ITMI20061448A1 - Macchina per caffe' con erogatore con riscaldamento indipendente. - Google Patents

Description

"Macchina per caffè con erogatore con riscaldamento indipendente"

DESCRIZIONE

M 2m A 00 1 4 46 La presente invenzione si riferisce ad una macchina per caffè con erogatore dotato di riscaldamento indipendente secondo il preambolo della rivendicazione 1 e ad un metodo per la preparazione del caffè secondo il preambolo della rivendicazione 7.

Il caffè, inteso come bevanda, sempre stato molto diffuso ed apprezzato; in effetti al giorno d'oggi esso si presenta in numerose varietà, che differiscono tra loro sia per la miscela di partenza, sia per le modalità di estrazione {temperatura e tempo di estrazione,

quantità di acqua utilizzata, ecc.)

La preparazione automatizzata del caffè è stata oggetto di numerosi sviluppi, essenzialmente volti ad assicurare che l'acqua potesse essere sempre disponibile, al momento desiderato, alla temperatura ideale, alla pressione richiesta e nelle quantità necessarie.

Tra i più recenti sviluppi è sicuramente possibile annoverare la macchina descritta nella domanda di brevetto EP 1 074 210. Questa macchina comprende un erogatore accoppiato alla caldaia mediante un regolatore della circolazione termosifonica e può essere regolata

Ing. Aurelio PERANf N. Iscr. ALBO 277 {in proprio e per gli altri) sia in modo da erogare caffè del tipo mediterraneo (ottenute con 15-25 mi di acqua a circa 98°C che passa attraverso la miscela di polvere di caffè per circa 30 secondi) sia in modo da erogare café crème (ottenuto da miscele bionde, in cui 100-120 mi di acqua a circa 90°C vengono fatti fluire in circa 20 secondi attraverso il caffè in polvere), più diffuso nel nord Europa.

Il passaggio da una regolazione all'altra, tuttavia richiede di eseguire lunghe e laboriose operazioni di taratura della valvola di regolazione che, proprio a causa della loro lunghezza, non possono essere effettuate durante l'uso quotidiano della macchina in un bar o in un altro locale pubblico.

Attualmente le macchine posseggono un numero di funzioni sempre maggiori e una parte sempre crescente di esse viene gestita elettronicamente, dando agli operatori la possibilità di usufruire di programmi ad hoc per un numero sempre crescente di differenti servizi e/o bevande.

La crescente diffusione nel mondo del caffè espresso ha comportato l'aumento della richiesta della varietà e della qualità delle bevande,

Scopo della presente invenzione è quindi di realizzare una macchina per il caffè dotata di flessibilità superiore a quella delle macchine note

N. tscr. ALBO 277 (in proprio e per gli altri) nell'arte, in modo che sia possibile produrre sulla stessa macchina differenti tipi di caffè anche alternativamente, senta che questo comporti una degradazione della qualità del caffè prodotto o alcuna lunga attesa per le operazioni di impostazione e di taratura .

Per ottenere questa maggiore flessibilità, la richiedente ha sviluppato un sistema di controllo dell'erogazione dell'acqua che assicura sempre la corretta temperatura dell'acqua, indipendentemente dal tipo di caffè che viene richiesto.

In accordo con la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto mediante una macchina da caffè in accordo con la rivendicazione 1 e da un metodo per produrre il caffè in accordo con la rivendicazione 7.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione pratica, data a titolo di esempio non limitativo con riferimento all'unita figura, nella quale sono schematicamente rappresentati un circuito idraulico ed un circuito di controllo per una macchina da caffè secondo una modalità realizzativa in accordo con la presente invenzione.

Nella figura è visibile una tazzina, nella quale

ng. Au

H, iscr. ALBO 277 in proprio e per gli altri) viene versato il caffè caldo dal beccuccio di un gruppo infusore 5, il quale è fissato in modo noto ad un corpo erogatore 13.

La macchina per il caffè comprende al suo interno un circuito idraulico, globalmente indicato con 1, che, a sua volta, comprende mezzi di ingresso 2 che collegano il circuito idraulico 1 ad una opportuna sorgente di acqua, per esempio la rete idrica, la quale è generalmente a bassa temperatura (2°-20°C).

La macchina per il caffè è inoltre dotata di allacciamenti per l'energia elettrica e, generalmente, di almeno una pompa 3, disposta a monte del circuito idraulico 1 nelle immediate vicinanze dei mezzi di ingresso 2.

La macchina per il caffè comprende, all'estremo del circuito idraulico 1 opposto ai mezzi di ingresso 2, una sezione di erogazione 4, attraverso la quale l'acqua in temperatura viene erogata ad un gruppo infusore 5 che definisce la camera di infusione 6 ed è solitamente realizzato mediante un elemento separato dalla macchina per caffè ma ad essa solidalmente vincolabile.

I mezzi di ingresso 2 e la sezione di erogazione 4 sono messi in comunicazione fluida tra loro da almeno un condotto freddo 7 ed un condotto caldo 8.

I condotti freddo e caldo coincidono lungo un tratto

N. Iscr. ALBO 277 (in proprio e per gli altri) terminale 9, che termina con la sezione di erogazione 4; nel caso in cui i mezzi di ingresso 2 comprendano un solo ingresso per l'acqua dì rete comune ai condotti freddo e caldo, questi ultimi coincideranno anche in un tratto iniziale 10 in prossimità dei mezzi di ingresso 2.

in questo caso, rappresentato in figura, il circuito idraulico 1 comprende opportuni elementi divisori di flusso 11 per suddividere passivamente e/o regolare attivamente il rapporto tra la portata di acqua dei tratti di condotto freddo 7 e caldo 8, che sono disposti a valle.

Il condotto freddo 7 mette in comunicazione fluida la sezione di erogazione 4 con i mezzi dì ingresso 2 senza prevedere alcuno specifico elemento per variare la temperatura dell'acqua che fluisce attraverso di esso.

Il condotto caldo 8, invece, prevede mezzi riscaldanti 12, che sono in grado di aumentare sostanzialmente la temperatura e/o la pressione dell'acqua che fluisce all'interno del condotto caldo 8 stesso,

I mezzi riscaldanti 12 sono a monte della sezione di erogazione 4 ed a valle degli elementi divisori di flusso 11 che, se presenti, separano la parte di flusso che dovrà essere riscaldata da quella che non dovrà essere riscaldata.

N. Iscr. ALBO 277 (in proprio e par gli altri) La sezione di erogazione 4 ed almeno una parte del tratto terminale 9 sono realizzate all'interno del corpo erogatore 13, il quale ha la funzione di realizzare l'impegno con il gruppo infusore 5 e di indirizzare il flusso dì acqua in temperatura proveniente dalla sezione di erogazione 4 in modo che essa possa attraversare la camera di infusione 6 estraendo gli aromi del caffè nella maniera più omogenea possibile.

La temperatura del corpo erogatore 13 deve essere mantenuta il più possibile prossima alla temperatura dell'acqua che scorre nel tratto terminale 9, in modo che la temperatura dell'acqua non subisca variazioni dovute al differenziale termico rispetto al corpo erogatore 13 quando fluisce in esso.

In questo modo è possibile assicurare una elevata qualità del caffè prodotto dalla macchina.

Per fare in modo che il corpo erogatore 13 possa essere mantenuto alla temperatura desiderata, ovvero per compensare le perdite di calore dovute alla dissipazione nell'ambiente esterno, all'interno del corpo erogatore 13 è disposto un generatore di calore 14, distinto dai mezzi riscaldanti 12 interposti a monte del condotto caldo 8.

Il generatore di calore 14 sostituisce quindi la funzione che, nelle macchine a circolazione termosifonica, era svolta direttamente

(in proprio e par gli altri) che fluiva all'interno del corpo erogatore 13,

Il generatore dì calore 14 può vantaggiosamente essere una resistenza, preferibilmente collegata all'alimentazione principale della macchina da caffè in modo che la potenza da essa assorbita venga sottratta dalla potenza disponibile per le altre utenze.

Poiché la potenza assorbita dalla rete elettrica dipende solo dal calore dissipato, la potenza assorbita dal generatore di calore 14 per riscaldare il corpo erogatore 13 non deve più essere assorbita dai mezzi riscaldanti 12 per riscaldare quella parte di acqua che, precedentemente, veniva utilizzata per riscaldare indirettamente il corpo erogatore 13.

In questo modo si rende possibile l'installazione di una nuova macchina in sostituzione di una vecchia senza dover modificare l'impianto elettrico del locale in cui la vecchia macchina era installata.

Il corpo erogatore 13 comprende anche un sensore di temperatura 15, atto a generare un segnale indicativo della temperatura dell'erogatore stesso.

Il corpo erogatore 13 è realizzato in materiale termicamente conduttivo, preferibilmente metallico.

I mezzi riscaldanti 12 comprendono vantaggiosamente uno scambiatore di calore 16 inserito nella caldaia 17 della macchina; alternativamente, essi possono essere

N. Iscr. ALBO 277 (in proprio Θ per gli altri) realizzati dalla caldaia 17 stessa, che riceve l'acqua fredda dal tratto iniziale 10 del condotto caldo.

Lo scambiatore 16 riceve quindi calore dalla caldaia 17 e scalda l'acqua contenuta nel condotto caldo 8 fino ad una temperatura Tc. La temperatura Tc è scelta in modo da consentire una elevata efficienza della caldaia 17 ed è generalmente compresa tra 110°C e 125 °C, in modo che macchina possa sempre disporre di acqua calda per tutte le esigenze.

Il condotto freddo 7 rimane separato dal condotto caldo 8 fino ad un punto di miscelazione 18, il quale determina l'inizio del tratto terminale 9,

A monte del punto di miscelazione 18 sono disposti, sia sul condotto freddo 7 che sul condotto caldo 8, rispettive strozzature 19 per la regolazione delle portate ed, a monte di queste, sono presenti rispettivamente una prima valvola 20 ed una seconda valvola 21; tali valvole possono vantaggiosamente essere realizzate da elettrovalvole.

La seconda valvola 21 può vantaggiosamente essere collegata a valle dei mezzi riscaldanti 12 e, nel caso in cui sia a tre vie, può anche essere collegata ad uno scarico 22, per scaricare la pressione residua a valle di essa, nel condotto caldo 8 e/o dal tratto terminale 9, La macchina comprende anche mezzi

N. Iscr. ALBO 277 (in proprio e per gli altri) collegati al generatore di calore 14 e/o al sensore di temperatura 15 e/o a ciascuna delle valvole 20, 21 e/o alla pompa 3, in modo da riceverne i segnali e/o pilotare ciascuno di essi.

In questo modo, essi possono ricevere il segnale rappresentativo della temperatura del corpo erogatore 13 dal sensore di temperatura 15 e pilotare di conseguenza il generatore di calore 14 per aumentare, se necessario, la temperatura del corpo erogatore 13 fino al valore desiderato.

Le valvole 20 e 21 possono per esempio essere pilotate dai mezzi di controllo 23 in modo da consentire il passaggio di impulsi dì acqua fredda nel condotto freddo 7 e di impulsi di acqua calda nel condotto caldo 8, rispettivamente,

Contestualmente, la connessione dei mezzi di controllo 23 con le valvole 20 e 21 consente di regolare la portata rispettivamente dei condotti freddo 7 e caldo 8 e quindi di regolare la temperatura dell'acqua che fluisce a valle del punto di miscelazione 18 all'interno del tratto terminale 9.

La macchina da caffè può vantaggiosamente comprendere anche un selettore (non rappresentato in figura), per esempio un selettore rotante o un selettore a pulsanti, che permette all'operatore di scegliere il

Ing. A/arem PERANI N. Iscr. ALBO 277 (in proprio e porgli altri) programma secondo cui preparare il caffè.

Tale selettore è collegato ai mezzi di controllo 23 per determinare la modalità secondo la quale essi devono interpretare i dati ricevuti per controllare le valvole 20 e 21 e/o il generatore di calore 14 e/o la pompa 3.

Si descriveranno nel seguito due possibili modalità operative della macchina da caffè secondo una modalità realizzativa della presente invenzione, nelle quali si mostra come la temperatura del corpo erogatore 13 possa essere rapidamente ed efficacemente aumentata o diminuita, nel caso in cui essa non sia già quella richiesta per la preparazione di un caffè di tipo desiderato .

Si consideri, per esempio, la fase di preparazione di un caffè mediterraneo: temperature più elevata, maggiori portate di acqua e minori volumi rispetto al café crème.

In questo caso, quando l'operatore agisce sul selettore, per esempio premendo il pulsante corrispondente al caffè mediterraneo, i mezzi di controllo 23 verificano che la temperatura del corpo erogatore 13 corrisponda a quella prevista dal programma; se la temperatura è troppo bassa, viene inviato un segnale al generatore di calore 14, che scalda il corpo erogatore 13 finché esso non raggiunge la temperatura

Ing. Aurelio PERANI N. I scr. ALBO 277 (in proprio e por gli altri) corretta .

Le valvole 20 e 21 vengono pilotate in modo che a valle del punto di miscelazione 18, nel tratto terminale 9, la temperatura dell'acqua sia corrispondente a quella richiesta per il caffè mediterraneo.

In questo modo, l'acqua ed il corpo erogatore 13 hanno la stessa temperatura e l'acqua non subisce alcuna variazione di temperatura nel passaggio attraverso il corpo erogatore 13.

Poiché la temperatura deve essere quella corretta non tanto all 'inizio del tratto terminale 9 quanto all'interno della camera di infusione 6, è chiaramente possibile impostare i programmi dei mezzi di controllo 23 in modo che sia la temperatura dell'acqua miscelata all'inizio del tratto terminale 9 sia la temperatura del corpo erogatore 13 siano tali da ottenere la temperatura ottimale dell'acqua all'interno della camera di infusione 6. Questo richiede solo delle semplici operazioni di taratura iniziali che possono essere effettuate facilmente una sola volta per ogni tipo dì caffè.

Eventualmente, è anche possibile combinare l'effetto di riscaldamento prodotto dal generatore di calore 14 con l'effetto di riscaldamento prodotto dall'acqua che passa attraverso il tratto terminale 9: pilotando opportunamente le valvole 20 e 21 è possibile, conoscendo

N. Iscr. ALBO 277 (In proprio e por gli altri) la temperatura del corpo erogatore 13 ed i parametri costruttivi, scegliere la temperatura dell'acqua in modo che questa, quando transita nel condotto di erogazione 15, sia leggermente più calda di quanto sarebbe necessario.

In questo modo, durante il passaggio nel condotto di erogazione 15, l'acqua cede calore al corpo erogatore 13, ottenendo il duplice effetto di arrivare alla temperatura corretta per la preparazione del caffè e di accelerare il riscaldamento del corpo erogatore 13 stesso.

I mezzi di controllo 23, vantaggiosamente, comprendono mezzi in grado di determinare dinamicamente la temperatura dell'acqua che deve essere inviata nel tratto terminale 9 in funzione sia del tipo di bevanda che deve essere preparata {ovvero della portata, del volume e della temperatura dell'acqua necessarie), sia in funzione delle specifiche di progetto della macchina {inerzie termiche degli elementi in cui l'acqua fluisce, tempi di percorrenza, temperatura rilevata, potenza istantanea del generatore di calore 14, ecc.).

In questo modo è possibile inviare al tratto terminale 9 acqua che, all'inizio della fase di preparazione del caffè, è leggermente più calda ed in seguito, man mano che il corpo erogatore 13 si scalda, ridurre la temperatura dell'acqua inviata al tratto

Ing. Aurelio PERANI N.Isir.ALBO277 (in proprio e per gli altri) terminale 9 fino al raggiungimento della corretta temperatura di esercizio.

Le valvole 20 e 21 possono essere regolate in modo da determinare con precisione il rapporto tra il flusso di acqua calda ed il flusso di acqua fredda.

Vantaggiosamente, è possibile prevedere ulteriori sensori di temperatura (non rappresentati), disposti sia sul condotto freddo 7 che sul condotto caldo 8, in modo da fornire ai mezzi di controllo le informazioni necessarie per una regolazione ancora più precisa della tempistica di azionamento delle valvole 20, 21 ed una più precisa regolazione della temperatura finale dell'acqua che fluisce a valle del punto di miscelazione 18 all'interno del tratto terminale 9.

Nel caso in cui, dopo un caffè mediterraneo si desideri preparare un tipo di caffè che richiede una temperatura inferiore, per esempio un café crème, potrebbe essere necessario raffreddare il corpo erogatore 13 per evitare che esso scaldi eccessivamente l'acqua di infusione .

Quando l'operatore invia il comando di preparazione del café crème, i mezzi di controllo 23, in base ai dati di programmazione, rilevano la temperatura del corpo erogatore 13 ed inviano acqua ad una temperatura leggermente inferiore rispetto a quella ottimale, in modo

(in proprio e per gli altri) che, quando l'acqua entra a contatto con il corpo erogatore 13, essa riceva da questo il calore necessario per raggiungere la temperatura corretta, contemporaneamente raffreddando il corpo erogatore 13.

Anche in questo caso è possibile effettuare una gestione dinamica delle temperature: essendo noti i parametri costruttivi, a seconda della variazione della temperatura del corpo erogatore 13, i mezzi di controllo 23 potranno vantaggiosamente azionare le valvole 20 e 21 in modo che l'acqua che fluisce nel tratto terminale 9 abbia una temperatura variabile, in grado di acquisire il calore che il corpo erogatore 13 è in grado di cederle, per arrivare nella camera di infusione 6 sempre alla stessa, corretta, temperatura.

Con questi esempi di funzionamento sono state descritte le modalità attraverso le quali è possibile adeguare la temperatura del corpo erogatore 13 agendo sia sull'elemento generatore di calore 14, sia sulla miscelazione dinamica dei flussi di acqua, pilotati dalle valvole 20 e 21.

Ovviamente un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti alle configurazioni sopra descritte, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito

(in proprio e per gli altri)

(in proprio e per gli altri)

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per caffè comprendente: - mezzi di ingresso (2) per consentire l'entrata di acqua dall'ambiente esterno, detta acqua avente una temperatura di ingresso Te; una sezione di erogazione (4), atta a consentire l'erogazione di liquido in un contenitore esterno a detta macchina per caffè; - un condotto freddo (7), che mette in comunicazione fluida detti mezzi di ingresso (2) con detta sezione di erogazione (4) ed avente una prima valvola (20), atta a sezionare reversibilmente detto condotto freddo (7); un condotto caldo (8), che mette in comunicazione fluida detti mezzi dì ingresso (2) con detta sezione di erogazione (4), comprendente mezzi riscaldanti (12), atti a riscaldare l'acqua ad una temperatura sostanzialmente superiore a Te, ed una seconda valvola (21), atta a sezionare reversibilmente detto condotto caldo (8); - un corpo erogatore (13) comprendente detta sezione di erogazione (4) ed atto ad impegnarsi con un gruppo infusore (5) atto a contenere la polvere di caffè; caratterizzato dal fatto che detta macchina per caffè comprende: - un generatore di calore (14) distinto da detti mezzi riscaldanti (12);

   N. Iscr. ALBO 277 (in proprio e per gir altri) - un sensore di temperatura (15); - mezzi di controllo (23) collegati sìa a detto sensore di temperatura (15) che ad almeno una di dette valvole (20, 21).
2. 2. Macchina per caffè secondo la rivendicazione 1, in cui detto generatore di calore (14) è all'interno di detto corpo erogatore (13).
3. 3. Macchina per caffè secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di controllo (23) sono in grado di controllare dette valvole (20, 21) in funzione della temperatura rilevata da detto sensore di temperatura (15).
4. 4. Macchina per caffè secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di controllo (23) sono in grado di controllare detto generatore di calore (14) in funzione della temperatura rilevata da detto sensore di temperatura (15).
5. 5. Macchina per caffè secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto generatore di calore (14) è una resistenza.
6. 6. Macchina per caffè secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui sono compresi mezzi selettori, in grado di modificare la risposta di detti mezzi di controllo (23) al segnale generato da detto sensore di temperatura (15), per almeno una pa

   PERANI N. Iscr. ALBO 277 (in proprio e per gli altri) possibili segnali generabili da detto sensore di temperatura (15).
7. 7. Macchina per caffè secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto generatore di calore (14) è collegato a detti mezzi di controllo (23).
8. 8. Metodo per la preparazione di caffè comprendente: - disporre di una macchina da caffè secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 7, utilizzare il segnale proveniente dal sensore di temperatura (15) di detta macchina per pilotare almeno una delle valvole (20 , 21) di detta macchina.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il segnale proveniente dal sensore di temperatura (15) viene utilizzato per pilotare il generatore di calore (14) di detta macchina.
10. 10. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 8 a 9, in cui detta almeno una valvola (20, 21} viene pilotata in modo impulsato, in modo da generare impulsi di acqua a valle di essa.
11. 11. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui detta almeno una valvola (20, 21) viene pilotata in modo tale da ottenere, in detto tratto terminale (9), una temperatura di acqua predeterminata.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui detta temperatura predeterminata di acqua è selezi

    ’ERANI _ . 9277 (in proprio e per gli altri) dallOperatore per ottenere una specifica bevanda prima che detti mezzi di controllo {23} azionino detta almeno una valvola (20, 21).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, in cui detta temperatura predeterminata è selezionata tra una pluralità di temperature predeterminate mediante la selezione di una tra una pluralità di scelte offerte da mezzi selettori, i quali consentono di selezionare uno tra una pluralità di programmi di funzionamento della macchina,
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi selettori impostano uno dì una pluralità di programmi di controllo, detti programmi di controllo definendo, a regime, almeno due temperature differenti per l'acqua che fluisce in detto tratto terminale (9).
15. 15. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detti programmi di controllo definiscono almeno due differenti quantità di acqua che deve passare per detto punto di erogazione.
16. 16. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la temperatura dell'acqua in detto tratto terminale (9) è sostanzialmente uguale alla temperatura di detto corpo