polvere di caffè, ed al tempo stesso di azionare la seconda paletta rotante 44 ad elevata velocità di rotazione, in modo da imprimere alla polvere di caffè nella seconda camera di raccolta 42 una elevata forza centrifuga, che favorisce la sua fuoriuscita attraverso l'apertura di scarico 52.

Se poi quest'apertura di scarico 52 è conformata in maniera opportuna e/o ad essa è applicato un elemento strozzatore per ridurre la sua luce di passaggio della polvere di caffè, questa subisce una sorta di compattazione che, pur essendo lieve, consente di far aderire le particelle più fini alle particelle a granulometria maggiore e di evitare la loro diffusione incontrollata all'esterno.

Una seconda forma di realizzazione, illustrata nelle figure 4 e 5 nelle quali parti analoghe a quelle della prima forma di realizzazione sono numerate allo stesso modo, differisce dalla prima forma di realizzazione essenzialmente per avere la seconda paletta rotante 54 montata eccentricamente nella seconda camera 40 di raccolta della polvere di caffè.

Più particolarmente, la seconda paletta rotante 54 comprende un mozzo 56 solidale all’alberino 49 ed interessato da una pluralità di cavità radiali, entro le quali sono alloggiati e possono scorrere assialmente, corrispondenti bracci 58 che vantaggiosamente hanno altezza sostanzialmente pari all'altezza interna della seconda camera di raccolta 60 ed all'altezza del mozzo 56 e sono associati a molle 62, che tendono a spingere elasticamente il rispettivo braccio 58 in modo che la sua estremità esterna rimanga sempre aderente alla parete laterale della seconda camera di raccolta 60, indipendentemente dalla distanza tra questa ed il mozzo, distanza che è variabile grazie all'eccentricità tra i due. Nell'esempio illustrato è raffigurata un’unica cavità diametrale, che corrisponde a due cavità radiali allineate, ma da un punto di vista più generale il numero di queste cavità radiali e dei bracci 58 potrebbe anche essere differente.

Quest'eccentricità è realizzata in modo che l’estremità dei bracci 58 della paletta rotante 54 sia alla minima distanza dalla parete laterale della seconda camera di raccolta 60 in corrispondenza dell'apertura di scarico 52, con riferimento al senso di rotazione della seconda paletta 44, in modo che la polvere di caffè ricevuta dalla prima camera di raccolta 20 venga sottoposta ad una certa compattazione prima di uscire dal macinacaffè.

Una terza forma di realizzazione, illustrata nelle figure 6-9, nelle quali parti analoghe a quelle delle precedenti forme di realizzazione sono numerate allo stesso modo, prevede che la seconda paletta rotante 64 comprenda un mozzo 66 solidale all’alberino 49 ed interessato da una cavità diametrale o sostanzialmente diametrale 68, destinata ad alloggiare un unico braccio 70, di lunghezza superiore alla lunghezza di detta cavità 68, in modo da sporgere da questa con entrambe le sue estremità.

La paletta rotante 64 è posizionata entro la seconda camera di raccolta 72 in modo che il suo mozzo 66 sia alla minima distanza dalla parete laterale della seconda camera di raccolta stessa in corrispondenza dell’apertura di scarico 52, come nella seconda forma di realizzazione; in questo caso, tuttavia, la seconda camera di raccolta 72 ha la parete laterale conformata in modo che per qualsiasi posizione angolare della seconda paletta rotante entrambe le estremità del braccio 70 siano sostanzialmente a contatto con detta parete laterale.

Questa terza forma di realizzazione risulta di esecuzione più complessa, data la necessità di dare una ben precisa forma alla seconda camera di raccolta 72, differente dalla forma di realizzazione cilindrica che caratterizza la prima e la seconda forma di realizzazione.

Al tempo stesso essa presenta gli stessi vantaggi della seconda forma di realizzazione rispetto alla prima in termini di compattazione della polvere di caffè prima che essa fuoriesca dall'apertura di scarico 52, ma al tempo stesso si presenta più vantaggiosa grazie all'eliminazione delle molle, che sono necessarie per mantenere i bracci 58 con l’estremità esterna sempre aderente alla parete laterale della seconda camera di raccolta 60, ma sono soggette a possibili intasamenti dovuti alla presenza di polvere di caffè o ad altra sporcizia, che accidentalmente le abbia raggiunte.

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

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macinacaffè con un contenitore (28) di chicchi di caffè da macinare, con una camera di macinazione (16) posta nella parte inferiore di detto contenitore, con un basamento (2,2’) di supporto di detto contenitore e di alloggiamento di un motore (4) e con una coppia di macine coassiali (10,12), una (10) fissa rispetto a detto basamento (2,2’) ed una (12) rotante, solidale all’albero (14) di detto motore (4), con una prima camera (20) di raccolta della polvere di caffè e con una prima paletta rotante (34), solidale a detta macina rotante (12) ed avente almeno un braccio (38) rotante entro detta prima camera di raccolta (20), caratterizzato dal fatto che detto motore (4) è un motore coppia ed al suo albero (14) è meccanicamente accoppiato in rotazione un secondo albero (49) di azionamento in rotazione di una seconda paletta rotante (44,54,64), alloggiata entro una seconda camera di raccolta (40,60,72), distinta da detta prima camera di raccolta (20) ma comunicante e parzialmente interferente con questa, detta seconda camera di raccolta (40,60,72) essendo provvista di un’apertura (52 ) per lo scarico di detta polvere di caffè dal macinacaffè.
2. 2. Macinacaffè secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’albero (14) di detto motore coppia (4) è accoppiato a detto secondo albero tramite una catena di ingranaggi (50,50’).
3. 3. Macinacaffè secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta catena di ingranaggi è formata da tre ingranaggi.
4. 4. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il rapporto di trasmissione dal primo ingranaggio all’ultimo ingranaggio di detta catena di ingranaggi è maggiore dell’unità.
5. 5. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta seconda paletta rotante (44,54,64) comprende almeno un braccio (48) dipartentesi da un mozzo (46) solidale in rotazione a detto secondo albero (49).
6. 6. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta seconda paletta rotante (44,54,64) ha altezza sostanzialmente pari all’altezza di detta seconda camera di raccolta (40,60,72).
7. 7. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta prima paletta rotante (34) e detta seconda paletta rotante (44,54,64) sono parzialmente compenetrantisi ma sono sincronizzate nei loro movimenti di rotazione in modo da evitare interferenze tra i rispettivi bracci.
8. 8. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta seconda camera di raccolta (40) ha forma cilindrica e alloggia coassialmente al suo interno detta seconda paletta rotante (44), che comprende un mozzo centrale (46), dal quale si diparte almeno un braccio (48) a sviluppo radiale aderente durante le rotazioni alla parete laterale interna di detta seconda camera di raccolta (40).
9. 9. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda camera di raccolta (60) ha forma cilindrica ed alloggia al suo interno detta seconda paletta rotante (54), che comprende un mozzo cilindrico (56), avente asse di rotazione eccentrico rispetto all’asse di detta seconda camera di raccolta (60), ed almeno un braccio (58), che è mobile assialmente entro una corrispondente cavità radiale ricavata in detto mozzo (56) ed è associato ad una molla tendente a spingere elasticamente detto braccio (58) verso l’esterno, la eccentricità di detto mozzo essendo tale da mantenerlo maggiormente ravvicinato a detta apertura di scarico (52) della polvere di caffè da detta seconda camera di raccolta (60).
10. 10. Macinacaffè secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda paletta rotante (64) comprende un mozzo (66) interessato da una scanalatura passante (68) di altezza sostanzialmente pari all’altezza di detta seconda camera di raccolta (72) ed alloggiante al suo interno un braccio (70) liberamente mobile assialmente lungo detta scanalatura passante (68), avente altezza sostanzialmente pari all’altezza di questa e lunghezza maggiore della lunghezza della stessa, detta seconda paletta rotante (64) essendo montata eccentricamente entro detta seconda camera di raccolta (72), che ha la parete laterale conformata in modo che per qualsiasi posizione angolare di detto mozzo (66) entrambe le estremità di detto braccio (70) sono a contatto con questa.