IT202100020201A1 - Macinacaffe’ con dispositivo di controllo della quantita’ di caffe’ macinata in una dose - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: ? MACINACAFFE? CON DISPOSITIVO DI CONTROLLO DELLA QUANTITA? DI CAFFE? MACINATA IN UNA DOSE?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

CAMPO DELL?INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un macinacaff? in grado di regolare con precisione la quantit? di caff? di volta in volta macinata. In particolare, l?invenzione ? rivolta ad una macchina di questo tipo in cui il controllo della quantit? di caff? macinato viene effettuato sul singolo dosaggio, comprendente una centralina elettronica in grado di regolare con precisione il tempo di attivit? di un motore elettrico che comanda un gruppo macine dedicato alla polverizzazione di caff? in chicchi ed in grado di tarare precisamente la dose in base alle informazioni di peso effettivamente erogato riscontrate a calle della produzione di una dose.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Il mercato delle caffetterie ha da tempo richiesto macinacaff? in grado di macinare i chicchi di caff? al momento del consumo, cos? da poter usufruire della integrale liberazione degli aromi durante la preparazione del caff?, in particolare del cosiddetto caff? espresso. Come ben noto, infatti, il caff? macinato in polvere consente un maggior contatto con l?acqua bollente e quindi un?estrazione migliore e pi? completa dei vari componenti; tuttavia, la polvere di caff? perde rapidamente gusto e aromi, perci? ? consigliabile che i chicchi di caff? vengano macinati solo poco prima dell?uso. La macinazione effettuata ?al momento?, e cio? immediatamente prima della preparazione del caff?, costituisce una fase cruciale in cui la granulometria della polvere ottenuta e la sua omogeneit? costituiscono fattori determinanti per il buon esito di tutte le operazioni successive, al fine di trasferire nella miglior misura possibile le propriet? del chicco di caff? nella tazzina di un caff? espresso.

Al fine di rispondere a questa esigenza ?avvertita inizialmente nel settore delle caffetterie di tipo gourmet, e quindi rapidamente condivisa da tutto il mondo del caff?- il progresso tecnologico ha permesso di immettere sul mercato macinacaff? innovativi capaci di effettuare non solo una regolazione micrometrica della desiderata granulometria del caff? macinato, ma anche di garantire nel tempo l?erogazione sempre della stessa quantit?, nel seguito definita anche ?dose?, dello stesso. Poich? infatti il profilo granulometrico della polvere di caff? macinato viene notevolmente influenzato da variabili ambientali esterne, quali in particolare umidit? e temperatura, si ? reso necessario approntare sistemi di controllo in tempo reale nella preparazione della dose di caff? macinato, cos? da poter offrire ai consumatori un caff? espresso avente caratteristiche organolettiche perfettamente costanti nonostante la continua variabilit? di dette condizioni ambientali.

Il mercato ha cos? spinto verso la produzione di macinacaff? che siano in grado di erogare dosi di caff? esattamente del peso desiderato, per esempio dosi singole di 7 grammi, con una precisione quanto pi? elevata possibile, gestendo nel modo pi? adeguato le variabili che si verificano nel processo di macinatura e le problematiche dovute alle variazioni delle condizioni ambientali di lavoro, quali temperatura e umidit?, come pure della tipologia e del grado di essiccazione della miscela di caff? utilizzati e altre variabili similari.

Nel seguito vengono brevemente commentate le caratteristiche salienti dei documenti maggiormente rappresentativi dello stato della tecnica pi? recente dei macinacaff?.

EP2694216 (2-2014) descrive una macchina macinacaff? che comprende un sistema di pesata della dose di caff? erogata sul cestino del porta-filtro, la cui forcella di supporto ? connessa direttamente ad una cella di carico, disposta internamente alla struttura della macchina.

EP3019057 (5-2016) descrive una macchina macinacaff? con un sistema di pesata simile a quello descritto nel brevetto precedente, in cui ? previsto un sistema di supporto per il portafiltro che permette di salvaguardare gli elementi limitatori di fine corsa della cella di carico nel caso di applicazione di forze esterne elevate, consentendo quindi anche la funzione di assestamento del caff? macinato nel filtro per battuta dello stesso contro la superficie del dispositivo.

EP3158902 (4-2017) descrive una macchina macinacaff? che propone un sistema di leveraggio tra la forcella del portafiltro e la cella di carico. Detto sistema di leveraggio comprende un mezzo limitatore di corsa dell?estremit? libera della cella di carico per proteggere il dispositivo di pesata in presenza di sovraccarichi.

EP3167782 (5-2017) descrive una macchina macinacaff? che effettua la taratura in modo continuo durante il normale funzionamento della macchina, ogni volta che sia stato raggiunto un numero predeterminato di pesate dei diversi tipi. Il sistema di taratura segue poi sostanzialmente la medesima procedura descritta nel precedente brevetto EP3097831, a nome della medesima titolare, sopra commentato.

I sistemi noti sopra descritti presentano tuttavia degli inconvenienti intrinsecamente connessi proprio al metodo di calcolo indiretto prescelto, inconvenienti che non permettono di raggiungere un risultato di precisione soddisfacente nel calcolo del peso della dose di caff? macinata.

Una prima soluzione per migliorare la precisione della quantit? di caff? macinato prodotta per ogni dose ? stata trovata dalla richiedente con la domanda numero 102018000009926 in cui ? previsto che il macinacaff? sia dotato di una cella di carico per la pesatura diretta del caff? in polvere che viene riversato nel portafiltro nel corso della macinatura, abbinata ad una centralina elettronica in grado di elaborare in tempo reale il peso del caff? macinato e apportare correzioni al tempo di attivazione delle macine in modo da minimizzare lo scarto tra il peso target, ovvero il peso che l?utente desidera ottenere nel portafiltro al termine della singola attivazione del macinacaff?, e il peso effettivamente ottenuto.

Il documento 102018000009926 insegna quindi come realizzare un macinacaff? con sistema di pesatura integrato nel corpo macchina, il quale sistema di pesatura viene utilizzato in maniera iterativa per informare una centralina elettronica che esegue passi software di regolazione intelligente del motore elettrico in funzione del peso istantaneamente rilevato durante il riempimento del portafiltro.

In aggiunta a tale sviluppo, la Richiedente ha inoltre lavorato al fine di migliorare ulteriormente i macinacaff? del tipo inizialmente esposto, ovvero quelli che lavorano rilevando per via indiretta il peso del caff? macinato, in modo da differenziare l?offerta commerciale rispetto ai prodotti come da documento 102018000009926, con un macinacaff? costruttivamente semplice e compatto, concepito per non integrare una cella di carico o altro dispositivo di pesatura che intuibilmente deve avere caratteristiche specifiche per rilevare con precisione (decimi di grammo) quantit? contenute di prodotto contenuto in un portafiltro pesante alcune centinaia di grammi, dovendo detto dispositivo di pesatura operare inoltre nel contesto di elevate vibrazioni conseguenti all?attivit? delle macine.

? quindi sentita l?esigenza di realizzare un macinacaff? che migliori la precisione quantitativa della dose di caff? macinato senza ricorrere a un sistema di pesatura diretta, raggiungendo un grado di precisione e di costanza del peso della dose macinata superiore a quello offerto dai macinacaff? attualmente presenti sul mercato. ? difatti molto complesso calibrare una dose corretta di caff? poich? per ottenere un aroma gradevole ? necessario intervenire sia sulla granulometria che sulla quantit? di caff? macinata, sino ad ottenere il gusto desiderato. Pertanto, i baristi devono continuamente intervenire sulla regolazione delle macine e fare continui calcoli riguardo ai tempi di erogazione del macinato. Inoltre, una dose corretta permette di ottimizzare il costo della materia prima per ogni tazza servita.

A questo riguardo la Richiedente ha infatti innanzitutto riscontrato, negli studi e negli esperimenti effettuati, che nel periodo transitorio iniziale della macinazione la velocit? effettiva di macinazione si discosta notevolmente dalla velocit? media di macinazione calcolata in sede di taratura della macchina in funzione di errori casuali legati alla durata del transitorio di avvio, alla conformazione delle macine, alla disposizione dei chicchi di caff? sovrastanti le macine e di quelli gi? parzialmente inseriti tra le stesse ed infine alla specifica posizione di partenza delle macinedeterminando cos? non trascurabili disomogeneit? nel peso effettivo della dose macinata, pur a parit? di tempo di macinazione. Analogamente al transitorio di avvio, anche in fase di arresto viene prodotta una quantit? di caff? notevolmente diversa da quanto generato nella fase di regime, con tempi e quantit? erogate che possono variare anche in funzione della granulometria delle polveri e delle tipologie di caff? e della configurazione delle macine, le quali possono essere regolate dall?operatore in modo da variare la consistenza di ci? che viene depositato nel portafiltro.

DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE

Questo problema viene risolto e questi scopi vengono raggiunti mediante un macinacaff? avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1 allegata. Altre preferite caratteristiche del macinacaff? dell?invenzione vengono definite nelle rivendicazioni secondarie.

In accordo all?invenzione, il macinacaff? pu? operare come la tecnologia nota, ovvero con processo di taratura manuale del tempo di attivazione delle macine, oppure in maniera innovativa in cui il microprocessore si occupa del calcolo preciso dei tempi in funzione della grammatura rilevata dalle operazioni di pesatura operate tramite una bilancia esterna. Vantaggiosamente, ci? evita all?operatore un lungo procedimento di calibrazione della durata del periodo di attivazione del motore risparmiando tempo ed evitando sprechi di polvere nel tentativo di raggiungere la dose desiderata. ? il microprocessore che calcola il periodo di funzionamento del motore in funzione di una o pi? pesature della dose di caff? macinato, valore di pesatura che l?operatore dovr? inserire a sistema avendo effettuato una pesata tramite una comune bilancia per caffetteria.

L?invenzione mira quindi a ridurre sotto una predeterminata soglia lo scarto tra il peso desiderato ed il peso che effettivamente termina nel portafiltro dopo essere stato macinato. Tale valore di scarto ? impostabile e si trova in una gamma di valori dell?ordine di decimi o centesimi di grammo, preferibilmente non superiore a 0,1 grammi.

In una forma esecutiva, il macinacaff? comprende almeno un meccanismo per la regolazione della configurazione del detto gruppo di macine al fine di variare la granulometria del caff? macinato, al quale meccanismo di regolazione delle macine ? associato almeno un sensore di posizione e/o di stato del detto gruppo di macine. La regolazione della posizione delle macine avviene preferibilmente tramite meccanismo manuale e lo spostamento relativo ? misurato da un potenziometro oppure da un sensore ottico, i quali sono collegati al microprocessore del macinacaff?. La variazione della posizione delle macine, e pertanto della portata massica in grammi al minuto erogati, comporta l?esigenza di effettuare una nuova calibrazione al fine di mantenere le dosi target. L?utilizzatore sar? quindi informato e potr? scegliere di avviare il processo di taratura.

I sensori ottico o potenziometrico garantiscono una elevata precisione nella determinazione della distanza delle macine e conseguente controllo della granulometria (5/10 nanometri nel caso del sensore ottico). Questo ? importante per la ripetizione di ricette in cui quantit? e granulometria debbano essere rispettate con precisione ma anche perch? il barista riesca a configurare il macinacaff? per ottenere il bouquet aromatico desiderato. L?utilizzo di sensori ad elevata precisione risulta particolarmente vantaggioso in combinazione alle altre forme della presente invenzione in cui viene determinata con precisione la grammatura della dose richiesta creando sinergia tra la regolazione di precisione delle macine e la determinazione di precisione della quantit? di caff? che le stesse macine polverizzano. Vantaggiosamente, la presenza di sensori di posizione/stato consente l?indicazione all?operatore, preferibilmente su uno schermo grafico, in quale range di granulometria ci si trovi ad esempio:

- Inferiore ai 200 micron caff? turco,

- tra i 250 micron ed i 400 micron caff? espresso, - dai 400 micron agli 800 micron moka,

sopra gli 800 micron caff? filtro.

In una ulteriore variante esecutiva, al fine di migliorare ulteriormente la precisione della quantit? di caff? in una dose, ? possibile impostare la calibrazione anche sulla media di un certo numero di pesate e.g. 2 o 3 pesate. In questa variante il firmware di controllo del microprocessore prevede inoltre un programma di taratura ponderata che comprende le seguenti fasi operative:

- memorizzare un numero predeterminato (n) di pesate successive;

- calcolare il valore di pesata media su detto numero (n) di pesate successive;

- determinare lo scarto medio tra detto valore di pesata media e il valore target (Pf) della pesata desiderata;

- modificare almeno un parametro di funzionamento del motore elettrico nella fase di funzionamento a regime in funzione di detto scarto medio.

Questa variante ? vantaggiosamente utilizzata in presenza di lotti di caff? poco omogeneo, sia esso mono-origine che miscelato.

Una ulteriore forma esecutiva il microprocessore prevede inoltre un programma di taratura dei transitori mirato a determinare la quantit? di caff? in polvere prodotto durante le dette fasi di avvio e/o arresto, il quale programma di taratura dei transitori comprende le seguenti fasi operative:

- informare un operatore del macinacaff? di eseguire la pesatura a vuoto del portafiltro;

- acquisire il valore di detta pesatura a vuoto del portafiltro;

- eseguire una fase di avvio e arresto in successione ed eventualmente ripetere una o pi? volte tale sequenza;

- informare un operatore del macinacaff? di eseguire una pesatura a carico del portafiltro una volta terminata la macinatura di una dose;

- acquisire il valore di detta pesatura a carico del portafiltro;

- determinare il peso della dose di caff? macinato per differenza o per differenza mediata dei valori precedentemente acquisiti;

- reimpostare la quantit? di caff? macinato associata alle dette fasi di avvio ed arresto.

In una ulteriore variante esecutiva, Il microprocessore gestisce e memorizza diverse tipologie di erogazione e.g. dose singola, dose doppia, dose naked (per portafiltro naked ovvero senza fondo di raccolta e convogliamento del caff? percolato) e dose libera. Vantaggiosamente il procedimento di calibrazione del peso, abbinato alla una memorizzazione in una zona di memoria del microprocessore, pu? essere quindi abbinato a diverse quantit? di caff? prodotte in funzione delle scelte dell?operatore, il quale non deve ricalibrare ogni volta che cambia la dose richiesta.

In una ulteriore variante esecutiva, il microprocessore consente la gestione di una ulteriore dose sovradosata, ovvero una quantit? di caff? doppia rispetto al contenuto normalmente destinato ad uno specifico portafiltro per singola erogazione. In questo caso, dovendo gestire dosi molto elevate di polvere che, normalmente, tenderebbero a fuoriuscire dal cestello del portafiltro, la modalit? sovradosata eroga in un primo tempo la met? della quantit? richiesta, permette al barista di intervenire sulla polvere e poi erogala quantit? rimanente.

In una variante esecutiva il microprocessore dispone di un contatore interno con totali e parziali delle quantit? erogate, divise anche per tipologia di dose. Ci?, combinato alla precisione della quantit? di caff? erogata, consente la determinazione puntuale dell?entit? di caff? consumata in un dato periodo che, oltre a fini statistici, pu? essere vantaggiosamente utilizzata nel caso di pacchetti commerciali di vendita a consumo della materia prima in cui si voglia riscontrare le quantit? acquistate e processate.

In una ulteriore variante esecutiva il microprocessore suggerisce quando effettuare la pulizia macine e la loro sostituzione.

In ulteriori varianti esecutive, il macinacaff? dispone di un braccetto portafiltro rimuovibile, assicurato con magneti, per poter essere convertito con immediatezza da macinacaff? per espresso a macinacaff? per caff? filtro/drogheria o moka e consentendo di posizionare sulla base sacchetti per il macinato o filtri di varia natura. La struttura di supporto del portafiltro ? quindi facilmente sostituibile in modo da adattarsi a diverse tipologie di portafiltro o altro contenitore di caff? in polvere. Vantaggiosamente, la presenza di magneti contente di rimuovere facilmente e velocemente la parte terminale di braccetto sia per sostituirla con una di differente conformazione, sia per agevolare le operazioni di pulizia. La presenza dei magneti non ? comunque da considerarsi limitativa della forma in oggetto, in quanto altri sistemi di ritenuta quali ad esempio sistemi meccanici ad aggancio e sgancio rapido ricadono nel pi? generale concetto inventivo di un supporto del portafiltro che sia composto da pi? parti di cui almeno una rimuovibile all?uso e senza bisogno di attrezzature generali specifiche n? competenze tecniche e/o operative particolari. Anche queste varianti possono essere combinate con le forme esecutive di riscontro del peso e calibratura semiautomatizzata delle quantit? di caff? per specifica tipologia di portafiltro.

Infine, sono prevedibili ulteriori varianti, realizzabili in combinazioni o sottocombinazioni delle precedenti, in cui il microprocessore consente all?utente di memorizzare delle ricette in cui potranno essere salvate specifiche quantit? delle dosi in grammi e delle distanze tra le macine: ad esempio la ricetta per espresso ?Panama monorigine?, dose doppia 18,2 grammi a 220 micron.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del macinacaff? secondo la presente invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della stessa, fornita a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

le figg. 1 e 2 sono viste prospettiche di una possibile realizzazione del macinacaff? secondo l?invenzione;

fig. 3 ? una vista in sezione del macinacaff? di fig. 1;

fig. 4 ? uno schema a blocchi rappresentante un generico macinacaff? in relazione ad un generico dispositivo di pesatura;

fig. 5 ? un diagramma di flusso rappresentante le operazioni di attivazione delle macine e correzione di tale periodo di attivazione in funzione della quantit? effettivamente riscontrata.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ESECUZIONE

Il macinacaff? 1 dell?invenzione, come ben mostrato in particolare nelle figure da 1 a 3, ha forma generale a prisma retto con base rettangolare 1a, che comprende un telaio di supporto 2, su cui ? installato un motore elettrico 3. L?albero del motore 3 si prolunga verso la parte superiore del macinacaff? per comandare un gruppo di macine 4, alloggiate all?interno di una camera di macinazione 5. La camera di macinazione 5 presenta, superiormente, un?apertura che la mette in comunicazione con una tramoggia 6 di carico dei chicchi di caff?. In posizione frontale, collegato lateralmente alla camera di macinazione 5, ? poi previsto un canale 7 di erogazione del caff? macinato inclinato in direzione di una forcella 8 di appoggio di un portafiltro. La forcella 8 ? disposta in una zona di uscita 9 in posizione adiacente al motore 3. La tramoggia 6 ? chiusa da un coperchio 10, anch?esso di forma rettangolare, il cui bordo ? raccordato, senza soluzione di continuit?, alla superficie laterale del macinacaff? 1. Al di sopra della zona di uscita 9, sulla parete frontale del macinacaff? 1, ? disposto uno schermo 12 di visualizzazione, preferibilmente del tipo tattile, connesso ad una retrostante scheda elettronica 13 incassata internamente alla parete del macina-caff? 1.

Un microcontrollore 17 gestisce l?intero funzionamento del macinacaff? 1 ed ? operativamente connesso alla scheda elettronica 13 che gestisce lo schermo tattile 12, , alle schede di potenza che gestiscono il motore 3 e al sistema di comando della posizione variabile delle macine 4 ed infine ad un sistema di raffreddamento e relativo termostato.

Lo schermo 12 ha funzione di interfaccia con l?utilizzatore del dispositivo ed essendo preferibilmente di tipo tattile consente all?utilizzatore stesso di eseguire una serie di comandi e selezionare impostazioni con le quali si gestisce il funzionamento ordinario e straordinario del macinacaff?. Tra le altre funzioni, ? possibile selezionare la modalit? di regolazione della quantit? di caff? (e.g. regolando il tempo di operativit? delle macine o consentendo al dispositivo di determinare le correzioni sulla base del confronto tra il peso impostato ed il peso riscontrato tramite pesatura da parte di una bilancia esterna).

La forcella 8 ? atta ad ospitare una qualunque tipologia di portafiltro, in particolare un portafiltro singolo, un portafiltro doppio o un portafiltro senza fondo e beccucci inferiori (anche noto col termine ?naked?); pu? altres? comprendere un braccetto portafiltro removibile, provvisto di mezzi di ritegno quali ad esempio mezzi magnetici, in modo che il braccetto removibile possa semplicemente e velocemente essere rimosso o ristabilito in posizione all?occorrenza.

Il sistema di macine 4 ? costituito, in modo per s? noto, da un complesso di macine coniche e piane; ghiere filettate con autonomo sistema di comando permettono di regolare a piacere la distanza micrometrica tra dette macine 4, per modificare il profilo granulometrico del caff? macinato. Infine, in prossimit? della camera di macinazione 5 vengono disposti, anche qui in modo per s? noto, un termostato e un sistema di raffreddamento costituito da una ventola motorizzata; detto sistema di raffreddamento ? adibito ad evitare il surriscaldamento delle macine 4 per evitare il trasferimento di calore ai chicchi di caff? in macinazione, ci? che potrebbe alterare i principi organolettici del caff? e possibilmente degradare le prestazioni del dispositivo eventualmente accorciandone la vita operativa.

Al fine di ridurre nella maggior misura possibile l?arresto di residui di caff? macinato tra le macine 4 e il portafiltro, la camera di macinazione 5 ? formata in modo da risultare strettamente adiacente al perimetro esterno delle macine 4, mentre il canale 7 di erogazione ? preferibilmente costituito da un materiale metallico lappato e privo di giunzioni e spigoli vivi, al fine di ottenere una caduta ottimale della polvere di caff? macinato, una volta che questa ha imboccato il canale 7. Sempre a questo fine, l?angolo formato dall?asse del canale 7 rispetto al piano orizzontale ? un angolo sufficientemente elevato, preferibilmente compreso tra 40? e 60?, per esempio, un angolo di 50?.

Vantaggiosamente, detto canale 7 pu? comprendere almeno un meccanismo che impedisca la formazione di agglomerati nel percorso del caff? e/o ne agevoli la dissoluzione nel flusso di aria e polvere che si articola nel percorso tra la camera di macinazione 5 e la zona di uscita 9. Una possibile forma esecutiva di detto meccanismo comprende almeno due lamine, adatte ad essere posizionate a parziale occlusione della bocca di uscita tra la camera di macinazione 5 e il canale di erogazione 7, ed almeno un elemento di regolazione del deflusso avente conformazione che si sviluppa longitudinalmente all?interno di detto canale di erogazione 7 lungo un percorso a sezione crescente nel verso dell?estremit? rivolta verso la zona di uscita 9.

In tale forma esecutiva, dette almeno due lamine sono sagomate in modo da generare una forza conseguente all?elasticit? dei materiali che, contrapposta alla forza generata dal flusso di aria e polvere in uscita dalla camera di macinazione, porti ad un allontanamento di dette lamine dalla posizione di riposo aumentando la dimensione della superficie utile al passaggio di dette polveri in un moto che ostacola lo stazionamento del caff? macinato sui bordi degli orifizi.

Nel percorso che la polvere di caff? compie in uscita dalla camera di macinazione 5 ? altres? possibile prevedere, in almeno una forma esecutiva dell?invenzione, la combinazione con almeno un elemento di regolazione del deflusso avente conformazione che si sviluppa longitudinalmente all?interno di detto canale di erogazione 7 lungo un percorso a sezione crescente nel verso dell?estremit? rivolta verso la zona di uscita 9. In una possibile esecutiva detto elemento di regolazione del deflusso ? caratterizzato da una figura geometrica assimilabile ad un settore ellittico, preferibilmente di 180? lungo l?asse maggiore, derivante dall?intersezione di un cilindro, preferibilmente a base circolare, con un piano la cui normale ? inclinata di un angolo predeterminato rispetto all?asse di simmetria di detto cilindro e con un secondo piano la cui normale risiede nell?area risultante da detta intersezione.

L?azione di detto almeno un meccanismo, che come appena descritto comprende dette almeno due lamine e detto almeno un elemento di regolazione del deflusso, contribuisce in maniera significativa al raggiungimento degli scopi dell?invenzione, in particolare perch? evitando la formazione di grumi ovvero agglomerati di polvere di caff? si rende pi? regolare il flusso di caff? nel filtro e quindi si rende pi? lineare e prevedibile la quantit? di caff? macinato che termina nel portafiltro. Vantaggiosamente, ci? riduce le formazioni di agglomerati o generalmente accumuli di polveri lungo il percorso dalla camera di macinazione al portafiltro e ancor pi? vantaggiosamente consente che il caff? macinato finisca effettivamente nel portafiltro parificando le quantit? di polveri in uscita dalla camera di macinazione con le quantit? di polveri terminanti nel recipiente di destinazione. In altre parole, si aumenta il grado di precisione della macinatura, cosicch? il peso si mantiene costante tra una dose e la seguente a parit? di altre condizioni.

Sul microcontrollore 17 ? installato un firmware che comprende un programma di controllo e un programma di taratura, mediante i quali ? possibile ottenere un controllo particolarmente efficace della quantit? di caff? macinato che entra nel portafiltro e della sua costanza nel tempo. Il suddetto firmware presiede dunque, in particolare, alla gestione generale del macinacaff?, all?elaborazione di una taratura del dosaggio, al pilotaggio del motore elettrico 3, all?azionamento del sistema motorizzato di regolazione delle macine 4, al rilevamento della configurazione operativa delle macine, all?impostazione dei comandi da parte dell?utente, eventualmente ad un collegamento wireless o via cavo per il controllo remoto dell?apparecchio, al controllo della temperatura della camera di macinazione 5 e al sistema di raffreddamento della stessa.

Per mezzo di detto schermo tattile viene anche presentata una ampia gamma di informazioni sullo stato del sistema e vengono altres? offerte diverse possibilit? di configurazione delle modalit? operative e/o dell?aggiornamento dei parametri di funzionamento del dispositivo. Ad esempio, per mezzo di detto schermo tattile ? quindi possibile impostare la quantit? in grammi di caff? macinato per ogni dose prodotta o eseguire processi di calibrazione o pulizia. Detti parametri, tramite lo schermo tattile 12 vengono impostati dall?utente e memorizzati in forma di tabella, in un?area di memoria del microcontrollore 17. In modo analogo ? poi anche possibile impostare sul firmware, per diversi possibili utilizzi o per differenti miscele di caff?, corrispondenti diverse distanza tra le macine 4, per variare la granulometria del caff? macinato.

Il firmware del microcontrollore 17 incorpora poi un programma di regolazione della dose di caff? macinato agendo sui tempi di funzionamento del motore elettrico e un relativo programma di taratura, per adattare i parametri del programma di pesata col fine di mantenere quanto pi? possibile costante il peso delle singole dosi, preferibilmente per esempio nell?intervallo di ?0,1 g attorno al valore di peso richiesto dall?utente. Per fare ci?, il microcontrollore contiene una o pi? aree di memoria, preferibilmente non volatili, che vengono utilizzate per registrare i valori caratteristici di ogni pesatura potendo detti valori comprendere, in aggiunta al peso impostato e al peso riscontrato e di conseguenza allo scarto tra detti valori, una serie di informazioni utilizzabili per ricostruire uno storico delle condizioni operative che possa essere utilizzato anche da parte dell?operatore per guidare la scelta della modalit? di funzionamento e/o dei parametri pi? consoni per raggiungere il peso di caff? desiderato nel filtro.

Questo programma di controllo del periodo di funzionamento del motore elettrico e di taratura dello stesso ? stato messo a punto dopo che la Richiedente, nel corso degli studi fatti sull?operazione di macinazione, ha potuto rilevare che il transitorio di avvio e di arresto della macinazione presentano una variabilit? dipendente da alcuni fattori quali la tipologia di caff? e la regolazione della configurazione delle macine e.g. il distanziamento tra gli organi rotanti e una o pi? pareti della camera di macinazione, e che a parit? di tale fattori ? possibile migliorare la precisione nell?erogazione del caff? in polvere agendo sulla durata del periodo di funzionamento a regime delle macine ovvero del motore elettrico il quale ? tipicamente operativo a velocit? sostanzialmente costante.. Grazie a questa scoperta il programma di funzionamento dell?invenzione ? stato basato sulla durata del periodo di funzionamento a regime in combinazione con una fase di taratura mirata a identificare la durata e la quantit? di caff? prodotto in fase di avvio e arresto, riuscendo cos? ad ottenere una costanza di peso straordinariamente elevata della dose di caff? macinato, dell?ordine appunto di ?0,1 g rispetto alla dose desiderata.

Il programma di taratura dell?invenzione ? dunque indirizzato a determinare il periodo di funzionamento del motore elettrico a regime e si avvale di un dispositivo di pesatura esterno il quale fornisce un riscontro sulla quantit? di polvere effettivamente riversatasi nel portafiltro. ? previsto che vengano eseguite pi? pesate in periodi temporali successivi, non necessariamente contigui. I valori ottenuti per queste pesate vengono infatti memorizzati e utilizzati dal firmware allo scopo di assegnare ad ogni pesata successiva un valore temporale corretto, variabile nel tempo in funzione delle condizioni di lavoro. In caso di cambiamenti delle condizioni esterne (e.g. qualit? del caff? in chicchi, distanziatura delle macine per ottenere una diversa granulometria della polvere) che portino le dosi pesate a differire di un valore significativo dal peso target, il firmware suggerisce di eseguire una fase di taratura in cui registra il valore riscontrato del peso delle dosi lo utilizza per il calcolo di un nuovo periodo di funzionamento del motore.

Con riferimento alla figura 4, viene genericamente rappresentato uno schema a blocchi da cui risalta come, a differenza di altre configurazioni note, il dispositivo di pesatura ? disposto separatamente dal macinacaff? e quindi non rientra direttamente nella presente invenzione, potendo essere un qualunque tipo di dispositivo noto allo stato della tecnica, sebbene il suo utilizzo risulti fondamentale per le operazioni di taratura implementate dalla centralina elettronica del dispositivo oggetto di invenzione.

La relazione tra dispositivo di pesatura e macinacaff? pu? essere limitata al fatto che un operatore, manualmente, esegua le pesature e riporti quanto rilevato al macinacaff?, ad esempio tramite l?interfaccia grafica dello stesso, oppure la detta relazione pu? comprendere, in una variante esecutiva, che i due dispositivi siano interconnessi elettricamente in modo da scambiare informazioni sul quanto rilevato nel corso della pesatura ed, opzionalmente, altre informazioni quali la tara del portafiltro (che pu? essere un valore prememorizzato oppure rilevata di volta in volta) in modo tale da ridurre le operazioni richieste all?operatore il quale, in una forma pi? semplice, si trova solamente a dover traslare un portafiltro carico dal macinacaff? al dispositivo di pesatura e viceversa.

Venendo alla figura 5, essa riporta un diagramma a blocchi secondo una forma preferita dell?invenzione. Come riscontrabile nella parte di sinistra, a fronte di un comando di macinazione A, ovvero una richiesta di generare una dose specifica di caff? in polvere e depositarla in un portafiltro, il firmware seleziona il periodo T di attivazione delle macine. Tale periodo di attivazione corrisponde al periodo in cui il motore ? energizzato, mentre tale selezione pu? essere impostata in funzione di quanto indicato di volta in volta dall?operatore o, pu? preferibilmente, riflette una impostazione temporaneamente mantenuta fintanto che non venga specificato diversamente dall?operatore. Nel blocco C le macine vengono avviate in conseguenza dell?attivazione del motore, il quale presenter? un transitorio di avvio fino a portarsi in una condizione di regime la quale sar? mantenuta fintanto che il tempo trascorso sia pari al periodo T, come evidente al blocco D. Al raggiungimento di tale condizione il motore viene de-energizzato (blocco E) iniziando una fase di rallentamento di cui si attende (blocco F) l?arresto delle macine. In questo transitorio di arresto la frantumazione dei chicchi in camera di macinazione continua e una certa quantit? di polvere di caff? macinato percorre il canale di erogazione fino incrementando la quantit? di caff? nel portafiltro.

A macine ferme, nel blocco G vengono rilevate eventuali variazioni dei parametri di funzionamento (e.g. diversa miscela di caff? o tipologia dello stesso, ricalibrazione delle macine da parte dell?operatore, diverso portafiltro, anomalie di funzionamento sui generis) e vengono anche letti eventuali input da parte dell?operatore il quale ad esempio cambia le impostazioni della macchina.

Nel caso in cui si presenti la necessit? di eseguire un ciclo di taratura occorrer? quindi eseguire una serie di passi tali da portare la centralina elettronica a conoscenza del peso di caff? realmente macinato durante un ciclo di funzionamento di periodo temporale T. Come gi? descritto, tale informazione pu? essere trasferita in maniera telematica supportata da una connessione elettrica o wireless o ottica tra il dispositivo di pesatura e il macinacaff? oppure tale informazione pu? essere trasferita manualmente dall?operatore il quale, in una forma esecutiva possibile e pi? semplice dal punto di vista realizzativo, legge il valore pesato dal dispositivo di pesature e lo digita nel macinacaff? tramite un touch screen o simile dispositivo di input.

Il ciclo di taratura schematicamente presentato nella parte destra di figura 5 prevede la determinazione della quantit? di caff? macinato in una singola dose come differenza (blocco M) tra il peso del portafiltro carico (blocco L) e il peso del portafiltro a vuoto (blocco J).

In una variante esecutiva, il peso a vuoto del portafiltro ? pre-memorizzato in una tabella nella memoria della centralina elettronica la quale pu? semplicemente calcolare il peso netto senza che vengano eseguiti i passi J, K, L. e la selezione del portafiltro avviene da parte dell?operatore al primo uso di un portafiltro. In una ulteriore variante esecutiva, il portafiltro viene riconosciuto automaticamente dalla centralina per mezzo di uno o pi? sensori di tipo noto, quali ad esempio un lettore ottico che riconosce un tag sul portafiltro stesso.

Una volta che, durante le operazioni di taratura, la centralina ha rilevato il peso di caff? prodotto e misurato dal pesatore, procede al calcolo dello scarto (blocco L) e al ricalcolo del periodo di energizzazione del motore elettrico che movimenta le macine.

In una variante esecutiva preferita il motore opera, in fase di regime, a velocit? costante e si considera che la portata massica, ovvero la quantit? di caff? prodotto nell?unit? di tempo, sia costante nell?intero periodo di funzionamento a velocit? costante del motore in detta fase di regime. La Richiedente ha verificato che ci? ? generalmente vero ed ancorpi? se il macinacaff? ? provvisto di sistemi che contrastano la formazione di grumi di polvere nei canali di erogazione e/o alla bocca di uscita della camera di macinazione che si affaccia a detto canale. Nel contesto in cui il motore lavora a velocit? costante, una forma esecutiva dell?invenzione prevede di variare la durata temporale della fase a regime proporzionalmente alla differenza tra la quantit? target (Pf) e la quantit? misurata (Pr) di caff? prodotto nell?insieme delle fasi di avvio, regime ed arresto.

In una ulteriore variante, il firmware implementa un algoritmo di taratura ponderata il quale prevede l?elaborazione di valori di peso rilevati da un certo numero (n) di pesate successive, per esempio tre. Tali pesate devono rientrare in un intervallo di valori opportuno, per esempio avere una tolleranza di ?0,4 grammi rispetto al valore di riferimento impostato, quale quello di 7 grammi per la dose singola, altrimenti vengono scartate dal processo di taratura ponderata in quanto valutate come pesate anomale e quindi non sufficientemente rappresentative da essere considerate in modo utile per il programma di taratura. Inoltre, affinch? vengano prese in considerazione, allo scopo di determinare una variazione del tempo di attivazione delle macine T, le pesate successive devono essere o tutte maggiori o tutte minori del valore di riferimento, indicando cos? un andamento di variazione del peso verso una direzione definita. In altre parole, se in un gruppo di tre pesate successive una pesata presenta una variazione in direzione opposta a quella degli altri due valori della sequenza, questo gruppo di pesate non viene considerato per calcolare un nuovo valore T.

In una ulteriore variante dell?invenzione ? previsto inoltre un programma di taratura dei transitori mirato a determinare la quantit? di caff? in polvere prodotto durante le dette fasi di avvio e/o arresto, il quale programma di taratura dei transitori comprende le seguenti fasi operative:

- informare un operatore del macinacaff? di eseguire la pesatura a vuoto del portafiltro; - acquisire il valore di detta pesatura a vuoto del portafiltro;

- eseguire una fase di avvio e arresto in successione ed eventualmente ripetere una o pi? volte tale sequenza;

- informare un operatore del macinacaff? di eseguire una pesatura a carico del portafiltro una volta terminata la macinatura di una dose; - acquisire il valore di detta pesatura a carico del portafiltro;

- determinare il peso della dose di caff? macinato per differenza o per differenza mediata dei valori precedentemente acquisiti; - reimpostare la quantit? di caff? macinato associata alle dette fasi di avvio ed arresto. Vantaggiosamente, l?esecuzione di questi passi di metodo consente di determinare la quantit? di caff? che viene prodotta esclusivamente nelle fasi di avvio e arresto, ovvero ad esclusione della fase di regime avente durata temporale T. In questo modo ? possibile affinare ulteriormente il calcolo e quindi il raggiungimento della quantit? di caff? Pf che si desidera ottenere. Difatti, scorporando la quantit? di caff? prodotto nei transitori di avvio ed arresto dalla quantit? totale di caff? prodotto, ? possibile determinare con ulteriore precisione la portata massica del flusso di caff? in uscita dalla camera di macinazione quando le macine operano a regime, associando quindi un valore puntuale e costante della polvere generata per unit? di tempo. Noto questo valore, ? immediato ricalcolare il periodo T ottimale semplicemente relazionando tale valore di portata (ad esempio espresso in grammi/secondo) con lo scarto tra Pf e Pr (in grammi) per definire le correzioni (in secondi) al periodo T di funzionamento del motore elettrico.

Dalla descrizione che precede appare chiaro come il macinacaff? secondo la presente invenzione abbia pienamente raggiunto gli scopi prefissi. Il programma di pesata utilizzato dal macinacaff? prevede infatti di rilevare solo il peso del caff? macinato che abbia effettivamente raggiunto il portafiltro, evitando dunque tutti gli inconvenienti legati ai precedenti tipi di misurazione basati sul tempo di funzionamento delle macine. La macinazione viene arrestata quando il peso cos? rilevato differisce dal valore finale desiderato di un valore ? che corrisponde al peso del caff? macinato durante il transitorio di arresto delle macine. Il valore di peso ? ha la caratteristica di essere sostanzialmente costante, a parit? di condizioni di lavoro, e quindi pu? essere facilmente determinato in modo sperimentale e costantemente ottimizzato al variare delle condizioni di lavoro mediante il programma di taratura dell?invenzione. Tale programma di taratura utilizza, come sopra visto, un algoritmo particolarmente semplice, che pu? quindi essere gestito in modo efficace da un?elettronica di costo contenuto.

Il macinacaff? della presente invenzione offre dunque rilevanti vantaggi rispetto ai macinacaff? di tipo noto, sia in relazione alla elevata costanza del peso di dosaggio di caff? macinato, sia in relazione al minore costo di fabbricazione, sia infine in relazione alla grande facilit? e comodit? di uso. Il programma di taratura costante utilizzato nel macinacaff? dell?invenzione non richiede infatti alcun intervento dell?operatore che deve unicamente limitarsi ad impostare, una tantum, il valore di peso delle dosi desiderate di caff? macinato, per ogni singolo tipo di portafiltro utilizzato.

S?intende comunque che l?invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forme di esecuzione esemplificative di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall?ambito di protezione dell?invenzione stessa, che risulta unicamente definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI

1. Macinacaff? operante con controllo della quantit? di caff? erogata per ogni dose di caff? macinato, comprendente un motore elettrico (3), un gruppo di macine (4) guidate da detto motore elettrico (3) e alloggiate all?interno di una camera di macinazione (5), una tramoggia (6) di alimentazione dei chicchi di caff? da macinare verso detta camera di macinazione (5), un canale di erogazione (7) per l'erogazione del caff? macinato verso una forcella di appoggio (8) per l'appoggio di un contenitore quale un portafiltro da caricare di caff? macinato e un microprocessore (17) che controlla il funzionamento del motore (3) per ottenere una desiderata quantit? target(Pf) di caff? macinato all?interno di detto portafiltro, detto microprocessore (17) contenente un firmware di controllo sotto forma di programma di gestione del macinacaff? in cui sono codificate le istruzioni che rendono il detto microprocessore e le sue periferiche adatto ad eseguire le seguenti fasi operative:

a) determinare il periodo temporale di attivazione del motore elettrico necessario affinch? l?attivazione del detto gruppo di macine comporti la produzione alla quantit? target di caff? macinato;

b) attivare il motore elettrico (3) e la conseguente macinazione del caff? da parte del detto gruppo di macine (4);

c) comandare l?arresto del motore elettrico (3) dopo un periodo noto e pari al periodo di attivazione precedentemente determinato;

caratterizzato dal fatto

che la determinazione del periodo di attivazione del motore elettrico comprende una opzionale fase di taratura in cui viene variato il detto periodo di attivazione del motore elettrico in modo tale da ridurre il valore della differenza di peso di caff? macinato, calcolato tra la detta dose desiderata (Pf) e la dose effettivamente erogata nel detto portafiltro (Pr), sotto una predeterminata soglia essendo detto macinacaff? in grado di operare alternativamente tra: - una prima modalit? di regolazione del periodo di attivazione del motore elettrico in cui la detta fase di taratura avviene variando manualmente, da parte dell?operatore, il detto periodo di attivazione del motore elettrico;

- una seconda modalit? di regolazione del periodo di attivazione del motore elettrico in cui la detta fase di taratura avviene automaticamente in relazione ad un riscontro tra il peso desiderato di caff? macinato (Pf) ed il peso di caff? macinato effettivamente erogato nel portafiltro (Pr) e misurato tramite una bilancia o altro dispositivo di pesatura fisicamente disgiunto dal macinacaff?.

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 in cui il microprocessore ? in grado di eseguire una fase di taratura che implementa un algoritmo di taratura comprendente i passi di:

d) rilevare, tramite il dispositivo di pesatura, il peso effettivamente erogato(Pr) di caff? macinato che, tramite detto canale (7) di erogazione, ha raggiunto il portafiltro appoggiato su detta forcella (8);

e) confrontare il peso target (Pf) con il peso rilevato di caff? erogato (Pr);

f) valutare ed eventualmente variare almeno un parametro di funzionamento del motore elettrico in funzione dello scarto tra detto peso target (Pf) e detto peso di caff? erogato (Pr);

ove detta sequenza di taratura pu? essere attivata da un operatore del macinacaff? su iniziativa spontanea e/o su indicazioni del programma eseguito dal microprocessore tramite una interfaccia uomomacchina.

3. Macinacaff? secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni in cui il detto elemento di pesatura ? collegato tramite un canale fisico di comunicazione al detto microprocessore e scambia con esso dati informativi mono o bidirezionali.

4. Macinacaff? secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni in cui detto periodo di attivazione del motore elettrico ? determinato in funzione delle seguenti condizioni operative del detto motore elettrico:

- fase di avvio, ossia transizione del detto motore elettrico dalla condizione di riposo fino al raggiungimento di una condizione nota di velocit? di rotazione;

- fase di funzionamento a regime, ossia funzionamento in una condizione nota di velocit? di rotazione;

- fase di arresto, ossia transizione del detto motore elettrico dalla condizione di velocit? nota ad una condizione di riposo;

ed in cui ad ognuna delle dette fasi di avvio e fase di arresto vengono associati una durata temporale nota ed una quantit? nota di caff? macinato erogato, ed in cui almeno un parametro di funzionamento del motore elettrico nella fase di funzionamento a regime viene selezionato in modo tale per cui la quantit? rilevata di caff? macinato erogata nel portafiltro (Pr) dall?inizio della detta fase di avvio alla fine della detta fase di arresto sia sostanzialmente uguale alla quantit? target inizialmente selezionata.

5. Macinacaff? secondo la rivendicazione 4 in cui il detto periodo temporale e/o la detta quantit? di caff? macinato della fase di avvio sono scelti di valore uguale al corrispondente periodo temporale e/o alla corrispondente quantit? di caff? macinato della fase di arresto.

6. Macinacaff? secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni in cui nella detta fase di regime il detto gruppo di macine opera a velocit? sostanzialmente costante per almeno parte del periodo temporale della detta fase di funzionamento a regime.

7. Macinacaff? secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni in cui il periodo temporale della fase a regime ? variato proporzionalmente alla differenza tra la quantit? target (Pf) e la quantit? erogata (Pr) di caff? prodotto nelle fasi di avvio, regime ed arresto.

8. Macinacaff? secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni ulteriormente comprendente almeno un meccanismo per la regolazione della configurazione del detto gruppo di macine al fine di variare la granulometria del caff? macinato, al quale meccanismo di regolazione delle macine ? associato almeno un sensore di posizione e/o di stato del detto gruppo di macine, in cui il microprocessore acquisisce i segnali provenienti da detto sensore e utilizza detti segnali in combinazione con l?algoritmo di taratura per generare combinazioni operative di funzionamento comprendenti abbinamenti di specifiche posizioni delle macine e specifiche durate di attivazione del motore elettrico.

9. Macinacaff? secondo la rivendicazione precedente in cui il firmware prevede ulteriormente l?esecuzione di uno o pi? dei seguenti passi:

- rilevazione della configurazione e/o della variazione di configurazione del detto gruppo di macine;

- impostazione di valori predeterminati dei periodi temporali delle dette fasi di avvio, di funzionamento a velocit? nota e di arresto;

- determinazione dei periodi temporali delle dette fasi di avvio, di funzionamento a velocit? nota e di arresto;

10. Macinacaff? secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui il firmware di controllo di detto microprocessore (17) prevede inoltre un programma di taratura ponderata che comprende le seguenti fasi operative:

- memorizzare un numero predeterminato (n) di pesate successive;

- calcolare il valore di pesata media su detto numero (n) di pesate successive;

- determinare lo scarto medio tra detto valore di pesata media e il valore target (Pf) della pesata desiderata;

- modificare almeno un parametro di funzionamento del motore elettrico nella fase di funzionamento a regime in funzione di detto scarto medio.

11. Macinacaff? secondo la precedente rivendicazione, in cui in cui la memorizzazione del numero predeterminato di pesate avviene solamente quando tutte le pesate hanno medesimo segno di variazione del peso rilevato (Pr) rispetto al valore target (Pf).

12. Macinacaff? secondo le precedenti rivendicazioni 10 e 11, in cui non vengono memorizzate le pesate che hanno un valore in eccesso rispetto ad un valore di riferimento predeterminato.

13. Macinacaff? secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni previsto in combinazione con un elemento per la regolazione del deflusso della polvere di caff? avente conformazione specifica ed elasticit? tali da impedire la formazione di grumi nel caff? macinato e tali da impedire l?accumulo di polveri di caff? macinato lungo il canale di erogazione.

14. Macinacaff? secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni previsto in combinazione con mezzi per la rimozione manuale o automatizzata di residui e/o accumuli di polvere di caff? addensati all?interno della detta camera di macinazione e/o sulle superfici degli organi coinvolti nella polverizzazione e/o nel convogliamento nel detto canale di erogazione del caff? macinato.

15. Kit per la macinatura di caff? in grani comprendente un macinacaff? in accordo ad una o pi? delle precedenti rivendicazioni provvisto in combinazione ad un dispositivo di pesatura per la pesatura del caff? prodotto da detto macinacaff?, essendo detto dispositivo di pesatura e detto macinacaff? in grado di accogliere un contenitore o portafiltro per il contenimento di caff? polverizzato.