ITMI20131423A1 - Macchina macina caffe' - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Della Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal Titolo:

“Macchina macina caffè”

La presente invenzione riguarda una macchina per macinare grani di caffè. La macchina per macinare grani di caffè può essere una macchina separata o può essere integrata in una macchina almeno parzialmente automatica per la produzione di bevande a base di caffè. Una tale macchina è anche nota semplicemente come “macchina macina caffè”, “macina caffè” o “macinino”.

Sono note due famiglie di macina caffè: una con dosatura volumetrica dotata di serbatoio di accumulo, l’altra “on-demand”, con dosatura istantanea senza accumulo di caffè macinato. La presente invenzione si riferisce ad entrambe le famiglie di macchine ma preferibilmente a macchine macina caffè di tipo on-demand, con dosatura istantanea senza accumulo di caffè macinato.

Sono note macina caffè comprendenti un corpo alloggiante due macine sovrapposte, una delle quali azionata in rotazione da un motore elettrico, l’altra mobile assialmente rispetto alla prima su azionamento di una ghiera filettata impegnatesi nel corpo di alloggiamento delle macine.

In tali macchine note, la continuità e la regolazione del grado di macinatura sono ottenute grazie all’accoppiamento filettato che consente il movimento assiale di avvicinamento ed allontanamento delle macine e da un sistema di organi elastici che permettono il recupero dei giochi.

WO2011067116 descrive un sistema di regolazione per una macina caffè. I dispositivi noti per macinare caffè comprendono due macine posizionate sopra un motore elettrico. Una delle due macine è messa direttamente in rotazione dal motore elettrico o è messa in rotazione attraverso ingranaggi. Generalmente, la macina fissa è la macina superiore mentre la macina inferiore è quella motorizzata. Una volta che il caffè è stato macinato, esso viene condotto dalla camera di macinazione al condotto di uscita attraverso un tunnel fino a raggiungere una camera di dosaggio o di utilizzo.

La dimensione del tunnel e la velocità del flusso influiscono sulla densità del flusso di caffè macinato. Infatti, è noto che un tunnel, specialmente se non è opportunamente dimensionato per la produttività delle macine, può aumentare o diminuire la densità del flusso del caffè macinato.

In ogni caso, la Richiedente ha riscontrato che gli attuali dispositivi per macinare grani di caffè on-demand con dosatura istantanea senza accumulo hanno l’inconveniente che particelle del caffè macinato tendono ad aderire alle pareti del tunnel e lo stesso tunnel al termine di ogni ciclo di macinazione rimane saturo di polvere di caffè già macinato. Così, una parte del caffè macinato non raggiunge la camera di dosaggio o di utilizzo e non può essere utilizzata per la preparazione della bevanda (caffè espresso o simile). Questo problema a sua volta comporta una serie di conseguenze negative.

Una prima conseguenza negativa è la presenza di spazi nocivi o aree di stazionamento di caffè già macinato che, nel tempo, degradandosi, contamina il caffè fresco macinato istantaneamente.

Una seconda conseguenza negativa è che la variazione di densità del caffè macinato (e quindi la quantità di caffè macinato) dovuta alla sezione del tunnel e alla sua lunghezza, determina una discontinuità di dose che raggiunge la zona di utilizzo. Vi possono anche essere distacchi di croste di caffè dalle pareti del tunnel.

Una terza conseguenza negativa è che il tunnel deve essere pulito spesso perché il caffè macinato attaccato alla parete del tunnel deperisce e deve essere rimosso. Se non viene rimosso, il caffè macinato ammalorato rende sgradevole il caffè macinato che passa attraverso il tunnel. Si può anche verificare l’ostruzione del tunnel a seguito di accumulo di caffè già macinato, specialmente se macinato fine.

Uno scopo della presente invenzione è di fornire una macchina per macinare grani di caffè che elimini o quantomeno riduca almeno parte degli inconvenienti di cui sopra causati dalla presenza del tunnel. Nella macchina secondo la presente invenzione, non è previsto alcun tunnel di collegamento fra la camera di macinazione ed il condotto di uscita. In questo modo viene evitato l’inconveniente dell’adesione del caffè macinato alle pareti del tunnel e l’eventuale inconveniente dell’ostruzione del tunnel stesso.

La Richiedente ha riscontrato inoltre che quando un chicco di caffè viene spezzato, si viene a creare una carica elettrostatica. Quando un chicco viene suddiviso in parti più piccole, applicando maggiore energia (ad esempio ruotando più velocemente le macine), si crea un maggiore attrito e questo provoca una maggiore carica elettrostatica. Questa condizione di ionizzazione porta a far aderire la polvere di caffè macinato alle pareti del condotto di uscita e a far disperdere la polvere di caffè macinato al di fuori della camera di utilizzo di questa. La Richiedente ha riscontrato quindi che questo fenomeno di cariche elettrostatiche porta al ristagno di caffè macinato in zone difficili da pulire e a spreco di polvere di caffè macinato.

La Richiedente ha realizzato che la riduzione del ristagno di caffè macinato può essere ottenuta anche riducendo la carica elettrostatica della polvere di caffè macinato.

In forme di realizzazione particolarmente vantaggiose della presente invenzione viene fornita una macchina per macinare grani di caffè in cui è presente un sistema elettrico flessibile, programmabile e regolabile che, attraverso la variazione di parametri come ad esempio tensione e/o corrente, ottimizza l’effetto di eliminazione delle cariche elettrostatiche presente nella polvere di caffè macinato.

Inoltre, la Richiedente ha riscontrato che le attuali macchine per macinare grani di caffè on-demand con dosatura istantanea senza accumulo dosano in base al tempo, senza effettuare un controllo effettivo del volume di caffè erogato. Con questo metodo di controllo del tempo di macinazione non è certo e ripetibile il numero dei giri delle macine per ogni ciclo e quindi non è certa la dose di polvere di caffè macinato che giunge nella camera di utilizzo. In forme di realizzazione particolarmente vantaggiose della presente invenzione viene fornita una macchina per macinare grani di caffè con un dispositivo atto a programmare e controllare la dose di polvere di caffè macinato attraverso la programmazione ed il controllo, ad esempio, del numero di giri della macina mobile o del motore.

Secondo un primo aspetto la presente invenzione fornisce una macchina macina caffè comprendente una prima macina ed una seconda macina, in cui almeno una tra la prima macina e la seconda macina è rotabile attorno ad un asse di rotazione, in cui dette macine sono cooperanti reciprocamente per macinare caffè, in cui detta macchina comprende un motore che pone in rotazione almeno una delle macine rispetto all’altra, in cui l’asse di rotazione di detto motore non coincide con l’asse di rotazione delle macine così che il caffè macinato dalle macine viene diretto ad un’uscita di un cono convogliatore per l’utilizzo.

In forme di realizzazione, l’asse di rotazione del motore è parallelo all’asse di rotazione delle macine e il moto di rotazione del motore viene trasmesso ad una delle macine tramite un organo di trasmissione.

In forme di realizzazioni vantaggiose, la macchina comprende anche mezzi anti-staticità per ridurre o annullare la carica statica del caffè macinato. I mezzi anti-staticità possono comprendere un organo anulare posto a valle delle macine, in corrispondenza dell’imboccatura del cono di uscita. L’organo anulare può comprendere elementi discreti anti-staticità. Tali elementi discreti, o almeno parte di essi, sono diretti verso l’asse del cono. Gli elementi discreti possono essere nella forma di elementi appuntiti metallici.

L’organo anti-staticità può essere almeno parzialmente fatto di materiale plastico ad alta densità, bassa porosità e bassa conducibilità elettrica. Gli elementi discreti anti-staticità possono essere vantaggiosamente collegati elettricamente tra loro con un sistema di alimentazione.

Il sistema di alimentazione può comprendere un generatore di alta tensione a corrente alternata.

La macina maschio è traslabile rispetto alla macina femmina tramite un organo di regolazione girevole.

Vantaggiosamente, con la macchina dell’invenzione, la dose di caffè macinato viene creata sulla base di un predeterminato numero dei giri del motore e/o della macina mobile e non sulla base del tempo di macinatura (cioè non sulla base del fatto che le macine vengono azionate per un determinato tempo).

Secondo un secondo aspetto, l’invenzione fornisce una macchina macina caffè comprendente una prima macina ed una seconda macina, in cui almeno una tra la prima macina e la seconda macina è rotabile attorno ad un asse di rotazione, in cui dette macine sono cooperanti reciprocamente per macinare caffè, in cui detta macchina comprende un motore che pone in rotazione almeno una delle macine rispetto all’altra, in cui il caffè macinato dalle macine viene diretto verso un’uscita per l’utilizzo, in cui la macchina comprende anche mezzi anti-staticità per ridurre o annullare la carica statica del caffè macinato.

La presente invenzione diverrà più chiara dalla seguente descrizione, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, da leggersi con riferimento ai disegni acclusi, in cui,

- la Figura 1 è una sezione semplificata e parziale di una macchina secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

- la Figura 2 è una diversa vista della sezione di Figura 1;

- la Figura 3 è una vista semplificata non sezionata della macchina di Figura 1;

- la Figura 4 è una vista in assonometria di un anello antistaticità;

- la Figura 5 è una vista in pianta dell’anello antistaticità con il generatore collegato ai resistori e ad organi appuntiti; e

- la Figura 6 è uno schema elettrico che mostra, oltre ad altri componenti, l’alimentazione degli organi appuntiti dell’anello antistaticità.

Come accennato sopra, quando vengono macinati i grani di caffè, si crea una forte carica come risultato del rapido flusso di particelle di caffè che vengono elettrostaticamente caricate quando l’una sfrega contro l’altra e quando le particelle sfregano con i denti delle macine e le pareti interne della camera di macinatura e dei condotti di uscita.

Secondo forme di realizzazione della presente invenzione, al fine di ottenere la stessa dose di caffè al ripetersi di ogni processo di macinazione e al fine di minimizzare la formazione di agglomerati di caffe, è stato previsto un elettrodo ad anello ionizzante.

Secondo forme di realizzazione, l’elettrodo ad anello è stato progettato per essere montato all'interno della macchina macina caffè dopo il meccanismo di macinatura. L'elettrodo ionizzante, come chiarito meglio nel seguito, è alimentato da una sorgente di tensione alternata poiché sono sempre presenti cariche positive e cariche negative in questo tipo di processo.

Viene preferibilmente prevista una sorgente di alta tensione alternata con una tensione di 4-10 kilovolt, un cavo ad alta tensione e l'elettrodo ad anello ionizzante. L'elettrodo ad anello ha un numero di pin appuntiti che possono essere considerati come elettrodi a punti distinti, ma alimentati dalla stessa sorgente di alta tensione. Un’alta resistenza ohmica è montata tra la sorgente di alta tensione e gli elettrodi in modo da ridurre la corrente globale e per evitare cortocircuiti di uno o più elettrodi, a causa di umidità o altri contaminanti conduttivi.

Le allegate figure sono viste semplificate e parziali di una macchina per macinare caffè (o di sue parti) secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. In tali viste non vengono mostrati alcuni componenti come ad esempio il motore elettrico, la base di supporto e la tramoggia superiore che tipicamente contiene e conduce i grani di caffè da macinare verso la camera di macinazione.

La macchina 1 comprende una camera di macinazione con un ingresso superiore 2 del caffè da macinare, una macina femmina 3 ed una corrispondente macina maschio 4 cooperante con la macina femmina 3 ed un cono convogliatore di uscita 5 che riceve il caffè macinato dalle macine 3 e 4 e lo convoglia per essere raccolto ed utilizzato. Ad esempio, come mostrato in Figura 1, il caffè macinato può essere convogliato verso un filtro 91 supportato da un portafiltro 90 di un tipo noto.

Preferibilmente, la camera di ingresso superiore 2 comprende una parte cilindrica 21 superiore ed una parte inferiore 22 tronco-conica che convoglia il caffè da macinare verso le macine 3, 4. La camera di ingresso superiore 2 può essere realizzata in un materiale metallico, come alluminio, acciaio o loro leghe, o in un materiale plastico come polietilene o polietilentereftalato.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la macina maschio 4 è una macina fissa mentre la macina femmina 3 è mobile, ruotabile. Come verrà chiarito sotto, la macina maschio 4 non può ruotare ma può traslare assialmente per permettere la regolazione della macinatura, come indicato in Fig.1.

Preferibilmente, la macina mobile 3 è solidale ad un porta macina femmina mobile 31. Il porta macina femmina 31 è sostanzialmente cilindrico e comprende, sulla sua superficie esterna, un risalto anulare 32. Il risalto anulare 32 è sporgente radialmente verso l’esterno ed è configurato per essere impegnato da una cinghia 8 o da una catena di trasmissione. Così, il risalto anulare 32 può comprendere una cava per guidare la cinghia di trasmissione 8 o dei denti per impegnare una catena di trasmissione. La cinghia di trasmissione 8 è una cinghia ad anello chiuso posta in rotazione attraverso un motore elettrico. Il motore elettrico non è mostrato nelle Figure ma è mostrato schematicamente un supporto 81 adatto a sostenerlo in modo fisso. In ogni caso, secondo una forma di realizzazione (quella mostrata nelle Figure) l’asse di rotazione X-X del motore elettrico è diverso dall’asse di rotazione Y-Y delle macine 3, 4 (Figura 3).

Il porta macina femmina 31 è preferibilmente supportato tra due cuscinetti a sfera 33, 34.

Come detto sopra, la macina maschio 4 è preferibilmente la macina fissa, bloccata attraverso un opportuno organo di serraggio, contrassegnato dai numeri 41 e 42. Preferibilmente, è previsto anche un sistema di regolazione, comprendente una vite 43 di regolazione che trasla l’organo di serraggio 41, 42 in modo che la macina maschio 4 si avvicini alla macina femmina 3 o si allontani da essa. Il movimento di traslazione è indicato dalla freccia a due teste 44.

In una forma di realizzazione della presente invenzione, solidale alla parte inferiore interna del porta macina femmina 31 vi è un anello convogliatore 35 per convogliare il caffè macinato verso il cono convogliatore 5. Preferibilmente, l’anello convogliatore 35 è un corpo anulare troncoconico con un diametro minore sostanzialmente corrispondente al diametro delle macine 3, 4 e con un diametro maggiore verso il cono di uscita 5. Quindi, l’anello convogliatore 35 ha una forma che si apre verso il basso, verso il cono convogliatore 5.

Preferibilmente, il cono convogliatore 5 è un corpo conico convergente che si rastrema verso l’uscita. Vantaggiosamente, il cono convogliatore 5 può essere realizzato in un materiale con bassa porosità e basso coefficiente di attrito. Ad esempio può essere in un materiale metallico, come alluminio, acciaio o loro leghe, o più preferibilmente in un materiale plastico come polietilene o polietilentereftalato.

Secondo la presente invenzione, la macchina comprende mezzi 100 per ridurre o eliminare la carica statica del caffè macinato. Preferibilmente, tali mezzi anti-staticità 100 sono disposti a valle delle macine 3, 4. Preferibilmente, tali mezzi anti-staticità 100 sono disposti a monte dell’apertura di uscita 51 del cono convogliatore 5. Più preferibilmente, tali mezzi anti-staticità 100 sono disposti sostanzialmente in corrispondenza della bocca di entrata del cono convogliatore 5, ad esempio a circa 30 mm dal cuscinetto inferiore.

In una forma di realizzazione, i mezzi anti-staticità 100 comprendono un anello con elementi discreti anti-staticità 101. Tali elementi discreti 101, preferibilmente, sono elementi metallici appuntiti. Gli elementi metallici appuntiti 101 sono preferibilmente diretti verso l’asse del cono convogliatore 5.

Preferibilmente, gli elementi discreti 101 sono equidistanziati. Preferibilmente, gli elementi discreti sono ad una distanza radiale l’uno dall’altro compresa tra circa 15° e circa 25°, più preferibilmente tra circa 20° e circa 25°. In una forma di realizzazione preferita sono a circa 22° l’uno dall’altro.

Preferibilmente, gli elementi discreti sono elementi conici con base di diametro di circa 1 mm e altezza di circa 2 mm. In alcune forme di realizzazione, tutti gli elementi discreti sono uguali tra loro. In altre forme di realizzazione, un elemento discreto 101 è diverso (per forma e/o dimensioni e/o materiale) dall’elemento discreto circonferenzialmente adiacente.

Come mostrato nelle Figure, l’anello anti-staticità 100 ha preferibilmente un diametro maggiore del diametro maggiore dell’anello convogliatore 35. Pertanto, il caffè macinato in uscita dalle macine 3, 4 viene diretto, mediante l’anello convogliatore 35, verso gli elementi discreti sporgenti 101 dell’anello anti-staticità 100.

In una forma di realizzazione, gli elementi discreti 101 sono punte preferibilmente dorate e la carica statica viene creata caricando le punte con una tensione, ad esempio, compresa tra 4 Kilovolts e 10 Kilovolts. Più preferibilmente, la carica statica viene creata caricando le punte con una tensione di circa 4 Kilovolts.

L’anello 100 può essere vantaggiosamente fatto di materiale plastico ad alta densità, bassa porosità e bassa conducibilità elettrico come ad esempio il polietilene tereftalato PETP e gli elementi discreti possono essere fissati all’anello per interferenza in posizione radiale e collegati elettricamente tra loro con un sistema di alimentazione.

Nella forma di realizzazione mostrata, l’anello 100 è un corpo spesso con una superficie piatta 102 ed una superficie laterale 103 che forma tre orecchie 104. Per ogni orecchia è previsto un foro passante 105 per il fissaggio al resto della macchina tramite organi filettati (non mostrati) come ad esempio viti, bulloni o prigionieri.

La Figura 5 mostra, schematicamente, come possono essere collegati gli elementi discreti ad un generatore 110. Preferibilmente, il generatore 110 è un generatore di alta tensione a corrente alternata. Come detto sopra, la tensione erogata può essere compresa tra 4 e 10 Kilovolts.

Preferibilmente, tra il generatore 110 e gli elementi discreti 101 sono interposti i resistori 111.

In Figura 5 sono mostrati solo tre collegamenti agli elementi discreti 101 ma è evidente che tutti gli elementi discreti sono collegati elettricamente al generatore 110, preferibilmente attraverso un rispettivo resistore 111.

La Richiedente ha riscontrato che gli organi discreti sporgenti 101 così configurati sono efficaci per dirigere il caffè macinato verso il centro del cono convogliatore 5 e quindi in allontanamento dalle pareti del cono convogliatore stesso. In questo modo, sostanzialmente tutto il caffè macinato giunge alla bocca di uscita 51 del cono convogliatore 5, non aderisce alle pareti del cono convogliatore stesso ma cade centralmente, senza urtare la parete del cono convogliatore.

La Richiedente ha riscontrato che gli organi discreti sporgenti 101 così configurati sono efficaci per ridurre la dispersione della polvere di caffè macinato nell’ambiente esterno al cono 5 e concentrare la stessa verso il filtro 91.

La Figura 6 mostra schematicamente un esempio del circuito elettrico adatto ad alimentare l’anello antistaticità 100. In figura 6 è visibile l’alimentazione a corrente alternata, un interruttore generale 113, un fusibile 114, un terminale 115, resistori 111 (visibili in Figura 5) ed un trasformatore di tensione statico 116 (per variare la tensione in ingresso dell’anello antistatico 100), collegato all’anello 100 preferibilmente attraverso un cavo per alto voltaggio 112. È anche mostrato il collegamento a terra dell’anello 100.

Con la sigla “SSR” è indicato un relè allo stato solido per comandare l’alimentazione dell’anello. L’insieme di fusibile 114, terminale 115, relè SSR e trasformatore 116 formano sostanzialmente il componente 110 di Figura 5. La quantità di caffè macinato ottenuta attraverso la macchina della presente invenzione sostanzialmente corrisponde alla quantità di caffè introdotta nelle macine. Questo perché solo una quantità minima e trascurabile di caffè macinato aderisce alla parete del cono di uscita 5 o viene dispersa nell’ambiente al di fuori del filtro 91. In più non è neanche presente il tunnel di collegamento tra la camera di macinatura e la camera di dosaggio o di utilizzo

Per preparare una dose di caffè macinato, il motore elettrico può essere azionato per un certo numero di giri programmabile e controllato. Ad esempio, per una dose di 7 grammi di caffè, circa 10-15 giri. Un dispositivo 36 di programmazione e controllo del numero di giri preferibilmente della macina mobile o del motore mediante ad esempio encoder o dispositivo ad effetto hall è indicato nelle figure 1 e 2.

Grazie alla sostanziale corrispondenza tra quantità di caffè da macinare introdotta nelle macine e caffè macinato restituito all’uscita dal cono, nonché all’opzionale dispositivo elettrico antistatico, che rende trascurabile la quantità di polvere di caffè dispersa, e all’opzionale dispositivo di programmazione e di controllo del numero di giri delle macine, è garantita la ripetibilità della dose di caffè macinata nella camera di utilizzo 91.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina (1) macina caffè comprendente una prima macina (3) ed una seconda macina (4), in cui almeno una (4) tra la prima macina e la seconda macina (3, 4) è rotabile attorno ad un asse di rotazione (Y-Y), in cui dette macine (3, 4) sono cooperanti reciprocamente per macinare caffè, in cui detta macchina (1) comprende un motore che pone in rotazione almeno una delle macine rispetto all’altra, in cui l’asse di rotazione (X-X) di detto motore non coincide con l’asse (Y-Y) di rotazione delle macine (3, 4) così che il caffè macinato dalle macine (3, 4) viene diretto ad un’uscita di un cono convogliatore (5) per l’utilizzo.
2. 2. Macchina (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l’asse di rotazione del motore (X-X) è parallelo all’asse di rotazione delle macine (Y-Y) e che il moto di rotazione del motore viene trasmesso ad una delle macine (4) tramite un organo di trasmissione.
3. 3. Macchina (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto di comprendere anche mezzi anti-staticità (100) per ridurre o annullare la carica statica del caffè macinato.
4. 4. Macchina (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi anti-staticità comprendono un organo anulare (100) posto a valle di dette macine (3, 4), in corrispondenza dell’imboccatura del cono di uscita (5).
5. 5. Macchina (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto organo anulare (100) comprende elementi discreti anti-staticità (101), in cui almeno parte di detti elementi discreti (101) sono diretti verso l’asse del cono
6. 6. Macchina (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti elementi discreti sono elementi appuntiti metallici.
7. 7. Macchina (1) secondo la rivendicazione 4, 5 o 6, caratterizzata dal fatto che detto organo (100) è almeno parzialmente fatto di materiale plastico ad alta densità, bassa porosità e bassa conducibilità elettrica e dal fatto che detti elementi discreti anti-staticità (101) sono collegati elettricamente tra loro con un sistema di alimentazione (110, 111,112).
8. 8. Macchina (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto sistema di alimentazione (110, 111,112) comprende un generatore di alta tensione a corrente alternata.
9. 9. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta macina maschio (4) è traslabile assialmente in direzione (44) rispetto a detta macina femmina (3) tramite un organo di regolazione girevole (43).
10. 10. Macchina (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che una dose di caffè macinato viene creata sulla base di un predeterminato numero dei giri del motore e/o della macina mobile (4).
11. 11. Macchina (1) macina caffè comprendente una prima macina (3) ed una seconda macina (4), in cui almeno una (4) tra la prima macina e la seconda macina (3, 4) è rotabile attorno ad un asse di rotazione (Y-Y), in cui dette macine (3, 4) sono cooperanti reciprocamente per macinare caffè, in cui detta macchina (1) comprende un motore che pone in rotazione almeno una delle macine rispetto all’altra, in cui il caffè macinato dalle macine (3, 4) viene diretto verso un’uscita (51) per l’utilizzo, in cui la macchina comprende anche mezzi anti-staticità (100) per ridurre o annullare la carica statica del caffè macinato.