NO310013B1 - Ekstraksjonsanordning for brent og malt kaffe - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ekstraksjonsanordning for brent og malt kaffe.

Mer spesielt vedrører oppfinnelsen ekstraksjon av brent og malt kaffe i en innsats med hovedsaklig frustokonisk form ved injeksjon av varmt vann under trykk.

Det er flere grunner for å anvende kaffeinnsatser, fremfor alt innen feltet med fremstilling av espressokaffe som ekstraheres under trykk, nemlig hygiene, optimal lagring av kaffen, enkel bruk, bedre kvalitetskontroll på den fremstilte kaffen og bedre reproduserbarhet av ekstraksjonsbetingelsene.

Forseglede innsatser som åpnes under trykk fra vannet som injiseres, tilfredsstiller disse kravene.

EP 242 556 vedrører innsatser som har svekkesone som rives opp, fortrinnsvis under påvirkning av trykk.

Denne løsningen har imidlertid den ulempen at den øker innsatsens kompleksitet og pris, fordi materialene som brukes må behandles meget nøyaktig for å sikre at innsatsen åpnes korrekt og reproduserbart.

EP 242 556 beskriver også en ekstraksjonsanordning som anvender innsatser av typen beskrevet over og består av et hult sylindrisk legeme med en indre form som hovedsaklig tilsvarer den ytre formen til innsatsen som skal ekstraheres og legemet omfatter en injektor ved den øvre enden som følger sylinderens akse og på sin ytre del er det en fjær som holder en ring for frigjøring av innsatsen etter endt ekstraksjon. En slik anordning muliggjør fremstilling av kaffe med høy kvalitet, men den kan kun brukes sammen med en enkelt type og form av innsatser som er perfekt tilpasset den indre formen til den hule sylinderen.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot problemet å kunne ekstrahere kaffe fra en innsats som inneholder brent og malt kaffe som eliminerer behovet for en svekkesone.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å frembringe en ekstraksjonsanordning og som muliggjør at innsatser med forskjellige former kan brukes.

I henhold til dette, vedrører foreliggende oppfinnelse en ekstraksjonsanordning for ekstraksjon av brent og malt kaffe som befinner seg i en åpen innsats, hvilken innsats omfatter en øvre flate forsynt med en sirkulær fals og en nedre flate forsynt med et filter, hvori en blanding av vann og luft injiseres under trykk av en injektor som er omgitt av en tettende overflate og som gjennomborer den øvre overflaten til innsatsen, hvor tettheten under ekstraksjonen skjer ved kompresjon av den ringformede falsen til innsatsen mot tetteflaten som omgir injektoren, hvor blandingen av vann og luft injiseres inne i innsatsen noen få millimeter under den øvre overflaten derav og i en stigende retning.

Ved en åpen innsats menes her en innsats som ikke er tett mot luft fra utsiden og som derfor må forsegles hermetisk i en egen pose eller dekkes med en avrivbar film ved åpningene dersom den skal lagres for lengere periode.

Ved hjelp av denne ekstraksjonsanordningen hvor ekstraksjonsvæsken injeseres oppover, kan kaffesjiktet fuktes fullstendig før den første dråpen kommer ut av innsatsen, slik at ekstraksjonen faktisk kan utføres under trykk og, på den andre siden, dannelse av foretrukne sirkulasjonsveier til ekstraksjonsvæsken, noe som resulterer i utilstrekkelig ekstraksjon, kan unngås.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også en åpen kaffeinnsats som omfatter en kopp med sidevegger som hovedsaklig har en frustokonisk form og en øvre flate og en nedre flate, hvor den øvre flaten omfatter en ■ flens med en sirkulær fals, hvortil det er sveiset et lokk og den nedre flaten omfatter et filter som adskiller kaffen i innsatsen fra luften utenfra.

Ved hjelp av denne innsatsen som ikke lenger krever en svekkesone for å kunne åpnes, er ekstraksjonsegenskapene ikke lenger avhengig av innsatsen, men kun av kaffesjiktet og betingelsene som blandingen av luft og vann injiseres under.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ekstraksjonsanordning og omfatter en tettering med tettende flater for en innsatsholder, en injektor for å injisere en blanding av vann og luft under trykk som er koaksial med tetter ingen og som er omgitt av en forseglingsflate. En innsatsholder med to diametralt motsatte holdeører anpasset til samvirke med tetteflatene til tetteringen og vanninnjektoren omfatter midler for å injisere blandingen av vann og luft under trykk i en stigende retning ved enden, anpasset til å perforere lokket i innsatsatsen.

Andre trekk og egenskaper med oppfinnelsen vil fremtre tydligere fra den etterfølgende beskrivelse med henvisning til de medfølgende tegninger. Figur 1 viser et snitt av en kaffeinnsats i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 viser et snitt gjennom ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Figur 3 er et snitt som viser et element til ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen i figur 2. Figurene 4, 5 og 6 er et snitt gjennom en første utførel-sesform av ekstraksjonsanordningen i figur 2. Figurene 7 og 8 er et snitt av to andre utførelsesformer av ekstraksjonsanordningen i henhold til figur 2.

Som vist i figur 1, omfatter en kaffeinnsats 1 en kopp 2 med sidevegger 3 og en bunn 4. 1 den viste utførelsesformen er sideveggen 3 frustokonisk, diameteren til bunnen 4 er mindre enn diameteren til koppens 2 åpning. Ved frustokonisk menes både frustokonisk i den strengeste betydning som vist i figur 1 og også frustoel-lipsiodal, frustosfærisk og sylindrisk.

Koppen 2 har en flens 5 som ligger på utsiden av sideveggen 3 og som er plassert ved den enden av veggen 3 som er motsatt til bunnen 4.

Et lokk 6 utgjør den øvre flaten til innsatsen 1. Flensen 5 til koppen 2 er i form av en ringformet fals som gjør at innsatsen kan holdes fast i ekstraksjonssystemet.

Bunnen 4 er utstanset med hull, slik at ekstraksjonsvæske kan passere gjennom kaffesjiktet inne i innsatsen. Bunnen 4 er dermed et filter.

Innsatsen 1 i henhold til oppfinnelsen er fremstilt av aluminium eller av en plast som er kompatibel med matvarer.

Siden filteret som utgjøres av bunnen 4 må være istand til å motstå betydelige trykkvarlasjoner burde det ha en tykkelse som er større enn koppens 2, nemlig i størrelsesorden 100 til 300 um, og fortrinnsvis i størrelsesorden 200 um når den er fremstilt av aluminium og i området 300 til 1.000 um når den er fremstilt av plast.

Innsatsen 1 i henhold til oppfinnelsen kan ha varierende størrelse i henhold til kaffevolumet som det er ønskelig å fremstille. Porsjonen av kaffe i innsatsen 1 kan variere mellom 5 og 20 g, diameteren til Innsatsen er mellom 2,5 og 6 cm og tykkelsen av kaffesjiktet er mellom 20 og 25 mm.

I en utførelsesform av oppfinnelsen er bunnen 4 til koppen 2 og veggen 3 fremstilt i et stykke. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen er koppen 2 fremstilt ved sveising av en bunn 4 og sidevegger 3.

Kaffeinnsatsen 1 beskrevet over, er ment å plasseres i en ekstraks;)onsanordning av den typen som er vist i figur 2.

Med henvisning til figur 3, som viser en detalj av ekstraksjonsanordningen vist i figur 2, kan det sees at ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter en vanninjektor 7 med vannutløpsstopper 71 som danner en vinkel a med horisontalplanet. I figur 3 er denne vinkelen 20°, selv om den kan være mellom 0 og 25° . Ekstraks jonsan-ordningen omfatter videre en tettering 8 med tetteflater 9, plassert ved den nedre enden på den indre overflaten av ringen 8 og rundt omkretsen til injektoren 7. En flat sirkulær plate 10 av gummi sikrer at den åpne innsatsen 1 er tett under ekstraksjonen.

Hele ekstraksjonssystemet vist i figur 2, omfatter visere en innsatsholder 11, bestående av en øvre sylindrisk holder 12, en bunn 13 og et håndtak 14 som gir enkel håndtering av innsatsholderen.

På den nedre delen av den sylindriske holderen 12, er det plassert to holdeører 121, utformet til samvirke med tetteflåtene 9 til tetningsringen 8.

I tillegg er det plassert en sirkulær flens 15 på en indre overflate til den sylindriske holderen 12, som er utformet til å tjene som en ringformet omkretsholder for bunnen 4 til kaffeinnsatsen 1. I tillegg, som vist i figur 2, er den øvre delen av hver av holdeørene utformet til å presse flensen 5 til innsatsen 1 mot den sirkulære gummiplaten 10.

Innsatsholderen 1 er utformet i bunnen med åpninger 16 som kaffe-ekstraktet kan strømme gjennom.

I en variant av ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen, vist i figurene 4, 5 og 6, har innsatsholderen II ikke lenger noen indre sirkulær flens. I stedet er innsatsholderen 11 i to adskilte deler. Den første delen 111 omfatter en sylindrisk holder 112, tilsvarende holderen 12 i foregående utførelsesform, og forsynt med holdeører 113 og en bunn 114.

En innsats 17, plassert mellom delen 111 og tetteflaten 10, utgjør den andre delen av den nye innsatsholderen 11.

Innsatsen 17 omfatter en vertikal side 18 og en øvre ytre ringformet flens 19 og en nedre indre ringformet flens 20, tilsvarende den indre ringformede flensen 15 til ekstraksjonsanordningen vist i figur 2.

En utsparing for kaffeinnsatsen er dermed utformet på innsiden av innsatsen 17. Denne utsparingen som hovedsaklig har en frustokonisk form, er utformet til å motta kaffeinnsatser med en spesiell form.

Ved hjelp av denne innsatsen kan kaffe ekstraheres fra innsatser med forskjellig form ved å bruke en første del 111 med en og samme form, hvor tetthet under ekstraksjonstrinnet oppnås ved å trykke flensen 5 til kaffeinnsatsen mellom den øvre ytre ringformede flensen 19 til innsatsen 17 og den sirkulære tetteflaten 10, hvor kompresjonen frembringes ved hjelp av den øvre delen av den sylindriske holderen 112 i den første delen 111.

Uansett hvilken utførelsesform som velges med eller uten innsatsen 17, er det også en ringformet bæreflate utformet enten på den ringformede flensen 15 til innsatsholderen 11 eller ved den ringformede flensen 20 til en innsats 17 som dermed danner et midtre sirkulært rom på motsatt side av bunnen 4 til innsatsen 1.

En kaffeinnsats 1 holdes alltid av sin flens 5 på en tilsvarende bæreflate på den sylindriske holderen 12 til en innsatsholder 11 eller på en ringformet flens 19 til en innsats 17, hvor bunnen 4 er i umiddelbar nærhet av en ringformet flens, utformet enten av flensen 15 til en innsatsholder 12 eller av flensen 20 til en innsats 17, et midtre sirkulært rom som er motsatt til bunnen 4.

I en variant av ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen, vist i figur 7, utvides flensen 20 til innsatsen 17 i indre radiell retning med finner 21 som danner en vinkel p med horisontalplanet, og finnene 21 er rettet nedover.

I en annen variant av ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen, vist i figur 8, er en finger 22 plassert ved midten av det midtre sirkulære rommet, utformet av den ringformede flensen 20, forbundet med den ringformede flensen 20 av radielle koblingselementer 23. Den øvre flaten 24 til fingeren 22 er i en avstand e fra den ringformede flensen 20 som er den høyeste av de to.

Variantene vist i figurene 7 og 8 er beskrevet med henvisning til den ringformede flensen 20 til en innsats 17. Det er klart at disse variantene også kan direkte tilføres den ringformede flensen 20 til en innsatsholder 11.

Fingeren og finnene virker til å begrense strekkingen av innsatsens bunn under injeksjon av luft- og vannblandingen under trykk. Det er derfor mulig å ha en tynnere bunn 4 som virker som filter, siden bunnen 4 ikke lenger må motstå slike sterke trykkrefter.

Ekstraksjonsprosessen vil nå bli beskrevet mer detaljert i forbindelse med kaffeinnsatsen og ekstraksjonsanordningen i henhold til oppfinnelsen som nettopp er blitt beskrevet.

En ekstraksjonsinnsats 1 i henhold til oppfinnelsen, plasseres i ekstraksjonssystémet og innsatsen 1 plasseres enten direkte i en innsatsholder 11 eller i en innsats 17.

I alle tilfeller blir innsatsholderen 11 låst i tetteringen ved hjelp av tetteflaten 9.

Innføringen av innsatsen 1 medfører at injektoren 7 trenger inn i innsatsen 1 ved lokal oppriving av lokket 6.

Vannutløpshullene 71 er plassert på en slik måte at vannet injiseres noen få millimeter under lokket 6 og dermed i avstand fra rivesonen som er dannet ved penetrering av injektoren.

Som allerede nevnt, oppnås tetthet under ekstraksjonstrinnet ved kompresjon av flensen 5 til innsatsen 1 mot overflaten 10 til ekstraksjonsanordningen ved hjelp av den øvre delen av innsatsholderen 11.

Siden vannet er rettet oppover, vil injeksjon gjennom hullene 71 av injektoren 7, avbøyes mot den nedre flaten av lokket 6 i den øvre delen av innsatsen 1 og føres tilbake mot kaffelaget i en mer spredd form.

Vannet kommer dermed i kontakt med kaffesjiktet etter en delvis spredning og ikke lenger i form av noen få lokali-serte stråler.

Dette fenomenet er viktig under de første få sekundene av ekstraksjonstrinnet når kaffesjiktet ikke er stabilisert. I tillegg vil denne spredningen være gunstig dersom det er ønskelig å oppnå dispersjon og reduksjon av den kinetiske energien til vannet som injiseres, slik at kaffelaget ikke kompakteres unødig. Derved unngås faren for at kaffesjiktet tettes til under et kraftig trykk. Kaffesjiktet kompakteres lett og tomrommet i innsatsen fylles dermed med vann.

Gjennom resten av ekstraksjonsprosessen blir vannstrålene frigjort mer eller mindre i dette vannvolumet og i ingen tilfeller blir det rettet stråler direkte på kaffen.

Under ekstraksjonsprosessen under påvirkning av det hydro-statiske trykket som dannes av trykkfallet i kaffesjiktet i innsatsen, vil sideveggen 3 til innsatsen deformeres litt og omkretsen til bunnen 4 trykkes mot den indre ringformede flensen 15 til Innsatsholderen 11, eller til den indre ringformede flensen 20 til innsatsen 17, avhengig av den valgte utførelsesformen.

Det faktum at bunnen 4 til innsatsen 1 som utgjør filteret hviler på den ringformede flensen, gjør at innsatsen kan ha en sidevegg med minimal tykkelse. Strekk av denne sideveggen 3 til innsatsen 1 på grunn av ekspansjon av bunnen 4, absorberes av den ringformede flensen.

Dersom det er ønskelig å bruke tynne bunner 4, for eksempel for å bruke spesielle filtreringsflater, vil bruk av en innsats 17 eller en innsatsholder 11 med et moment og/eller finner, muliggjøre at strekking av bunnen 4 er begrenset,

slik at den ikke rives.

Under ekstraksjonsprosessen kan sideveggen 3 deformeres, men kommer umiddelbart i kontakt med en tilsvarende overflate til innsatsholderen 11 eller innsatsen 16, som også forhindrer at den sprekker.

Det er derfor mulig, ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, å ekstrahere åpne kaffeinnsatser og samtidig bruke innsatser med forskjellige former i en og samme ekstraksjonsanordning.

Claims (7)

1. Ekstraksjonsanordning for ekstraksjon av brent og malt kaffe som befinner seg i en åpen innsats, karakterisert ved at innsatsen omfatter en øvre flate, forsynt med en sirkulær fals (5) og en nedre flate forsynt med et filter, hvori en blanding av vann og luft injj seres under trykk av en injektor (7) som er omgitt av en tettende overflate (10) og gjennomborer den øvre overflaten til innsatsen, hvor tettheten under ekstraksjonen skjer ved kompresjon av den ringformede falsen (5) til innsatsen (1) mot tetteflaten (10) som omgir injektoren, hvor blandingen av vann og luft injeseres inne i innsatsen noen få millimeter under den øvre overflaten derav og i en stigende retning.

2. Ekstraksjonsanordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at filteret er i kontakt med en strekkbegrensning under ekstraksjonstrinnet.

3. Ekstraksjonsanordning i henhold til et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at innsatsen har en sidevegg (3) med hovedsaklig en frustokonisk form hvor det til falsen (5) er sveiset et lokk (6).

4. Ekstraksjonsanordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at den omfatter en tettering (8) med en tettef late (9) for en innsatsholder (11), som er omgitt av en tettef late (|0) en innsatsholder (11) med to diametralt motstående holdeører (121, 113) som er ment å samvirke med tetteflåtene (9) til tetteringen (8).

5. Ekstraksjonsanordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at injektoren omfatter vannut-løpshull (71) som danner en vinkel a på 0 til 25° med horisontalplanet.

6. Ekstraksjonsanordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at innsatsholderen (11) er utformet med en første del (111), bestående av en sylindrisk holder (112), forsynt med holdeører (113) og en bunn (114) og en andre del bestående av en innsats (17), plassert mellom den første delen (111) og tetteflaten (10).

7. Ekstraksjonsanordning i henhold til kravene 1 til 6, karakterisert ved at selve innsatsholderen (111) eller innsatsen (17) omfatter en indre ringformet flens (15, 20) som definerer et midtre sirkulært rom, motstående til bunnen (4) til innsatsen (1) og omfatter midler for å begrense strekking av bunnen (4) under injeksjon av en blanding av vann og luft under trykk i innsatsen (1).