PT1882433E - Máquina de café com doseador com aquecimento autónomo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO “MÁQUINA DE CAFÉ COM DOSEADOR COM AQUECIMENTO AUTÓNOMO” A presente invenção diz respeito a uma máquina de café com um doseador dorado de aquecimento autónomo, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, e a um método para a preparação de café, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 7. 0 café (bebida) tem sido sempre bastante divulgado e popular; na realidade, presentemente encontra-se disponível de diversas maneiras que diferem entre si quer em termos da mistura inicial quer em termos dos dispositivos de extracçao (temperatura e tempo de extracção, quantidade de água utilizada, etc.). A preparação automática de café tem sido objecto de diversos aperfeiçoamentos, quase todos orientados para garantir que possa haver sempre água disponível, no momento pretendido, à temperatura ideal, à pressão exigida e nas quantidades necessárias.

Entre os progressos mais recentes é possível, certamente, incluir a máquina descrita no pedido de patente de invenção EP1074210. A máquina dispõe de um doseador que se encontra ligado à caldeira por meio de um dispositivo para regular a circulação no termossifão, podendo ser regulada quer para fornecer café do tipo medíterrânico (obtido com 15 a 25 mL de água à temperatura aproximada de 98 °C que passa através de uma mistura de café moído, durante aproximadamente 30 segundos) quer para fornecer café-creme (obtido a partir de misturas leves em que 100 a 120 mL de água à temperatura aproximada de 90 °C são obrigados a passar durante cerca de 20 segundos através do café moído) que se encontra mais generalizado no norte da Europa.

No entanto, a passagem de um tipo para outro implica a execução de operações complexas e de longa duração para calibrar a válvula reguladora a qual, precisamente devido ao tempo necessário para isso, não pode ser feita durante a utilização 1 entre o caudal de água das partes do tubo 7 de água fria e do tubo 8 de água quente existentes a jusante. 0 tubo 7 de água fria permite que haja passagem de fluidos entre o acessório doseador 4 e o dispositivo de admissão 2, sem que haja qualquer elemento especifico para fazer variar a temperatura da água que por ai passa.

No entanto, o tubo 8 para a água quente dispõe de um dispositivo de aquecimento 12 que consegue efectuar um aumento bastante significativo da temperatura e/ou da pressão da água que passa pelo próprio tubo 8 de água quente. 0 dispositivo de aquecimento 12 está montado a montante do acessório doseador 4 e a jusante dos elementos 11 de divisão do caudal que separam, quando se encontram presentes, do caudal que não terá de ser aquecido a parte do caudal que tem de ser aquecida. 0 acessório doseador 4 e pelo menos um troço da parte terminal 9 são construídos dentro da unidade doseadora 13 que serve para realizar o engate com a unidade de infusão 5 e encaminhar o caudal de água, à temperatura conveniente, proveniente do acessório doseador 4, de modo a que possa passar pela câmara de infusão 6, extraindo os aromas do café da maneira mais homogénea possível. A temperatura da unidade doseadora 13 tem de ser mantida tão próxima quanto possível da temperatura da água que passa pela parte terminal 9, para que a temperatura da água não fique sujeita às variações originadas pelo diferencial térmico relativamente à unidade doseadora 13, quando por aí passa.

Deste modo, é possível garantir um nível elevado da qualidade do café produzido pela máquina.

Para se garantir que a unidade doseadora 13 consegue manter a temperatura desejada, isto é, para compensar as perdas térmicas devidas à dissipação no ambiente envolvente, instala-se dentro da unidade doseadora 13 um gerador de calor 14, 4 interposto a independente do dispositivo de aquecimento 12, montante do tubo 8 da água quente.

Assim sendo, o gerador de calor 14 assume a função que era desempenhada, nas máquinas com circulação por termossifão, directamente pela água quente que corria dentro da unidade doseadora 13.

De forma vantajosa, o gerador de calor 14 pode ser uma resistência eléctrica, de preferência ligada à rede pública de energia eléctrica que alimenta a máquina de café, de tal maneira que a energia eléctrica por ele solicitada é subtraída à energia eléctrica solicitada pelos outros componentes.

Uma vez que a energia eléctrica solicitada à rede eléctrica pública depende apenas do calor dissipado, então a energia eléctrica solicitada pelo gerador de calor 14 para aquecer a unidade doseadora 13 não irá fazer falta ao dispositivo de aquecimento 12 para aquecer a parcela de água que foi prevíamente utilizada para aquecer indirectamente a unidade doseadora 13.

Deste modo, é possível instalar uma máquina nova no local de uma máquina velha sem que seja necessário modificar o sistema eléctrico dimensionado e instalado para alimentar a máquina antiga. A unidade doseadora 13 dispõe também de um detector de temperatura 15 capaz de gerar um sinal indicador da temperatura do próprio doseador. A unidade doseadora 13 é feita de um material termicamente condutor, de preferência um metal. 0 dispositivo de aquecimento 12 compreende, de forma vantajosa, um permutador de calor 16 montado na caldeira 1? da máquina; em alternativa, pode ser constituído pela própria caldeira 17 que recebe água fria proveniente da parte inicial 10 do tubo de água quente. 5

Assim sendo, o permutador de calor 16 recebe calor proveniente da caldeira 17 e aquece a água contida no tubo 8 de água fria até uma temperatura Tc. A temperatura Tc é escolhida de modo a garantir um nível elevado de eficiência da caldeira 17 e está compreendida, geralmente, entre 110 °C e 125 °C, pelo que a máquina pode ser sempre alimentada com água quente para qualquer solicitação. 0 tubo 7 de água fria mantém-se separado do tubo 8 de água quente até um local de mistura 18 que define o início da parte final 9. A montante do local de mistura 18 estão previstos, tanto no tubo 7 de água fria como no tubo 8 de água quente, os respectivos estranguladores 19 para regular os caudais, e a montante deles são instaladas respectivamente uma primeira válvula 20 e uma segunda válvula 21; tais válvulas podem ser, vantajosamente, válvulas de solenoide. A segunda válvula 21 pode ser ligada, de forma vantajosa, a jusante do dispositivo de aquecimento 12 e também pode, no caso de ser uma válvula de três vias, ligada a uma saída 22 para permitir a descarga da pressão residual a jusante dela, no tubo 8 de água quente e/ou proveniente da parte terminal 9. A máquina possui também um dispositivo de regulação 23 ligado ao gerador de calor 14 e/ou ao detector de temperatura 15 e/ou a cada uma das válvulas 20, 21 e/ou à bomba 3, de modo a receber, de qualquer destes órgãos, os sinais deles provenientes e/ou para os regular.

Assim sendo, pode receber o sinal representativo da temperatura da unidade doseadora 13, proveniente do detector de temperatura 15, e regular consequentemente o gerador de calor 14 para fazer aumentar, se necessário, a temperatura da unidade doseadora 13 até ao valor desejado.

Por exemplo, as válvulas 2 0 e 21 podem ser comandadas pelo dispositivo de regulação 23 de modo a permitir a passagem de 6 impulsos de água fria no tubo 7 de água fria e de impulsos de água quente no tubo 8 de água quente, respectivamente.

Ao mesmo tempo, a ligação do dispositivo de regulação 23 às válvulas 20 e 21 permite regular, respectivamente o, caudal no tubo 7 de água fria e no tubo 8 de água quente e consequentemente permite regular a temperatura da água que corre a jusante do local de mistura 18 no interior da parte final 9.

De forma vantajosa, a máquina de café também pode dispor de um selector (não ilustrado na figura), por exemplo, um selector rotativo ou um selector de tipo botão de pressão que permita que o operador escolha o programa de acordo com o qual pretende preparar o café.

Esse selector é ligado ao dispositivo de regulação 23 para determinar a maneira como têm de ser interpretados os dados recebidos para comandar as válvulas 20 e 21 e/ou o gerador de calor 14 e/ou a bomba 3.

Descrever-se-á seguidamente dois modos possíveis de exploração da máquina de café, de acordo com uma variante da presente invenção, e demonstrar-se-á o modo como a temperatura da unidade doseadora 13 pode ser rápida e eficientemente aumentada ou diminuída no caso de não se encontrar já à temperatura necessária para a preparação de um café do tipo desejado.

Consideremos, por exemplo, o passo para a preparação de um café de tipo mediterrânico: temperatura mais elevada, caudais de água mais elevados e menores volumes, comparativamente com o café-creme.

Nesse caso, quando o operador actua sobre o selector, por exemplo, pressionando o botão de pressão correspondente ao café de tipo mediterrânico, o dispositivo de regulação 23 verifica se a temperatura da unidade doseadora 13 corresponde à prevista no programa; se a temperatura for demasiadamente baixa, é transmitido um sinal ao gerador de calor 14 que vai aquecer a unidade doseadora 13 até esta atingir a temperatura correcta. 7

As válvulas 20 e 21 são comandadas de tal maneira que, a jusante do local de mistura 18, na parte terminal 9, a temperatura da água corresponda à necessária para um café de tipo mediterrânico.

Deste modo, a água e a unidade doseadora 13 têm a mesma temperatura, não ficando a água sujeita a nenhuma variação de temperatura durante a sua passagem pela unidade doseadora 13.

Uma vez que a temperatura tem de ser a correcta, não tanto no início da parte final 9, mas sim no interior da câmara de infusão 6, é claramente possível ajustar os programas do dispositivo de regulação 23 de maneira a que tanto a temperatura da água misturada no início da parte final 9 como a temperatura da unidade doseadora 13 sejam tais que se obtenha a temperatura óptima da água dentro da câmara de infusão 6. Isto exige apenas a execução de operações simples de calibração inicial, que podem ser feitas facilmente, uma vez para cada tipo de café.

De forma facultativa, também é possível combinar o efeito de aquecimento produzido pelo gerador de calor 14 com o efeito de aquecimento produzido pela água que passa pela parte terminal 9: regulando convenientemente as válvulas 20 e 21, é possível, conhecendo a temperatura da unidade doseadora 13 e os parâmetros estruturais, seleccionar a temperatura da água de tal maneira que esta esteja ligeiramente mais quente do que aquilo que seria necessário ao passar pelo tubo doseador 15.

Desse modo, durante a sua passagem pelo tubo doseador 15, a água transfere calor para a unidade doseadora 13, tendo lugar o duplo efeito de levar a água para a temperatura correcta para preparação do café e o de acelerar o aquecimento da própria unidade doseadora 13. os O dispositivo de regulação 23 dispõe, de forma vantajosa, de meios para determinar dinamicamente a temperatura da água que tem de ser transportada na parte final 9, tanto de acordo com o tipo de bebida que se pretenda preparar (isto é, os valores necessários de caudal, volume e temperatura da água) como de acordo com as especificações de projecto da máquina (valores de inércia térmica dos elementos por onde passa a água, tempos de passagem, temperatura medida, potência eléctrica instantânea do gerador de calor 14, etc.).

Deste modo, é possivel enviar para a parte final 9 água ligeiramente mais quente no inicio do passo de preparação do café e que irá alcançar, consequentemente, à medida que a unidade doseadora 13 vai ficando gradualmente mais quente, reduzindo-se assim a temperatura da referida água enviada para a parte terminal 9, a temperatura correcta de funcionamento.

As válvulas 20 e 21 podem ser ajustadas de modo a determinarem com exactidão a razão entre o caudal de água quente e o caudal de água fria.

De forma vantajosa, é possivel acrescentar outros detectores de temperatura (não ilustrados) que serão montados tanto no tubo 7 de água fria como no tubo 8 de água quente, de modo a fornecerem aos dispositivos de regulação a informação necessária para um ajustamento ainda mais exacto da regulação operacional das válvulas 20 e 21 e o ajustamento mais exacto da temperatura final da água que corre a jusante do local de mistura 18 no interior da parte final 9.

Depois de se ter preparado um café de tipo mediterrânico, no caso de se desejar preparar um tipo de café que requeira uma temperatura mais baixa, por exemplo, um café-creme, eventualmente poderia ser necessário arrefecer a unidade doseadora 13 para impedir que a água de infusão ficasse excessivamente quente.

Quando o operador actua sobre o comando para preparar o café-creme, o dispositivo de regulação 23, com base nos dados da programação, mede a temperatura da unidade doseadora 13 e faz circular água a uma temperatura que é ligeiramente menor do que a temperatura óptima, pelo que essa água, ao entrar em contacto com a unidade doseadora 13, recebe dela o calor necessário para 9 atingir a temperatura correcta, arrefecendo simultaneamente a unidade doseadora 13.

Nesse caso, também é possivel fazer a regulação dinâmica das temperaturas: sendo conhecidos os parâmetros estruturais, de acordo com a variação de temperatura da unidade doseadora 13, o dispositivo de regulação 23 irá fazer funcionar, vantajosamente, as válvulas 20 e 21, de tal maneira que a água que passa pela parte final 9 apresenta uma temperatura variável, de modo a adquirir o calor que a unidade doseadora 13 lhe consegue fornecer, para que possa sempre chegar à câmara de infusão 6 à mesma temperatura correcta.

Estes exemplos funcionais descrevem o modo como é possivel ajustar a temperatura da unidade doseadora 13, actuando simultaneamente sobre o elemento 14 gerador de calor e sobre a mistura dinâmica dos caudais de água regulados pelas válvulas 20 e 21.

Como é natural, um especialista na matéria, para poder responder a requisitos eventuais e específicos, pode determinar diversas modificações e variantes no que respeita às configurações descritas anteriormente, sem com isso se afastar do âmbito de protecção da invenção tal como definida pelas reivindicações anexas.

Lisboa, 2 3 JUL. 2008 10

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Máquina de café que compreende: - um dispositivo de admissão (2) para permitir a introdução de água proveniente de uma fonte exterior, estando essa água a uma temperatura de admissão Te; uma parte doseadora (4) que vai permitir que seja introduzido um líquido no reservatório que é exterior em relação à máquina de café; - um tubo (7) de água fria que liga o dispositivo de amissão (2) à parte doseadora (4) de modo a que por aí passem fluídos e que possui uma primeira válvula (20) que pode seccionar reversivelmente o tubo (7) de água fria; - um tubo (8) de água quente que estabelece a ligação do dispositivo de admissão (2) com a parte doseadora (4) de modo a permitir a passagem de fluídos e que compreende o dispositivo de aquecimento (12) que serve para aquecer a água até uma temperatura bastante superior ao valor Te, e uma segunda válvula (21) que pode seccionar reversivelmente o tubo (8) de água quente; uma unidade doseadora (13) que compreende a parte doseadora (4) e que pode engatar numa unidade de infusão (5) que pode conter o café moído; sendo essa máquina de café caracterizada pelo facto de compreender: - um gerador de calor (14) que é independente do dispositivo de aquecimento (12); - um detector de temperatura (15); - um dispositivo de regulação (23) ligado simultaneamente ao detector de temperatura e pelo menos a uma das válvulas (20, 21) . 1
2. 2. Máquina de café de acordo com a reivindicação 1, em que o gerador de calor (14) está no interior da unidade doseadora (13) .
3. 3. Máquina de café de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que o dispositivo de regulação (23) é capaz de comandar as válvulas (20, 21) de acordo com a temperatura medida pelo detector de temperatura (15).
4. 4. Máquina de café de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que o dispositivo de regulação (23) é capaz de comandar o gerador de calor (14) de acordo com a temperatura medida pelo detector de temperatura (15).
5. 5. Máquina de café de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que o gerador de calor (14) é uma resistência eléctrica.
6. 6. Máquina de café de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que há um dispositivo selector que serve para modificar a resposta do dispositivo de regulação (23) ao sinal gerado pelo detector de temperatura (15) , pelo menos para uma parte dos possíveis sinais que possam ser gerados pelo detector de temperatura (15).
7. 7. Máquina de café de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que o gerador de calor 114) está ligado ao dispositivo de regulação (23).
8. 8. Método para preparar café, o qual compreende os passos seguintes: - arranjar uma máquina de café de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7 ; 2 - utilizar o sinal proveniente do detector de temperatura (15) existente nessa máquina para comandar pelo menos uma das válvulas (20, 21) da máquina.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, em que o sinal proveniente do detector de temperatura (15) é utilizado para comandar o gerador de calor (14) da máquina.
10. 10. Método de acordo com uma qualquer das reivindicações 8 ou 9, em que há pelo menos uma válvula (20, 21) que é regulada para o modo de impulsos para poder gerar impulsos de água a jusante dela.
11. 11. Método de acordo com uma qualquer das reivindicações 8 a 10, em que há pelo menos uma válvula (20, 21) que é regulada de modo a obter-se, na parte final (9), água a uma temperatura predeterminada.
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 11, em que a temperatura da água predeterminada é seleccionada pelo operador com a finalidade de obter uma bebida especifica antes de o dispositivo de regulação (23) actuar sobre a referida válvula (20, 21), eventualmente única.
13. 13. Método de acordo com a reivindicação 12, em que a temperatura da água predeterminada é seleccionada entre um conjunto de temperaturas predeterminadas, optando por uma das inúmeras opções proporcionadas pelo dispositivo selector que permite a seiecção de uma opção entre um conjunto de programas funcionais da máquina.
14. 14. Método de acordo com a reivindicação 11, em que o dispositivo selector define um programa entre um conjunto de 3 programas de controlo, definindo os programas de controlo, durante o funcionamento da máquina, pelo menos duas temperaturas diferentes para a água que corre na parte final (9) .
15. 15. Método de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que os programas de controlo definem pelo menos duas quantidades diferentes de água, que têm de passar pelo local de doseamento.
16. 16. Método de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, em que a temperatura da água na parte final (9) é praticamente igual à temperatura da unidade doseadora (13) . Lisboa, 23 JUL. 2008 â