MX2008002260A - Metodo y dispositivo para percolar bebidas. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo y dispositivo para percolar bebidas. El diseno incluye un calentador (106) que combina ventajosamente el tamano del receptaculo de calentamiento y la energia del elemento de calentamiento. El diseno incluye tambien un proceso de burga para secar una monodosis de cafe despues del uso.

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA PERCOLAR BEBIDAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método y dispositivo para percolar bebidas. Es especialmente útil para percolar café solo, café exprés, capuchino y bebidas similares, pero puede utilizarse para percolar cualquier tipo de bebida.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Desde hace bastante tiempo se conocen las bebidas percoladas que se preparan mezclando, remojando, sumergiendo o hirviendo un material de percolación en agua u otro líquido de percolación. Por ejemplo, para preparar café se puede pasar agua caliente a través de granos de café molidos y para preparar té se pueden remojar hojas de té trituradas en agua caliente. De manera similar, los materiales de percolación pueden ser líquidos, tales como crema líquida o chocolate. De manera más general, el material de percolación puede incluir un sólido, líquido, polvo, concentrado u otro material extraíble utilizado en una operación de percolación. Como se utiliza en la presente, el término "café" incluye el café solo y también cualquier otro tipo de café, por ejemplo, exprés, capuchino, moca, café descafeinado y lo similar. La industria de la preparación de dichas bebidas percoladas ha mejorado con el paso del tiempo. Sin embargo, los percoladores de café conocidos utilizados para preparar café mediante la percolación bajo presión de los granos de café molidos tienen varias desventajas. Por ejemplo, en los calentadores conocidos utilizados en tales dispositivos se han incluido receptáculos relativamente grandes que contienen un líquido de percolación mientras se calienta, con una capacidad máxima de aproximadamente 300 a 350 mL de líquido de percolación. Dado que estos receptáculos conocidos contienen una cantidad relativamente grande de agua, el tiempo necesario para calentar el agua al comenzar el proceso de percolación es prolongado. Esta desventaja es particularmente seria cuando ha pasado una cantidad suficiente de tiempo desde la percolación anterior, ya que la temperatura del agua en el receptáculo se reduce hasta la temperatura ambiente, y por consiguiente, es necesario realizar un "arranque en frío". En algunas máquinas conocidas, esto hace que el proceso de calentamiento previo a la percolación sea prolongado, aproximadamente 90 segundos o más, antes de que se pueda realizar la percolación del café. Por consiguiente, el usuario tendrá que esperar mucho tiempo para obtener su café. Estas unidades conocidas tienen también un elemento embobinado de calentamiento ubicado en un extremo del calentador, alejado del otro extremo. Los dispositivos de percolación conocidos también han calentado un líquido de percolación mediante elementos de calentamiento colocados en la parte externa de los conductos de suministro que transportan un flujo de líquido de percolación. Por consiguiente, en estos dispositivos, el líquido de percolación se calienta a medida que fluye desde un receptáculo de almacenamiento hasta la cámara de percolación. En estos dispositivos, la porción de los conductos de suministro en donde el líquido de percolación se calienta puede tener una capacidad máxima de almacenamiento de tan solo aproximadamente 10 a 15 mL de líquido de percolación. Esta capacidad de almacenamiento reducida hace que el tiempo de calentamiento de estos calentadores sea relativamente corto. Sin embargo, el calentamiento de esas cantidades pequeñas de agua de una sola vez hace que sea más difícil controlar la temperatura del líquido de percolación durante una operación de percolación. La temperatura del líquido de percolación se controla mediante la realimentación desde un sensor de temperatura, pero debe pasar un cierto tiempo hasta que el sensor reaccione frente a la temperatura del líquido de percolación y proporcione una señal a un controlador del sistema indicando la temperatura de dicho líquido. En el momento en el cual se transmite la señal, la temperatura del líquido de percolación ya ha cambiado - lo que sucede rápidamente debido a los volúmenes reducidos utilizados - y el controlador actúa en función de la información anterior. Esta demora en la medición del sensor de temperatura dificulta la obtención de una temperatura óptima del líquido de percolación en estado de equilibrio en receptáculos de calentamiento con poca capacidad de volumen. El proceso de limpieza del material de percolación de la cámara correspondiente al finalizar una operación de percolación muchas veces puede ser complicado. Por lo general, el material de percolación utilizado queda como una masa de material excesivamente húmeda contenida en una pieza débil de material de filtro o monodosis de filtro que puede ser difícil de sacar de la canastilla de filtro o de otro recipiente que forma la cámara de percolación. Algunos sistemas actuales de percolación generan vapor casi al final de una operación de percolación como parte de un proceso de purga. Sin embargo, estos sistemas conocidos son muy ineficaces ya que no tienen la capacidad de controlar o controlan escasamente la cantidad de vapor generado. Para controlar la cantidad de vapor generado miden un suministro de agua, que se va a hervir, a un calentador. Sin embargo, para la ebullición, estos dispositivos conocidos utilizan pequeñas cámaras de calentamiento. De este modo, una cantidad considerable de agua no vaporizada puede transportarse a través del sistema junto con el vapor, lo cual constituye una desventaja. Asimismo, la cantidad de vapor generado varía entre las percolaciones, y por ello, no se puede conocer la cantidad de vapor generado y de bebida percolada. Los dispositivos de percolación anteriores conocidos se basan principalmente en la variación de la energía de un elemenlo de calentamiento para controlar la temperatura del líquido de percolación. Tales sistemas producen un tiempo de retardo entre el momento en el cual se detecta la necesidad de un cambio de temperatura y el momento en el cual la temperatura varía. Ese tiempo de retardo se debe al tiempo de respuesta lento entre el cambio de voltaje del elemento de calentamiento y ese voltaje modificado que produce un cambio en la energía de salida del elemento de calentamiento. El elemento de calentamiento ejercerá cierta resistencia a los cambios en la energía, y se requiere algún tiempo para superar esa resistencia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se describe un calentador especialmente útil en los percoladores de café y otros dispositivos de percolación. El calentador comprende un cuerpo que forma un receptáculo de calentamiento con una entrada para que un líquido de percolación entre en el receptáculo de calentamiento y una salida para que el líquido de percolación salga del receptáculo de calentamiento. El receptáculo de calentamiento tiene una capacidad de volumen para almacenar el líquido de percolación. Uno o más elementos de calentamiento están ubicados en o cerca del cuerpo para calentar el líquido de percolación contenido dentro del receptáculo de calentamiento, y una fuente de voltaje controla la energía de los elementos de calentamiento. La capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento y la energía de los elementos de calentamiento se seleccionan de tal manera que su densidad de potencia no sea menor que aproximadamente 6 vatios por mililitro ni mayor que aproximadamente 30 vatios por mililitro. El diseño del calentador permite un tiempo de calentamiento rápido, y al mismo tiempo, el control adecuado de la temperatura del líquido de percolación que sale del calentador. También puede hacer que el tiempo total de percolación sea rápido, aproximadamente 90 segundos, para percolar una taza de 0.2 L (siete onzas) de café negro desde un arranque en frío. También se describe un dispositivo de percolación. El dispositivo de percolación comprende una bomba que tiene una entrada de la bomba y una salida de la bomba, en donde la entrada de la bomba está conectada de manera continua con un receptáculo de líquido de percolación para bombear el líquido de percolación con un régimen de flujo. Un calentador comprende un cuerpo del calentador y un elemento de calentamiento. El cuerpo del calentador forma un receptáculo de calentamiento y tiene una entrada del calentador y una salida del calentador. La entrada del calentador está conectada de manera continua con la salida de la bomba. El elemento de calentamiento está ubicado en o cerca del receptáculo de calentamiento para calentar un líquido de percolación en dicho receptáculo. El receptáculo de calentamiento tiene una capacidad de volumen. Un sensor de temperatura para medir la temperatura del líquido de percolación tiene un tiempo de demora en la medición. El régimen de flujo, la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento y el tiempo de demora en la medición del sensor de temperatura se eligen de tal manera que una relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora no sea menor que aproximadamente 2 ni mayor que aproximadamente 10. Una cámara de percolación contiene un suministro de café que se percolará con el liquido de percolación, en donde la cámara de percolación tiene una entrada de la cámara y una salida de la cámara. La entrada de la cámara está conectada de manera continua con la salida del calentador mediante un trayecto del flujo de líquido. Una salida para despacho está conectada de manera continua con la salida de la cámara. El diseño del calentador permite un tiempo de calentamiento rápido, y al mismo tiempo, el control adecuado de la temperatura del líquido de percolación que sale del calentador. También se describe un proceso de percolación y purga en un dispositivo de percolación que comprende los pasos de: colocar un material de percolación en una cámara de percolación del dispositivo de percolación, usar un elemento de calentamiento ubicado en o cerca de un receptáculo de calentamiento para calentar un suministro de líquido de percolación que incluye al menos un poco de agua, usar una bomba para presurizar el líquido de percolación y utilizar la presurización para que el suministro de líquido de percolación calentado pase a través del material de percolación para realizar una operación de percolación, y una vez finalizada la percolación, desconectar la bomba y configurar la energía del elemento de calentamiento de tal manera que una parte del agua del calentador se transforme en vapor, generar el vapor para un tiempo de vapor predeterminado y pasar el vapor a través del material de percolación en la cámara de percolación. El proceso de purga seca al menos parcialmente el material de percolación utilizado en la cámara de percolación, y por consiguiente, facilita la limpieza de la cámara de percolación. El proceso de purga también permite un nivel alto de control y capacidad de repetición del proceso generador de vapor. El proceso de purga puede utilizarse ventajosamente con el diseño del calentador, ya que la menor capacidad de almacenamiento del calentador hace que el vapor se genere con mayor facilidad y eficacia. También se describe un método para percolar un material de percolación en un dispositivo de percolación que comprende los pasos de: colocar un material de percolación en una cámara de percolación del dispositivo de percolación de café, usar un elemento de calentamiento ubicado en o cerca de un receptáculo de calentamiento para calentar un suministro de líquido de percolación, usar una bomba para presurizar el líquido de percolación y utilizar la presurización para que el suministro de líquido de percolación calentado pase a través del material de percolación para realizar una operación de percolación y ajustar un régimen de flujo del líquido de percolación durante la operación de percolación para controlar una temperatura del líquido de percolación. Este método permite un tiempo de respuesta rápido entre el momento en el cual se detecta la necesidad de un cambio de temperatura y el momento en el cual la temperatura varía, mejorando así el proceso total de percolación. Estas y otras ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la descripción detallada de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En las figuras adjuntas que están incorporadas en esta especificación y constituyen una parte de ella, se ilustra un método y dispositivo de percolación. Estas figuras junto con la descripción general del método y dispositivo de percolación proporcionada anteriormente y la siguiente descripción detallada sirven para ejemplificar los principios de esta invención. La Figura 1 es una vista superior en perspectiva de una modalidad de un dispositivo de percolación que incluye un mecanismo de cierre, un receptáculo, una unidad de percolación y una bandeja de goteo. La Figura 2 ilustra varios elementos diferentes de un sistema de percolación representativo. La Figura 3 es una vista en perspectiva de un múltiple que incluye un sensor de temperatura, una válvula de alivio de presión y una válvula de ventilación por vacío. La Figura 4 es una vista lateral de una modalidad de un calentador para utilizar en un dispositivo de percolación. La Figura 5 es otra vista lateral del calentador ilustrado en la Figura 4. La Figura 6 es una vista en sección transversal del calentador ilustrado en la Figura 4, tomada a lo largo de la línea 6-6 de la Figura 4. La Figura 7 es una vista en sección transversal del calentador ilustrado en la Figura 4, tomada a lo largo de la línea 7-7 de la Fígura 5. La Figura 8 es una gráfica que ilustra una propiedad de densidad de potencia de sistemas de calentamiento utilizados en dispositivos de percolación.

La Figura 9, al igual que la Figura 6, es una vista en sección transversal del calentador ilustrado en la Figura 4, tomada a lo largo de la línea 6-6 de la Figura 4, pero muestra un suministro de líquido de percolación ubicado dentro del calentador. La Figura 10 es una representación esquemática de un dispositivo de percolación que incluye un controlador que puede realizar un proceso de control de temperatura. La Figura 1 1 A es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de temperatura. La Figura 11 B es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de temperatura. La Figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de purga.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Con referencia a las figuras en las cuales los números similares designan partes similares en las distintas vistas, se ilustran modalidades preferidas de un método y dispositivo de percolación. La Figura 1 ilustra una modalidad 10 de un dispositivo de percolación. El dispositivo de percolación 10 incluye un receptáculo de almacenamiento 12 para contener un suministro de líquido de percolación tal como agua, una unidad de percolación 14 en la cual se prepara la bebida percolada y una bandeja de goteo 16. El receptáculo de almacenamiento 12 se ilustra como un componente separado de la unidad de percolación 14, pero evidentemente puede estar dispuesto también dentro de la unidad de percolación 14. La unidad de percolación 14 puede incluir un mango de liberación 17 para liberar un mecanismo de cierre 18, una salida despachadora que incluye un pico 20 para despachar una bebida percolada y uno o más interruptores de control de operación 22 para controlar aspectos de la operación de percolación. Tales aspectos pueden incluir, por ejemplo, la duración de la percolación y la cantidad de bebida percolada que se despachará. El receptáculo de almacenamiento 12 tiene una tapa removible 12a para facilitar la recarga del receptáculo de almacenamiento 12 con un líquido de percolación. En la Figura 1 , el mecanismo de cierre 18 se ilustra en una posición cerrada. Durante el funcionamiento, el dispositivo de percolación 10 utiliza un suministro de líquido de percolación del receptáculo de almacenamiento 12 en una operación de percolación dentro de la unidad de percolación 14 para producir una bebida percolada, tal como café. Seguidamente, el dispositivo de percolación 10 despacha la bebida percolada a través del pico 20 hacia el interior de una taza u otro receptáculo ubicado en o sobre la bandeja de goteo 16. Para ello, el dispositivo de percolación 10 incluye varios conductos de fluido que forman una línea de suministro de líquido de percolación, como comprenderá una persona con experiencia en la industria. La bandeja de goteo 16 atrapa y retiene la bebida percolada que se puede despachar accidentalmente a través del pico 20 cuando no hay una taza o receptáculo debajo de éste o que se puede derramar de la taza o receptáculo. Por lo general, el material de percolación está ubicado en una cámara de percolación (no se ilustra) dentro de la unidad de percolación 14. Por lo general, el material de percolación se coloca en la cámara de percolación encima de uno o más materiales de filtro o se coloca completamente dentro de una monodosis de material de filtro circundante que se inserta como una unidad en la cámara de percolación. Cualquiera sea su forma, la función del material de filtro es la de contener el material de percolación dentro de la cámara de filtro durante todo el proceso de percolación, y al mismo tiempo, permitir que el líquido percolado pase a través del material de filtro y salga a través del pico 20. De este modo se evita que el material de percolación ingrese en la taza del usuario u obstruya el sistema corriente abajo de la cámara de percolación. Cuando se utilizan monodosis, éstas pueden contener ventajosamente más de un material de percolación. Por ejemplo, una primera cámara de la monodosis puede contener café molido y una segunda cámara puede contener leche, generando así un café con leche como bebida percolada. El término "leche", como se utiliza en la presente, incluye todos los tipos de leche y sustitutos de la leche, en cualquier forma, por ejemplo, leche entera, leche descremada, leche cruda, leche pasteurizada, leche condensada, leche deshidratada, leche evaporada, leche en polvo, crema, mitad crema mitad leche, suero de la leche, y lo similar. Ventajosamente, el azúcar y otros materiales de percolación también pueden colocarse en una monodosis. La cámara de percolación puede estar formada por una canastilla de filtro que puede removerse de la unidad de percolación 14 para realizar las operaciones de limpieza y mantenimiento. Un sistema de percolación 100 puede incluir varios elementos diferentes, y la Figura 2 ilustra un conjunto representativo de tales elementos. Los cuadros y las flechas de la Figura 2 representan componentes destinados a portar o procesar un fluido de percolación. De este modo, las flechas sólidas representan tubos flexibles o conductos definidos por una o más estructuras rígidas o una combinación de tubos y conductos formados de manera rígida, con capacidad para contener líquido. Los cuadros y las flechas punteadas de la Figura 2 representan componentes destinados a portar o procesar aire. El líquido de percolación puede almacenarse en un receptáculo de almacenamiento 101 , tal como el receptáculo de almacenamiento 12 del dispositivo de percolación 10 ilustrado en la Figura 1 , antes del inicio de la operación de percolación. Por la acción de la gravedad, o tal vez mediante una bomba 104, el líquido de percolación pasa desde el receptáculo de almacenamiento 101 a través de un medidor de flujo 102 hasta la bomba 104. El medidor de flujo 102 mide el régimen de flujo del líquido de percolación. Ese régimen de flujo puede ser utilizado, por ejemplo, por un controlador electrónico ubicado dentro del dispositivo de percolación 10 para monitorizar y controlar el proceso de percolación. Por ejemplo, se puede utilizar para determinar la falta de líquido de percolación en el receptáculo de almacenamiento 101 , ya que en ese caso, el régimen de flujo será cero. Tal medidor de flujo se puede obtener de AWECO Appliance Systems en Neukirch, Alemania. La bomba 104 bombea el líquido de percolación bajo presión hacia y a través de un calentador 106 hasta una cámara de percolación 108, tal como la cámara de percolación del dispositivo de percolación 10. Una bomba representativa para esta aplicación es una bomba de vibración que se puede obtener de ULKA Srl de Pavia, Italia como la bomba modelo ER Tipo EP8R. Una vez que el calentador 106 calentó el líquido de percolación hasta una temperatura deseada, el líquido se desplaza hacia la cámara de percolación 108 en donde se mezcla, remoja, sumerge, hierve o de algún otro modo se percola con un material de percolación para preparar una bebida percolada. Seguidamente, la bebida percolada se despacha desde el dispositivo de percolación, por lo general, bajo la fuerza de gravedad o presión ejercida por la bomba 104. Ventajosamente, la bebida percolada puede despacharse desde un pico 109, tal como el pico 20 del dispositivo de percolación 10, para caer en una taza, jarro u otro receptáculo utilizado para consumo. La modalidad representativa de la Figura 2 tiene varios elementos ubicados dentro o conectados de manera continua con el trayecto del flujo de líquido 111 entre el calentador 106 y la cámara de percolación 108. Un sensor de temperatura 110 tal como un termistor puede medir la temperatura del líquido de percolación mientras pasa desde el calentador 106 hacia la cámara de percolación 108. Un termistor es una resistencia eléctrica hecha de un material cuya resistencia eléctrica varía con la temperatura en una forma conocida y bien definida. Estas mediciones de temperatura pueden ser utilizadas por un controlador electrónico ubicado dentro del dispositivo de percolación 10 para monitorizar y controlar el proceso de percolación. Por ejemplo, las mediciones se pueden utilizar para determinar si el calentador 106 está sobrecalentando o calentando el líquido de percolación menos de lo necesario, y por consiguiente, si es necesario aumentar o reducir la energía de un elemento de calentamiento en el calentador 106 o modificar el régimen de flujo del líquido de percolación. La modalidad representativa de la Figura 2 incluye también una válvula de alivio de presión 112 y una válvula de ventilación por vacío 114 conectadas de manera continua con el trayecto del flujo de líquido 11 1 entre el calentador 106 y la cámara de percolación 108. La válvula de alivio de presión 112 es una válvula de retención que asegura que la presión dentro del sistema de percolación 100 corriente abajo de la bomba 104 no sea mayor que un valor máximo predeterminado para que la seguridad o la percolación sean adecuadas, por ejemplo, 0.14 MPa (20 psi). Por consiguiente, la válvula de alivio de presión 1 12 está normalmente en una posición cerrada, evitando que el líquido o aire pase a través de ella. Sin embargo, la válvula de alivio de presión 1 12 se abre solamente cuando la presión dentro del trayecto del flujo de líquido 111 excede el valor máximo predeterminado. Cuando la válvula de alivio de presión 1 12 se abre, el líquido de percolación puede pasar desde el trayecto del flujo de líquido 11 1 , preferentemente, de nuevo al receptáculo de almacenamiento 101 en donde se puede recolectar. Si bien no se ilustra en la Figura 2, el líquido de percolación que escapa a través de la válvula de alivio de presión 112 puede ser también conducido hacia la atmósfera 116, hacia la bandeja de goteo 16 o hacia cualquier otro lugar para aliviar el trayecto del flujo de líquido 1 11 de la presión acumulada corriente abajo de la bomba 104.

La válvula de ventilación por vacío 114 conecta la atmósfera circundante 116 con el sistema de percolación 100. La válvula de ventilación por vacío 114 es una válvula de retención que se abre para que el aire ingrese en el sistema de percolación 100, en caso de que la presión dentro del sistema caiga muy por debajo de la presión atmosférica por algún diferencial mínimo de presión, por ejemplo, 1.4 kPa (0.2 psi). Por lo general, esto sucede casi al final o una vez finalizado un ciclo de percolación, cuando la bomba 104 deja de aplicar presión y el vapor que queda en el sistema 100 comienza a condensarse. Esto reduce la presión dentro del sistema 100. La apertura de la válvula de ventilación por vacío 114 evita que la presión de vacío haga que el líquido que queda en la cámara de percolación ingrese de nuevo en la línea 111. La Figura 3 ¡lustra un múltiple 118 que en un solo componente modular que tiene una estructura rígida incluye, ventajosamente, un sensor de temperatura 110, una válvula de alivio de presión 112 y una válvula de ventilación por vacío 114. Por consiguiente, un tubo central rígido 120 tiene un extremo de entrada 122 y un extremo de salida 124 opuesto al extremo de entrada 122. Un primer tubo flexible puede estar conectado al extremo de entrada 122 para atraer la bebida de percolación calentada desde un calentador 106 y un segundo tubo flexible puede estar conectado al extremo de salida 124 para transportar la bebida de percolación calentada hasta la cámara de percolación 108. Los extremos 122, 124 pueden tener rebordes, como se ilustra en la Figura 3, para facilitar una conexión sellada con los tubos flexibles. Los tubos conectores rígidos 120a, 120b y 120c, respectivamente, conectan el sensor de temperatura 1 10, la válvula de alivio de presión 1 12 y la válvula de ventilación por vacío 1 14 con el tubo central 120. Los conectores eléctricos (no se ilustran) pueden extenderse hacia afuera desde el sensor de temperatura 1 10 hasta un controlador electrónico. Un tubo flexible u otro conducto se puede conectar a un extremo de salida 136 de la válvula de ventilación por vacío 114 que conduce hacia la atmósfera 1 16 o hacia otro suministro de aire. En la modalidad de la Figura 3, la válvula de alivio de presión 112 incluye un cuerpo de válvula inferior 126 unido a un cuerpo de válvula superior 128 para formar una cavidad de válvula sellada con una junta tórica 130. La junta tonca 130 puede estar hecha de un material sellador adecuado, tal como hule o hule de silícona. Un miembro de válvula 132 está ubicado dentro de la cámara de la válvula, y por lo general, un resorte 134 impulsa al miembro de válvula hasta una posición cerrada evitando que el líquido de percolación salga del tubo 120 a través de la válvula 112. Convenientemente, el miembro de válvula 132 puede estar hecho de hule de silicona. Un tubo flexible u otro conducto se puede conectar a un extremo de salida 138 de la válvula de alivio de presión 112 para transportar los líquidos expelidos de nuevo hacia el receptáculo 101 o hacia algún otro lugar del cual se expele líquido. Evidentemente, el múltiple 118 se puede configurar de varias maneras diferentes a la modalidad representativa ilustrada en la Figura 3. Por ejemplo, si se desea que el múltiple 1 18 ocupe menos espacio, el múltiple 118 puede incluir una curva de 90° en el punto en el cual el tubo central 120 se intersecta con el tubo conector 120a. También se apreciará que el sensor de temperatura 110, la válvula de alivio de presión 112 y la válvula de ventilación por vacío 114 pueden no se parte de un múltiple 118. Por ejemplo, el múltiple 118 puede incluir solamente la válvula de alivio de presión 112 y la válvula de ventilación por vacío 114, y el sensor de temperatura 110 puede estar ubicado en cualquier otro lugar del sistema de percolación 100. Además, el orden y la configuración espacial de los diversos componentes del múltiple 118 tal como se ilustra en la Figura 3 no son significativos. Por consiguiente, todos los componentes se pueden ubicar alternativamente en un lateral del tubo central 120, en una sola hilera. Asimismo, el sensor de temperatura 110 se puede ubicar corriente arriba de las dos válvulas 1 12, 1 14. Por consiguiente, se apreciará que existen varias opciones para formar un múltiple 118 que se utilizará en un determinado dispositivo de percolación. El uso de un múltiple 1 18 elimina ventajosamente varios puntos de conexión continua entre los tubos flexibles y la estructura rígida (como la conexión en los extremos 122, 124), reduciendo así la posibilidad de que se produzca una pérdida. Por ejemplo, la junta entre las válvulas 112, 114 y el sensor de temperatura 110 no tiene ningún punto de conexión. Las Figuras 4-7 ilustran una modalidad de un calentador 106. El cuerpo del calentador 140 define un receptáculo de calentamiento 142 que incluye una entrada 144 al receptáculo de calentamiento 142 y una salida 146 del receptáculo de calentamiento 142. El cuerpo ilustrado 140 tiene forma alargada, por lo general, cilindrica u oval, pero se puede usar cualquier forma. Los tubos flexibles pueden transportar el líquido de percolación bajo presión desde la bomba 104 hasta la entrada 144. Otros tubos flexibles pueden transportar el líquido de percolación lejos de la salida del calentador 146 hacia una cámara de percolación. La entrada 144 y la salida 146 pueden estar ubicadas en o cerca de extremos opuestos del calentador 106 como se ilustra, por ejemplo, en las Figuras 4-7. Para instalar el calentador 106 dentro de una unidad de percolación 14 se pueden utilizar soportes 154. El calentador 106 puede tener una capacidad de almacenamiento de aproximadamente 100 mL de líquido de percolación. El receptáculo de calentamiento 142 contiene un elemento de calentamiento en forma de barras calentadoras embobinadas 148. Los contactos 150, 152 se extienden fuera del receptáculo 142 para conectarse eléctricamente a una fuente de voltaje, posiblemente controlada por un controlador electrónico. Si bien el elemenlo de calentamiento 148 se ilustra ubicado dentro del cuerpo del calentador 140, dicho elemento puede estar alternativamente ubicado en o cerca de la parte externa del cuerpo del calentador 140. Al modificar el voltaje aplicado al elemento de calentamiento 148 varía la salida de energía del elemento de calentamiento 148, y por ello, cambia la temperatura del elemento de calentamiento 148. El calor generado por el elemento de calentamiento 148 se transfiere al líquido de percolación para calentarlo. La energía del elemento de calentamiento se considera en detalle más adelante. El receptáculo de calentamiento 142 tiene una dimensión de longitud L a lo largo de un primer eje y una dimensión de ancho W a lo largo de un segundo eje que es perpendicular al primer eje, tal como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 6. El elemento de calentamiento 148 tiene una dimensión de longitud máxima / que se extiende a lo largo del primer eje, como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 6. La longitud máxima / es, preferentemente, de al menos la mitad de la longitud L, con mayor preferencia, al menos tres cuartos de la longitud L, y con la mayor preferencia, es prácticamente igual a la longitud L. De manera similar, el elemento de calentamiento 148 tiene una dimensión de ancho máxima wque se extiende a lo largo del segundo eje, como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 6. El ancho máximo iv es, preferentemente, al menos la mitad del ancho W, con mayor preferencia, al menos tres cuartos del ancho W, y con la mayor preferencia, es prácticamente igual al ancho W. Asimismo, el elemento de calentamiento 148 tiene una dimensión de bobina máxima C, ilustrada en la Figura 6, que corresponde al diámetro máximo de las bobinas en el elemento de calentamiento a lo largo del primer eje. La dimensión de bobina máxima C es, preferentemente, al menos la mitad de la longitud L, con mayor preferencia, al menos tres cuartos de la longitud L, y con la mayor preferencia, es prácticamente igual a la longitud L. El cuerpo del calentador 140 puede incluir uno o más receptáculos 156 para contener un interruptor térmico reajustable o un disyuntor lérmico permanente. Tales dispositivos son convencionales. Pueden instalarse en la parte externa del cuerpo del calentador 140, tal como en un receptáculo 156, para detectar la temperatura del líquido de percolación indirectamente a través de la temperatura del cuerpo 140. Alternativamente, se pueden colocar dentro del cuerpo 140 para detectar directamente la temperatura del líquido de percolación. Un interruptor térmico convencional reajustable tiene un sensor de temperatura y un disyuntor. En caso que el sensor de temperatura exceda un valor predeterminado, por ejemplo, 120° Celsius, el disyuntor corta el circuito que provee energía al calentador 106, y de ese modo, lo apaga. Es evidente que el interruptor térmico se puede conectar a un controlador electrónico para detener al mismo tiempo el proceso completo de percolación. Una vez que la temperatura del calentador 106 cae por debajo del valor predeterminado, el disyuntor se cierra, y de ese modo, permite que el calentador 106 se encienda de nuevo o que continúe la operación de percolación. El interruptor térmico reajustable sirve para garantizar que el líquido de percolación no esté demasiado caliente como para producir una bebida que sea satisfactoria o para fines de seguridad que garantizan que el líquido de percolación no se calienle tanto como para dañar el sistema. Un disyuntor térmico convencional permanente (conocido generalmente como un fusible térmico), tal como un interruptor térmico reajustable, tiene un sensor de temperatura y un disyuntor. Sin embargo, el disyuntor térmico permanente no es reajustable. Por consiguiente, en alguna temperatura predeterminada, el disyuntor evita de manera permanente que se suministre energía al calentador 106. Esa temperatura podría ser, por ejemplo, 216° Celsius. Un disyuntor térmico permanente se utiliza, por lo general, para fines de seguridad que garantizan que el sistema de calentamiento no se caliente tanto como para producir un daño. Se puede utilizar como un mecanismo de soporte para un interruptor térmico reajustable, en donde el disyuntor térmico permanente se configura para funcionar a una temperatura más alta que el interruptor térmico reajustable. Es evidente que los mismos resultados se pueden obtener alternativamente con un sensor de temperatura, tal como un termistor, ubicado sobre o en el cuerpo del calentador 140 combinado con un controlador electrónico. En este caso, el controlador electrónico funciona como el disyuntor. El controlador electrónico puede utilizar también la información de temperatura enviada por el termistor en otras partes de una operación de percolación. Por ejemplo, la información de temperatura se puede utilizar para determinar el momento en el cual el líquido de percolación en el calentador 106 está suficientemente caliente como para comenzar un proceso de percolación o ha alcanzado un punto de ebullición para generar vapor. Como se consideró anteriormente, un receptáculo de calentamiento con una capacidad de volumen relativamente grande puede hacer que los tiempos de arranque del proceso de percolación sean prolongados. Por otra parte, un receptáculo de calentamiento con una capacidad de volumen relativamente pequeña puede dificultar el control de la temperatura del líquido de percolación durante una operación de percolación. Se cree que una capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento de aproximadamente 50 mL a aproximadamente 150 mL, o con mayor preferencia, de aproximadamente 75 mL a aproximadamente 125 mL, y con la mayor preferencia, de aproximadamente 100 mL, es ventajosa. Además, cuando se trata de optimizar un calentador para utilizar en un dispositivo de percolación, la energía del elemento de calentamiento se puede considerar junto con la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento. Los elementos de calentamiento muchas veces se clasifican en función de su potencia de salida máxima en vatios. Las potencias características de los elementos de calentamiento utilizadas en dispositivos de percolación varían de 900 vatios a 1400 vatios. Estas potencias de energía son, por lo general, potencias nominales, de tal manera que la salida máxima real en vatios de un elemento de calentamiento en un punto determinado de tiempo estará dentro de un intervalo predeterminado para el valor mencionado. La salida de energía real de un elemento de calentamiento se puede modificar de manera controlada, desde 0 vatios hasta la potencia máxima en vatios del elemento de calentamiento, modificando el voltaje aplicado al elemento de calentamiento. El uso de un elemento de calentamiento de mayor potencia a la potencia total en vatios puede permitir el uso de un receptáculo de calentamiento más grande, y al mismo tiempo, se obtienen resultados satisfactorios en el tiempo de arranque y en el control de temperatura. Por consiguiente, se ha encontrado conveniente considerar una característica de "densidad de potencia" de un calentador. La densidad de potencia de un calentador se define como la relación entre la salida de energía promedio total de los elementos de calentamiento durante una operación de percolación (expresada en vatios o convertida a vatios) y la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento (expresada en mililitros o convertida a mililitros). Como se utiliza en la presente, "capacidad de volumen" se refiere al volumen disponible dentro de un receptáculo de calentamiento para almacenar un líquido, excluyendo el espacio del receptáculo ocupado por componentes, tales como elementos de calentamiento, sensores de temperatura, y lo similar. El cuadro 1 incluido a continuación ilustra los valores de densidad de potencia para un intervalo de valores promedio de energía de un elemento de calentamiento y capacidades de receptáculos de calentadores comunes en los percoladores de café: Cuadro 1. Densidad de potencia (vatios / mL) Energía promedio del elemento de calentamiento (vatios) 900 1000 1100 1200 1300 1400 10 90.0 100.0 110.0 120.0 130.0 140.0 15 60.0 66.7 73.3 80.0 86.7 93.3 20 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 25 36.0 40.0 44.0 48.0 52.0 56.0 30 30.0 33.3 36.7 40.0 43.3 46.7 35 25.7 28.6 31.4 34.3 37.1 40.0 40 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 45 20.0 22.2 24.4 26.7 28.9 31.1 50 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 55 16.4 18.2 20.0 21.8 23.6 25.5 60 15.0 16.7 18.3 20.0 21.7 23.3 65 13.8 15.4 16.9 18.5 20.0 21.5 70 12.9 14.3 15.7 17.1 18.6 20.0 75 12.0 13.3 14.7 16.0 17.3 18.7 80 11.3 12.5 13.8 15.0 16.3 17.5 85 10.6 11.8 12.9 14.1 15.3 16.5 90 10.0 11.1 12.2 13.3 14.4 15.6 95 9.5 10.5 11.6 12.6 13.7 14.7 100 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 zr 105 8.6 9.5 10.5 11.4 12.4 13.3 E, i. 110 8.2 9.1 10.0 10.9 11.8 12.7 o •a 115 7.8 8.7 9.6 S 10.4 11.3 12.2 c <? 120 7.5 8.3 9.2 10.0 10.8 11.7 d 0) 125 7.2 8.0 8.8 9.6 10.4 11.2 o 130 6.9 7.7 8.5 9.2 10.0 10.8 3 ? 135 6.7 7.4 8.1 8.9 9.6 10.4 o. V V ? 140 6.4 7.1 7.9 8.6 9.3 10.0 145 6.2 6.9 7.6 8.3 9.0 9.7 c 150 6.0 6.7 7.3 8.0 8.7 9.3 E 3 155 5.8 6.5 7.1 7.7 8.4 9.0 1 f 160 5.6 6.3 6.9 7.5 8.1 8.8 O 165 5.5 6.1 6.7 7.3 7.9 8.5 •S o 170 5.3 5.9 6.5 7.1 7.6 8.2 o. o 175 5.1 5.7 6.3 6.9 7.4 8.0 180 5.0 5.6 6.1 6.7 7.2 7.8 185 4.9 5.4 5.9 6.5 7.0 7.6 190 4.7 5.3 5.8 6.3 6.8 7.4 195 4.6 5.1 5.6 6.2 6.7 7.2 200 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 250 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6 300 3.0 3.3 3.7 4.0 4.3 4.7 350 2.6 2.9 3.1 3.4 3.7 4.0 400 2.3 2.5 2.8 3.0 3.3 3.5 450 2.0 2.2 2.4 2.7 2.9 3.1 500 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 550 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 La Figura 8 ilustra una representación gráfica de la variación de la densidad de potencia con respecto a la capacidad de volumen del receptáculo del calentador para una cierta energía promedio del elemento de calentamiento, por ejemplo, de 900 ó 1400 vatios. Como ejemplo representativo, la Figura 8 ilustra que para un elemento de calentamiento con una energía promedio de 1400 vatios durante una operación de percolación utilizado junto con un receptáculo de calentador que tiene una capacidad de volumen de 100 mL, la densidad de potencia es de 14 vatios / mL. Se prefiere un calentador con una densidad de potencia no menor que aproximadamente 6 vatios / mL, con mayor preferencia, un calentador con una densidad de potencia no menor que aproximadamente 9 vatios / mL, y con la mayor preferencia, un calentador con una densidad de potencia no menor que aproximadamente 12 vatios / mL. Se prefiere un calentador con una densidad de polencia no mayor que aproximadamenle 30 vatios / mL, con mayor preferencia, un calentador con una densidad de potencia no mayor que aproximadamente 22 vatios / mL, y con la mayor preferencia, un calentador con una densidad de potencia no mayor que aproximadamente 16 vatios / mL. Además, se ha demostrado que una densidad de potencia específica de aproximadamente 14 vatios / mL es un diseño adecuado. Se pueden hacer diversas combinaciones de estos valores preferidos para generar diferentes intervalos de valores ventajosos para la densidad de potencia. Alternativa o adicionalmente, al considerar una densidad de potencia se ha encontrado también conveniente considerar una relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora. El numerador del tiempo de permanencia de esta relación es el tiempo de permanencia promedio del líquido de percolación dentro del receptáculo de calentamiento. Suponiendo el caso de un sistema hidrostáticamente completo que no tiene bolsas de aire considerables en el líquido de percolación, se puede obtener un numerador del tiempo de permanencia aproximado dividiendo el régimen de flujo promedio del líquido de percolación entre la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento. El denominador del tiempo de demora de esta relación es la cantidad de tiempo necesaria para que el sensor de temperatura, cuando la temperatura del líquido de percolación varía de una temperatura a una nueva temperatura, refleje el 97 % del cambio esperado en la temperatura. El denominador del tiempo de demora se puede determinar empíricamente para un sensor de temperatura determinado. Por ejemplo, un primer depósito de líquido se puede mantener a una primera temperatura conocida, tal como 25° Celsius, y un segundo depósito de líquido se puede mantener a una segunda temperatura conocida, tal como 100° Celsius. Un sensor de temperatura que se va a probar se coloca en la ppmera unidad de depósito de líquido hasta que refleje la primera temperatura. El sensor de temperatura se coloca luego en el segundo depósito. El cambio esperado en la temperatura se calcula a partir de la diferencia entre la primera y la segunda temperatura, que en este ejemplo es de 75° Celsius. Noventa y siete por ciento de ese cambio esperado es de aproximadamente 73° Celsius. Por consiguiente, el denominador del tiempo de permanencia es el tiempo necesario para que el sensor de temperatura indique 98° Celsius después que se coloca en el segundo depósito (la temperatura inicial de 25° más un aumento de 73°). Este tipo de uso de dos depósitos de líquido es el único método para medir el denominador del tiempo de demora de la relación entre permanencia y demora; un experimentado en la industria reconocerá fácilmente otros métodos. Como ejemplo, si el régimen de flujo promedio del líquido de percolación es 5 mL por segundo y la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento es 100 mL, entonces, el tiempo de permanencia promedio del líquido de percolación en el receptáculo es 20 segundos. Si el tiempo de demora del sensor de temperatura es 5 segundos, la relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora es 4.

Físicamente, esto significa que el líquido de percolación pasa aproximadamente cuatro veces en el receptáculo de calentamiento que se está calentando hasta que el sensor de temperatura mide la temperatura del líquido de percolación. Un valor bajo de la relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora indica que el líquido de percolación está fluyendo demasiado rápido para que el sensor de temperatura funcione a la par de los cambios de temperatura del líquido de percolación. Por lo general, esto se produce en receptáculos de calentamiento de poca capacidad de volumen. Un valor alto de la relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora indica que la temperatura del líquido de percolación cambia con la suficiente lentitud como para que el sensor de temperatura funcione a la par de ésta. Sin embargo, esto puede producir simultáneamente tiempos de arranque prolongados antes de que pueda comenzar la percolación. Por lo general, esto sucede cuando los receptáculos de calentamiento tienen una gran capacidad de volumen. Por ello, se prefiere que la relación entre tiempo de permanencia y el tiempo de demora no sea menor que aproximadamente 2, con mayor preferencia, que no sea menor que aproximadamente 3, y con la mayor preferencia, que no sea menor que aproximadamente 4. Preferentemente, la relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora no es mayor que aproximadamente 10, con mayor preferencia, no es mayor que aproximadamente 8, y con la mayor preferencia, no es mayor que aproximadamente 6. Se ha encontrado que una relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora no mayor que aproximadamente 4 es ventajosa. Para obtener intervalos de valores ventajosos para la relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora se pueden hacer varias combinaciones de estos valores preferidos. La Figura 9 ilustra un suministro de líquido de percolación 158 contenido dentro del receptáculo de calentamiento 142 del cuerpo del calentador 140. En esta modalidad específica, la salida 146 está ubicada en la pared extrema superior 160 del cuerpo del calentador 140. Si bien no se ilustra, la salida 146 puede estar ubicada, alternativamente, en la pared lateral 162 del cuerpo del calentador 140, cerca de la pared extrema superior 160. En dichas configuraciones, la salida 146 estará ubicada ventajosamente por encima del nivel de la superficie 164 del líquido de percolación 158 durante al menos una parte de un proceso de purga de vapor, como se considerará en adelante con detalle. Las Figuras 10-12 ¡lustran la forma en la cual se puede utilizar una lógica de control de temperatura 300 durante una operación de percolación en un dispositivo de percolación 100. En los diagramas de flujo de estas Figuras, los elementos rectangulares indican bloques de procesamiento y representan instrucciones o conjuntos de instrucciones de software. Los elementos cuadrilaterales indican bloques de procesamiento de entrada salida de datos y representan instrucciones o grupos de instrucciones de software relacionadas con el ingreso o lectura de datos o con la salida o envío de datos. Los diagramas de flujo ilustrados y descritos en la presente no representan la sintaxis de algún lenguaje de programación específíco. En lugar de ello, los diagramas de flujo ¡lustran la información funcional que aquel con experiencia en la industria puede utilizar para fabricar circuitos o crear algún software de procesamiento del sistema. Debe mencionarse que no se ilustran muchos elementos del programa de rutina, tales como la carga inicial de circuitos y variables y el uso de variables temporales. Antes de considerar la lógica de control de temperatura 300 se deben repasar las definiciones de algunos términos ilustrativos utilizados a lo largo de la exposición. Las formas en singular y en plural de todos los términos están comprendidas dentro de cada significado. "Lógica", como se utiliza en la presente, incluye sin limitarse a, hardware, firmware, software y combinaciones de éstos para realizar una función o una acción o para hacer que se produzca una función o acción a partir de otro componente. Por ejemplo, la lógica puede incluir, basada en una aplicación o necesidad deseada, un microprocesador controlado por software, una lógica distinta tal como un circuito integrado para aplicaciones específicas (ASIC, por sus siglas en inglés) u otro dispositivo lógico programado. Asimismo, la lógica se puede incorporar completamente como un software. "Software", como se utiliza en la presente, incluye sin limitarse a, una o más instrucciones que pueden ser leídas o ejecutadas por una computadora para que una computadora u otro dispositivo electrónico realice funciones, acciones o se comporte de una manera deseada. Las instrucciones se pueden incorporar de diversas maneras, tales como rutinas, algoritmos, módulos o programas que ¡ncluyen aplicaciones separadas o códigos de librerías vinculadas dinámicamente. El software también se puede ¡mplementar de diversas maneras, tales como un programa independiente, una llamada a una función, un servlet, un applet, instrucciones almacenadas en una memoria, parte de un sistema operativo u otro tipo de instrucciones ejecutables. Un experimentado en la industria apreciará que la forma del software depende, por ejemplo, de los requerimientos de una aplicación deseada, del entorno en el cual funciona o de los deseos de un diseñador/programador o lo similar. Con referencia al diagrama de la Figura 10, se ¡lustra una modalidad de un sistema de percolación 200 que incluye una lógica de control de temperatura 204. Como se ilustra, el sistema tiene un controlador 202 con lógica de control 204, además de los componentes de la Figura 1. Preferentemente, el controlador 202 está basado en un procesador y puede incluir varios sistemas de circuitos de entrada/salida que ¡ncluyen entradas analógicas a digitales (A/D) y salidas digitales a analógicas (D/A). El controlador 202 recibe datos de varias fuentes. El medidor de flujo 102 proporciona datos de flujo 206 que indican el régimen de flujo del líquido de percolación desde el receptáculo de almacenamiento 101 hasta la bomba 104. Un sensor de temperalura del calenlador 208 proporciona datos de temperatura 210 que indican la temperatura del líquido de percolación almacenado en el calentador 106 o que fluye a través de éste. El sensor de temperatura del trayecto del flujo de líquido 1 10 proporciona datos de temperatura 212 que indican la temperatura del líquido de percolación en el trayecto del flujo de líquido 1 1 1 entre el calentador 106 y la cámara de percolación 108. Como se describe en detalle más adelante, el controlador 202 utiliza estos datos para controlar 214 el régimen de flujo del líquido de percolación y, de ser necesario, modifica 216 la energía del elemento de calentamiento 148 en el calentador 106. Una lógica de control de temperatura 300 representativa para una operación de percolación se ilustra en las Figuras 11 A y 11 B. En un primer paso 302, el usuario comienza la operación de percolación cargando una cantidad de material de percolación en la cámara de percolación de una unidad de percolación 14 y cerrando el mecanismo de cierre 18. Seguidamente, el usuario presiona el o los botones apropiados 304 para indicar al controlador 202 el tipo de operación de percolación deseada. Esta información puede incluir la cantidad de bebida percolada deseada (0.2 L (7 onzas), 0.3 L (9 onzas), 0.41 L (14 onzas), etc.) y el tipo de material que se está percolando (café solo, café con crema, etc.) A partir de estos datos, el controlador 202 determina diversos parámetros de control, tales como la cantidad apropiada de líquido de percolación que se suministrará a la cámara de percolación y una temperatura destino para el líquido de percolación que sale del calentador 106. Asimismo, el controlador 202 puede basarse en los datos de temperatura del calentador 210 para establecer estos parámetros de control — por ejemplo, si el líquido de percolación en el calentador 106 está relativamente frío debido a que no se ha realizado una operación de percolación por algún tiempo, la temperatura destino se puede configurar en un valor más alto. Seguidamente, el controlador 202 verifica 306 si el mecanismo de cierre 18 está cerrado y trabado. Para ello, el controlador 202 puede, por ejemplo, determinar si se activó un disyuntor de seguridad ubicado cerca del mecanismo de cierre 18. Si el mecanismo de cierre 18 no está cerrado, el controlador 202 impide que la percolación comience 308 e indica al usuario que se ha producido un problema 310. La señal que indica un problema puede incluir una luz de detención, un zumbador o una señal similar. Seguidamente, el usuario corrige el problema 312 y presiona los botones de percolación 304 deseados para comenzar otra vez el proceso 300. Una vez que se cerró el mecanismo de cierre 18, el controlador 202 comienza el proceso de percolación e indica al usuario que el proceso ha comenzado 314. Se aplica un voltaje al elemento de calentamiento 148 en el calentador 106 para comenzar a calentar el líquido de percolación que quedó en el calentador 106 desde la última percolación. La energía del calentador se configura inicialmente en su valor de potencia máxima. A partir de los datos de temperatura del calentador 210, el controlador 202 determina 316 si el líquido de percolación en el calentador 106 tiene una temperatura mínima suficiente Tm?n para comenzar un proceso de percolación. Tmin se configura en la temperatura mínima necesaria para percolar eficazmente una bebida adecuada. Si la temperatura del líquido de percolación en el calentador 106 es menor que Tm¡n, el controlador espera 318 hasta que se alcanza la Tmin como resultado del calentamiento del líquido por medio del elemento de calentamiento 148. Una vez que el líquido de percolación en el calentador 106 alcanza la Tmin, el controlador 202 activa 320 la bomba 104 para comenzar a bombear líquido de percolación hacia la cámara de percolación 108. El controlador 202 controla 322 los datos del medidor de flujo 206 para verificar que el flujo sea mayor que cero. Si el controlador 202 determina la falta de flujo, el controlador 202 desactiva 324 la bomba 104 y el calentador 106 y notifica 326 al usuario que se ha producido un problema. El usuario corrige el problema 312, por ejemplo, mediante la adición de líquido de percolación al receptáculo de percolación 101 y presiona los botones de percolación deseados 304 para comenzar de nuevo el proceso 300. Si el controlador 202 determina que el flujo es mayor que cero en el paso 322, controla 328 la temperatura del líquido de percolación en el calentador 210 para determinar si excede una temperatura máxima Tmax. Tmax puede configurarse, por ejemplo, como una temperatura máxima del líquido de percolación con la cual se obtiene una bebida percolada satisfactoria. Si se excede la temperatura máxima, el controlador 202 desactiva 324 la bomba 104 y el calentador 106 y notifica 326 al usuario que se ha producido un problema. El usuario corrige el problema 312, por ejemplo, mediante la adición de líquido de percolación al receptáculo de almacenamiento 101 y presiona los botones de percolación deseados 304 para comenzar de nuevo el proceso 300. Si el control 328 indica que la temperatura del líquido de percolación en el calentador 310 no excede la temperatura máxima Tmax, el controlador controla 330 los datos 212 correspondientes a la temperatura del líquido de percolación en el trayecto del flujo de líquido 111. Si esa temperatura 212 difiere de la temperatura destino para el tipo de percolación seleccionada por el usuario 304, el controlador 202 sigue un proceso de control primario / secundario para modificar la temperatura. En el control primario, el controlador 202 ajusta el régimen de flujo del líquido de percolación mediante el ajuste del régimen de flujo del líquido de percolación, controlando así la temperatura del líquido de percolación en línea 1 1 1. Esto se puede realizar aplicando, por ejemplo, un control proporcional, un control proporcional derivado, un control proporcional integral, un control proporcional derivado integral o un bucle de control similar. Si la temperatura del líquido de percolación 212 es demasiado baja, la velocidad de la bomba 104 disminuye, de tal manera que el líquido de percolación permanece más tiempo en el calentador 106 y de ese modo alcanza una temperatura más alta en la línea 11 1. Si la temperatura del líquido de percolación 212 es demasiado alta, la velocidad de la bomba 104 aumenta, de tal manera que el líquido de percolación permanece menos tiempo en el calentador 106 y de ese modo no alcanza una temperatura tan alta en la línea 111. Los ajustes de la bomba se pueden realizar en forma gradual, ya que el proceso 300 vuelve continuamente al paso de control 330 hasta alcanzar 332 el volumen destino. Si el error entre la temperatura destino y la temperatura medida es relativamente grande, la modificación de la velocidad de la bomba puede ser relativamente considerable. Si el error entre la temperatura destino y la temperatura medida es relativamente pequeño, la modificación de la velocidad de la bomba puede ser relativamente insignificante. Para cambiar el régimen de flujo del líquido de percolación se pueden utilizar mecanismos distintos a la velocidad de la bomba, por ejemplo, un orificio de tamaño variable ubicado corriente abajo de la bomba. En caso de que el control primario del régimen de flujo no sea suficiente, se proporciona un control secundario que depende del elemento de calentamiento 148. Más específicamente, si el régimen de flujo ha alcanzado la capacidad de bombeo máxima de la bomba específica utilizada y aún es necesario reducir la temperatura del líquido de percolación, el controlador 202 reduce la energía del elemento de calentamiento 148 en el calentador 106. De manera similar, si el régimen de flujo ha alcanzado la capacidad de bombeo mínima de la bomba específica utilizada y aún es necesario aumentar la temperatura del líquido de percolación, el controlador 202 aumenta la energía del elemento de calentamiento 148 en el calentador 106. La variación del régimen de flujo se utiliza como el control primario, ya que el régimen de flujo se puede controlar con mayor precisión y capacidad de respuesta que la energía del elemento de calentamiento 148. Por consiguiente, en la operación habitual del proceso de control de temperatura 300 la energía del elemento de calentamiento 148, por lo general, no varía demasiado, o nada en absoluto. En lugar de ello, por lo general, se mantiene en un nivel relativamente alto, con cambios en el régimen de flujo del líquido de percolación que controla la temperatura del líquido de percolación. Sin embargo, la energía del elemento de calentamiento se puede utilizar alternativamente como el único control de temperatura o el control de temperatura primario junto con otros controles. Después de ajustar la temperatura del líquido de percolación 330, el controlador 202 controla 332 el volumen del líquido de percolación bombeado durante el proceso de percolación. El controlador 202 puede determinar la cantidad bombeada de líquido de percolación haciendo el seguimiento de los datos del medidor de flujo 206 en todo el proceso 300 e integrando el flujo en el tiempo. Por ejemplo, si se utiliza un medidor de impulsos, el controlador puede contar la cantidad de impulsos y determinar el volumen para el volumen conocido del líquido de percolación bombeado por impulso. En caso de no alcanzar el volumen destino para la percolación seleccionada por el usuario, el bombeo continúa 334 y el proceso 300 vuelve al paso de control del medidor de flujo 322. En caso de alcanzar el volumen destino, el controlador 202 detiene el sistema o, si se desea, comienza un proceso de purga. Un ejemplo de un proceso de purga se ilustra en la Figura 12. Al comienzo de este proceso de purga 400, la bomba 104 se apaga, pero el calentador 106 queda prendido 402. La energía del elemento de calentamiento se configura en su máxima potencia de energía 404, sí aún no está en ese nivel. La temperatura del líquido de percolación en el calentador 210 se monitoriza 406 para determinar el momento en el cual alcanza el punto de ebullición del líquido de percolación, que en el caso del agua es 100° Celsius. Esto hace que el vapor se eleve desde el líquido de percolación que está latente en el calentador 106 como consecuencia del apagado de la bomba 104. El vapor penetra a través del trayecto del flujo de líquido 111 hasta la cámara de percolación de la unidad de percolación 14. Allí, el vapor seca el material de percolación utilizado hasta el punto en que el usuario lo retira fácilmente sin que se pegue o gotee excesivamente o genere suciedad. Si se utilizó una monodosis combinada de café y crema, el vapor también actúa para producir la salida del exceso de crema u otro líquido de la monodosis. El calentador ilustrado en la Figura 9 y descrito anteriormente es especialmente útil para un proceso de purga con vapor. El vapor que se eleva desde la superficie 164 tiende a transportar junto con él al menos un poco del exceso del líquido de percolación no vaporizado. Sin embargo, no es probable que grandes cantidades del exceso del líquido de percolación lleguen hasta la salida 146 del calentador 106 que está ubicada por encima del nivel de superficie 164 del líquido de percolación. Esto se debe a que la gravedad tiende a hacer que la mayor parte del líquido de percolación transportado con el vapor caiga de nuevo en el depósito 158 antes de que el vapor llegue hasta la salida 146. Al comienzo del proceso de purga, el nivel de superficie del líquido de percolación 164 puede estar ubicado en o cerca del nivel de la salida 146. En ese caso, cantidades relativamente grandes del exceso de líquido de percolación no vaporizado pueden permanecer atrapadas por un tiempo en el flujo de vapor a medida que éste sale del receptáculo de calentamiento 142. Sin embargo, a medida que se transporta el líquido atrapado hacia afuera y que otro líquido se convierte en vapor, el nivel de superficie 164 desciende. En algún momento, después que comienza a generarse vapor, el nivel de superficie 164 alcanza un nivel suficientemente bajo en el receptáculo de calentamiento 142 de tal manera que la mayor parte del líquido transportado en el vapor cae de nuevo en el depósito 158 antes de que el vapor llegue hasta la salida 146. Esto mejora la reproducibilídad entre percolaciones de la salida del volumen de líquido durante el proceso de purga. Una vez que se alcanza la temperatura del punto de ebullición del líquido de percolación, se activa 408 un temporizador de purga 401. El temporizador de purga 401 se puede incluir, por ejemplo, como parte del controlador 202, como se ilustra en la Figura 10. Seguidamente, el vapor se genera por un tiempo predeterminado, según la medición obtenida con el temporizador de purga 401. El tiempo de vapor se configura en un valor predeterminado que es eficaz para purgar el sistema al reducir suficientemente la cantidad de líquido restante, incluyendo el líquido que queda en la cámara de percolación. El líquido purgado es forzado a través de la cámara de percolación y sale por el pico 20 de la unidad de percolación 14. Por consiguiente, el proceso de purga 400 produce el despacho de bebida percolada una vez finalizada una operación de percolación 300. Sin embargo, la cantidad de bebida percolada generada durante el proceso de purga 400 es altamente repetible entre percolaciones, ya que el vapor se genera por un tiempo determinado y en una forma controlada. Una vez que se determina empíricamente esta cantidad repetible de bebida despachada para un dispositivo de percolación específico, el valor del volumen destino utilizado en el paso 332 de la operación de percolación 300 se puede reducir de tal manera que una cantidad total de bebida percolada producida por los dos procesos 300, 400 sea altamente repetible entre una percolación y otra. Para obtener una o dos tazas de café negro es conveniente que el tiempo de vapor no sea menor que aproximadamente 5 segundos, menor que aproximadamente 7 segundos o menor que aproximadamente 9 segundos. Para obtener una o dos tazas de café combinado con crema y percolados juntos en la cámara de percolación es conveniente que el tiempo de vapor no sea menor que aproximadamente 10 segundos, menor que aproximadamente 12 segundos o menor que aproximadamente 14 segundos. Para obtener una o dos tazas de café negro es conveniente que el tiempo de vapor no sea mayor que aproximadamente 15 segundos, mayor que aproximadamente 13 segundos o mayor que aproximadamente 11 segundos. Para obtener una o dos tazas de café combinado con crema y percolados juntos en la cámara de percolación es conveniente que el tiempo de vapor no sea mayor que aproximadamente 20 segundos, mayor que aproximadamente 18 segundos o mayor que aproximadamente 16 segundos. En lugar de activar el temporizador de purga 401 (Figura 10) cuando el líquido de percolación en el calentador 106 alcanza su punto de ebullición 408, el temporizador 401 puede activarse, alternativamente, durante el proceso. Por ejemplo, se puede activar cuando la bomba 104 se apaga 402 o cuando la energía del elemento de calentamiento se configura en máximo 404. Una vez que se alcanza la temperatura del punto de ebullición del líquido de percolación puede ser conveniente reducir la energía del elemento de calentamiento 410 para el resto del proceso de generación de vapor. Por ejemplo, la energía del elemento de calentamiento se puede reducir tanto como 50 por ciento de la energía necesaria para calentar el líquido de percolación durante la operación de percolación. Esto ayuda a evitar la generación de una cantidad excesiva de vapor que puede producir salpicaduras de la bebida percolada caliente a medida que se despacha en una taza para el consumo, como también la sobrepresurización del sistema. Una vez que finalizó el periodo de tiempo establecido o que el proceso de purga terminó de algún otro modo, el calentador 106 se apaga 412. Como se consideró anteriormente, una válvula de ventilación por vacío 112 puede estar ubicada dentro del trayecto del flujo de líquido 111 para aliviar un vacío que se produce en el trayecto del flujo de líquido 111 como resultado de la condensación de vapor que se forma en el trayecto 111 una vez que el calentador 106 se apaga. También puede ser conveniente activar 414 la bomba 104 en este momento del proceso 400 para recargar el calentador 206. De este modo sería posible reemplazar el líquido de percolación perdido durante el proceso de generación de vapor y garantizar que el calentador 106 contiene una cantidad suficiente de líquido de percolación cuando el proceso de percolación comienza nuevamente. Se avisa al usuario que el proceso de percolación ha finalizado 416. Puede ser conveniente que haya una demora entre el momento en que se apaga 412 el calentador 106 y el momento en que se avisa al usuario 416. Esa demora podría permitir que el vapor que queda en el sistema seque aún más el material de percolación y el papel de filtro en la cámara de percolación y que el sistema se despresurice. Si bien la presente invención se ha ilustrado mediante la descripción de las modalidades de la invención, y las modalidades han sido descritas con detalle, esto no pretende restringir o de algún otro modo limitar hasta tales detalles el alcance de la invención reivindicada. Aquellos con experiencia en la industria reconocerán fácilmente otras ventajas y modificaciones. Por ejemplo, si bien los pasos del proceso de control de temperatura 300 y del proceso de purga 200 se han descrito con detalle y en un orden determinado, es evidente que se pueden utilizar pasos diferentes o adicionales o que los pasos descritos se pueden realizar en otro orden. Por ello, la invención en términos generales no está limitada a los detalles específicos y ejemplos ilustrativos presentados y descritos. En consecuencia, es posible desviarse de dichos detalles sin apartarse del espíritu y alcance del concepto general de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un calentador para utilizar en un dispositivo percolador; el calentador comprende: Un cuerpo que forma un receptáculo de calentamiento y comprende una entrada para que un líquido de percolación entre en el receptáculo de calentamiento y una salida para que el líquido de percolación salga del receptáculo de calentamiento, caracterizado porque el receptáculo de calentamiento tiene una capacidad de volumen para almacenar el líquido de percolación; uno o más elementos de calentamiento ubicados en o cerca del cuerpo para calentar el líquido de percolación contenido dentro del receptáculo de calentamiento, y una fuente de voltaje para controlar la energía de los elementos de calentamiento; en donde la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento y la energía de los elementos de calentamiento se seleccionan de tal manera que su densidad de potencia no sea menor que 6 vatios por mililitro ni mayor que 30 vatios por mililitro.

2. El calentador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento y la energía de los elementos de calentamiento se seleccionan de tal manera que su densidad de potencia no sea menor que 9 vatios por mililitro ni mayor que 22 vatios por mililitro.

3. El calentador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque al menos un elemento de calentamiento está ubicado en el cuerpo.

4. El calentador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el cuerpo tiene un primer extremo opuesto a un segundo extremo, y porque la entrada está ubicada en o cerca del primer extremo y la salida está ubicada en o cerca del segundo extremo.

5. El calentador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el receptáculo de calentamiento tiene una capacidad de 50 mililitros a 150 mililitros de líquido de percolación.

6. El calentador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el elemento de calentamiento tiene una potencia de energía de aproximadamente 1400 vatios.

7. Un dispositivo de percolación que comprende: Una bomba que tiene una entrada de la bomba y una salida de la bomba; la entrada de la bomba está conectada de manera continua con un receptáculo de líquido de percolación; un calentador que comprende un cuerpo del calentador y uno o más elementos de calentamiento; el cuerpo del calentador forma un receptáculo de calentamiento y tiene una entrada del calentador y una salida del calentador; la entrada del calentador está conectada de manera continua con la salida de la bomba; y uno o más elementos de calentamiento están ubicados en o cerca del receptáculo de calentamiento para calentar un líquido de percolación en el receptáculo de calentamiento, caracterizado porque la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento y la energía de los elementos de calentamiento se seleccionan de tal manera que su densidad de potencia no sea menor que 6 vatios por mililitro ni mayor que 30 vatios por mililitro; una cámara de percolación para contener un suministro de café que se va a percolar con el líquido de percolación; la cámara de percolación tiene una entrada de la cámara y una salida de la cámara; la entrada de la cámara está conectada de manera continua con la salida del calentador por un trayecto del flujo de líquido; y una salida para despacho está conectada de manera continua con la salida de la cámara.

8. Un dispositivo de percolación caracterizado porque comprende: Una bomba que tiene una entrada de la bomba y una salida de la bomba; la entrada de la bomba está conectada de manera continua con un receptáculo de líquido de percolación para bombear el líquido de percolación con un régimen de flujo; un calentador que comprende un cuerpo del calentador y un elemento de calentamiento; el cuerpo del calentador forma un receptáculo de calentamiento y tiene una entrada del calentador y una salida del calentador; la entrada del calentador está conectada de manera continua con la salida de la bomba; el elemento de calentamiento está ubicado en o cerca del receptáculo de calentamiento para calentar un líquido de percolación en el receptáculo de calentamiento; y el receptáculo de calentamiento tiene una capacidad de volumen; un sensor de temperatura que mide la temperatura del líquido de percolación y que tiene un tiempo de demora de medición, caracterizado porque el régimen de flujo, la capacidad de volumen del receptáculo de calentamiento y el tiempo de demora en la medición del sensor de temperatura se eligen de tal manera que una relación entre el tiempo de permanencia y el tiempo de demora no sea menor que 2 ni mayor que 10; una cámara de percolación para contener un suministro de café que se va a percolar con el líquido de percolación; la cámara de percolación tiene una entrada de la cámara y una salida de la cámara; la entrada de la cámara está conectada de manera continua con la salida del calentador por un trayecto del flujo de líquido; y una salida para despacho está conectada de manera continua con la salida de la cámara.

9. Un método de percolación y purga con vapor de un material de percolación en un dispositivo de percolación; el método caracterizado porque comprende los pasos de: Colocar el material de percolación en una cámara de percolación del dispositivo de percolación; usar un elemento de calentamiento ubicado en o cerca de un receptáculo de calentamiento para calentar un suministro de líquido de percolación que incluye al menos un poco de agua, usar una bomba para presurizar el líquido de percolación y utilizar la presurización para que el suministro de líquido de percolación calentado pase a través del material de percolación para realizar una operación de percolación; una vez finalizada la percolación, desconectar la bomba y configurar la energía del elemento de calentamiento de tal manera que una parte del agua del calentador se transforme en vapor; y generar el vapor para un tiempo de vapor predeterminado y pasar el vapor a través del material de percolación en la cámara de percolación.

10. Un método de percolación de un material de percolación en un dispositivo de percolación; caracterizado el método porque comprende los pasos de: Colocar el material de percolación en una cámara de percolación del dispositivo de percolación de café; utilizar un elemento de calentamiento ubicado en o cerca de un receptáculo de calentamiento para calentar un suministro de líquido de percolación; usar una bomba para presurizar el líquido de percolación y utilizar la presurizacíón para que el suministro de líquido de percolación calentado pase a través del material de percolación para realizar una operación de percolación; y ajustar un régimen de flujo del líquido de percolación durante la operación de percolación para controlar la temperatura del líquido de percolación.