JP6877095B2 - コーヒー飲料を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、コーヒー飲料を製造するための方法に関する。

ピストンマシン（いわゆるスペシャルティマシン）を用いることによって、種々のやり方で、淹れ立てのコーヒーを製造することができる。ピストンマシンでは、コーヒー又は飲料の全量が、高圧を掛けられて、抽出ユニットから供給される。

背景技術として、独国特許発明第３６０７６５６号明細書、独国特許出願公開第１０２００４０５６２２４号、独国特許出願公開第１０２００９０１２９７０号及び国際公開第２０１１０４５０５５号が挙げられる。

その限りにおいて、国際公開第２０１１／０４５０５５号からは、ピストン駆動部を有しているピストンが内部に可動に配置されていることから、抽出室の容積、従って、抽出室内に存在する材料に掛かる圧力が変化する抽出シリンダと、制御装置と、を備えているコーヒーマシンにおける抽出工程によって、所定量のコーヒー粉からコーヒー飲料を製造する方法が公知であり、この抽出工程は、少なくとも以下の方法ステップを備えている：
−所定量のコーヒー粉を抽出室に注入するステップ；
−抽出室に注入されたコーヒー粉に水を供給し、コーヒーを抽出するステップであって、その際に、体積流量を、特に抽出室を通って流れる水の体積流量を閉ループ制御量として求め、体積流量目標値と比較するステップ；
−抽出されたコーヒー飲料が目標体積に達すると、抽出工程を終了するステップ。

この公知の方法自体は有能であることが実証されているものの、コーヒー飲料の風味及び香りを更に最適化することが望まれている。特に、抽出室を通過する体積流量が弱まることによって、とりわけ抽出工程の後半に弱まることによって、コーヒー飲料の風味が損なわれることが判明している。

本発明の課題は、この問題を解決することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成を備えている方法によって解決される。

冒頭で述べたようなコーヒーマシンにおける抽出工程によって、所定量のコーヒー粉からコーヒー飲料を製造するための方法が提供され、その際、抽出工程は少なくとも以下の方法ステップを備えている：
Ｓ１：所定量のコーヒー粉を抽出室に注入するステップ；
Ｓ２：抽出室に注入されたコーヒー粉に水を供給し、コーヒーを抽出するステップであって、その際に、体積流量を、特に抽出室を通って流れる水の体積流量を閉ループ制御量として求め、体積流量目標値と比較するステップ；
Ｓ３：所定の体積流量目標値からの偏差が生じている場合には、ピストンの位置を、従って抽出室における（１回又は複数回の）押圧力を調整量として閉ループ制御により変更するステップ。

好適且つ有利には、ステップＳ２及びＳ３が抽出工程中に継続的に繰り返し実行される。

有利には、ステップＳ４において、抽出されたコーヒー飲料が目標体積に到達した際に、抽出工程は終了される。

従って、本発明によれば、体積流量が、特にコーヒー流出体積流量が（品質閉ループ制御回路を用いて）閉ループ制御されることによって、特に抽出工程の後半における通流量の低下に起因してコーヒーの風味及び香りが損なわれることは回避されるので、従って、コーヒーの風味及び／又は香りが最適化される。

これによって、製造中に抽出特性が最適化され、且つ、コーヒー飲料の品質も改善される、コーヒー飲料を製造するための方法を提供するという課題も本発明によって解決される。

ピストンの位置は、コーヒーの粉に掛かる圧力、又は、抽出室内に存在するコーヒーの粉と水の混合物に掛かる圧力を決定する。ピストンの位置を変更することによって、抽出室の大きさ、従って、抽出室内に存在するコーヒー粉と水の混合物に掛かる圧力をとりわけ簡単且つ正確に調整及び変更することができる。

有利には、抽出工程の間に、その抽出工程全体にわたり体積流量が一定に維持されるように、体積流量の閉ループ制御が行われる。ここで「一定」とは、抽出工程中の体積流量の変化が可能な限り少ないこと、つまり有利には抽出工程にわたり体積流量が１０％を超えて変化しないことを意味している。このことから、各コーヒー飲料（エスプレッソ、ミルク入りコーヒー等）に関する体積流量を定数として格納し、ピストン位置を制御することによって、流出体積流量に影響を及ぼすことは有利である。しかしながらまた、コーヒーの風味を所期のように制御するために、体積流量を段階的に変更するか、若しくは抽出工程の終了が近付いた際に適切に変更すること、例えば、体積流量を増加させることも考えられる。

本発明による方法を実現するために、抽出工程中に体積流量を測定しつつ、体積流量に継続的に影響を及ぼすことは有利である。

１つの有利な実施の形態によれば、閉ループ制御量としての体積流量が、測定装置としての羽根車式流量計によって測定される。羽根車式流量計は廉価であり、また本発明において必要とされる閉ループ制御を実施するためには十分な精度を有している。羽根車式流量計は、有利には、抽出室の上流側に接続されており、特に、抽出室に延びる給水管内に配置されている。これに対して、調整素子として、有利にはピストンの位置が使用される。位置決定のために押圧力が算出される場合、有利には、調整すべきピストン位置の決定に、コーヒー粉の特性も考慮される。従って、閉ループ制御を、ミル能力及び豆の種類に応じて較正することができる。これによって、以降は、挽き具合及び温度に依存しない一定の流出時間又は接触時間を非常に簡単に保証することができ、このこともやはり、コーヒー飲料の風味の最適化に有利に寄与する。

試験の結果、例えば、検査したコーヒー種類に関して、約３〜４ｍｌ／秒の一定の供給速度（コーヒー飲料としてエスプレッソを製造する場合）が非常に有利であることが分かった。それに対し、クリーム入りコーヒーを製造する場合、１８〜２０ｍｌ／秒の供給速度が非常に有利である。

各コーヒー種類に関して、固有の供給速度又は固有の体積流量をコンピュータのデータバンク又はメモリに格納することも考えられる。

つまり、例えば２つのポット及び複合製品に対して異なる体積流量を理想的な体積流量として定義して格納することができる。同様に、コーヒーの品質に非常に好適な影響を及ぼせる点において優れている、種々の製品に関する異なる体積流量特性量の目標プロファイル経過を規定することも考えられる。

更には、本発明による方法を、挽き具合に依存しない、ミル能力の自動的な調整と組み合させて、この制御パラメータを一定に維持することもできる。しかしながらまた、挽き具合を自動的に適合させることもできる。

抽出ユニット内のケーキ高さの測定を行うことも考えられる。その場合には、正味重量及びミルの挽き具合が検出され、ピストンの移動距離が測定されるか、若しくは、モータ又はピストン駆動部から出力されるパルスが測定される。従ってこのようにして、また相応の比較に基づき、コーヒーケーキ高さからミルのミル能力を推定することができ、これによって、このパラメータの自動的な算出及び管理が実現される。更に、このようにして、ミルの調整又は制御の簡略化を達成することも考えられる。

挽き具合の適合の問題として、システム変数に対する反応が間接的で事後的であること、つまり反応が緩慢であることが挙げられる。しかしながら他方では、挽き具合を介して、抵抗に大きな影響を及ぼすことができ、従って流出体積流量を達成することができる。この影響を、複数のシステムとの組み合わせにおいて、品質閉ループ制御回路を自動的に最適な調整範囲に移行させ、例えば、種々の条件の大幅な変更（豆の種類の変更）に反応するために利用することができる。

更に、各顧客に対して個別にシステムの特殊化を行うことも考えられる。このために、顧客固有の枠組み条件（例えば豆の種類、正味重量、水の量及び流出時間）が求められて記憶される。更に、好みの豆及び基準製品（エスプレッソ及びミルク入りコーヒー）に関する挽き具合が求められて、メモリに格納される。このことは、抽出室におけるケーキ高さを測定することによって、また流出体積流量を、羽根車式流量計を介して測定することによって行うことができる。

体積流量が頻繁に所定の枠外にある場合、挽き具合の適合が開始される。この適合を、製品の製造において実行されている挽き工程中に行うことができるか、又は別個の基準化として、また独立したプロセスとして行うことができる。本発明のこのヴァリエーションでは、挽き具合を補完的に適合させることによって、押圧力を閉ループ制御に利用できる範囲内に体積流量を再び収めることが目標である。

従って有利には、本発明による方法は、粉の量を決定、調整及び閉ループ制御するための自動化された正味重量閉ループ制御と組み合わされる。

同様に有利には、本発明による方法は、閉ループ制御回路の調整量を最適な機能範囲に調節するために、挽き具合の自動的な適合によって補完される。

また有利には、製品に関する目標プロファイル体積流量の算出又は設定及び管理、並びに、一定の流出体積流量の設定が行われる。

有利には、システム内の圧力変動を補償調整するためにもシステムが使用される。

本発明による方法の有利な実施の形態及び発展形態は従属請求項に記載されている。

以下では、添付の図面を参照しながら、複数の実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

本発明によるコーヒーマシンの１つの実施例の概略的なブロック図を示す。 本発明による方法の１つの実施例の簡略化されたフローチャートを示す。

同一の構成要素又は同一の機能を有している機能ユニットには全図において同一の参照番号を付している。

図１には、全自動マシン又はピストンマシンとして形成されている、本発明によるコーヒーマシン１の１つの実施例が概略的なブロック図で示されている。

コーヒーマシン１は、（プレス装置としてのピストン３が内部に可動に配置されている）抽出シリンダ２が設けられている抽出群を有している。ピストン３の端面４と、その端面４と対向している、抽出シリンダ２の端面５と、の間には、実際の抽出室６が形成されている。

抽出室６にはコーヒー粉７を充填することができる。このコーヒー粉７は、有利には、コーヒー豆を粉砕した後にミル８から供給することができる。ミル８には、挽き作業用の駆動部９が設けられており、また有利には挽き具合調整部１０が設けられている。コーヒー粉７を、別のやり方で充填することもでき、例えば、フィルタペーパーに包囲されており、且つ、抽出室６に挿入することができるポーションとして充填することができる。

ピストン３によって、抽出室６に充填されたコーヒー粉に圧力を掛けることができ、それによってコーヒー粉が圧縮される。ピストン３の押圧力を、ピストン駆動部１１によって、特に、リニア駆動部によって変更することができる。ピストン駆動部１１はピストン３に連結されており、このことから、ピストン駆動部１１によってピストン３を動かすことができるので、とりわけ抽出シリンダ２内で軸線方向において線形に（Ｘ方向に）上下運動させることができるので、それによって、抽出室６の大きさ、従って、抽出室６内に存在する材料に掛かる圧力は変更される。

更に、抽出室６には、少なくとも１つの熱湯ユニットが接続されている。この熱湯ユニットは、抽出室に接続されている給水管１２を有しており、この給水管１２は熱湯供給部（ボイラ又は瞬間湯沸かし器）１３と接続されている。熱湯供給部１３によって、水を管路又は容器１４から、ポンプ１５を用いて抽出室６に輸送することができ、またこのポンプ１５を通過することによって水は圧縮される。有利には、熱湯はピストン３の開口部を介して抽出室６に加圧供給される。ここでは、給水管１２に熱湯弁又は抽出弁１６が接続されている。抽出室６においては、コーヒー粉に熱湯が供給されると、実際のコーヒー飲料の製造が行われる。

抽出シリンダ２の、抽出室６も画成するその端面５の領域は、濾し器として形成されている。抽出室６の濾し器から漏れ出るコーヒーは、出口弁１８が接続されている出口管１７から容器に、特にカップ１９に注がれる。

単位時間あたりにポンプ１５により圧送される、又はポンプを通過する水の体積、即ち体積流量を、少なくとも１つの測定装置２０によって測定することができ、この測定装置２０は、この有利な実施の形態において、羽根車式流量計２０として形成されている。この体積流量は、抽出室から流れ出るコーヒー飲料の体積流量に実質的に対応している。

有利には、ピストン３の位置を検出又は算出するための少なくとも１つの装置が設けられており、この装置を距離センサ２１として形成することができるか、又はその他のセンサとして形成することができる。つまり、この装置を、ピストン駆動部１１としてのステッピングモータのステップ数から位置を算出するための装置として形成することができる。

コーヒーマシンの運転は制御装置２２によって閉ループ又は開ループ制御される。制御装置２２はユーザインタフェース２３を有しており、特に、データを入力するための入力装置と、情報を出力するための、特に情報を表示するための出力装置と、を有している。この制御装置２２においては、開ループ制御プログラム及び閉ループ制御プログラムが実行される。制御装置においては、１つのプロファイル、又は有利には（ユーザによって選択可能な）複数のプロファイルが記憶されている。各プロファイルは、提供すべきコーヒー飲料に対応している。各コーヒー飲料に関して、少なくとも、抽出室に供給すべきコーヒー粉の量と、選択されたコーヒー飲料に対して抽出室を介して供給すべき水の体積量と、が事前に記憶されている。事前に記憶される別のパラメータは、有利には、以下のパラメータのうちの１つ又は複数である：挽き具合、水の温度、また必要に応じて、添加すべき水の量等。

制御装置２２は、有利には、コーヒーマシンの電気的に制御可能及び／又は評価可能な全ての構成要素と接続されているか、又はいずれにせよ全ての主要な構成要素と接続されている。入力情報として、特に、体積流量情報及びピストン位置情報が制御装置２２に供給されている。更に、制御装置２２には、抽出室に充填されたコーヒーの量に関する情報が供給されている。更に有利には、コーヒー粉の挽き具合が制御装置には既知である。同様に有利には、水の温度が公知である。つまり、水の温度は、照会されるセンサ（ここでは完全には図示していない）から得られるか、又は、相応のユニットへの制御設定部からの情報として得られる。

以下では、例示的に、コーヒー飲料の提供について説明する。

コーヒー飲料を提供するために、先ず所望量のコーヒー粉７が、ミル又はその他のストッカから抽出室６に供給される。このために、ミル８が制御装置２２によって制御され、特に、挽き具合調整部及びミル駆動部９による制御下で制御される。

抽出室６に所望量のコーヒー粉が充填されると、ピストン３が即座に抽出工程のための所望の出発位置にセット又は移動される。このために、ピストン駆動部１１が制御装置２２によって制御される。更に、コーヒー粉に水が注がれることによって、抽出室６においてコーヒーが製造されて、抽出室６から吐出される。このために、制御装置２２によって少なくとも抽出弁１６及びポンプ１５が制御され、また有利には熱湯供給部１３及び出口弁１８が制御され、出口弁１８が開かれる。

制御装置２２による制御下で、所定の期間の間に抽出が行われる。制御装置２２には更に、その都度、体積測定装置２０から供給される、測定装置における単位時間あたりの通過体積に関する情報が供給される。

所定量の水が抽出室６を通過すると、抽出工程は終了する。

抽出工程を最適化するために、吐出されるコーヒーの体積流量が閉ループ制御される。このコーヒーの体積流量は、測定装置における水の体積流量に実質的に対応しているか、又はほぼ対応している。特にこの体積流量は一定に維持される。その際、有利には、体積流量を閉ループ制御するために、又は体積流量に影響を及ぼすために、ピストン位置が調整量として使用される。

その限りにおいて、閉ループ制御は抽出シリンダ２内でのピストン３の位置の変更又は適切な調整によって行われる。ピストン駆動部１１の制御を介して、ピストン３の位置を変更することができる。

抽出工程中にピストンの位置は変更されないが、それにもかかわらず、抽出室６内でのコーヒー粉７の特性は抽出工程の経過と共に変化するので、従って、単位時間あたりに抽出室を通って流れる水の体積も変化する。これによって、抽出工程中に抽出室６を通過して流れる水に関する流れ抵抗は、抽出工程の経過と共に大きくなるので、その結果、ピストン３の位置が一定であると、単位時間あたりに抽出室６を通って流れる水の体積は小さくなる。

本発明の認識によれば、とりわけこの作用を弱めることが有利である。これは、実際量としての「体積流量」を求め、それを閉ループ制御量として使用することによって簡単に達成される。その際、調整量は抽出室６内でのピストン３のピストン位置である。

閉ループ制御を以下のように行うことができる。制御装置に（有利には事前に記憶されているプロファイルに応じて）記憶されている、抽出室６を通過して流れ、且つ、測定装置２０において検出される体積流量（単位時間あたりの体積）に関する限界値が限界値を超えると、即座に抽出室６内のピストン３が僅かに引き戻される。これによって、抽出室の容積が増大され、抽出室内でコーヒー粉に掛かる圧力が低下する。これによって、ポンプ回転数が一定であり、且つ、抽出弁１６の開き度合いが一定であれば、抽出室６における水の単位時間あたりの体積流量は再び増加する。

準備されたコーヒーは出口弁１８を介してカップ１９に注がれる。

続いて、搾りかすとなったコーヒーケーキが抽出室６から容器へと廃棄されると、抽出室６は新たな飲料の提供を開始できる状態になる。

図２には、上述のコーヒーマシンを用いてコーヒー飲料を提供するための、本発明による方法の１つの実施例の簡略化されたフローチャートが示されている。

本方法によれば、コーヒー飲料を提供するための有利な方法は、少なくとも以下のステップを備えている：

Ｓ１：第１の方法ステップＳ１においては、所定量のコーヒー粉が抽出室６に供給される。

Ｓ２：第２の方法ステップＳ２においては、供給された所定量のコーヒー粉から、抽出室６における抽出工程によって、コーヒー飲料が製造される。その際、体積流量が、特に抽出室を通って流れる水の体積流量が閉ループ制御量として求められる。

Ｓ３：所定の体積流量目標値からの偏差が生じている場合には、第３の方法ステップＳ３において、所定の体積流量目標値が達成されるように、調整量としてのピストン位置が閉ループ制御により変更される。

設定された体積値に到達して、飲料の提供が停止されるまで（ステップＳ４）、ステップＳ２及びＳ３が継続的に実行されるか、又は繰り返される。

また、準備工程後に、又は準備工程に並行して、製造されたコーヒー濃縮液に、飲料が所望の量になるまで、冷水供給部からの新鮮な冷水を注ぐことも考えられる。

本発明は上述の実施例に制限されるものではなく、本発明を添付の特許請求の範囲に記載の事項の枠内で修正することができる。

１ コーヒーマシン
２ 抽出シリンダ
３ ピストン
４，５ 端面
６ 抽出室
７ コーヒー粉
８ ミル
９ ミル駆動部
１０ 挽き具合調整部
１１ ピストン駆動部
１２ 給水管
１３ 熱湯供給部
１４ 容器
１５ ポンプ
１６ 抽出弁
１７ 出口管
１８ 出口弁
１９ カップ
２０ 測定装置
２１ 距離センサ
２２ 制御装置
２３ ユーザインタフェース

Claims (8)

1. ピストン駆動部（１１）を有しているピストン（３）が内部に可動に配置されていることから、抽出室（６）の容積が変化する抽出シリンダ（２）と、制御装置（２２）と、を備えているコーヒーマシンにおける抽出工程によって、コーヒー粉からコーヒー飲料を製造する方法において、
   前記抽出工程は、少なくとも以下の方法ステップを備えている：即ち、
   Ｓ１：所定量のコーヒー粉（７）をミル（８）から前記抽出室（６）に注入するステップと、
   前記ピストン（３）により、前記抽出室（６）内のコーヒーケーキの高さを測定するステップと、
   前記コーヒーケーキの高さから前記ミルのミル能力を推定するステップと、
   Ｓ２：前記抽出室（６）に注入された前記コーヒー粉（７）に水を供給し、前記コーヒー飲料を準備するステップであって、前記抽出室（６）を通って流れる前記水の体積流量を閉ループ制御量として求め、体積流量目標値と比較するステップと、
   Ｓ３：所定の体積流量目標値からの偏差が前記ステップＳ２において求められると、前記ピストン（３）の位置を、従って前記抽出室（６）内で前記コーヒー粉に掛かる押圧力を調整量として、前記ミル能力に応じて較正された閉ループ制御により変更し、前記体積流量を前記体積流量目標値に調整するステップと、
   を備えていることを特徴とする、方法。
2. 前記ステップＳ２及び前記ステップＳ３を、前記抽出工程中に継続的に繰り返し実行する、請求項１に記載の方法。
3. ステップＳ４において、抽出されたコーヒー飲料が目標体積に到達した際に、前記抽出工程を終了する、請求項２に記載の方法。
4. 前記体積流量目標値は、前記抽出工程にわたり一定の値である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記体積流量目標は、前記抽出工程にわたり可変の値である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記制御装置（２２）のメモリに、種々のコーヒー飲料に対して異なる製造プロファイルデータセットが記憶されており、各データセットの事前に記憶されるデータには、少なくとも、それぞれ１つの事前に記憶された体積流量目標値が属する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記体積流量目標値を、その都度実行されるべき抽出工程のパラメータから計算により算出する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記体積流量目標値の算出に、別のパラメータとして、挽き具合、及び、前記抽出室に供給される前記コーヒー粉の量を考慮する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。

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