RU2811469C2 - Automatic system for supplying roasted coffee beans and corresponding method - Google Patents
Automatic system for supplying roasted coffee beans and corresponding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811469C2 RU2811469C2 RU2021131766A RU2021131766A RU2811469C2 RU 2811469 C2 RU2811469 C2 RU 2811469C2 RU 2021131766 A RU2021131766 A RU 2021131766A RU 2021131766 A RU2021131766 A RU 2021131766A RU 2811469 C2 RU2811469 C2 RU 2811469C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coffee beans
- coffee
- volume
- dosing device
- beans
- Prior art date
Links
- 241000533293 Sesbania emerus Species 0.000 title claims abstract description 127
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 235000013353 coffee beverage Nutrition 0.000 claims abstract description 67
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 5
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 claims description 31
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 claims description 31
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 28
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 235000015114 espresso Nutrition 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013124 brewing process Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 235000021481 specialty coffee Nutrition 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область применения изобретенияScope of the invention
Настоящее изобретение относится к автоматической системе, выполненной с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину, в которой зерна будут размалываться, а затем будет проводиться экстракция и выдача кофейного напитка. Изобретение дополнительно относится к способу приведения в действие такой системы.The present invention relates to an automatic system configured to feed a specified quantity of roasted coffee beans into a fully automatic machine in which the beans will be ground and then extracted and dispensed as a coffee beverage. The invention further relates to a method for operating such a system.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention
В настоящее время с технической точки зрения все более совершенствуются полностью автоматические машины для переработки обжаренных кофейных зерен в подаваемый в чашку кофейный напиток. Такие машины отличаются высоким уровнем оптимизации технологии помола (для получения обжаренного и молотого кофе из исходных обжаренных кофейных зерен) и контроля экстракции (в процессе экстракции кофейного напитка). При этом свежесть кофе остается ключевым управляющим параметром, влияющим на качество приготовленного кофейного напитка.Nowadays, from a technical point of view, fully automatic machines for processing roasted coffee beans into a coffee drink served in a cup are becoming increasingly improved. Such machines are characterized by a high level of optimization of grinding technology (to obtain roasted and ground coffee from the original roasted coffee beans) and extraction control (in the process of extracting the coffee drink). At the same time, the freshness of the coffee remains a key control parameter affecting the quality of the prepared coffee drink.
В ходе хранения и транспортировки за пределы завода-изготовителя обжаренные кофейные зерна хранят в герметичном воздухонепроницаемом упаковочном контейнере с клапаном дегазации, позволяющим дегазировать кофе в течение срока его хранения, не допуская попадания воздуха в упаковочный контейнер, таким образом, предотвращая окисление обжаренных кофейных зерен.During storage and transport outside the manufacturing plant, roasted coffee beans are stored in a sealed, airtight packaging container with a degassing valve to allow the coffee to be degassed during its shelf life without allowing air into the packaging container, thereby preventing oxidation of the roasted coffee beans.
После открытия такого герметичного воздухонепроницаемого упаковочного контейнера, как правило, для подачи обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину, такие обжаренные кофейные зерна часто хранят в негерметичной емкости в верхней части машины для непрерывной подачи в машину для приготовления кофейных напитков (как правило, для подачи на мельницу для зерен). Такой способ хранения предполагает прямой и постоянный контакт кофейных зерен с воздухом, а значит, и с кислородом, и кофе, как всякий продукт природного происхождения, состаривается и, в частности, окисляется.After opening such a sealed, airtight packaging container, typically to feed roasted coffee beans into a fully automatic machine, such roasted coffee beans are often stored in a non-sealed container at the top of the machine for continuous feeding into a coffee beverage brewing machine (typically for feeding into grain mill). This storage method involves direct and constant contact of coffee beans with air, and therefore with oxygen, and coffee, like any product of natural origin, ages and, in particular, oxidizes.
Вкус окисленного кофе сразу же обнаруживается потребителем: например, и по данным собственного органолептического исследования такой окисленный вкус может обнаруживаться при абсорбции 80 микрограммов кислорода (O2) 1 граммом кофе, что соответствует объемному соотношению 3% кислород/кофе или 15% воздух/кофе. Согласно первому изданию руководства Coffee Freshness Handbook, опубликованному организацией Specialty Coffee Association, было обнаружено, что в упакованном кофе кислород даже при очень низких концентрациях (менее 2%) мигрирует в кофе и способствует реакциям окисления. Более того, исследование показывает, что определенные виды ароматических соединений в кофе начинают улетучиваться почти сразу же после помола, и наибольшая степень потери химической свежести отмечается в первый месяц хранения кофе, которая может меняться в зависимости от смеси сортов кофе, степени обжарки или методики экстракции. Диоксид углерода также влияет на экстракцию: необходимо корректировать параметры экстракции эспрессо, чтобы учитывать уровень свежести кофе, поскольку это приводит к увеличению сопротивления потоку воды и влияет на контакт между экстрагирующей водой и кофе.The taste of oxidized coffee is immediately detectable by the consumer: for example, and according to our own sensory research, such oxidized taste can be detected when 80 micrograms of oxygen (O 2 ) are absorbed by 1 gram of coffee, which corresponds to a volume ratio of 3% oxygen/coffee or 15% air/coffee. According to the first edition of the Coffee Freshness Handbook published by the Specialty Coffee Association, it has been found that in packaged coffee, oxygen, even at very low concentrations (less than 2%), migrates into the coffee and promotes oxidation reactions. Moreover, the study shows that certain types of aroma compounds in coffee begin to volatilize almost immediately after grinding, and the greatest degree of loss of chemical freshness is observed in the first month of coffee storage, which can vary depending on the coffee blend, roast level, or extraction technique. Carbon dioxide also affects extraction: espresso extraction parameters need to be adjusted to take into account the freshness level of the coffee, as this increases resistance to water flow and affects the contact between the extracting water and the coffee.
Обжаренные кофейные зерна, даже несмотря на меньшую чувствительность по сравнению с молотым кофе (поскольку отличаются меньшим соотношением поверхность/объем), после вскрытия воздухонепроницаемых упаковочных контейнеров, используемых для их транспортировки, и хранения в стандартных бункерах/емкостях для зерен в верхней части машин находятся в постоянном контакте с воздухом, в результате чего кофейные зерна теряют свою свежесть, поэтому вкус окисленного кофе (привкус окисления) можно почувствовать уже всего лишь через несколько дней, как правило, уже через три дня при хранении в условиях окружающей среды. Более того, такой эффект становится более очевидным и возникает раньше в полностью автоматических кофемашинах, поскольку емкости для зерен (бункеры), как правило, расположены в верхней части таких машин, а потому подвержены воздействию более высоких температур из-за места установки нагревательных элементов машины. Теоретически, согласно уравнению Аррениуса, кинетика химической реакции ускоряется в два раза при каждом увеличении температуры на 10 градусов (°C).Roasted coffee beans, although less sensitive than ground coffee (due to their smaller surface/volume ratio), are in good condition after opening the airtight packaging containers used for transporting them and storing them in standard hoppers/bean containers on top of the machines. constant contact with air, as a result of which the coffee beans lose their freshness, so the taste of oxidized coffee (oxidation flavor) can be felt after just a few days, usually after three days when stored under ambient conditions. Moreover, this effect becomes more obvious and occurs earlier in fully automatic coffee machines, since the bean containers (hoppers) are usually located on the top of such machines and are therefore exposed to higher temperatures due to the location of the heating elements of the machine. Theoretically, according to the Arrhenius equation, the kinetics of a chemical reaction doubles for every 10 degrees (°C) increase in temperature.
Производители кофе предлагали различные варианты решения для лучшего сохранения обжаренных кофейных зерен. Например, специалистам в данной области известен EP 2848168 А1, где описан способ приготовления кофе эспрессо, начиная с обжаренных кофейных зерен: кофейные зерна подаются в закрытую емкость, в которой создается вакуум для лучшего сохранения зерен. Затем заранее заданное количество кофейных зерен переносится из закрытой емкости в дозирующую камеру и в устройство для помола, где будет размалываться порция кофейных зерен, попадающая в устройство для помола. В документе US20160374361 А1 раскрывается конструкция воздухонепроницаемого контейнера с инертным газом или CO2 под давлением для долговременного сохранения свежести обжаренных кофейных зерен по аромату и вкусу, так что обеспечиваются низкие остаточные концентрации кислорода и влаги в конструкции воздухонепроницаемого контейнера, а кофе хорошо сохраняется в течение длительного времени. В документе WO 2013/167958 А1 описан контейнер, в котором можно хранить кофейные зерна, где внутренний объем заполнен инертным газом под давлением, для поддержания свежести кофейных зерен в течение длительного времени.Coffee producers have proposed various solutions to better preserve roasted coffee beans. For example, those skilled in the art know EP 2848168 A1, which describes a method for preparing espresso coffee, starting with roasted coffee beans: the coffee beans are fed into a closed container in which a vacuum is created to better preserve the beans. A predetermined amount of coffee beans is then transferred from the closed container into the dosing chamber and into the grinding device, where the portion of coffee beans entering the grinding device will be ground. US20160374361 A1 discloses the design of an airtight container with inert gas or pressurized CO 2 for long-term preservation of the freshness of roasted coffee beans in aroma and taste, so that the residual oxygen and moisture concentrations in the airtight container structure are low and the coffee is well preserved for a long time . WO 2013/167958 A1 describes a container in which coffee beans can be stored, where the internal volume is filled with an inert gas under pressure to maintain the freshness of the coffee beans for a long time.
Вместе с тем такие известные системы отличаются рядом недостатков:However, such known systems have a number of disadvantages:
- вакуум и атмосфера инертного газа под давлением стоят дорого и нуждаются в надлежащем контроле;- vacuum and pressurized inert gas atmospheres are expensive and require proper control;
- при использовании вакуума летучие вещества кофе каждый раз удаляются, поэтому даже несмотря на замедление или ограничение окисления кофе, в процессе поддержания вакуума кофе утрачивает множество ароматических веществ;- when using a vacuum, the volatile substances of coffee are removed every time, so even though the oxidation of coffee is slowed down or limited, in the process of maintaining a vacuum, coffee loses many aromatic substances;
- такие системы не имеют никакой системы регулируемого дозирования для подачи только требуемого свежесохраненного количества; в известных системах используется время или объемное дозирование для подачи обжаренного и молотого кофе для приготовления напитка, а потому нет возможности обнаружить какое-либо изменение плотности продукта или различия между последовательно приготовленными напитками, что приводит к низкой воспроизводимости готового напитка и расхождениям для конечного потребителя.- such systems do not have any controlled dosing system to supply only the required freshly stored quantity; Prior art systems use time or volumetric dosing to deliver roasted and ground coffee to prepare the beverage and therefore have no way to detect any change in product density or differences between successively prepared beverages, resulting in low reproducibility of the finished beverage and discrepancies for the end consumer.
Настоящее изобретение призвано преодолеть ограничения и проблемы, упомянутые при описании существующих автоматических систем, и предложить простое и дешевое решение для сохранения и дозирования кофейных зерен из контейнера в полностью автоматические машины. Изобретение также направлено на достижение других целей и, в частности, на решение других проблем, которые будут упомянуты в остальной части настоящего описания.The present invention aims to overcome the limitations and problems mentioned in the description of existing automatic systems and to provide a simple and low-cost solution for storing and dispensing coffee beans from a container into fully automatic machines. The invention also aims to achieve other objects and, in particular, to solve other problems which will be mentioned in the remainder of the present description.
Цель и изложение сущности изобретенияPurpose and summary of the invention
В соответствии с первым аспектом изобретение относится к системе подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка: система содержит герметичный контейнер переменного объема с приемником определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна, причем приемник определенного объема выполнен с возможностью изменения своего внутреннего объема для его корректировки в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен. Система дополнительно содержит активное устройство дозирования, выполненное с возможностью перемещения кофейных зерен относительно приемника определенного объема, при этом устройство дозирования также является герметичным по отношению к внешней среде при перемещении кофейных зерен.According to a first aspect, the invention relates to a system for supplying a predetermined quantity of coffee beans to a beverage preparation device for preparing a coffee beverage: the system comprises a sealed variable volume container with a predetermined volume receptacle in which the coffee beans are stored, the predetermined volume receptacle being capable of changing its internal volume to adjust it depending on the number of coffee beans stored in it. The system further comprises an active dosing device configured to move coffee beans relative to a receptacle of a certain volume, wherein the dosing device is also sealed with respect to the external environment when moving coffee beans.
Устройство дозирования в системе настоящего изобретения выполнено с возможностью осуществления функции насоса или обратного насоса для перемещения кофейных зерен из приемника определенного объема или в приемник определенного объема, соответственно. Как правило, устройство дозирования, контактирующее с кофейными зернами, выполнено из сжимаемого материала, твердость которого ниже твердости кофейных зерен.The dosing device in the system of the present invention is configured to function as a pump or a return pump to move coffee beans from or to a specified volume receptacle, respectively. Typically, the dosing device in contact with the coffee beans is made of a compressible material whose hardness is lower than that of the coffee beans.
В системе настоящего изобретения контейнер переменного объема, как правило, содержит поршневой элемент, смещающийся под действием силы тяжести внутри приемника определенного объема для корректировки внутреннего объема такого приемника в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен.In the system of the present invention, the variable volume container typically includes a piston element that moves under the influence of gravity within a receptacle of a certain volume to adjust the internal volume of such receptacle depending on the number of coffee beans stored therein.
Поршневой элемент предпочтительно дополнительно содержит клапан регулирования давления с пороговым давлением, эквивалентным весу поршневого элемента. Поршневой элемент, как правило, плотно закрывает приемник определенного объема, выполняя функцию крышки.The piston element preferably further comprises a pressure control valve with a threshold pressure equivalent to the weight of the piston element. The piston element, as a rule, tightly closes the receiver of a certain volume, performing the function of a lid.
В системе настоящего изобретения приемник определенного объема предпочтительно выполнен в виде герметичного эластичного контейнера, способного сжиматься и уменьшать свой объем для его корректировки в зависимости от объема остающихся в нем кофейных зерен.In the system of the present invention, the volumetric receptacle is preferably designed as a sealed elastic container capable of being compressed and reduced in volume to adjust according to the volume of coffee beans remaining therein.
В предпочтительном варианте осуществления системы настоящего изобретения устройство дозирования содержит два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра в непосредственном контакте друг с другом в процессе подачи кофейных зерен. Устройство дозирования, как правило, содержит пару находящихся в зацеплении зубчатых колес для перемещения кофейных зерен из приемника определенного объема и в него.In a preferred embodiment of the system of the present invention, the dosing device comprises two counter-rotating cylinders in direct contact with each other during the dispensing of coffee beans. The dosing device typically includes a pair of meshed gears to move coffee beans from and into a receptacle of a specified volume.
Система предпочтительно дополнительно содержит устройство взвешивания, расположенное на выходе устройства дозирования, для взвешивания подаваемых зерен. Устройство взвешивания, как правило, управляет работой устройства дозирования и, тем самым, количеством подаваемых кофейных зерен.The system preferably further comprises a weighing device located at the outlet of the dosing device for weighing the supplied grains. The weighing device generally controls the operation of the dosing device and thus the quantity of coffee beans supplied.
В одном варианте осуществления изобретения система дополнительно содержит блок управления, управляющий работой устройства дозирования в зависимости от типа кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка. В другом варианте осуществления система дополнительно содержит блок управления, управляющий работой устройства дозирования и устройства взвешивания в зависимости от типа кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка. Блок управления предпочтительно дополнительно содержит механизм отслеживания крутящего момента, создаваемого устройством дозирования.In one embodiment of the invention, the system further comprises a control unit that controls the operation of the dosing device depending on the type of coffee beans and/or coffee drink being prepared. In another embodiment, the system further comprises a control unit that controls the operation of the dosing device and the weighing device depending on the type of coffee beans and/or coffee drink being prepared. The control unit preferably further comprises a mechanism for monitoring the torque generated by the dosing device.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения система дополнительно содержит мельницу, на которую поступают зерна, подаваемые системой, и которая превращает их в обжаренный и молотый кофе.In yet another preferred embodiment of the invention, the system further comprises a mill that receives the beans fed by the system and converts them into roasted and ground coffee.
В соответствии со вторым аспектом изобретение относится к способу приведения в действие системы для подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка в соответствии с описанным выше, причем способ включает следующие стадии:According to a second aspect, the invention relates to a method for operating a system for supplying a predetermined amount of coffee beans to a beverage preparation apparatus for preparing a coffee beverage as described above, the method comprising the following steps:
- система должна подавать определенное количество кофейных зерен для приготовления определенного кофейного напитка в устройстве для приготовления напитка;- the system must supply a certain number of coffee beans to prepare a certain coffee drink in the beverage preparation device;
- в зависимости от приготовляемого кофейного напитка и/или особенностей подаваемых кофейных зерен устройство дозирования функционирует в течение определенного времени, чтобы обеспечить подачу необходимого количества;- depending on the coffee drink being prepared and/or the characteristics of the coffee beans supplied, the dosing device operates for a certain time to ensure that the required quantity is supplied;
- контейнер переменного объема изменяет внутренний объем приемника определенного объема, чтобы корректировать его в зависимости от количества хранящихся кофейных зерен, исключая любое замещение свободного объема воздухом в приемнике определенного объема.- the variable volume container changes the internal volume of the defined volume receiver to adjust it depending on the number of coffee beans stored, eliminating any replacement of the free volume with air in the defined volume receiver.
В способе изобретения блок управления, как правило, управляет работой устройства дозирования и необязательно устройства взвешивания в зависимости от типа кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка.In the method of the invention, the control unit typically controls the operation of the dosing device and optionally the weighing device depending on the type of coffee beans and/or coffee drink being prepared.
В способе изобретения блок управления предпочтительно соединен с мельницей в устройстве для приготовления напитка или в системе, так что блок управления передает мельнице параметры помола для подаваемых кофейных зерен в зависимости от приготовляемого кофейного напитка и/или особенностей подаваемых кофейных зерен.In the method of the invention, the control unit is preferably connected to the mill in the beverage preparation device or system, so that the control unit transmits to the mill grinding parameters for the supplied coffee beans depending on the coffee drink being prepared and/or the characteristics of the supplied coffee beans.
В способе в соответствии с изобретением блок управления, как правило, получает от интерфейса или ЧМИ информацию о приготовляемом кофейном напитке, а затем подключается к базе данных для получения информации о количестве необходимых кофейных зерен и параметрах помола для подачи команды на устройство дозирования и мельницу, соответственно.In the method according to the invention, the control unit typically receives information about the coffee drink being prepared from the interface or HMI and then connects to a database to obtain information about the number of coffee beans required and the grinding parameters to command the dosing device and the mill, respectively. .
В соответствии с другим вариантом осуществления в способе настоящего изобретения пользователь вводит в блок управления информацию о количестве кофейных зерен и/или параметрах помола для подачи команды на устройство дозирования и мельницу, соответственно.According to another embodiment, in the method of the present invention, the user inputs information about the number of coffee beans and/or grinding parameters into the control unit to command the dosing device and the mill, respectively.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Дополнительные признаки, преимущества и цели настоящего изобретения будут понятны специалисту в данной области после прочтения приведенного ниже подробного описания вариантов осуществления настоящего изобретения при их рассмотрении вместе с фигурами на прилагаемых графических материалах.Additional features, advantages and objectives of the present invention will become apparent to one skilled in the art upon reading the following detailed description of embodiments of the present invention when taken in conjunction with the figures in the accompanying drawings.
На Фиг. 1a–b согласно известному предшествующему уровню техники показаны кофейные зерна, содержащиеся внутри пакета, изготовленного из непроницаемого для воздуха, и в частности для кислорода, материала, и соответственно, кофейные зерна после вскрытия пакета через несколько недель или несколько месяцев хранения зерен, с тем чтобы они контактировали с кислородом и, следовательно, подвергались окислению.In FIG. 1a-b according to the known prior art show coffee beans contained inside a bag made of a material impermeable to air, and in particular oxygen, and accordingly the coffee beans after opening the bag after several weeks or several months of storage of the beans, so that they came into contact with oxygen and were therefore subject to oxidation.
На Фиг. 2 показано окисление и потеря свойств со временем для обжаренных кофейных зерен, хранящихся в непроницаемом пакете, и после открытия пакета и подачи зерен в емкость или дозатор полностью автоматической машины (кривая B), и окисление кофейных зерен в автоматической системе подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 2 shows the oxidation and loss of properties over time for roasted coffee beans stored in a sealed bag, and after opening the bag and feeding the beans into the container or dispenser of a fully automatic machine (curve B), and the oxidation of coffee beans in an automatic roasted coffee bean feeding system according to with the present invention.
На Фиг. 3 схематически показан способ использования автоматической системы подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 3 is a schematic illustration of a method for using an automatic roasted coffee bean supply system according to the present invention.
На Фиг. 4a–b показана схематическая конфигурация устройства дозирования, содержащего цилиндры, вращающиеся в противоположных направлениях, в соответствии с вариантом осуществления автоматической системы подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 4a-b show a schematic configuration of a dosing device comprising counter-rotating cylinders in accordance with an embodiment of an automatic roasted coffee bean supply system in accordance with the present invention.
На Фиг. 5а–d показано заполнение контейнера переменного объема с поршневым элементом и клапаном регулирования давления в соответствии с возможным вариантом осуществления автоматической системы подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 5a to d show the filling of a variable volume container with a piston element and a pressure control valve in accordance with a possible embodiment of an automatic roasted coffee bean supply system in accordance with the present invention.
На Фиг. 6 показана автоматическая система, выполненная с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения вместе с ее основными компонентами.In FIG. 6 shows an automatic system configured to supply a specified amount of roasted coffee beans to a fully automatic machine in accordance with a preferred embodiment of the invention along with its main components.
Подробное описание примеров осуществленияDetailed description of implementation examples
Настоящее изобретение относится к автоматической системе 100, выполненной с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину, в которой зерна будут вначале размалываться, а затем будет проводиться экстракция с получением кофейного напитка. Система 100 изобретения содержит контейнер 20 переменного объема и устройство 30 дозирования. Система, как правило, также содержит блок 50 управления и необязательно устройство 40 взвешивания. Система изобретения работает как герметичная система, сохраняя обжаренные кофейные зерна в воздухонепроницаемой среде в процессе подачи.The present invention relates to an automatic system 100 configured to feed a specified quantity of roasted coffee beans into a fully automatic machine in which the beans will first be ground and then extracted to produce a coffee beverage. The system 100 of the invention includes a variable volume container 20 and a dispensing device 30. The system typically also includes a control unit 50 and optionally a weighing device 40. The system of the invention operates as a sealed system, keeping the roasted coffee beans in an airtight environment during the dispensing process.
Контейнер 20 в системе 100 изобретения представляет собой контейнер переменного объема, содержащий приемник 22 определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна: такой приемник 22 определенного объема выполнен с возможностью изменения своего внутреннего объема, так чтобы корректировать его в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен. Существуют различные возможности конфигурации такого контейнера 20 переменного объема и приемника 22 определенного объема. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения контейнер 20 содержит поршневой элемент 21, который функционирует в качестве пассивного элемента и перемещается под действием силы тяжести при подаче кофейных зерен в устройство 30 дозирования: при подаче этих зерен поршень 21 пассивно перемещается вниз, чтобы убрать свободное пространство, занятое воздухом и оставшееся после подачи зерен, тем самым корректируя объем в соответствии с объемом, занятым оставшимися в нем зернами. Поршневой элемент 21 перемещается вниз под действием собственного веса, чтобы компенсировать потери объема после подачи кофейных зерен (уменьшение объема при подаче этих зерен посредством устройства 30 дозирования). Контейнер 20 содержит приемник 22 определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна и внутри которого перемещается поршневой элемент 21. Кроме того, поршневой элемент 21 содержит муфту 23, устанавливаемую между поршнем 21 и внутренними стенками приемника 22, чтобы при перемещении поршня 21 вниз свести к минимуму и максимально исключить газообмен (как правило, воздухом) между объемом кофейных зерен и внешней атмосферой, с тем чтобы максимально защитить зерна от кислорода. Чтобы упростить загрузку кофейных зерен в приемник 22 определенного объема, поршневой элемент 21 снабжен верхней рукояткой 24, так чтобы его можно было извлечь из приемника 22 и добавлять в этот объем зерна.The container 20 in the system 100 of the invention is a variable volume container containing a receptacle 22 of a certain volume in which coffee beans are stored: such a receptacle 22 of a certain volume is configured to change its internal volume so as to adjust it depending on the number of coffee beans stored therein . There are various configuration options for such a variable volume container 20 and a fixed volume receptacle 22. According to a preferred embodiment of the invention, the container 20 contains a piston element 21, which functions as a passive element and moves under the influence of gravity when coffee beans are fed into the dosing device 30: when these beans are fed, the piston 21 passively moves downward to remove the free space, occupied by air and remaining after feeding the grains, thereby adjusting the volume in accordance with the volume occupied by the grains remaining in it. The piston element 21 moves downward under its own weight to compensate for the volume loss after coffee beans are supplied (the volume reduction when these beans are supplied by the dosing device 30). The container 20 contains a receptacle 22 of a certain volume in which coffee beans are stored and within which a piston element 21 moves. In addition, the piston element 21 contains a coupling 23 installed between the piston 21 and the inner walls of the receptacle 22 in order to minimize the movement of the piston 21 downwards. and eliminate as much as possible gas exchange (usually air) between the volume of coffee beans and the external atmosphere in order to protect the beans as much as possible from oxygen. To facilitate the loading of coffee beans into the receptacle 22 of a certain volume, the piston element 21 is provided with an upper handle 24 so that it can be removed from the receptacle 22 and added to this volume of beans.
В соответствии с другим возможным вариантом осуществления контейнер 20 переменного объема может содержать приемник 22 определенного объема, выполненный в виде саше или пакета, изготовленного из эластичного материала и сжимающегося для корректировки своего объема в зависимости от остающегося объема, занятого оставшимися кофейными зернами. Поскольку эластичный пакет будет выполнен воздухонепроницаемым, при подаче из него кофейных зерен воздух удаляется из внутреннего объема, а потому эластичный материал будет изменять свой объем в соответствии с оставшимся занятым объемом. Вместе с тем такой вариант исполнения не приведен на фигурах, несмотря на то что он будет очевиден специалисту в данной области.According to another possible embodiment, the variable volume container 20 may include a volume receptacle 22 made in the form of a sachet or bag made of an elastic material that contracts to adjust its volume depending on the remaining volume occupied by the remaining coffee beans. Since the elastic bag will be made airtight, when coffee beans are fed from it, air will be removed from the internal volume, and therefore the elastic material will change its volume in accordance with the remaining occupied volume. However, such an embodiment is not shown in the figures, despite the fact that it would be obvious to a person skilled in the art.
Поршневой элемент 21 может также содержать клапан 26 регулирования давления, который представляет собой пороговый клапан дегазации, эквивалентный весу поршневого элемента. Такой клапан 26 регулирования давления срабатывает при необходимости заполнения приемника 22 определенного объема зернами, как показано на Фиг. 5а–d, а также может срабатывать при дегазации кофейных зерен. При необходимости заполнения приемника 22 определенного объема кофейными зернами в свободном пространстве внутреннего объема остается воздух, как показано на Фиг. 5b: поршневой элемент 21 опускается при открытом клапане 26 регулирования давления, при этом, как показано на Фиг. 5с, удаляется весь воздух, остающийся внутри приемника 22. Как показано на Фиг. 5d, в процессе подачи кофейных зерен сохраняется герметичность приемника 22 определенного объема. Поэтому при необходимости заполнить контейнер 20 переменного объема зернами для хранения перед использованием (см. Фиг. 5a–d) этот клапан 26 регулирования давления позволяет выходить воздуху внутри приемника 22 определенного объема, и зерна хранятся в герметичной атмосфере, предотвращающей окисление.The piston element 21 may also include a pressure control valve 26, which is a degassing threshold valve equivalent to the weight of the piston element. Such a pressure control valve 26 is activated when it is necessary to fill the receiver 22 of a certain volume with grains, as shown in FIG. 5a–d, and can also be triggered when coffee beans are degassed. If it is necessary to fill the receiver 22 of a certain volume with coffee beans, air remains in the free space of the internal volume, as shown in Fig. 5b: the piston element 21 is lowered when the pressure control valve 26 is open, whereby, as shown in FIG. 5c, all air remaining inside the receiver 22 is removed. As shown in FIG. 5d, during the process of feeding coffee beans, the sealing of the receptacle 22 of a certain volume is maintained. Therefore, when it is necessary to fill the variable volume container 20 with grains for storage before use (see Fig. 5a-d), this pressure control valve 26 allows the air inside the specified volume receiver 22 to escape, and the grains are stored in a sealed atmosphere to prevent oxidation.
В нормальных условиях клапан 26 в поршневом элементе 21 закрыт и сохраняет внутреннее давление внутри приемника 22 определенного объема; после того как начинается дегазация обжаренных кофейных зерен, и внутреннее давление в приемнике 22 становится больше веса поршневого элемента 21, клапан 26 открывается, чтобы сбросить давление внутри и избежать перемещения поршневого элемента 21 вверх, если внутреннее давление превысит вес поршневого элемента. За счет такой установки порогового давления обеспечивается отсутствие свободного пространства над продуктом или его минимум в приемнике 22 определенного объема, поэтому кофейные зерна максимально изолированы от внешней атмосферы (кислорода), и, таким образом, предотвращается перемещение поршневого элемента 21 (выступающего в качестве крышки) вверх в случае уменьшения количества зерен внутри приемника 22.Under normal conditions, the valve 26 in the piston element 21 is closed and maintains internal pressure within the receiver 22 of a certain volume; After degassing of the roasted coffee beans begins and the internal pressure in the receiver 22 becomes greater than the weight of the piston element 21, the valve 26 opens to relieve the pressure inside and prevent the piston element 21 from moving upward if the internal pressure exceeds the weight of the piston element. By setting the threshold pressure in this way, there is no free space above the product or a minimum of it in the receiver 22 of a certain volume, so the coffee beans are maximally isolated from the external atmosphere (oxygen), and thus the upward movement of the piston element 21 (acting as a lid) is prevented in case of a decrease in the number of grains inside the receiver 22.
Приемник 22 определенного объема предпочтительно выполнен с неизменным сечением по вертикальной оси (оси Z) и изготовлен из материала, непроницаемого для влаги и воздуха. Поршневой элемент 21 выступает в качестве крышки, плотно закрывающей верхнюю часть приемника 22 и перемещающейся вниз под действием силы тяжести (веса), вытесняя объем подаваемого количества зерен: сечение поршневого элемента 21 равно сечению приемника 22 определенного объема.The receiver 22 of a certain volume is preferably made with a constant cross-section along the vertical axis (Z-axis) and is made of a material impervious to moisture and air. The piston element 21 acts as a lid that tightly closes the upper part of the receiver 22 and moves downward under the influence of gravity (weight), displacing the volume of the supplied amount of grain: the cross-section of the piston element 21 is equal to the cross-section of the receiver 22 of a certain volume.
В нижней части контейнера 20 расположено устройство 30 регулируемого дозирования: кофейные зерна из контейнера 20 постепенно подаются (то есть не вызывая никаких повреждений) необязательно в устройство 40 взвешивания или непосредственно в мельницу 60 полностью автоматической машины. Мельница 60 предпочтительно является компонентом полностью автоматической машины, но она также может быть выполнена как часть системы 100.At the bottom of the container 20 is a controlled dosing device 30: the coffee beans from the container 20 are gradually fed (that is, without causing any damage), optionally into the weighing device 40 or directly into the grinder 60 of the fully automatic machine. The mill 60 is preferably a component of a fully automatic machine, but it could also be implemented as part of the system 100.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения устройство 30 дозирования содержит два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра 31, 32: эти цилиндры могут вращаться в направлении внутреннего центра так, что они выступают в качестве насоса для подачи кофейных зерен из приемника 22 в устройство 40 взвешивания или в мельницу 60. Кроме того, цилиндры 31, 32 могут вращаться в направлении своей наружной стороны (то есть наружу от своего центра), чтобы вернуть оставшиеся зерна в устройстве дозирования обратно в приемник 22 определенного объема. Данная операция проводится, поскольку желательно, чтобы между цилиндрами не оставались зерна (поэтому в устройстве 30 дозирования после прекращения дозирования не остается зерен), а также, поскольку устройство дозирования изготовлено из сжимаемого материала, а цилиндры плотно смыкаются друг с другом, если зерна остаются там в течение длительного времени, эти цилиндры могут деформироваться и больше не обеспечивать плотного смыкания. Поэтому по перечисленным причинам проводится операция по обратному действию насоса, чтобы вернуть зерна обратно в приемник 22 определенного объема, и устройство 30 дозирования должно быть правильным образом выполнено с возможностью проведения такой операции.According to a preferred embodiment of the present invention, the dosing device 30 comprises two counter-rotating cylinders 31, 32: these cylinders can be rotated towards the inner center so that they act as a pump to supply coffee beans from the receptacle 22 to the weighing device 40 or into the mill 60. In addition, the cylinders 31, 32 can be rotated towards their outer side (ie, outward from their center) to return the remaining grains in the dosing device back to the receptacle 22 of a certain volume. This operation is carried out because it is desirable that no grains remain between the cylinders (therefore, no grains remain in the metering device 30 after the metering stops), and also because the metering device is made of a compressible material and the cylinders close tightly together if grains remain there Over time, these cylinders may become deformed and no longer provide a tight seal. Therefore, for the above reasons, a reverse operation of the pump is carried out to return the grains back to the receptacle 22 of a certain volume, and the dosing device 30 must be properly configured to carry out such an operation.
Как правило, на цилиндры 31 и 32 нанесен слой сжимаемого материала (силиконовый, вспененный полимер или аналогичный материал), чтобы не повредить кофейные зерна в процессе их подачи, а также чтобы обеспечивать плотное смыкание выхода в процессе приготовления. Сжимаемый материал цилиндров 31, 32 имеет твердость ниже твердости подаваемых кофейных зерен. Устройство 30 дозирования также выполнено герметичным, чтобы обжаренные кофейные зерна из приемника 22 могли бы подаваться с сохранением герметичности в упомянутом объеме 22: поскольку цилиндры 31, 32 выполнены из сжимаемого материала, прижимающего зерна для их подачи через это устройство 30 в устройство 40 взвешивания или непосредственно в мельницу 60, при этом достигается герметичность приемника 22 определенного объема. Более того, как уже было описано ранее, сохраняется также и целостность зерен благодаря тому, что эти цилиндры 31, 32 изготовлены из мягкого материала.Typically, the cylinders 31 and 32 are coated with a layer of compressible material (silicone, foam, or similar material) to prevent damage to the coffee beans as they are dispensed and to ensure that the outlet seals tightly during the brewing process. The compressible material of the cylinders 31, 32 has a hardness lower than the hardness of the supplied coffee beans. The dosing device 30 is also made hermetically sealed so that the roasted coffee beans from the receptacle 22 can be fed without sealing into the said volume 22: since the cylinders 31, 32 are made of a compressible material, pressing the beans to feed them through this device 30 into the weighing device 40 or directly into the mill 60, and the tightness of the receiver 22 of a certain volume is achieved. Moreover, as previously described, the integrity of the grains is also maintained due to the fact that these cylinders 31, 32 are made of soft material.
В соответствии с другой возможностью устройство 30 дозирования изготавливается с парой находящихся в зацеплении зубчатых колес для перемещения кофейных зерен из приемника 22 определенного объема и в него: тип таких находящихся в зацеплении зубчатых колес может быть известным в данной области техники (они не представлены на прилагаемых фигурах). В другом варианте устройство 30 дозирования будет содержать только одно зубчатое колесо и дополнительный механизм для обеспечения герметичности устройства 30 дозирования.According to another possibility, the dispensing device 30 is made with a pair of meshing gears for moving coffee beans from and into a receptacle 22 of a certain volume: the type of such meshing gears may be known in the art (they are not shown in the accompanying figures ). In another embodiment, the dispensing device 30 will include only one gear and an additional mechanism to ensure the sealing of the dispensing device 30.
Как правило, при вращении цилиндров 31, 32 устройства 30 дозирования для подачи кофейных зерен из приемника 22 определенного объема в начале подачи такие цилиндры вращаются быстрее. Вместе с тем в процессе завершения процесса подачи вращение этих цилиндров происходит гораздо медленнее, с тем чтобы обеспечить требуемую точность для правильного дозирования кофейных зерен (так чтобы подать правильное количество зерен). Такое же объяснение справедливо и для случая, когда устройство 30 дозирования содержит зубчатые колеса.Typically, when the cylinders 31, 32 of the dosing device 30 rotate for supplying coffee beans from the receptacle 22 of a certain volume at the beginning of the supply, such cylinders rotate faster. However, as the dispensing process completes, the rotation of these cylinders occurs much more slowly in order to ensure the required precision for the correct dispensing of coffee beans (so that the correct number of beans is dispensed). The same explanation applies to the case where the dosing device 30 includes gears.
Система настоящего изобретения также может необязательно содержать устройство 40 взвешивания, расположенное после устройства 30 дозирования: в соответствии с изобретением устройство 30 дозирования выступает в качестве подчиненного устройства, а устройство 40 взвешивания выступает в качестве ведущего устройства, тем самым контролируя работу устройства 30 дозирования. Таким образом, вращение (вкл./выкл.) и скорость цилиндров 31, 32 (по сути, двигатель, приводящий в движение эти цилиндры) контролируются устройством 40 взвешивания. Такой контроль осуществляется средствами блока 50 управления, получающего информацию от устройства 40 взвешивания и управляющего работой устройства 30 дозирования. Как правило, при запросе определенной дозы кофе в системе 100 изобретения блок 50 управления подает команду устройству 30 дозирования (цилиндрам 31, 32) начать вращение, и устройство 40 взвешивания начинает взвешивать дозируемое количество. Вес дозированного количества передается на блок управления, который сравнивает его с конечным весом, который необходимо подать. Когда вес дозы начинает приближаться к необходимому конечному весу, блок 50 управления подает двигателю команду снизить скорость, чтобы обеспечить более высокую и дополнительную точность. Наконец, после достижения необходимого веса блок 50 управления подает устройству 30 дозирования команду остановить вращение, чтобы прекратить дозирование. Во время всего этого процесса поршневой элемент 21 пассивно перемещается под действием силы тяжести и вытесняет потерянный объем, то есть объем зерен, поданных в устройство 40 взвешивания. Аналогичное объяснение справедливо и для случая, когда устройство 30 дозирования содержит зубчатые колеса.The system of the present invention may also optionally include a weighing device 40 located after the dosing device 30: in accordance with the invention, the dosing device 30 acts as a slave device and the weighing device 40 acts as a master device, thereby controlling the operation of the dosing device 30. Thus, the rotation (on/off) and speed of the cylinders 31, 32 (essentially the motor driving these cylinders) are controlled by the weighing device 40. Such control is carried out by means of a control unit 50, which receives information from the weighing device 40 and controls the operation of the dosing device 30. Typically, when a specific dose of coffee is requested in the system 100 of the invention, the control unit 50 commands the dosing device 30 (cylinders 31, 32) to begin rotating, and the weighing device 40 begins to weigh the amount to be dispensed. The weight of the dosed quantity is transmitted to the control unit, which compares it with the final weight to be supplied. When the dose weight begins to approach the desired final weight, the control unit 50 commands the motor to reduce speed to provide higher and additional accuracy. Finally, after reaching the required weight, the control unit 50 instructs the dosing device 30 to stop rotating to stop dosing. During this entire process, the piston element 21 moves passively under the influence of gravity and displaces the lost volume, that is, the volume of grains fed into the weighing device 40. A similar explanation applies to the case where the dosing device 30 includes gears.
В системе изобретения используется дозирование по весу, поскольку подаваемые обжаренные кофейные зерна имеют различную плотность: кофейные зерна разного происхождения отличаются по форме и размеру (например, как правило, робуста и арабика). Плотность также изменяется в зависимости от степени обжарки, как правило, от 450 г/л до 350 г/л, от слабой обжарки до сильной обжарки, плотность зеленого кофе составляет приблизительно 800 г/л, и, кроме того, вес слоя кофе для экстракции оказывает существенное влияние на кофейный напиток при том же количестве используемой воды. Таким образом, чтобы добиться воспроизводимой выдачи напитка, очень важно обеспечить точное необходимое количество по весу.The system of the invention uses weight dosing because the roasted coffee beans supplied have different densities: coffee beans of different origins differ in shape and size (for example, typically Robusta and Arabica). The density also varies depending on the degree of roast, generally from 450 g/l to 350 g/l, from light roast to deep roast, the density of green coffee is approximately 800 g/l, and in addition the weight of the coffee layer for extraction has a significant effect on the coffee drink with the same amount of water used. Thus, in order to achieve reproducible beverage dispensing, it is very important to ensure the exact required quantity by weight.
Как уже было описано выше, система 100 дополнительно оснащена блоком 50 управления, который, как будет дополнительно объяснено ниже, управляет процессом работы. В системе изобретения блок управления обрабатывает информацию о запрашиваемой дозе подаваемых зерен, весе количества поданных зерен и работе устройства 30 дозирования. Блок 50 управления предпочтительно дополнительно оснащен механизмом отслеживания крутящего момента устройства 30 дозирования, так что при регистрации отсутствия крутящего момента или очень низкого крутящего момента это будет означать, что приемник 22 пуст и через цилиндры 31, 32 больше не проходят зерна: в этом случае блок 50 управления включает предупреждающий сигнал, а затем система может уведомлять пользователя об опустошении приемника 22. Устройство 30 дозирования выполнено с возможностью полного извлечения из системы 100 для очистки или замены, поскольку для разных типов обжаренных зерен можно использовать разные устройства дозирования.As already described above, the system 100 is further equipped with a control unit 50, which, as will be further explained below, controls the operation process. In the system of the invention, the control unit processes information about the requested dose of grains supplied, the weight of the amount of grains supplied and the operation of the dosing device 30. The control unit 50 is preferably additionally equipped with a mechanism for monitoring the torque of the dosing device 30, so that if no torque or very low torque is detected, this will mean that the receiver 22 is empty and no more grains are passing through the cylinders 31, 32: in this case, the control unit 50 control triggers an alarm and the system can then notify the user when the receptacle 22 is empty. The dispenser 30 is designed to be completely removable from the system 100 for cleaning or replacement since different dispensers may be used for different types of roasted beans.
На Фиг. 1a показаны кофейные зерна, содержащиеся внутри известного пакета, изготовленного из непроницаемого для воздуха, и в частности для кислорода, материала. Пакет, как правило, выполнен с клапаном дегазации, позволяющим дегазировать зерна в течение срока их хранения, не допуская поступления воздуха в пакет, таким образом предотвращая окисление обжаренных кофейных зерен и сохраняя их аромат, но по-прежнему не исключая внутреннего старения. После вскрытия пакета, как показано на Фиг. 1b, после хранения зерен в течение нескольких недель или нескольких месяцев обжаренные кофейные зерна контактируют с кислородом и, следовательно, подвергаются процессу окисления, легко обнаруживаемому потребителем через несколько дней. Это характерная ситуация для контейнеров с обжаренными кофейными зернами, загружаемыми в емкость для подачи в известных полностью автоматических машинах.In FIG. 1a shows coffee beans contained within a known bag made of a material impermeable to air, and in particular oxygen. The bag is typically designed with a degassing valve to allow the beans to be degassed during their shelf life without allowing air into the bag, thus preventing oxidation of the roasted coffee beans and preserving their aroma, but still not eliminating internal aging. After opening the package, as shown in Fig. 1b, after storing the beans for several weeks or several months, the roasted coffee beans come into contact with oxygen and therefore undergo an oxidation process, easily detectable by the consumer after a few days. This is a typical situation for containers of roasted coffee beans loaded into a serving container in known fully automatic machines.
На Фиг. 2 продемонстрировано окисление и потеря свойств со временем для обжаренных кофейных зерен, хранящихся в непроницаемом пакете, и после открытия пакета и подачи зерен в емкость или дозатор полностью автоматической машины. Кривая B отражает такой процесс окисления для стандартных полностью автоматических машин, известных специалистам в данной области. Кривая A демонстрирует окисление для автоматической системы для подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением. Как видно на графиках, представленных Фиг. 2, после загрузки в емкость или контейнер машины качество зерен в стандартной полностью автоматической машине ухудшается гораздо быстрее, чем в случае зерен в контейнере 20 системы 100 в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 2 demonstrates oxidation and deterioration over time for roasted coffee beans stored in a sealed bag and after opening the bag and feeding the beans into the container or dispenser of a fully automatic machine. Curve B reflects this oxidation process for standard fully automatic machines known to those skilled in the art. Curve A shows oxidation for an automatic system for supplying roasted coffee beans in accordance with the present invention. As can be seen in the graphs presented in Fig. 2, once loaded into the container or container of the machine, the quality of the beans in a standard fully automatic machine deteriorates much more quickly than with the beans in the container 20 of the system 100 in accordance with the present invention.
На Фиг. 3 схематически показан способ использования автоматической системы 100 подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением. В зависимости от вида кофе (происхождения и уровня обжарки зерен) и даты обжарки и упаковки этих зерен их физические характеристики и состав могут меняться. Устройство 30 дозирования вращается с определенной скоростью и в течение определенного заданного периода времени в зависимости от особенностей этих зерен: крутящий момент, определяемый таким устройством 30 дозирования, отражает непрерывность прохождения зерен через цилиндры 31, 32 (или через зубчатые колеса, если вместо них устройство дозирования содержит зубчатые колеса), то есть отслеживает наличие зерен в приемнике 22. Устройство 40 взвешивания определяет вес подаваемого количества зерен и контролирует, соответствует ли такое количество заданному желательному количеству. После подачи необходимого количества оно поступает на мельницу 60, где зерна трансформируются в обжаренный и молотый кофе, из которого будет производиться свежая экстракция кофейного напитка в соответствующей полностью автоматической машине. Как показано на Фиг. 3, блок 50 управления будет получать исходную информацию от системного интерфейса 110: он представляет собой ЧМИ с информацией о виде приготавливаемого напитка, поэтому он определяет вид и количество обжаренного и молотого кофе, который необходимо подать в полностью автоматическую машину. ЧМИ может также обеспечивать блок управления информацией о количестве кофейных зерен, удаляемых из контейнера 20 и подаваемых на мельницу 60, а также может передавать на блок управления данные о параметрах помола (как правило, о крупности, требуемой для обжаренного и молотого кофе). Опираясь на такие параметры или характеристики, полученные от интерфейса 110, блок 50 управления соответствующим образом контролирует систему 100 (таким образом, регулируя скорость вращения и время работы устройства 30 дозирования, требуемый вес подаваемых зерен в устройстве 40 взвешивания и размер обжаренного и молотого кофе, который должен подаваться мельницей 60). Следует отметить, что, если система 100 не содержит никакого устройства 40 взвешивания, количество подаваемых зерен будет задаваться скоростью вращения устройства 30 дозирования и временем вращения устройства 30. Блок 50 управления в системе 100 изобретения также может получать исходные данные об особенностях рецептур приготовляемых напитков из базы данных 120, где будут указаны упомянутые выше значения.In FIG. 3 is a schematic illustration of a method for using an automatic roasted coffee bean supply system 100 in accordance with the present invention. Depending on the type of coffee (origin and roast level of the beans) and the date the beans were roasted and packaged, their physical characteristics and composition may vary. The metering device 30 rotates at a certain speed and for a certain specified period of time depending on the characteristics of these grains: the torque determined by such a metering device 30 reflects the continuity of the grains passing through the cylinders 31, 32 (or through gears if the metering device is instead contains gears), that is, it monitors the presence of grains in the receiver 22. The weighing device 40 determines the weight of the supplied amount of grains and controls whether such amount corresponds to a given desired amount. Once the required quantity is supplied, it enters the mill 60, where the beans are transformed into roasted and ground coffee, from which the coffee beverage will be freshly extracted in a corresponding fully automatic machine. As shown in FIG. 3, the control unit 50 will receive initial information from the system interface 110: it is an HMI with information about the type of drink being prepared, so it determines the type and amount of roasted and ground coffee to be fed into the fully automatic machine. The HMI may also provide the control unit with information about the amount of coffee beans removed from the container 20 and fed to the mill 60, and may also provide the control unit with grinding parameters (typically the coarseness required for roasted and ground coffee). Based on such parameters or characteristics received from the interface 110, the control unit 50 controls the system 100 accordingly (thus adjusting the rotation speed and operating time of the dosing device 30, the desired weight of beans fed to the weighing device 40, and the size of roasted and ground coffee that must be fed by mill 60). It should be noted that if the system 100 does not contain any weighing device 40, the amount of grain supplied will be determined by the rotation speed of the dosing device 30 and the rotation time of the device 30. The control unit 50 in the system 100 of the invention can also receive initial data about the characteristics of the recipes of the prepared drinks from the database data 120, where the values mentioned above will be indicated.
На Фиг. 4a–b показана схематическая конфигурация устройства 30 дозирования, содержащего цилиндры 31, 32, выполненные из мягкого материала (более мягкого, чем захватываемые ими зерна), вращающиеся в противоположных направлениях.In FIG. 4a-b shows a schematic configuration of a metering device 30 containing cylinders 31, 32 made of a soft material (softer than the grains they capture) rotating in opposite directions.
На Фиг. 5а–d показано заполнение обжаренными кофейными зернами контейнера 20 переменного объема в системе изобретения. Как показано на этих фигурах, поршневой элемент 21, закрывающий приемник 22 определенного объема, содержит клапан 26 регулирования давления. На Фиг. 5a показано заполнение обжаренными зернами приемника 22 определенного объема, а на Фиг. 5b показан поршневой элемент 21 в положении, закрывающем такой объем: избыток воздуха внутри приемника удаляется через клапан 26 регулирования давления, и при дегазации кофейных зерен образующийся воздух также удаляется через этот клапан 26 до возврата в стабильное нейтральное положение, как показано на Фиг. 5c. На Фиг. 5d показано положение после извлечения определенного количества кофейных зерен из этого приемника и их подачи через устройство 30 дозирования в устройство взвешивания или непосредственно на мельницу 60.In FIG. 5a-d show the filling of a variable volume container 20 with roasted coffee beans in the system of the invention. As shown in these figures, the piston element 21 closing the receptacle 22 of a certain volume includes a pressure control valve 26. In FIG. 5a shows the filling of a receptacle 22 of a certain volume with roasted beans, and FIG. 5b shows the piston element 21 in a position that closes such a volume: excess air inside the receptacle is removed through the pressure control valve 26, and when degassing the coffee beans, the resulting air is also removed through this valve 26 until it returns to a stable neutral position, as shown in FIG. 5c. In FIG. 5d shows the position after a certain amount of coffee beans has been extracted from this receptacle and fed through the dosing device 30 to the weighing device or directly to the mill 60.
На Фиг. 6 показана автоматическая система 100, выполненная с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину в соответствии с изобретением, вместе с ее основными компонентами. Контейнер 20 переменного объема закрывается поршневым элементом 21, который, как правило, содержит рукоятку 24 и клапан 26 регулирования давления для удаления воздуха из объема. Поршневой элемент 21 перемещается вертикально вниз внутри стенок приемника 22 определенного объема, при этом муфта 23 поршня плотно закрывает зазоры между внутренними стенками приемника и поршневым элементом. Основные элементы системы 100 настоящего изобретения содержат контейнер 20 переменного объема и устройство 30 дозирования. На выходе из устройства 30 дозирования необязательно устанавливается устройство 40 взвешивания для подачи на мельницу 60 в полностью автоматической машине.In FIG. 6 shows an automatic system 100 configured to supply a specified quantity of roasted coffee beans to a fully automatic machine in accordance with the invention, along with its main components. The variable volume container 20 is closed by a piston element 21, which typically includes a handle 24 and a pressure control valve 26 to remove air from the volume. The piston element 21 moves vertically downward inside the walls of the receiver 22 of a certain volume, while the piston coupling 23 tightly closes the gaps between the inner walls of the receiver and the piston element. The main elements of the system 100 of the present invention include a variable volume container 20 and a dispensing device 30. At the outlet of the dosing device 30, a weighing device 40 is optionally installed to feed the mill 60 in a fully automatic machine.
В соответствии со второй целью изобретение относится к способу приведения в действие автоматической системы 100, как описано в настоящем документе. Способ в соответствии с изобретением включает следующие стадии:In accordance with a second object, the invention relates to a method for operating an automatic system 100 as described herein. The method according to the invention includes the following steps:
- обжаренные кофейные зерна помещаются в контейнер 20 без свободного пространства, поскольку поршневой элемент 21 закрывает объем с верхней стороны контейнера 20;- the roasted coffee beans are placed in the container 20 without free space, since the piston element 21 closes the volume from the upper side of the container 20;
- блок 50 управления запрашивает определенное количество обжаренных зерен для подачи его в полностью автоматическую машину, например, для приготовления кофейного напитка;- the control unit 50 requests a certain amount of roasted beans to be fed into a fully automatic machine, for example, to prepare a coffee drink;
- после этого устройство 30 дозирования (в частности, цилиндры 31, 32 или зубчатые колеса) начинает вращаться для подачи затребованного количества: в зависимости от характеристик кофейных зерен (степени обжарки, размера, вида зерен, крупности и т. п.) цилиндры 31, 32 будут совершать определенное число вращений, чтобы подать затребованное количество;- after this, the dosing device 30 (in particular the cylinders 31, 32 or gears) begins to rotate to supply the required quantity: depending on the characteristics of the coffee beans (degree of roast, size, type of beans, coarseness, etc.) cylinders 31, 32 will perform a certain number of spins to serve the requested quantity;
- необязательно если система 100 также содержит устройство 40 взвешивания, подаваемое количество кофейных зерен будет взвешиваться, и его значение будет передаваться на блок 50 управления, а блок 50 управления будет регулировать вращение устройства 30 дозирования или будет подавать команду на его остановку после подачи требуемого количества обжаренных зерен;- optionally, if the system 100 also contains a weighing device 40, the supplied quantity of coffee beans will be weighed and its value will be transmitted to the control unit 50, and the control unit 50 will regulate the rotation of the dosing device 30 or will command it to stop after the required number of roasted ones has been supplied grains;
- поршневой элемент 21 будет перемещаться и опускаться в контейнере 20, чтобы удалить воздух в объеме через клапан 26 регулирования давления и сохранять зерна в герметичной атмосфере, предотвращая их окисление, и, таким образом, корректировать внутренний объем приемника 22 в зависимости от оставшегося объема, занятого остающимися в таком приемнике 22 кофейными зернами;- the piston element 21 will move and descend in the container 20 to remove air in the volume through the pressure control valve 26 and keep the grains in a sealed atmosphere, preventing them from oxidizing, and thus adjust the internal volume of the receptacle 22 depending on the remaining volume occupied 22 coffee beans remaining in such a receiver;
- количество зерен будет поступать на мельницу 60 в полностью автоматической машине, и, как правило, блок 50 управления также будет соединен с мельницей 60: поэтому блок 50 управления будет определять параметры помола на такой мельнице 60 в зависимости от вида поданных зерен и вида кофейного напитка, который будет приготовлен в полностью автоматической машине.- the amount of beans will be fed to the mill 60 in a fully automatic machine, and, as a rule, the control unit 50 will also be connected to the mill 60: therefore, the control unit 50 will determine the grinding parameters of such a mill 60 depending on the type of beans fed and the type of coffee drink , which will be prepared in a fully automatic machine.
В способе изобретения блок 50 управления может принимать, например, от пользователя через интерфейс или ЧМИ информацию о виде напитка, который будет готовиться в машине: как правило, блок управления затем связывается с базой данных для получения информации о необходимом количестве кофейных зерен и параметрах помола, чтобы передать надлежащую команду устройству 30 дозирования, устройству 40 взвешивания (при наличии) и мельнице 60 в полностью автоматической машине. В соответствии с другой возможностью пользователь передает на блок 50 управления информацию о количестве кофе (зерен) и/или параметрах помола: в этом случае блок 50 управления будет непосредственно управлять устройством 30 дозирования, устройством 40 взвешивания (при наличии) и мельницей 60.In the method of the invention, the control unit 50 can receive, for example, from the user via an interface or HMI, information about the type of drink that will be prepared in the machine: typically, the control unit then communicates with a database to obtain information about the required number of coffee beans and grinding parameters, to give the proper command to the dosing device 30, the weighing device 40 (if present) and the mill 60 in the fully automatic machine. According to another possibility, the user transmits information about the amount of coffee (beans) and/or grinding parameters to the control unit 50: in this case, the control unit 50 will directly control the dosing device 30, the weighing device 40 (if present) and the mill 60.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, обычный специалист в данной области может внести множество модификаций и изменений без отклонения от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, many modifications and changes can be made by one of ordinary skill in the art without deviating from the scope of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19167729.3 | 2019-04-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021131766A RU2021131766A (en) | 2023-05-02 |
| RU2811469C2 true RU2811469C2 (en) | 2024-01-12 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1936857A (en) * | 1933-02-09 | 1933-11-28 | Edward J Reisdorf | Coffee protector |
| US3847304A (en) * | 1973-08-13 | 1974-11-12 | M Cohen | Bag-type fluid and paste dispenser |
| WO2015095877A2 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Fain Gerald S | Globally networked on-demand coffee blending and brewing system |
| RU2576608C2 (en) * | 2010-02-17 | 2016-03-10 | Конинклейке Дауве Егбертс Б.В. | Coffee beverage preparation system, second cartridge for coffee beans package for usage with said system, method for beverage preparation by means of said system, coffee making method and method for coffee bean supplying from said second cartridge of coffee beans package |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1936857A (en) * | 1933-02-09 | 1933-11-28 | Edward J Reisdorf | Coffee protector |
| US3847304A (en) * | 1973-08-13 | 1974-11-12 | M Cohen | Bag-type fluid and paste dispenser |
| RU2576608C2 (en) * | 2010-02-17 | 2016-03-10 | Конинклейке Дауве Егбертс Б.В. | Coffee beverage preparation system, second cartridge for coffee beans package for usage with said system, method for beverage preparation by means of said system, coffee making method and method for coffee bean supplying from said second cartridge of coffee beans package |
| WO2015095877A2 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Fain Gerald S | Globally networked on-demand coffee blending and brewing system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103732110B (en) | System and method for distributing the discrete material of measurement amount | |
| EP2870070B1 (en) | Method for packaging a beverage powder in a beverage capsule | |
| EP2848168B1 (en) | Automatic distributor for dispensing espresso coffee starting from coffee-beans and relative method | |
| US20110185908A1 (en) | Device for separating different enclosed spaces and for dosing a food product and machine incorporating said device | |
| US20220192416A1 (en) | Automatic system for dispensing roasted coffee beans and related method | |
| RU2811469C2 (en) | Automatic system for supplying roasted coffee beans and corresponding method | |
| JP7470711B2 (en) | AUTOMATED SYSTEM FOR DELIVERING ROASTED COFFEE BEANS AND ASSOCIATED METHOD - Patent application | |
| US11834254B2 (en) | Multi-serving product dispenser system | |
| US20230346166A1 (en) | Method for dispensing ground coffee | |
| CN113165788A (en) | Method for controlling a beverage brewing process and product package with selective brewing control | |
| US20230346154A1 (en) | System for dispensing ground coffee | |
| US11805935B2 (en) | Multi-serve airtight coffee dispenser | |
| BR112021013717A2 (en) | MULTI PORTION PRODUCT DISPENSER SYSTEM |