TW201511721A - 用於製備和分配咖啡之方法和裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種用於在一分配裝置中製備咖啡之方法，該裝置具有一饋送滑槽，該饋送滑槽安裝於支撐框架上且能夠相對於該框架旋轉，以便將研磨咖啡饋送至灌注腔室，其中該饋送滑槽及該灌注腔室經定位以便獲得研磨咖啡在該腔室中之一所要分佈。

Description

用於製備和分配咖啡之方法和裝置
本發明係關於一種用於在一分配裝置中製備各種類型之咖啡之方法及一種適合於進行此方法之分配裝置。
為描述簡單起見，本文中僅涉及咖啡，但更一般而言，本發明涉及藉由用水或其他灌注液體灌注呈粉末或粒子之形式的物質而獲得的任何飲料，諸如，茶、湯藥及類似者。
已知用於分配飲料、尤其用於分配咖啡及相同種類之飲料的機器，其具有用於製備咖啡之分配裝置，在該裝置處將研磨咖啡稱量並藉由重力放入至灌注腔室中，且接著藉由一或多個可移動壁(通常為一或多個活塞)壓縮。接著迫使灌注液體(通常為水)穿過經壓縮至灌注腔室中之咖啡小片，使得萃取研磨產品之物質且獲得飲料。
待在灌注腔室內沉下來的咖啡粉末之量取決於所要飲料之類型：例如，對於濃縮咖啡(espresso)而言，所必要之研磨咖啡之量遠低於對於所謂的「美式(American)」咖啡所必要之咖啡量係必要的。研磨咖啡係藉由重力饋送至灌注腔室中且傾向於隨機沉在腔室內部：在咖啡量較少的狀況下，必須採用極小腔室以便獲得具有可接受品質之飲料。藉此， 存在待基於待分配至灌注腔室中之咖啡量使用的具有兩個灌注腔室之分配機器：一個腔室具有較大尺寸以用於較大量的咖啡且另一腔室具有較小尺寸以用於需要腔室中具有較少咖啡粉末之飲料，諸如，「特濃意式濃縮咖啡(ristretto)」及「濃縮」咖啡。
然而，此解決方案之製造係昂貴的且需要分配機器中之額外空間。此外，存在兩個灌注腔室顯著增加維護機器成本。
分配總成之額外已知問題涉及針對所有萃取的飲料品質之可重複性。
詳言之，在「濕潤(moistening)」(或「預灌注(pre-infusion)」)步驟期間，優選路徑源起於咖啡小片內，灌注液體可沿著該路徑更容易地穿過該小片，伴有咖啡的隨之而來的非最佳濕潤及自研磨咖啡之受損物質萃取。
此外必須考慮到，一些機器基於在壓製咖啡粉末之活塞上偵測到的壓力提供其操作參數之改變。接著，咖啡粉末在灌注腔室內之非均勻分佈或來自移動之摩擦力可提供在咖啡壓製期間發出之壓力的不準確讀取。
由咖啡粉末之非均勻分佈引起的額外缺點可進一步為壓縮咖啡粉末之活塞之較大磨損，伴有隨之而來的摩擦力增加，其不僅可導致小片之成形壓力的錯誤讀取，而且導致對活塞自身之損害。
本發明之目標為解決上文所提及之問題且提供用於製備咖啡之方法及萃取裝置，其允許不受饋送至灌注腔室之咖啡粉末的量的支配 而獲得具有最佳及可重複品質之製備飲料的灌注。詳言之，本發明之一目標為提供一種裝置，其中灌注腔室可用於製備具有非常不同的體積的飲料；亦甚至為一個數量級，諸如25cc之「特濃意式濃縮咖啡」或超過230cc或12流體盎司(大約350cc)之美式咖啡。
此等及其他目標係藉由關於如申請專利範圍第1項的用於 製備咖啡之方法的本發明獲得。更特定而言，本發明之方法提供分配裝置之使用，該分配裝置具有一支撐框架；一圓柱形灌注腔室，其具有一實質上垂直軸線，該腔室安裝於該支撐框架上且能夠沿著平行於該灌注腔室之該軸線的一方向相對於該框架平移；及一饋送滑槽，其安裝於該支撐框架上。該饋送滑槽可相對於該框架旋轉以便將研磨咖啡饋送至該灌注腔室且其在該飲料之該等製備步驟之至少部分期間配置於該灌注腔室上方。該方法以已知方式包含以下步驟：a)製備一定量度之研磨咖啡且基於由一使用者進行之分配選擇經由該饋送滑槽將研磨咖啡饋送至該灌注腔室中；b)在該灌注腔室內部壓縮該咖啡量度；及c)將熱水饋送至該灌注腔室中以製備及分配該咖啡。
詳言之，在該步驟a)之前及/或期間，隨待容納於該灌注腔室內部之該量度的研磨咖啡之量而變，將該可移動灌注腔室及/或該饋送滑槽相對於彼此進行配置。更詳細而言，本發明之方法的特性在於以下步驟：識別由使用者選擇之飲料類型；判定該腔室、可連同該腔室移動之活塞及該饋送滑槽之位置；檢查該等位置是否對應於作為與待分配之飲料相關聯之位置儲存於該裝置之一記憶體器件中的位置；在某情況下，改變該腔室之該位置，直至其到達用於該選定飲料之該等對應的所儲存位置；饋送所 請求量之研磨咖啡或其他成份及分配由該使用者選擇之飲料。如下文較好地揭示，該腔室位置直接與該滑槽之角位置相關聯，藉此在本文中所描述之方法中，足以偵測該灌注腔室之該位置以亦能夠判定該滑槽位置。此外，該下部活塞之該位置可自該灌注腔室之該位置及該方法之進展等級；亦即，自對之前已進行哪些方法步驟的瞭解)獲得。
出於本發明之目的，術語「判定該下部活塞之該位置」意味著(例如)藉由監測機械連接至第一組件之第二組件的電移動而直接或間接判定某一組件所處之位置的可能性(關於該組件)。
本發明之目標亦為一種用於製備及分配咖啡之裝置，其包含：一支撐框架；一圓柱形灌注腔室，其具有一實質上垂直軸線，亦即，垂直或以小於10度、較佳為小於5度且更佳小於3度之一角度相對於該垂直線稍微傾斜，該灌注腔室安裝於該支撐框架上且能夠沿著平行於該灌注腔室之該軸線的一方向相對於該框架平移；一饋送滑槽，其安裝於該支撐框架上，該饋送滑槽配置於該灌注腔室上方且能夠相對於該框架自身旋轉以將該研磨咖啡饋送至該灌注腔室。
用於製備及分配咖啡之該裝置包含用於隨待容納於該灌注腔室內部之量度的研磨咖啡之量而變將該可移動灌注腔室、該下部活塞及/或該饋送滑槽相對於彼此進行配置之構件，以便在先於該灌注之步驟中壓緊材料之前具有儘可能均勻的材料分佈。
根據本發明，該可移動灌注腔室具有形成該腔室中之一底壁的一活塞；必要時，該活塞又可在該腔室中移動以改變該腔室自身之容積。較佳地，對於每一分配，亦隨待容納於該灌注腔室內部之該量度的研磨咖 啡之量而變，設置該灌注腔室之該底壁相距該灌注腔室之上部邊緣的距離。
根據本發明之另一態樣，該饋送滑槽可相對於垂直於該灌注腔室之平移軸線的一軸線自由旋轉，且滑槽定位係借助於與該灌注腔室及該滑槽自身相關聯的各別凸輪表面來調整。
更詳細而言，該方法提供該腔室、其活塞及滑槽自一般開始位置(由座標h1、h2及α表達，其中h1為腔室相距該框架之上部基座的距離，h2為該下部活塞相距該灌注腔室之上部邊緣的距離且α為該滑槽之傾斜角度)之移動及至少一個最終位置，藉此獲得咖啡在該腔室中之一均勻分佈。該至少一個最終位置(亦由該等座標h1、h2及α表達)儲存於呈之前以實驗方式獲得的「映射表(map)」形式的控制單元中；在該映射表中儲存最終位置(該腔室、其活塞及滑槽必須到達之位置的該等座標h1、h2及α)，該等位置與大體上對應於一或多種飲料所必要之量的一系列預定咖啡量相關聯。此等值儲存於可由一控制單元讀取之記憶體器件中。
換言之，該方法提供對哪些位置為導致咖啡層在該灌注腔室中之一較好分佈(亦即，儘可能均勻的一分佈)的該灌注腔室、其下部活塞及滑槽之位置(表達為座標h1、h2及α)的實驗判定。已驗證出一均勻分佈對應於自一已知且預定量之研磨咖啡的一較好飲料分配。表達為座標之位置係作為與研磨咖啡之該量相關聯的座標儲存於一記憶體器件中。
當正分配一飲料時，該控制單元將該等h1、h2及α值自(例如)待用位置之當前值改變至儲存為適於待分配之該飲料的值；接著將該腔室、該下部活塞及該滑槽移動至在該記憶體中找到且與使用者所請求之飲料類型相關聯的位置h1、h2及α；將研磨咖啡饋送至該腔室內所建議位 置中，且接著在大體熱水灌注之前將研磨咖啡壓縮成小片形狀。
歸功於此解決方案，在該灌注之前該研磨咖啡所經受的壓製允許在該灌注腔室內部始終獲得具有實質上均勻(亦即，儘可能均勻)的密度之小片。
借助於實驗測試已發現，為了獲得恰當壓製，沉在一灌注腔室中之粉末咖啡的圓錐體在該灌注腔室之該基座中心處達到相距基座的一最大高度係足夠的，因此在該壓製期間，研磨咖啡顆粒係以一實質上均勻的密度分佈於該灌注腔室內部。
接著在一記憶體器件中將座標h1、h2及α儲存為與該所請求飲料相關聯，該等座標對應於已偵測到具有顆粒大小z的研磨咖啡之量x的位置，此量對於製備飲料y為必要的，一旦將該量饋送至該灌注腔室中，其便變成頂點在該腔室軸線上或緊鄰該腔室軸線的圓錐體。
針對該裝置必須分配之其他飲料進行相同操作，藉此形成可能解決方案之一映射表。可接著處理以實驗方式獲得之資料，以給出允許自研磨物質量及其顆粒大小開始獲得各種類型之座標h1、h2及α的一函數或演算法。
當操作時，一旦已設置該灌注腔室之容積，則在該研磨咖啡之下沉期間，該腔室自身及/或該饋送滑槽配置於該映射表中所儲存之一或多個位置中，使得在配置結束時，所下沉的咖啡粉末實質上在該灌注腔室之中心將達到下沉圓錐體之一最大高度，且此針對經提供以用於由使用者進行之選擇判定的量度的每一量而發生。
根據本發明，該可移動灌注腔室具有至少一個下部活塞壁， 其用於在每一分配之前隨待收容於腔室內部的量度之研磨咖啡的量而變來改變腔室之容積且將其設置。
根據本發明之另一態樣，該饋送滑槽係相對於垂直於該灌注腔室之該平移軸線(且不必與其交叉)的一軸線自由旋轉，且與該饋送滑槽及該灌注腔室相關聯的凸輪表面允許將饋送滑槽及灌注腔室相互定位。
本發明之目標亦為一種包含程式碼之電腦程式，該等程式碼可由一電腦執行以便最佳化咖啡粉末或其他材料在根據本發明之用於製備及分配咖啡或其他飲料的一裝置之一灌注腔室中的分佈。
該程式儲存於一記憶體器件中且由根據本發明之用於製備及分配飲料的裝置之一控制單元執行；該程式包含：可由一電腦執行以用於判定該灌注腔室、該下部活塞及該滑槽之該等位置h1、h2及α之程式碼；可由一電腦執行以用於檢查該等所判定位置h1、h2及α是否對應於儲存於該記憶體單元中之一映射表中的適於待分配之該飲料的位置之程式碼；可由一電腦執行以用於在某情況下改變該灌注腔室、該下部活塞及該滑槽之該等位置h1、h2及α直至其到達該等對應的所儲存位置之程式碼。
根據本發明之一態樣，一程式碼借助於至少一個位置感測器直接及/或間接地判定該等座標h1、h2及α；一程式碼比較此等座標之值與儲存於該記憶體單元中之一映射表中的該等座標之值；在該等所儲存座標及該等所判定座標不同之狀況下，一額外程式碼藉由驅動馬達構件改變該等位置h1、h2及α。
根據本發明之一額外態樣，針對可由根據本發明且如前文所論述之用於製備及分配飲料的該裝置分配之每一飲料最佳化咖啡粉末之分 佈的座標h1、h2及α儲存於該映射表中，先前已借助於實驗測試獲得之此等座標儲存於該映射表中。
本發明之另外態樣及目標將參看隨附示意圖自出於說明性且非限制性目的而進行的以下描述變得更顯而易見，其中：- 圖1為用於製備及分配咖啡之裝置之前部分剖視圖；- 圖2、圖3及圖9以橫截面展示在本發明方法之兩個步驟中的腔室及活塞之配置；- 圖4A至圖4C表示本發明方法中之借助於灌注腔室進行的滑槽傾斜調整之一些步驟；- 圖5及圖6為在壓縮研磨咖啡之步驟期間的裝置之部分橫截面；- 圖7及圖8為在於灌注之後排出研磨咖啡之小片之步驟期間的裝置之部分橫截面；- 圖10及圖11展示在用於製備飲料之循環期間的自腔室之兩個不同的初始位置開始的腔室及活塞之位置。
參看圖1，用於製備及分配咖啡之裝置1具有製備飲料所必要之構件約束在內的支撐框架2。詳言之，展示灌注腔室3，該灌注腔室具有具垂直或實質上垂直軸線4(亦即，相對於垂直線傾斜低於10度、較佳為低於5度之角度，且更佳自垂直線傾斜低於3度)，腔室3安裝於支撐框架2上。詳言之，灌注腔室3可沿著灌注腔室3之軸線的方向相對於框架2平移，如由圖1中之箭頭F所展示。在腔室3內部，存在以已知方式形成 可移動底壁之活塞12。
裝置1進一步具有安裝於支撐框架2上以將研磨咖啡饋送至灌注腔室之饋送滑槽6。饋送滑槽6配置於灌注腔室3上方，能夠相對於約束在同一框架2內之樞軸8旋轉，如由圖1中之箭頭7所指示。
裝置1進一步包含用於壓縮咖啡小片13之較高活塞14；在所展示之具體實例中，該活塞14係固定的，但可提供活塞14可軸向移動之額外具體實例。
裝置1進一步包含用於將可移動灌注腔室3及/或饋送滑槽6相對於彼此配置於使得來自滑槽之研磨咖啡，以判定分佈沉於灌注腔室3之底壁12上的位置中之構件。
根據例示於諸圖中所展示之較佳具體實例中的本發明，灌注腔室3以已知方式安裝於由馬達構件M1驅動之操作螺桿5上，馬達構件示意性地展示於圖1中且引起螺桿5之旋轉及隨之而來的腔室沿著軸線4之垂直平移。在所展示之具體實例中，灌注腔室3之平移方向平行於灌注腔室3自身之軸線4。馬達構件M1能夠準確地進行灌注腔室3之極小位移，其中關於術語微小，預期約十分之一毫米的移動。舉例而言，馬達構件M1可包含與腔室3整合的對耦接至螺釘或類似構件之操作螺桿5起作用的步進馬達。
如上文所提及，饋送滑槽6可相對於樞軸8之軸線旋轉，該樞軸較佳地以垂直於灌注腔室之平移軸線但較佳地不與其相交的方式安裝。滑槽6係安裝成與旋轉樞軸8對稱，使得其通常藉由其自身之重量推動以朝向上部活塞14旋轉；如圖1中所展示，滑槽6配置於第二汽缸之一 側上且其延伸穿過框架之上部部分19直至臂6'，該臂又延伸直至在關於軸線4相對之側處的由樞軸8構成的安裝點。
滑槽6包含以角度α(上部角)與軸線4交叉之下降或滑動平面P；假設α為常數，基於腔室3及下部活塞12之位置，平面P在不同的可能位置中與在腔室或活塞12內部之壁交叉。平面P係藉由最後滑槽部分界定，若此部分彎曲，則該平面在該彎曲部分之初始部分與最終部分之間延伸。
出於實踐目的，假定平面P對應於咖啡粉末之理想滑動方向，該方向由與咖啡粉末在末端滑槽點中之抛物面運動(在重力作用下)之路徑相切的直線表示。
灌注腔室之位置係由框架2之上部基座19的下部側與灌注腔室3之上部邊緣15之間的距離h1(圖1)界定。下部活塞12之位置係藉由該活塞12與灌注腔室3之上部邊緣15之間的距離h2(圖3)界定。三個高度及傾角值h1、h2及α為識別腔室、活塞及滑槽之位置以及研磨咖啡之可能路徑的座標。
可改變所有三個前述值(亦即，α、h1及h2)以調整平面p與灌注腔室之理想交叉點，使得獲得咖啡在腔室自身內部之規則分佈。此理想分佈為儘可能均勻，使得在壓縮之後獲得亦儘可能均勻的小片厚度。均勻分佈之理想形狀為由饋送至腔室中之咖啡形成的圓錐體之最高點(頂點)位於軸線4上或緊鄰軸線4的形狀。替代地，兩個或兩個以上錐頂係可能的，其彼此相等且與腔室隔開；此等錐頂可藉由在研磨咖啡之分配期間改變座標h1、h2及α獲得。
根據本發明，藉由開放迴路控制進行座標h1、h2及α之調整；藉由實驗測試獲得導致腔室中之均勻咖啡分佈的h1、h2及α值且將其儲存於映射表中；針對大體上對應於至少一種指定飲料所必要之量的一系列指定咖啡量以實驗方式獲得所儲存h1、h2及α值。換言之，選擇對應於許多飲料(濃咖啡、濃縮咖啡、淡咖啡、美式咖啡)的某數目個所判定咖啡量，例如，等於4.0g、8.0g、11.0g及14.0g；以實驗方式獲得導致粉末咖啡之最佳分佈的座標h1、h2及α且此等座標與各別飲料及待遞送之咖啡之量一起儲存於控制單元之映射表中。
無論如何儲存於控制單元中之每一映射表指特定研磨咖啡度及/或特定咖啡主體；一般而言，控制單元儲存至少一個映射表，其中儲存待在一或多種飲料之整個製備循環期間由灌注裝置到達之座標h1、h2及α。
在分配飲料(例如，淡咖啡)時，控制單元21以已知方式(例如，借助於位置感測器、螺桿5上之編碼器或類似器件)藉由其判定來監測腔室之座標h1、α及h2；接著控制單元藉由封閉迴路控制驅動馬達構件M1以將灌注裝置自大體初始位置位移至具有儲存為適於待分配之飲料的座標h1、h2及α的所判定位置；接著將研磨咖啡饋送至灌注腔室；控制單元可在記憶體中具有額外位置及接著灌注裝置在饋送步驟期間必須到達之額外座標h1、h2及α；隨後在大體熱水灌注之前將粉末咖啡壓縮成小片。
針對下一種飲料重複相同操作。
在諸圖中所展示之較佳具體實例中，可藉由腔室平移來改變α、h1及h2值；直接關於h1且間接關於h2及α來改變。
關於α角之改變，本發明提供：滑槽之下部邊緣經塑形以使得其可藉由推送平移腔室3而旋轉；為此目的，滑槽及腔室較佳地具有凸輪構件。更詳細而言，腔室3在頂部且以已知方式具有排出構件11，該排出構件(例如)可繞平行於軸線4之軸線旋轉以在分配結束時移除廢咖啡小片。凸輪表面9、10分別設置於與灌注腔室3相關聯之排出構件11上及饋送滑槽6上，使得其嚙合將引起饋送滑槽6相對於灌注腔室3位移及接著α角之改變。
如在圖4A至圖4C中可見，參考所展示具體實例，升高灌注腔室3(接著減小距離h1)引起凸輪表面9與饋送滑槽6之凸輪表面10嚙合，且引起饋送滑槽6圍繞樞軸8之隨之發生的逆時針旋轉及α角度之減小。相反，降低灌注腔室3(接著增加距離h1)引起饋送滑槽6之順時針旋轉及接著α角度之增大。進一步降低灌注腔室3引起凸輪表面9與10脫嚙，使得自灌注腔室3自身之移動解耦饋送滑槽6之移動且能夠相對於饋送滑槽自由定位灌注腔室。顯然，凸輪表面9之不同位置係可能的，只要能夠與饋送滑槽6之凸輪表面10合作即可。
在本文描述中，已描述用於處置饋送滑槽6以經由腔室3之移動自由旋轉的所表示之凸輪構件9、10，但可採用不同處置構件，例如，此項技術中已知之電動處置構件，用於饋送滑槽相對於灌注腔室之其受控制的定位。
根據本發明之特殊態樣，灌注腔室3具有形成至少一個可移動底壁12之下部活塞(此後簡單地稱為下部活塞12)，其允許改變腔室3之容積。下部活塞12與自腔室3之下部部分突出的柱或桿12'整合。如前文 所提及，下部活塞12之位置可由該下部活塞12與灌注腔室3之上部邊緣15之間的距離h2界定。
在較佳的所展示具體實例中，活塞之位置h2係藉由灌注腔室之平移來調整；在其他具體實例中，可存在用於調整h2值之電動構件。
舉例而言，自圖9中所展示之初始位置(其中腔室完全升高且下部活塞12完全降低至腔室3中)開始，h2等於其最大值；為了減小距離h2，亦即，為了使下部活塞12朝向灌注腔室3之上部邊緣15位移，使灌注腔室向下平移直至柱12'藉由鄰接框架2之下部基座17將使下部活塞12固持於固定位置中且下降的灌注腔室3將使距離h2減小為所要值(例如，圖9中之距離的一半)。
當灌注腔室向上平移時，下部活塞藉由摩擦構件23及24(例如，密封墊)而停留在先前假定的位置上，該等摩擦構件防止該下部活塞在灌注腔室內部自由滑動，該等摩擦構件可為(例如)O形環。
圖2展示h2等於0之位置，h2等於0係因為腔室3及活塞12兩者在與下部框架基座鄰接時已位移至其最大下部位置。自展示於圖2中之初始位置開始；其中下部活塞12與腔室3之上部邊緣15齊平且h2等於零(其最小值)，為了增加h2距離，使灌注腔室3向上平移使得下部活塞12藉由鄰接上部活塞14而停止且固持於固定位置中，然而上升的灌注腔室3將增大h2距離。
無論如何提供額外具體實例，其中下部活塞12之位置(亦即，距離h2)可藉由用此項技術中已知之專用電動構件處置該下部活塞來調整。
控制單元21經由座標h1、h2及α中之至少一者判定腔室3、下部活塞12及滑槽6之位置；出於本發明之目的，下部活塞12之h2位置係藉由將其相對於灌注腔室在操作循環期間採用之位置自座標h1牽拉來判定。換言之，自初始參考位置h1(例如，其中灌注腔室完全降低(相比於圖10之位置A))開始，此開始座標h1對應於等於零之h2座標(在下部活塞12與腔室3之上部邊緣15齊平時)；接著，自此循環步驟開始，有可能將灌注腔室平移至最終高度h1，使得下部活塞12藉由鄰接上部活塞14而將到達所要高度h2，藉此自所偵測高度h1判定h2。
類似地，自參考位置h1(例如，其中灌注腔室3完全升高(參見圖9))開始，在此循環步驟中，開始座標h1對應於等於其最大值之已知座標h2(在下部活塞12在腔室3內部完全降低時)；接著，自此循環步驟開始，有可能將灌注腔室連續地平移至最終高度h1，使得下部活塞12之柱12'鄰接框架2之基座17且下部活塞12到達所要高度h2，藉此自所偵測高度h1判定h2。
必須注意，h2值亦可藉由偵測柱12'之點(例如，末端)的位置及腔室3之位置(亦即，h1)來判定。在知曉12'之末端與活塞12之末端之間的距離之大小的情況下，有可能判定h2值。
替代地，下部活塞之h2位置可藉由此項技術中已知之類型的專用電動構件相對於灌注腔室來調整，且在此後一狀況下，h2可藉由此項技術中已知的與此類電動構件耦接之位置感測器來偵測。
如前文所描述，在諸圖中所展示之較佳具體實例中，亦隨h1來設置角度α；此允許獲得比角度α藉由使h1恆定來調整的具體實例 大的在平面P與腔室或活塞12之內壁之間的交叉點之改變。一般而言，可藉由使角度α恆定及減小h1(藉由向上平移腔室)抑或藉由使h1恆定及減小α(藉由滑槽旋轉)來使平面P與腔室之內壁之間的交叉點(例如)朝向滑槽位移。
參看圖4A至圖4C，在所展示之具體實例中，h1之減小自動涉及α之減小，且類似地，h1之增大對應於α角之增大；接著有可能借助於對應於h1及接著α之改變的步進馬達之極小而精確的旋轉來快速地獲得平面P與腔室或活塞12之內壁之間的交叉點之位移。
類似於h2，α角亦可藉由此項技術中已知之適當位置感測器判定或自h1距離獲得。
如前文所提及，均勻分佈之理想形狀為由饋送至腔室中之咖啡製成的圓錐體之最高點(頂點)位於軸線4上或緊鄰軸線4的形狀。基於此目視觀測或可目視或不可目視之其他觀測；諸如，具有實質上恆定之厚度的咖啡層及/或分配飲料時間及/或所分配咖啡之感官特性(亦即，最終飲料)，有可能進行「映射表」之建構，在該映射表中儲存針對咖啡之每一量度所請求的較佳座標，以便具有粉末咖啡至灌注腔室中之所請求分佈。
此允許使用具有相對較大尺寸、亦具有量大大減少之粉末咖啡但不降低所分配飲料之品質的灌注腔室。
接著，在映射表建構期間，儲存重複獲得沉於灌注腔室中之粉末咖啡之所判定分佈所藉的座標h1、h2及α；諸圖中所展示之特定具體實例允許判定及調整h2及α至h1，藉此提供映射表更容易實現且僅儲存灌注腔室針對每一咖啡量且接著針對由使用者選擇之每一種飲料而必須到 達的該位置之座標h1或一系列位置之座標h1(多個座標h1)；在此具體實例中，無論如何已知在循環開始時α基於h1及至少h2之值所採用的值。
實務上，在映射表建構期間，有可能判定以實驗方式獲得之h1、h2及α值且將其儲存至該映射表中；抑或有可能僅偵測h1值且藉由自h1得到h2及α值來判定h2及α值，接著將此等座標儲存至映射表中；抑或有可能僅偵測及儲存h1座標，亦即，自循環開始時之已知h2值開始的灌注腔室將在整個循環期間必須採用以用於製備由使用者選擇之特定飲料的所有位置。
參看圖2至圖8，現描述飲料製備步驟。
在開始時，包含根據本發明之裝置1的機器之使用者經由已知方法選擇咖啡類型之分配。控制單元21用已知方式(例如，借助於位置感測器、螺桿5上之編碼器或類似器件)監測腔室3或活塞12及滑槽6之座標h1、h2及α。
接著，在藉由重力將選定量度之研磨咖啡饋送至灌注腔室3中之前，控制單元21自所儲存映射表選擇灌注裝置將在整個操作循環期間必須到達之座標h1、h2及α。
在開始時，控制單元作用於裝置1之馬達M1以使灌注腔室之容積(高度h2)適於由使用者選擇之咖啡的選定類型。
如前文所提及，h2之調整可以多個模式(例如，經由適當馬達)來進行。在諸圖中所展示之例示性實施中，通常自腔室3之初始組態(其為圖7中所展示之組態)開始進行h2之調整。事實上，其為腔室至少在廢咖啡小片之排出步驟期間採用的位置；灌注腔室3之下部活塞12實 質上升高至與灌注腔室3之上部邊緣15齊平，且活塞之柱12'鄰接框架2之下部基座17。
在此參考位置中，h1對應於等於零之座標h2，h2等於零係因為下部活塞12與腔室3之上部邊緣15齊平；參看圖2，為了調整灌注腔室之容積，使腔室平移直至上部活塞14與下部活塞12接觸且已在腔室內部推動；使腔室平移直至到達可存在於記憶體中或無論如何自所要座標h2之值計算的位置h1。
此最終位置係經由用控制邏輯進行之封閉迴路控制達成，該控制邏輯以此方式監測腔室之h1位置且驅動馬達構件M1直至h1將達到儲存於映射表中之值。腔室之位置h1係借助於位置感測器、螺桿5上之編碼器或類似器件來偵測。
替代地，自腔室3之初始組態(其為圖9中所展示之組態)開始進行h2之調整。在此組態中，腔室完全升高且灌注腔室3之下部活塞12完全降低；在此開始組態中，座標h1及座標h2係已知的(分別等於其最小值及最大值)。
參看圖9，為了調整高度h2，使腔室降低使得下部活塞12之柱12'鄰接框架2之下部基座17且下部活塞12到達所要高度h2；為此目的，使腔室降低直至到達可存在於記憶體中或無論如何自所要值h2計算之位置h1。此最終位置係藉由類似於前文所描述之封閉迴路控制的封閉迴路控制來到達。
一旦已設置容積，便接著平移灌注腔室3以到達儲存於映射表中之額外位置h1；在此組態中，腔室定位於饋送滑槽6之下，且歸功於 凸輪表面9與10之相互嚙合，此位置h1對應於饋送滑槽6之所要角度α；實際上，如前文所提及，在映射表建構期間獲得之每一α值對應於所儲存值h1。
接著，當將達到此h1值及因此所判定角度α時，如圖4A至圖4C之序列中所說明，有可能饋送研磨咖啡，如圖5中所示意。歸功於灌注腔室3與滑槽6之間的最佳定位，獲得在腔室3內部之研磨咖啡的儘可能均勻之分佈。
在記憶體映射表中，無論如何提供具有腔室將在研磨咖啡之饋送期間在所判定時間範圍中必須達到的額外α角度(接著提供額外h1位置)之可能性。換言之，在研磨咖啡至腔室中之饋送(通常在咖啡豆之研磨期間發生)期間，控制邏輯可驅動馬達構件M1且基於存在於所儲存映射表中之額外值改變角度α；為到達此等所儲存座標，控制單元可在腔室平移期間停止研磨抑，或在研磨及接著咖啡粉末下沉期間使腔室平移。
當饋送步驟結束時，灌注腔室3接著再次朝向活塞14升高(如圖6中所展示)以壓縮研磨咖啡且形成所謂的「小片」13。下部活塞12接著由活塞14推動直至其緊靠灌注腔室3之下部邊緣16而停止一一活塞14施加壓緊研磨咖啡及形成小片13所必要之壓力的位置。
在圖6之所展示位置中，飲料灌注發生，亦即，經由與灌注腔室3之下部部分連通的徑向入口管道(圖中未示)將水饋送至灌注腔室3中。接著，灌注液體穿過灌注腔室3使得自研磨小片13萃取物質且壓製咖啡。出口管道20允許將飲料分配至使用者。
在圖7及圖8中，展示用於移除廢小片13的操作。使灌注 腔室3遠離活塞14朝向圖10之其自身位置A移動，其中h2等於零，如圖2中所展示。詳言之，灌注腔室3完全降低，使得下部活塞12之柱12'將鄰接框架2之下部基座17，藉此在灌注腔室3之上部邊緣15移動下部活塞12，如圖7中所展示(h2等於零)。
此後，如圖8中所說明，使腔室3向上平移直至到達圖8中所展示之排放位置(圖10、圖11之位置i)。一旦到達此位置，排出構件便移除小片13。在本文中所描述之具體實例中，排出構件係由槳11組成，該槳可繞軸線18旋轉以因為其旋轉而將小片13自處於升高位置中之下部活塞12移除。一旦已移除小片，便可再次產生初始條件且可開始咖啡之新製備及分配循環。
在圖10及圖11中，展示飲料之分配循環，其展示腔室及活塞可相對於彼此而採用之位置。圖10之循環自腔室及活塞處於其下部位置中之初始位置開始，圖11之循環自腔室及活塞處於其上部位置中(類似於圖9)之位置開始。
出於說明性且非限制性目的，將遵照在實驗測試期間獲得的最佳化具有等於45mm之直徑的灌注腔室中之咖啡分佈的座標h1、h2及α之值。
量測4公克：h1=106mm，h2=36mm；α=27°；量測8公克：h1=109.5mm，h2=42mm；α=27°；量測14公克：h1=104.5mm，h2=44mm；α=26.2°(對於前6秒而言)；h1=109.5mm，h2=44mm；α=27°(對於後續4秒而言)。

Claims (16)

  1. 一種用於在一分配裝置(1)中藉由灌注一材料而製備咖啡或其他飲料之方法，該分配裝置具有：一支撐框架(2)；一圓柱形灌注腔室(3)，其具有一實質上垂直軸線(4)，該腔室(3)安裝於該支撐框架(2)上且能夠沿著平行於該灌注腔室(3)之該軸線(4)的一方向相對於該框架(2)平移；一下部活塞(12)，其形成該腔室(3)中之一底壁，該壁可在該灌注腔室(3)中移動；一饋送滑槽(6)，其安裝於該支撐框架(2)上，該饋送滑槽能夠相對於該框架旋轉以便將研磨咖啡饋送至該灌注腔室(3)；一較高活塞(14)，其用於在該飲料灌注步驟期間封閉該灌注腔室；及一控制單元，其用於管理該方法，該控制單元具備一記憶體(22)或與其連接，其特徵在於包含以下步驟：- 識別由使用者選擇之飲料類型，- 判定該腔室(3)、該下部活塞(12)及滑槽(6)之位置，- 檢查該等位置是否對應於儲存於該記憶體(22)中之彼等位置且與待分配之該飲料相關聯；- 在某情況下，改變該腔室(3)之該位置及該下部活塞(12)之該位置，直至其到達用於該選定飲料之該等對應的所儲存位置；- 分配該所請求飲料。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該腔室位置、該下部活塞位置及該滑槽位置係經由座標α、h1及h2之值中的至少一者判定，在此處α為該滑槽(6)相對於該腔室軸線(4)之傾斜角度，h1為該腔室(3) 相距該框架(2)之上部基座(19)的距離且h2為該下部活塞(12)相距該灌注腔室(3)之上壁(15)的距離。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其進一步包含：以實驗方式判定h1、h2及α之該等值之步驟，對於一所判定咖啡量，該等值對應於獲得研磨咖啡至該腔室(3)中之所請求分佈的一腔室位置；及將該等值作為適於對應於研磨咖啡之該量的該等飲料之值儲存於該記憶體(22)中之步驟。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中該等位置在該將咖啡分配至該灌注腔室中之該步驟期間改變。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中該饋送滑槽(6)係相對於垂直於該灌注腔室之該平移軸線的一軸線(4)旋轉，以便調整其之該位置。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中該滑槽(6)之該旋轉係借助於與該滑槽(6)及該灌注腔室(3)相關聯的各別凸輪表面(9、10)或藉由用於在該灌注之後排出一咖啡小片(13)之構件來調整。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中在該將研磨咖啡分配至該灌注腔室中之該步驟結束時，導致粉末咖啡之一圓錐體的位置係作為與待分配之該飲料相關聯的位置儲存，其中該圓錐體之頂點係配置成與該灌注腔室(3)之該軸線(4)同軸或鄰近。
  8. 一種用於藉由灌注一材料而製備及分配咖啡或其他飲料之裝置，該裝置包含：一支撐框架(2)；一圓柱形灌注腔室(3)，其具有一實質上垂直軸線 (4)，該腔室(3)安裝於該支撐框架(2)上且能夠沿著平行於該灌注腔室(3)之該軸線的一方向相對於該框架(2)平移；一下部活塞(12)，其形成該腔室(3)中之一底壁，該壁可在該灌注腔室(3)中移動；一饋送滑槽(6)，其安裝於該支撐框架(2)上，該饋送滑槽能夠相對於該框架旋轉以便將研磨咖啡饋送至該灌注腔室(3)；一較高活塞(14)，其用於在該飲料灌注步驟期間封閉該灌注腔室，該裝置之特性在於該裝置包含具備或連接一記憶體(22)之一控制單元，其中儲存該腔室(3)、該下部活塞(12)及該滑槽(6)之複數個位置；且特性在於該裝置進一步包含用於判定該腔室(3)、該下部活塞(12)及該滑槽(6)之該等位置之構件；用於檢查該等座標α、h1及h2是否對應於針對該選定飲料而儲存於該記憶體(22)中之座標之構件；及用於在某情況下改變腔室(3)、下部活塞(12)及滑槽(6)之該等位置直至其到達適於待分配之該飲料的該等對應的所儲存位置之構件。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其包含用於判定該等座標α、h1及h2之構件，在此處α為該滑槽(6)相對於該腔室軸線(4)之傾斜角度，h1為該腔室(3)相距該框架(2)之上部基座(19)的距離且h2為該下部活塞(12)相距該灌注腔室(3)之上壁(15)的距離。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項之裝置，其中該饋送滑槽安裝於該框架之一點上且可繞垂直於該灌注腔室之該平移軸線(4)的一軸線旋轉，以便改變該滑槽自身相對於該灌注腔室(3)之該傾角，且其中該滑槽包含在該框架上方自安裝點延伸至該滑槽的一臂。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中個別凸輪表面(9、10)經提供且 與該饋送滑槽(6)及該灌注腔室(3)相關聯，以便相對於該腔室定位該滑槽。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中與該灌注腔室相關聯之該等凸輪表面(9、10)配置於在該灌注之後排出一咖啡小片之構件(11)之上部邊緣上。
  13. 如申請專利範圍第8項至第12項中任一項之裝置，其包含用於偵測該腔室(3)之該位置的至少一個感測器。
  14. 一種包含程式碼之電腦程式，該等程式碼可由一電腦執行以用於最佳化粉末咖啡或其他材料在如申請專利範圍第8項至第13項中任一項的用於製備及分配咖啡或其他飲料的裝置之一灌注腔室中之分佈，該程式儲存於可由一電腦讀取之一記憶體單元中且包含：- 用於判定該腔室(3)、該下部活塞(12)及滑槽(6)之該等位置之電腦可執行程式碼，- 用於檢查該等位置是否對應於該記憶體(22)中儲存為適於待分配之該飲料的位置之電腦可執行程式碼，- 用於在某情況下改變該腔室(3)之該位置及該下部活塞(12)之該位置直至其到達用於該選定飲料的該等對應的所儲存位置之電腦可執行程式碼。
  15. 如申請專利範圍第14項之程式，其進一步包含用於判定該等值α、h1及h2之電腦可執行程式碼，在此處α為該滑槽(6)相對於該腔室軸線(4)之傾斜角度，h1為該腔室(3)相距該框架(2)之上部基座(19)的距離且h2為該下部活塞(12)相距該灌注腔室(3)之上壁(15)的 距離。
  16. 如申請專利範圍中第15項之程式，其進一步包含用於判定該等值h1、h2及α之電腦可執行程式碼，對於一所判定咖啡量，該等值對應於獲得咖啡至該腔室(3)中之所請求分佈的一腔室位置。
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