WO2014096490A1 - Máquina para preparar una bebida y procedimiento para preparar una bebida que emplea dicha máquina - Google Patents

Máquina para preparar una bebida y procedimiento para preparar una bebida que emplea dicha máquina Download PDF

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WO2014096490A1
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WO
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liquid
machine
piston
chamber
infusion chamber
Prior art date
Application number
PCT/ES2013/070882
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English (en)
French (fr)
Inventor
Xavier SAMSÓ BESORA
Original Assignee
Minimma Espresso, S. L.
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Publication date
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Priority to EP13824129.4A priority patent/EP2952126B1/en
Priority to ES13824129T priority patent/ES2825448T3/es
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Priority to US15/866,523 priority patent/US20180125285A1/en
Priority to US15/866,545 priority patent/US10856689B2/en

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    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/24—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure
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    • A47J31/38—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means operated by hand

Definitions

  • the present invention relates to a machine for preparing a beverage and a method for preparing a beverage using said machine.
  • the machine and method described are suitable for preparing a beverage by infusion of a solid or liquid product from a liquid that is supplied under pressure.
  • the claimed machine is suitable for preparing an espresso type coffee beverage.
  • Beverage preparation machines have been developed, such as coffee brewing machines, which have the peculiarity that the liquid pressure to obtain coffee is procured by means of alternative systems to the electric pressure pump.
  • the intention is to obtain autonomous machines, in which coffee can be carried out without electric pumps and maintenance problems and low energy efficiency that involves the use of water heating systems based on coils or heat exchangers associated with said electric pumps
  • the machine described in the aforementioned patent has the advantage that it allows a continuous and stable dispensing of liquid to be carried out at a constant high pressure of 6 to 10 bar (pressure required for espresso coffee), optimizing electricity consumption and costs of manufacture and maintenance of beverage preparation machines of the state of the art.
  • the machine described in the aforementioned application has the advantage that it is very small and compact in size, so it can be easily transported from one place to another, at work or, for example, in outdoor activities.
  • Another advantage of this machine lies in the fact that it requires little maintenance, since it has ducts of very short length that substantially reduce the calcification problems that occur in other machines of the prior art.
  • the present invention provides a machine for preparing a beverage comprising an infusion chamber to accommodate a dose of product and means for supplying a pressurized liquid to said infusion chamber, said means comprising of supply a hydraulic accumulator device capable of storing under pressure a liquid from means of liquid injection of said machine.
  • This machine is characterized by the fact that said liquid injection means and said hydraulic accumulator device are configured and arranged interconnected with said infusion chamber so that a first fraction of the injected liquid is capable of being stored under pressure in a cavity of said accumulator device while a second fraction of the injected liquid is simultaneously dispensed or supplied to the outside through the infusion chamber of the machine, allowing said accumulator device to store a fraction of liquid configured to ensure the continuous supply of a given flow rate (Qc) during a time of preparation of the beverage or time of Disbursement (te) determined.
  • Qc flow rate
  • the hydraulic accumulator device comprises a cylinder and dispensing piston assembly which is disposed adjacent to the infusion chamber of said machine, said dispensing piston inside the cylinder defining a chamber for housing the first fraction of liquid to be injected, said piston being able to accumulate potential energy capable of being transmitted in the form of pressure to the liquid of said chamber.
  • the present invention provides a machine, in which said means for supplying a pressurized liquid comprise a hydraulic accumulator device arranged interconnected with said liquid injection means and said infusion chamber, said accumulator device being configured hydraulic to allow the pressure storage of a fraction of the injected liquid, the fraction of liquid stored in the accumulator being susceptible to being supplied under pressure to the infusion chamber to ensure the continuous supply of a given flow rate (Qc) of liquid.
  • said means for supplying a pressurized liquid comprise a hydraulic accumulator device arranged interconnected with said liquid injection means and said infusion chamber, said accumulator device being configured hydraulic to allow the pressure storage of a fraction of the injected liquid, the fraction of liquid stored in the accumulator being susceptible to being supplied under pressure to the infusion chamber to ensure the continuous supply of a given flow rate (Qc) of liquid.
  • said dispensing cylinder and piston assembly, or said hydraulic accumulator device are disposed adjacently on said infusion chamber and on the outside of a liquid storage tank.
  • said hydraulic accumulator device comprises a membrane intended to define a cavity for the accumulation of a fraction of the injected liquid, said membrane being susceptible to accumulate potential energy when moving or deforming by the force exerted by the injected liquid to an active position, being The liquid accumulated in said cavity is susceptible to being supplied under pressure to the infusion chamber when said membrane recovers an initial resting position.
  • said membrane could define a tube-shaped cavity, for example, in the form of a tube connecting the injection means with the infusion chamber.
  • a section of said tube could be subjected to an external pressure environment equivalent to the pressure of the liquid supplied to allow accumulation of a fraction of injected liquid that would deform the membrane and allow the accumulation of potential energy.
  • the injection means are configured so that the force exerted by the injected liquid allows the dispensing piston or the membrane of the hydraulic accumulator device to retract to an active position in which it accumulates potential energy.
  • This same potential energy can be transmitted by contact to the liquid in the form of pressure during dispensing by partially recovering the piston or membrane from its resting position.
  • the dispensing piston that acts as a hydraulic accumulator device can have a diameter between 10 mm and 20 mm.
  • the accumulator device allows to absorb during the delivery and dynamically, the flow difference caused by an excess of liquid injection, or by a resistance to the passage of liquid not desired product housed in the infusion chamber.
  • the machine allows to regulate the discharged flow autonomously and dynamically, without the need for the user to previously adjust the flow rate by means of a flow valve at the exit of the infusion chamber in order to maintain the flow pressure on the dose of the product.
  • an adequate delivery time (te) is ensured that allows to obtain a high quality infused product.
  • a machine is prepared to prepare an infusion drink that is very simple and easy to manufacture, and also has a very small size that is very suitable for portable use.
  • said injection means are configured to exert a pressure on said delivery piston or said membrane less than 4 bar.
  • This embodiment allows a pressure to be transmitted to the liquid that is suitable for preparing beverages from soluble liquid products or solid instant dissolving products arranged in capsules or bags in the infusion chamber. It would also be suitable for preparing beverages from solid products with a low degree of extraction of soluble substances.
  • said injection means are configured to exert a pressure on said delivery piston or said membrane equal to or greater than 4 bar. This second embodiment allows a pressure to be transmitted to the liquid that is suitable for preparing beverages from solid products with a degree of extraction of soluble substances from medium to high, such as, for example, the beverage called "espresso" coffee.
  • said injection means are configured to exert a pressure on the plunger or the membrane between 7 and 9 bar. These pressures are suitable for preparing beverages with a high degree of extraction of soluble substances and aroma (high quality espresso coffee).
  • said means for injecting a liquid comprise at least one cylinder and pump plunger assembly which is associated with an independent external storage tank for the liquid, said pumping assembly allowing the injection of the liquid into the cavity of the accumulator device to retract said dispensing plunger or said membrane.
  • This cylinder and pump plunger assembly (one or more pistons that alternately move for pumping) is configured to be able to suck the liquid from an independent reservoir disposed adjacent to an outer cylinder and delivery piston assembly or to an outer membrane of the accumulator device
  • the diameter of the delivery piston is comprised between 0.010 m and 0.09 m, the diameter of the pumping piston being equal to or less than the diameter of said delivery piston. It has been observed that these ranges of diameters are suitable to be able to obtain with a minimum energy consumption drinks at very varied pressures, preferably beverages of the "espresso" type of coffee, 20 to 45 ml in volume and at a pressure of 7 to 9 bars.
  • said dispensing plunger or said membrane accumulates in its active position potential energy from the compression force applied to a fluid, said fluid being preferably a gas, such as air or nitrogen.
  • the compression of a fluid provides a linearity of the work force of the plunger that positively contributes to the injection of a constant flow of liquid at constant pressure.
  • said dispensing piston accumulates potential energy from the compression force of a fluid housed in the chamber of a second cylinder assembly and piston coupled to the delivery piston.
  • Said second cylinder and piston assembly can be configured from, for example, a pneumatic commercial nitrogen or air piston that is coupled to the dispensing piston that contacts the liquid, as described in the specification and drawings of the application for EP12382041 patent of the same applicant.
  • the machine comprises means for regulating the speed of liquid injection, or the speed with which the pump plunger supplies the injected liquid under pressure, depending on the characteristics of the product dose housed in the infusion chamber.
  • the same machine may comprise means for regulating the volume of the liquid fraction that is capable of accumulating said device based on the characteristics of the dose of product housed in the infusion chamber.
  • Qc flow rate supplied or discharged
  • This resistance can be very different depending on the type of capsule used or the type of product (greater or lesser consistency or degree of compaction). It can also vary depending on the temperature of the liquid used. A lower temperature of the liquid results in a lower retention or resistance of the product to the passage of the liquid and, therefore, in a shorter delivery time (te) that results in a lower extraction.
  • the dispensing cylinder of the machine comprises a wall that delimits together with the dispensing plunger the liquid housing chamber, said wall including a hole provided with a conduit through which the pressurized liquid is supplied to the pressure chamber. infusion.
  • said infusion chamber and said dispensing cylinder chamber define a wall that includes said pressurized liquid supply conduit, preferably the length of said conduit being equal to or less than 0.030 m (30 mm).
  • said machine comprises a flow valve for regulating the flow of liquid through the pressurized liquid supply conduit, said valve being susceptible to opening or closing the flow of liquid through said conduit to communicate or isolate between yes the dispensing cylinder chamber and the infusion chamber.
  • the bypass valve can be closed so that all the injected liquid can accumulate in the cylinder chamber of delivery, retracting the delivery piston to its maximum stroke. Then, by opening the flow valve, the liquid can be supplied under pressure through the conduit when the piston returns to its resting position.
  • the diameter of the dispensing plunger will be comprised between 0.020 m (20 mm) and 0.045 m (45 mm) in order to prepare beverages or infusions of 20 ml to 45 ml.
  • the machine includes means for regulating the speed with which the dispensing piston makes the return path to supply the pressurized water to the infusion chamber.
  • This speed can be regulated according to the resistance offered by the product to the passage of liquid to guarantee a time of dispensing or preparation of the particular beverage (tea).
  • the feed rate of the delivery piston may be reduced. to also reduce the flow of liquid supplied and increase the time of dispensing or preparation of the beverage (tea). Thanks to this, it is always guaranteed to obtain a homogeneous quality drink and, on the other hand, the range of beverages that can be prepared with the same machine is extended in a very easy and comfortable way.
  • the means for regulating the speed of the dispensing piston may include a mechanism for controlling the decompression rate of said fluid, such as a control mechanism of the speed with which the fluid is transferred from one chamber to another of a second cylinder and piston assembly coupled to the delivery piston.
  • this mechanism could be adjustable by the user himself depending on the type of product housed in the infusion chamber.
  • the means for regulating the speed of the dispensing piston just described can be claimed in combination or not with the liquid injection means of the machine.
  • these regulating means could also be used in cases where the dispensing piston was retracted to its active position by means of a manual or motorized traction mechanism.
  • the return speed of the piston when opening the passage valve could also be regulated to ensure adequate delivery time (te).
  • the present invention also relates, according to a second aspect, to a machine for preparing an infusion beverage comprising an infusion chamber to accommodate a dose of product and means to deliver a pressurized liquid to said infusion chamber, said supply means comprising a dispensing cylinder and piston assembly that is disposed adjacent to said infusion chamber, said dispensing piston within the cylinder defining a chamber for housing said liquid, said dispensing piston being able to accumulate, in an active position, potential energy capable of being transmitted in the form of pressure to the liquid of said chamber, said machine further comprising, a passage valve for regulating the flow of liquid through a conduit of supplying pressurized liquid to said infusion chamber, said valve being susceptible of closing the passage of liquid through said conduit to interconnect with each other the dispensing cylinder chamber and the infusion chamber.
  • This machine is characterized by the fact that it includes means for regulating the speed with which the dispensing piston recovers its resting position inside the dispensing cylinder while the pressurized liquid
  • these speed regulating means are configured to allow the regulation of the piston speed according to the resistance offered by the product of the infusion chamber to the liquid passage to guarantee a time of dispensing or preparation of the beverage determined.
  • This type of regulation can be carried out automatically or by default, for example, including in the machine a sensor capable of detecting a code of the package associated with one type or another of product and of operating a mechanism regulating the speed of the piston in function of said type of product.
  • the same regulation can be carried out by measuring the liquid flow rate that the product in the infusion chamber accepts during a previous pre-infusion stage. In this case, the speed of the delivery piston is adjusted manually or automatically depending on the flow rate detected to ensure a delivery time (te) depending on the type of product in the infusion chamber.
  • the claimed machine comprises a mechanism for operating said pump plunger and injecting the liquid into the chamber of the dispensing cylinder or the cavity of the accumulator device of the machine, said mechanism including a lever or connecting rod associated with the rod of the pumping piston, said lever being capable of being manually operated, or said connecting rod being driven by a motor, to inject liquid into the chamber of the delivery cylinder or the cavity of the accumulator device of the machine.
  • the machine can dispense with electric power, in the case of using a manually operated lever, or using batteries to drive an electric motor of very low power.
  • the necessary force that must be applied to the lever or connecting rod to operate the pumping piston and retract the delivery piston is very small, said force being fully parameterizable .
  • the mechanism for actuating the pumping piston is mounted on the chassis that supports the cylinder and dispensing piston assembly, or the hydraulic accumulator device of the machine, so that the pumping cylinder and piston assembly remains arranged adjacent to said delivery set or hydraulic accumulator device.
  • the machine comprises an independent external reservoir for storing liquid that is configured to be coupled and uncoupled to the chassis that supports or configures the cylinder and delivery piston assembly or the hydraulic accumulator device of the machine.
  • said independent outer reservoir comprises a top opening for introducing water and a lid for closing said opening, preferably said lid including means for heating the water.
  • said cover comprises an electrical connection associated with a resistor and / or an energy accumulator, said resistance being susceptible to heating the water of said tank, and said accumulator of driving a motor linked to the mechanism of pumping piston drive that injects water.
  • the same lid may comprise other means for heating the water based for example, on the use of gas (micro-flame that heats a metal plate located on the same lid), on the use of a inductive plate located in the same cover, or in the use of products that cause an exothermic reaction to provide heat, etc.
  • gas microwave-flame that heats a metal plate located on the same lid
  • inductive plate located in the same cover
  • the storage section that configures the lid has been designed with a flat surface that serves as the support base of the machine and it allows to leave said machine in an upright position on a surface or a power base of an electrical supply device.
  • said machine comprises an infusion chamber configured from an interchangeable part that can be coupled and decoupled to a chassis that supports or configures the cylinder and delivery piston assembly or the hydraulic accumulator device of the machine, said chamber including a housing for a capsule or product bag.
  • the present invention provides a method for preparing a beverage by the claimed machine, which comprises the steps of;
  • stage a) during stage a), simultaneously dispensing or supplying a second fraction of injected liquid to the outside of the machine, said accumulator device storing a fraction of injected liquid configured to ensure the continuous supply of a given flow rate (Qc) for a period of Disbursement (te) determined.
  • This mode of preparation has the advantage that it substantially reduces both the working stroke and the dispensing piston diameter of the accumulator devices of the state-of-the-art machines, since a significant fraction of the liquid is supplied directly to the chamber of infusion, when the flow valve is open supply duct and the two communicating chambers. Similarly, since it is only a fraction of the liquid that accumulates, the diameter of the dispensing piston can be very small, for example, a diameter between 10 mm and 20 mm.
  • this mode of preparation is viable, even if the liquid injection of step a) is carried out discontinuously by a single cylinder and pump plunger assembly, since the dispensing piston or, for example, a
  • the membrane of the accumulator device ensures the continuous supply of the flow rate (Qc) when the pump plunger sucks liquid from the tank and does not inject liquid.
  • this mode of preparation has the advantage that, if the amount of liquid pumped (Qb) is greater than the amount of liquid that passes into the infusion chamber, or if the resistance of the product to be infused is not as desired , there is a dynamic accumulation of liquid in the chamber of the dispensing cylinder or in the cavity of the accumulator device. This accumulated liquid partially retracts the delivery piston or the membrane of the accumulator device to "accumulate" potential energy that can be transmitted in the form of pressure to the same liquid to ensure continuous delivery, and regulate the maintenance of the pressure throughout the delivery to that the delivery time (te) is optimal.
  • Another advantage of this mode of preparation lies in the fact that it allows to prepare drinks of more or less long doses (greater or lesser volume of infused liquid) as requested by the user, since the volume of liquid injected is not predetermined by the volume of the dispensing cylinder chamber or the cavity of the accumulator device.
  • a high-quality beverage with minimal energy consumption can be prepared, without the need to use conventional electric pressure pumps associated with continuous flow water heating systems, through metal coils or heat exchangers which have a high degree of heat dissipation and, therefore, a low energy efficiency.
  • the liquid used (for example, water) for the infusion can be heated without heat exchangers, directly in an atmospheric pressure tank or, if desired, in the dispensing cylinder chamber itself.
  • the injection of stage a) is carried out while the infusion chamber of the machine remains incommunicated with the chamber of the dispensing cylinder to allow the accumulation of a fraction of liquid equivalent to the volume Total liquid to be dispensed, and step b) comprises the actuation of a button or switch associated with a conduit that communicates the chamber or membrane of the accumulator device with the infusion chamber, allowing said button or switch to open a passage valve to allow the pressure outlet of the liquid.
  • the speed with which the delivery piston travels back to the position of rest can be regulated to ensure that the liquid supply is carried out during a predetermined time of preparation of the beverage or time of dispensing (tea).
  • the speed can be decreased to also decrease the flow rate of liquid under pressure and increase the delivery time (te) to ensure proper extraction.
  • the beverage always has the optimum quality regardless of the type of product used for the infusion, without the need for the user to adjust the flow rate of liquid from the infusion chamber (by means of a flow regulator or valve) .
  • liquid means a substance or compound in a liquid state, or a mixture of substances in a liquid state, capable of being supplied under pressure to extract soluble components and suspended solids from a product that will give the beverage its Flavor and smell.
  • this liquid will be water, but it can also be, for example, milk.
  • a hydraulic accumulator device means an accumulator device of the type used in hydraulic installations. In the claimed machine this accumulator device has the particularity that it is interconnected to the infusion chamber and includes an actuator element, for example, a membrane or a plunger, which defines an accumulation cavity of a fraction of injected liquid. This membrane or plunger is capable of accumulating potential energy when traveling to compress a fluid or a spring or, for example, when deformed by the action of the injected liquid. This potential energy can be transmitted in the form of pressure to the accumulated liquid by recovering the membrane or the plunger fully or partially its position.
  • Figures 1 to 7 correspond to a first embodiment of the machine, while Figures 8 to 12 correspond to a second embodiment.
  • Figure 1 is an exploded view of the first embodiment.
  • FIGS 2 and 3 show two exterior views of the machine of Figure 1 with the pull lever of the pumping piston in different positions of use.
  • Figure 4 is a perspective view of the machine of Figure 1 showing different sections.
  • Figure 5 is a view of a section of the machine of Figure 1 showing the liquid charge from the reservoir to the pumping cylinder.
  • Figure 6 is a view of a section of the machine of Figure 1 showing the injection of liquid from the pumping cylinder to the dispensing cylinder.
  • Figure 7 is a view of a section of the machine of Figure 1 showing the supply of liquid under pressure through the infusion chamber.
  • Figure 8 is a perspective view of the machine of the second embodiment showing different sections.
  • Figure 9 is a perspective view of the motor and reduction mechanism associated with the piston rod.
  • Figure 10 is a view of a section of the machine of Figure 8 showing the liquid charge from the reservoir to the pumping cylinder. In this figure, for reasons of clarity the components of the infusion chamber have not been shown in detail.
  • Figure 1 1 is a view of a section of the machine of Figure 8 showing the injection of liquid into the dispensing cylinder and the infusion chamber.
  • Figure 12 is a view of a section of the machine of Figure 8 showing the supply of pressurized liquid to the infusion chamber and the dispensing chamber.
  • the two embodiments are especially indicated for portable use of the machine.
  • One of the embodiments includes a lever mechanism for manual actuation of the pumping piston that injects the liquid, while the other includes a motor linked to a reducing mechanism associated with the rod of said pumping piston.
  • the machine 1, 1 'claimed in the two embodiments comprises an infusion chamber 2 for housing a coffee capsule 3 and a cylinder assembly 4a and dispensing piston 4b which is disposed adjacently on said infusion chamber 2.
  • the piston 4b of said dispensing assembly 4 is capable of accumulating, in an active position, potential energy capable of being transmitted in the form of pressure to the water housed in the chamber 5 defining the same piston 4b inside its cylinder 4a.
  • the dispensing piston 4b accumulates potential energy from the compression force applied to a gaseous fluid that is housed in the chamber 6 of a second set 7 of cylinder 7a and piston 7b.
  • Figure 7 shows the second set 7 of cylinder 7a and plunger 7b coaxial disposed inside the cylinder 4a of the first set 4, so that, when the delivery piston 4b retracts, the cylinder 7a of the second set 7 moves to compress the chamber 6 fluid while its piston 7b remains fixed.
  • This second cylinder and piston assembly 7 can be configured, for example, from a commercial pneumatic piston that removably engages the piston 4b that contacts the water.
  • the machine 1, 1 'of the two embodiments is characterized by the fact that it includes means for injecting liquid into the chamber 5 of the dispensing cylinder 4a. These means have the peculiarity that they are configured so that the force exerted by the injected liquid allows the dispensing piston 4b to be retracted to an active position in which said same piston 4b is capable of transmitting a pressure to the water of the chamber 5. This pressure may vary depending on the type of beverage to be prepared. However, a pressure between 7 and 9 bar is adequate to guarantee the obtaining of an optimum quality beverage of espresso type coffee.
  • the liquid injection means comprise a cylinder assembly 8a 8a and pumping piston 8b which is associated with an independent liquid storage reservoir 9. This tank 9 is configured to be able to be coupled and uncoupled to the chassis 10 that forms the cylinder assembly 4a and dispensing piston 4b of the machine 1, which contributes to obtaining a very compact and design machine 1, 1 ' very small
  • FIG 1 shows an exploded view of the machine 1 of the first embodiment in which the aforementioned chassis 10 which forms the cylinders 4a and 8a of dispensing and pumping of the machine 1 is shown.
  • This tank 9 attachable to the Chassis 10 is also seen in the second embodiment of the machine 1 'shown in Figures 8 to 12.
  • FIG. 1 of the first embodiment shows the mechanism 12 which allows the piston 8b to be operated and inject the water.
  • said mechanism 12 includes a lever 13 associated with the piston rod 8b.
  • this mechanism 12 may be linked to a motor 14, as shown in Figures 8 to 12 of the second embodiment.
  • the mechanism 12 'includes a connecting rod 31 associated with a set of gears 32 for reducing the revolutions of the motor 14.
  • the connecting rod 31 is connected at one end to the rod of the pumping piston 8b (see figures 8 and 9).
  • the power of the motor 14 is greatly reduced so it can be powered by the energy supplied by a battery 14a or a battery.
  • Figure 1 shows the lever 13 associated with the piston rod 8b.
  • This lever 13 can be manually operated by a user to inject the water, without the need to use electrical energy, with a force lower than 19.6 N.
  • the pump assembly 8 associated with the lever 13 with the fulcrum 15 or support point of said lever 13 disposed in the chassis 10 that forms the dispensing cylinder 4a of the machine 1.
  • the pumping assembly 8 is located adjacent to the dispensing assembly 4 of the machine 1, which allows to substantially reduce the length of the conduit 16 that communicates the cylinders 4a, 8a of both dispensing and pumping assemblies 4, 8.
  • the sections of the figures of the two embodiments show the configuration of the upper section of the tank 9 defining the opening.
  • this upper section defines a widening adapted to cover the upper end of the pumping and dispensing assemblies 8, and to allow the threading of a lid 1 whose flat surface can serve as a base support for the machine 1, 1 '.
  • the cover 1 1 comprises an electrical connection 17 that is associated with a resistor 18 for heating the water in the tank 9.
  • This electrical connection 17 is located in a cavity 19 practiced on the surface of the lid 11 so that the same surface of the lid 1 1 can serve as a support base for leaving the machine 1 in an upside down vertical position on a base of power of said electrical connection 17. In this way, the water in the tank 9 can be easily heated with a small resistance 18 located in said lid 1 1.
  • the electrical connection 17 could be associated with an energy accumulator (not shown in this embodiment) that supplies power to drive, for example, the motor 14 linked to the mechanism 12 'of actuation of the pumping piston 8b as described in the embodiment of figures 8 to 12.
  • the infusion chamber 2 and the chamber 5 of the dispensing cylinder define a wall 20 which includes a conduit 21 for supplying pressurized liquid.
  • This duct 21 has a very short length, preferably equal to or less than 30 mm, and is associated with a passage valve 22 to regulate the liquid outlet, present in the machine 1 of the first embodiment.
  • This valve 22 can open or close the passage of liquid through the conduit 21 to communicate or intercommunicate with each other the infusion chamber 2 and the chamber 5 of the dispensing cylinder 4a.
  • this chamber 2 is configured from an interchangeable piece 23 that can be coupled and uncoupled to the support chassis 10 of the delivery set 4 and includes a housing 24 for a capsule or product bag.
  • This piece 23 can be exchanged for another to adapt the housing type 24 depending on the type of capsule or product bag.
  • the interior of the chamber incorporates a cutting element (not shown) to tear the capsule.
  • mode A Two modes of operation of the machine 1 are described below with reference to two modes or processes of preparing a beverage, hereinafter mode A and mode B.
  • a first mode A of preparation describes a way of preparing the beverage in which the liquid injection is carried out while the infusion chamber 2 remains incommunicated with the chamber 5 of the dispensing cylinder 4b (bypass valve 22 in the closed position of the liquid passage).
  • a second preferred mode B of preparation describes a way of preparing the beverage in which the liquid injection is carried out while the infusion chamber 2 remains communicated with the chamber 5 of the dispensing cylinder 4b (bypass valve 22 in the open position or absent).
  • the embodiment of the machine 1 shown in Figures 1 to 7 has a design specially adapted to prepare drinks according to the preparation mode A. However, it is noted that the same design depicted in this first embodiment could also be used to prepare a beverage according to mode B. As regards the embodiment of Figures 8 to 12, this embodiment of the machine V has a design specially adapted to prepare beverage only according to mode B of embodiment.
  • the prepared beverage can be, for example, "espresso" coffee by infusion of the coffee powder contained in a capsule disposed in the housing 24 of the infusion chamber 2.
  • a capsule disposed in the housing 24 of the infusion chamber 2.
  • the upper end of the capsule 3 is torn by the action of the cutting element disposed in the same housing 24.
  • the liquid to prepare the infusion in this case, water, will penetrate at a higher pressure at 8 bar through the hole made by said cutting element.
  • the water or liquid in the tank is heated to a temperature greater than 75 ° C through the resistor 18 located in the lid 1 1.
  • the vertical position is inverted for this purpose. of the machine 1 so that the electrical connection 17 associated with this resistor 18 receives electrical supply from a power base (not shown).
  • the heating of the water in the tank 9 can be carried out in other very different ways, including, for example, it is possible that the water can be heated in the dispensing chamber 5 itself, disposing therein a resistance or other means of heating.
  • this preparation mode A is carried out with reference to the first embodiment of the machine 1, in particular, figures 5 to 7, in which the path followed by the liquid during the stages has been represented by arrows of the preparation procedure, according to this mode A.
  • the water injection is carried out through the conduit 16 and the non-return valve 27 while the dispensing chamber 5 remains incommunicado with the infusion chamber 2 (bypass valve 27 closing position).
  • all the water injected by the successive actuation of the lever 13 is accumulated in the dispensing chamber 5, driving the retraction of the piston 4b to an active position in which said piston 4b has traveled the necessary stroke to prepare a volume of Coffee or default drink.
  • the piston 4b has accumulated potential energy that transmits in the form of pressure to the water accumulated in the dispensing chamber 5.
  • the user of the machine 1 will actuate a button 28 that acts on the passage valve 22 associated with the conduit 21 to allow the liquid to flow out through said conduit 21 to the infusion chamber 2 (see, figure 7).
  • the piston 4b recovers its resting position in the chamber 5 by pushing the water through the conduit 21 with sufficient pressure to overcome the resistance of the product or coffee powder housed in the capsule of the infusion chamber 2.
  • this delivery time (te) can be controlled by regulating the speed with which the piston 4b recovers its resting position. For example, this regulation can be realized by regulating the decompression rate of the fluid that is housed in the chamber 6 of the cylinder assembly 7a and piston 7b associated with the dispensing assembly 4.
  • the flow of liquid supplied can be controlled which, in turn, allows to control or regulate the delivery time (te) or preparation of the drink to ensure optimum quality (maximum extraction of soluble components and suspended solids).
  • the control of the delivery rate of the machine 1 can be carried out, for example automatically or by default, depending on the resistance offered by the product stored in the infusion chamber 2 to the passage of liquid. Description of preparation mode B
  • this preparation mode B is carried out with reference to the second embodiment of the machine V, in particular, figures 10 to 12, in which the path followed by the liquid during the stages has been represented by arrows of the preparation procedure, according to this mode B.
  • Piston diameter 8b pumping 0.009 m (9 mm)
  • Dispensing piston diameter 4b 0.012 m (12 mm)
  • Piston stroke 4b dispensing 0.0062 m (6.2 mm)
  • the passage valve 22 of the conduit 21 that communicates the dispensing chamber 5 with the infusion chamber 2 remains open for the entire time of preparation of the beverage, or is absent, to allow the chamber 5 of the Discharge cylinder 4a and infusion chamber 2 remain connected.
  • the hot water injection is carried out by means of the motor 14 connected to the connecting rod 31 and the reduction gears 32 (see figure 9).
  • the actuation of the piston 8b upwards through the engine 14 causes the suction of the water from the tank 9 through the non-return valve 25 mounted in the same chassis 10 to which the same tank 9 is coupled ( see figure 10).
  • the injection of the water lodged in the chamber 26 of the pumping cylinder 8b occurs when the engine 14 drives the piston 8b in a downward direction.
  • the force exerted by the pumping piston 8b on the water stored in the chamber 26 drives said water towards the adjacent dispensing piston 4b, through the same conduit 16 associated with the non-return passage valve 27.
  • the non-return valve 27 is incorporated in a chamber 29 attached to the chamber 26 of the pumping cylinder 8a and not in the chamber 26 of the cylinder 8a itself.
  • this preferred mode B only a fraction of the volume of liquid injected by the pumping piston 8b is accumulated in the dispensing chamber 5, the rest of the liquid being simultaneously injected under pressure into the chamber 2 infusion (see figure 1 1) to be issued abroad.
  • the accumulation of liquid occurs when the pumping flow rate (Qb) or flow rate injected by the pumping piston 8b is greater than necessary to ensure a given supply flow rate (Qc).
  • the water or liquid accumulated in the dispensing chamber 5 drives the retraction of the piston 4b to an active position in which said piston 4b accumulates potential energy that transmits in the form of pressure to the same water or liquid accumulated in the dispensing chamber 5.
  • the pumping piston 8b when sucking the liquid from the reservoir 9, it is the dispensing piston 4b itself which supplies the accumulated liquid in the dispensing chamber 5 under pressure to ensure the continuous supply of the flow rate (Qc) ( see figure 1 1 with backflow valve 27 in the closed position when piston 8b sucks liquid from the tank 9).
  • this preferred preparation mode B allows to regulate or adjust the flow rate (Qc) or supplied without the need for the user to adjust the flow rate by means of a flow regulating valve.
  • this mode allows to prepare drinks of more or less long doses (greater or lesser volume of infused liquid) as desired by the user, since it will be the same user who will determine the volume of injected liquid (more or less time of engine operation 14 ).
  • Another advantage of this embodiment lies in the fact that the stroke made by the piston 4b is less than that performed by the same piston 4b in the preparation mode A, since the volume of liquid stored is also lower.
  • This detail makes possible the application of systems for the accumulation of potential energy of the piston 4b alternative to that of fluid compression, such as accumulation systems based on the compression of a spring 30 (see Figures 1 1 and 12). This is due to the fact that the force application linearity requirements to guarantee the supply pressure are lower, since the stroke made by the piston 4b is also lower.
  • this preferred embodiment of the process can be carried out by means of a hydraulic accumulator device of the type used in hydraulic installations.
  • This accumulator device could be configured by replacing, for example, only the piston 4a of the machine 1 represented in Figures 8 to 12 by a membrane that was also capable of accumulating potential energy when deforming or moving to compress the spring 30, or a fluid or gas replacing said spring 30.
  • the accumulated potential energy could be transmitted in the form of pressure to the accumulated liquid when the membrane recovers its initial position when the pumping piston 8b does not inject liquid.
  • the machine 1, 1 It could be configured as part of a device that includes a plurality of dispensing and pumping sets 4, 8, each associated with an infusion chamber 2. In this case, for example, all pumping assemblies 8 could be associated with the same water supply tank 9.
  • all pumping assemblies 8 could be associated with the same water supply tank 9.
  • this possibility of regulation could also be applied to a machine such as that of the embodiment of figures 1 to 7 that did not include the liquid injection system but a mechanism of retraction of the delivery piston 4b described in the state of the art.

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Abstract

Comprende una cámara (2) de infusión para alojar una dosis de producto y medios para suministrar un líquido a presión a dicha cámara (2) de infusión, comprendiendo dichos medios un dispositivo (4a,4b) acumulador hidráulico susceptible de almacenar a presión un líquido procedente de unos medios (8,8a,8b,9,25) de inyección de líquido de dicha máquina (1,1'), y se caracteriza por el hecho de que dichos medios (8,8a,8b,9,25) de inyección de líquido y dicho dispositivo (4a,4b) acumulador hidráulico están configurados y dispuestos interconectados con la cámara (2) de infusión, de modo que una primera fracción del líquido inyectado es susceptible de ser almacenado a presión en una cavidad (5) de dicho dispositivo (4a,4b) acumulador mientras una segunda fracción del líquido inyectado es simultáneamente erogada o suministrada al exterior a través de la cámara (2) de infusión de la máquina (1,1'), permitiendo almacenar dicho dispositivo (4a,4b) acumulador una fracción de líquido configurada para asegurar el suministro continuo de un caudal determinado (Qc) durante un tiempo de preparación de la bebida o tiempo de erogación (te) determinado. El proceso comprende las etapas de retraer el émbolo (4b) del cilindro (4a) de erogación o un elemento de dicho dispositivo acumulador, hasta su posición activa mediante la inyección de un líquido procedente de un depósito (9) independiente de almacenamiento, y suministrar simultáneamente a presión el líquido inyectado.

Description

MÁQUINA PARA PREPARAR UNA BEBIDA Y PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR UNA BEBIDA QUE EMPLEA DICHA MÁQUINA
La presente invención se refiere a una máquina para preparar una bebida y a un procedimiento para preparar una bebida que emplea dicha máquina.
La máquina y procedimiento que se describen resultan adecuados para preparar una bebida por infusión de un producto sólido o líquido a partir de un líquido que es suministrado a presión. En particular, la máquina reivindicada resulta adecuada para preparar una bebida del tipo café "espresso".
Antecedentes de la invención
Se han desarrollado máquinas de preparación de bebidas, como por ejemplo máquinas de preparación de café, que presentan la particularidad de que la presión de líquido para obtener el café se procura mediante sistemas alternativos a la bomba eléctrica de presión. La intención es obtener máquinas autónomas, en las que el café pueda llevarse a cabo prescindiendo de bombas eléctricas y de los problemas de mantenimiento y baja eficiencia energética que conlleva el uso de sistemas de calentamientos de agua basados en serpentines o intercambiadores de calor asociados a dichas bombas eléctricas.
La solicitud de patente internacional WO2010/1 131 16 describe una máquina para preparar café del tipo mencionado, que comprende una cámara de infusión para alojar una dosis de producto y un dispositivo acumulador hidráulico configurado por conjunto de cilindro y émbolo de erogación que está dispuesto adyacente sobre dicha cámara de infusión. Este dispositivo acumulador hidráulico es susceptible de acumular, en una posición activa, energía potencial procedente de la fuerza de compresión aplicada a un muelle o fluido asociado al vástago de dicho émbolo. En la máquina de la mencionada solicitud de patente, la energía potencial acumulada por el émbolo puede ser transmitida en forma de presión al agua de la cámara, al contactar dicho émbolo, en su posición activa, con el agua de dicha cámara. Para retraer el émbolo hasta su posición activa, la misma solicitud describe un sistema de tracción axial que posibilita la tracción del vástago de dicho émbolo realizando una fuerza relativamente pequeña en una palanca para vencer la oposición del fluido o muelle. La retracción de este mismo émbolo permite cargar el agua procedente de un depósito mediante succión por depresión mientras permanece cerrada la válvula de paso del conducto de erogación de la máquina.
La máquina descrita en la mencionada patente presenta la ventaja de que permite llevar a cabo una erogación continua y estable de líquido a una presión constante elevada de 6 a 10 bares (presión necesaria para café "espresso"), optimizando el consumo eléctrico y los costes de fabricación y mantenimiento de las máquinas de preparación de bebidas del estado de la de la técnica. Además, la máquina descrita en la mencionada solicitud presenta la ventaja de que es de tamaño muy reducido y compacto, por lo que puede ser transportada con facilidad de un sitio a otro, en el trabajo o, por ejemplo, en actividades al aire libre.
Otra ventaja de esta máquina radica en el hecho de que requiere poco mantenimiento, ya que posee conductos de longitud muy reducida que reducen sustancialmente los problemas de calcificación que se presentan en otras máquinas del estado de la técnica.
Sin embargo, se ha observado que la máquina descrita en la mencionada solicitud de patente presenta algún inconveniente. Por ejemplo, se ha detectado que su tamaño resulta todavía excesivo para un uso portátil. Además, también se ha observado que el número de componentes es todavía demasiado elevado, lo que repercute negativamente en su coste de fabricación.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes citados, desarrollando una máquina y procedimiento para preparar bebidas que resuelven los inconvenientes mencionados anteriormente. De acuerdo con este objetivo, según un primer aspecto, la presente invención proporciona una máquina para preparar una bebida que comprende una cámara de infusión para alojar una dosis de producto y medios para suministrar un líquido a presión a dicha cámara de infusión, comprendiendo dichos medios de suministro un dispositivo acumulador hidráulico susceptible de almacenar a presión un líquido procedente de unos medios de inyección de líquido de dicha máquina. Esta máquina se caracteriza por el hecho de que dichos medios de inyección de líquido y dicho dispositivo acumulador hidráulico están configurados y dispuestos interconectados con dicha cámara de infusión de modo que una primera fracción del líquido inyectado es susceptible de ser almacenado a presión en una cavidad de dicho dispositivo acumulador mientras una segunda fracción del líquido inyectado es simultáneamente erogada o suministrada al exterior a través de la cámara de infusión de la máquina, permitiendo almacenar dicho dispositivo acumulador una fracción de líquido configurada para asegurar el suministro continuo de un caudal determinado (Qc) durante un tiempo de preparación de la bebida o tiempo de erogación (te) determinado.
Preferiblemente, el dispositivo acumulador hidráulico comprende un conjunto de cilindro y émbolo de erogación que está dispuesto adyacente a la cámara de infusión de dicha máquina, definiendo dicho émbolo de erogación en el interior del cilindro una cámara para alojar la primera fracción de líquido a inyectar, siendo capaz dicho émbolo de acumular energía potencial susceptible de ser transmitida en forma de presión al líquido de dicha cámara.
De acuerdo con el mismo objetivo, la presente invención proporciona una máquina, en la que dichos medios para suministrar un líquido a presión comprenden un dispositivo acumulador hidráulico dispuesto interconectado con dichos medios de inyección de líquido y dicha cámara de infusión, estando configurado dicho dispositivo acumulador hidráulico para permitir el almacenamiento a presión de una fracción del líquido inyectado, siendo susceptible la fracción de líquido almacenado en el dispositivo acumulador de ser suministrado a presión a la cámara de infusión para asegurar el suministro continuo de un caudal (Qc) determinado de líquido.
Preferiblemente, dicho conjunto de cilindro y émbolo de erogación, o dicho dispositivo acumulador hidráulico, están dispuestos adyacentes sobre dicha cámara de infusión y en el exterior de un depósito de almacenamiento del líquido.
Alternativamente, dicho dispositivo acumulador hidráulico comprende una membrana destinada a definir una cavidad para la acumulación de una fracción del líquido inyectado, siendo susceptible dicha membrana de acumular energía potencial al desplazarse o deformarse por la fuerza ejercida por el líquido inyectado hasta una posición activa, siendo susceptible el líquido acumulado en dicha cavidad de ser suministrado a presión a la cámara de infusión al recuperar dicha membrana una posición de reposo inicial.
Opcionalmente, la citada membrana podría definir una cavidad en forma de tubo, por ejemplo, en forma de un tubo que conectara los medios de inyección con la cámara de infusión. En este caso, un tramo del mencionado tubo podría estar sometido a un entorno de presión exterior equivalente a la presión del líquido suministrado para permitir la acumulación de una fracción de líquido inyectado que deformaría la membrana y permitiría la acumulación de energía potencial.
En la máquina de la presente invención, los medios de inyección están configurados de modo que la fuerza ejercida por el líquido inyectado permite retraer el émbolo de erogación o la membrana del dispositivo acumulador hidráulico hasta una posición activa en la que acumula energía potencial. Esta misma energía potencial puede ser transmitida por contacto al líquido en forma de presión durante la erogación al recuperar parcialmente el émbolo o membrana su posición de reposo. De este modo, se obtiene una máquina de diseño extremadamente simple y que ocupa muy poco espacio. Por ejemplo, el émbolo de erogación que actúa de dispositivo acumulador hidráulico puede tener un diámetro comprendido entre 10 mm y 20 mm.
A diferencia de las máquinas del estado de la técnica, en la máquina reivindicada el dispositivo acumulador permite absorber durante la erogación y de forma dinámica, la diferencia de caudal provocada por un exceso de inyección de líquido, o por una resistencia al paso de líquido no deseada del producto alojado en la cámara de infusión. De este modo, la máquina permite regular el caudal erogado de forma autónoma y dinámica, sin necesidad de que el usuario ajuste previamente el caudal mediante una válvula de paso a la salida de la cámara de infusión para poder mantener la presión de caudal sobre la dosis del producto.
Gracias a estas características, se asegura un tiempo de erogación (te) adecuado que permite obtener un producto infusionado de gran calidad. Al mismo tiempo, se obtiene una máquina para preparar una bebida por infusión que es muy simple y fácil de fabricar, y además, posee un tamaño muy reducido que resulta muy adecuado para el uso portátil.
Según una primera realización, dichos medios de inyección están configurados para ejercer una presión sobre dicho émbolo de erogación o dicha membrana inferior a 4 bar. Esta realización permite transmitir al líquido una presión que es adecuada para preparar bebidas a partir de productos líquidos solubles o productos sólidos de disolución instantánea dispuestos en cápsulas o bolsas en la cámara de infusión. También sería adecuada para preparar bebidas a partir de productos sólidos con un bajo grado de extracción de sustancias solubles. Según una segunda realización, dichos medios de inyección están configurados para ejercer una presión sobre dicho émbolo de erogación o dicha membrana igual o superior a 4 bar. Esta segunda realización permite transmitir al líquido una presión que es adecuada para preparar bebidas a partir de productos sólidos con un grado de extracción de sustancias solubles de medio a alto, como por ejemplo, la bebida llamada café "espresso". Preferiblemente, según dicha segunda realización, dichos medios de inyección están configurados para ejercer una presión sobre el émbolo o la membrana comprendida entre 7 y 9 bar. Estas presiones son adecuadas para preparar bebidas con un alto grado de extracción de sustancias solubles y aroma (café "espresso" de alta calidad). Ventajosamente, dichos medios para inyectar un líquido comprenden por lo menos un conjunto de cilindro y émbolo de bombeo que está asociado a un depósito exterior independiente de almacenamiento del líquido, permitiendo dicho conjunto de bombeo la inyección del líquido a la cavidad del dispositivo acumulador para retraer dicho émbolo de erogación o dicha membrana.
Este conjunto de cilindro y émbolo de bombeo (uno o más émbolos que se mueven de forma alternativa para bombear) está configurado para poder succionar el líquido desde un depósito independiente dispuesto adyacente a un conjunto exterior de cilindro y émbolo de erogación o a una membrana exterior del dispositivo acumulador.
Preferiblemente, el diámetro del émbolo de erogación está comprendido entre 0.010 m y 0.09 m, siendo el diámetro del émbolo de bombeo igual o inferior al diámetro de dicho émbolo de erogación. Se ha observado que estos rangos de diámetros son adecuados para poder obtener con un mínimo consumo energético bebidas a presiones muy variadas, preferiblemente bebidas del tipo café "espresso", de 20 a 45 mi de volumen y a una presión de 7 a 9 bares.
Otra vez preferiblemente, dicho émbolo de erogación o dicha membrana acumula en su posición activa energía potencial procedente de la fuerza de compresión aplicada a un fluido, siendo preferiblemente dicho fluido un gas, como por ejemplo aire o nitrógeno.
La compresión de un fluido proporciona una linealidad de la fuerza de trabajo del émbolo que contribuye positivamente en la inyección de un caudal de líquido a presión constante. Preferiblemente, dicho émbolo de erogación acumula energía potencial procedente de la fuerza de compresión de un fluido alojado en la cámara de un segundo conjunto de cilindro y émbolo acoplado al émbolo de erogación. Dicho segundo conjunto de cilindro y émbolo puede configurarse a partir, por ejemplo, de un pistón comercial neumático de nitrógeno o aire que se acopla al émbolo de erogación que contacta el líquido, tal y como se describe en la memoria y dibujos de la solicitud de patente EP12382041 del mismo solicitante.
Según una realización, la máquina comprende medios para regular la velocidad de inyección de líquido, o la velocidad con la que el émbolo de bombeo suministra el líquido inyectado a presión, en función de las características de la dosis de producto alojada en la cámara de infusión. Adicionalmente, la misma máquina puede comprender medios para regular el volumen de la fracción de líquido que es capaz de acumular dicho dispositivo en función de las características de la dosis de producto alojada en la cámara de infusión.
Estos medios de regulación permiten controlar o ajusfar de forma automática e inteligente el caudal suministrado o erogado (Qc) en función, por ejemplo, de la resistencia al paso de líquido que ofrece el producto alojado en la cámara de infusión. Esta resistencia puede ser muy distinta según el tipo de cápsula empleada o del tipo de producto (mayor o menor consistencia o grado de compactación). También puede variar en función de la temperatura del líquido empleado. Una temperatura inferior del líquido se traduce en una menor retención o resistencia del producto al paso del líquido y, por lo tanto, en un tiempo de erogación (te) más corto que resulta en una extracción menor.
Preferiblemente, el cilindro de erogación de la máquina comprende una pared que delimita junto con el émbolo de erogación la cámara de alojamiento de líquido, incluyendo dicha pared un orificio provisto de un conducto a través del que es suministrado el líquido a presión hasta la cámara de infusión. Ventajosamente, dicha cámara de infusión y dicha cámara del cilindro de erogación definen una pared que incluye dicho conducto de suministro de líquido a presión, siendo preferiblemente la longitud de dicho conducto igual o inferior a 0.030 m (30 mm). Según una realización, dicha máquina comprende una válvula de paso para regular la salida de líquido a través del conducto de suministro de líquido a presión, siendo susceptible dicha válvula de abrir o cerrar el paso de líquido a través de dicho conducto para comunicar o incomunicar entre sí la cámara del cilindro de erogación y la cámara de infusión. De este modo, según una realización alternativa de la máquina, la válvula de paso puede ser cerrada para que todo el líquido inyectado pueda acumularse en la cámara del cilindro de erogación, retrayendo el émbolo de erogación hasta su carrera máxima. Después, al abrir la válvula de paso, el líquido puede ser suministrado a presión a través del conducto al recuperar el émbolo su posición de reposo. En esta realización, el diámetro del émbolo de erogación estará comprendido entre 0.020 m (20 mm) y 0.045 m (45 mm) para poder preparar bebidas o infusiones de 20 mi a 45 mi.
Ventajosamente, según la realización anterior, la máquina incluye medios para regular la velocidad con la que el émbolo de erogación efectúa el recorrido de retorno para suministrar el agua a presión a la cámara de infusión. Esta velocidad puede regularse en función de la resistencia que ofrece el producto al paso de líquido para garantizar un tiempo de erogación o de preparación de la bebida determinado (te).
De este modo, en los casos en los que la resistencia del producto es muy baja debido, por ejemplo, a una mala compactación o, por tratarse de un producto de consistencia o textura distinta, la velocidad de avance del émbolo de erogación puede ser disminuida para disminuir también el caudal de líquido suministrado y aumentar el tiempo de erogación o de preparación de la bebida (te). Gracias a ello, se garantiza siempre la obtención de una bebida de calidad homogénea y, por otro lado, se amplía de una forma muy fácil y cómoda la gama de bebidas que puede prepararse con la misma máquina.
Según la realización en la que el émbolo acumula energía potencial procedente de un fluido, los medios de regulación de la velocidad del émbolo de erogación pueden incluir un mecanismo de control de la velocidad de descompresión de dicho fluido, como por ejemplo, un mecanismo de control de la velocidad con que la que el fluido es transvasado de una cámara a otra de un segundo conjunto de cilindro y émbolo acoplado al émbolo de erogación. Además, este mecanismo podría ser regulable por el propio usuario en función del tipo de producto alojado en la cámara de infusión.
Hay que destacar que los medios de regulación de la velocidad del émbolo de erogación que se acaban de describir pueden ser reivindicados en combinación o no con los medios de inyección de líquido de la máquina. Por ejemplo, estos medios de regulación podrían ser empleados igualmente en los casos en los que el émbolo de erogación fuera retraído a su posición activa mediante un mecanismo de tracción manual o motorizado. En este caso, la velocidad de retorno del émbolo al abrir la válvula de paso podría igualmente ser regulada para garantizar el adecuado tiempo de erogación (te). En consecuencia, de acuerdo con lo citado en el párrafo anterior, la presente invención se refiere también, según un segundo aspecto, a una máquina para preparar una bebida por infusión que comprende una cámara de infusión para alojar una dosis de producto y medios para suministrar un líquido a presión a dicha cámara de infusión, comprendiendo dichos medios de suministro un conjunto de cilindro y émbolo de erogación que está dispuesto adyacente a dicha cámara de infusión, definiendo dicho émbolo de erogación en el interior del cilindro una cámara para alojar dicho líquido, siendo capaz dicho émbolo de erogación de acumular, en una posición activa, energía potencial susceptible de ser transmitida en forma de presión al líquido de dicha cámara, comprendiendo dicha máquina además, una válvula de paso para regular la salida de líquido a través de un conducto de suministro de líquido a presión a dicha cámara de infusión, siendo susceptible dicha válvula de cerrar el paso de líquido a través de dicho conducto para incomunicar entre sí la cámara del cilindro de erogación y la cámara de infusión. Esta máquina se caracteriza por el hecho de que incluye medios para regular la velocidad con la que el émbolo de erogación recupera su posición de reposo en el interior del cilindro de erogación mientras es suministrado el líquido a presión al abrir la mencionada válvula.
Preferiblemente, estos medios de regulación de la velocidad están configurados para permitir la regulación de la velocidad del émbolo en función de la resistencia que ofrece el producto de la cámara de infusión al paso de líquido para garantizar un tiempo de erogación o de preparación de la bebida determinado (te). Este tipo de regulación puede llevarse a cabo de forma automática o predeterminada, por ejemplo, incluyendo en la máquina un sensor susceptible de detectar un código del envase asociado a un tipo u otro de producto y de accionar un mecanismo regulador de la velocidad del émbolo en función de dicho tipo de producto. Alternativamente, la misma regulación puede llevarse a cabo midiendo el caudal de líquido que acepta el producto de la cámara de infusión durante una etapa previa de pre- infusión. En este caso, la velocidad del émbolo de erogación se ajusta de forma manual o automática en función del caudal detectado para asegurar un tiempo de erogación (te) en función del tipo de producto que hay en la cámara de infusión.
Según una realización de la máquina especialmente indicada para uso portátil, la máquina reivindicada comprende un mecanismo para accionar dicho émbolo de bombeo e inyectar el líquido a la cámara del cilindro de erogación o la cavidad del dispositivo acumulador de la máquina, incluyendo dicho mecanismo una palanca o biela asociada al vástago del émbolo de bombeo, siendo susceptible dicha palanca de ser accionada manualmente, o dicha biela de ser accionada por un motor, para inyectar líquido a la cámara del cilindro de erogación o la cavidad del dispositivo acumulador de la máquina.
De este modo, la máquina puede prescindir de energía eléctrica, en el caso de emplear una palanca accionada manualmente, o emplear pilas o baterías para accionar un motor eléctrico de potencia muy reducida. Además, gracias a la configuración y tamaño de los émbolos de bombeo y erogación, la fuerza necesaria que hay que aplicar a la palanca o a la biela para accionar el émbolo de bombeo y retraer el émbolo de erogación es muy reducida, siendo dicha fuerza totalmente parametrizable. Según la misma realización, el mecanismo para accionar el émbolo de bombeo está montado en el chasis que soporta el conjunto de cilindro y émbolo de erogación, o el dispositivo acumulador hidráulico de la máquina, de modo que el conjunto de cilindro y pistón de bombeo queda dispuesto adyacente al mencionado conjunto de erogación o dispositivo acumulador hidráulico.
Ventajosamente, la máquina comprende un depósito exterior independiente para almacenar líquido que está configurado para poder ser acoplado y desacoplado al chasis que soporta o configura el conjunto de cilindro y émbolo de erogación o el dispositivo acumulador hidráulico de la máquina.
De este modo se obtiene una máquina de diseño extremadamente compacto y reducido que además, reduce sustancialmente los problemas de calcificación que presentan otras máquinas, puesto que la longitud de los conductos que comunican el cilindro de erogación o la cavidad del dispositivo acumulador con el cilindro de bombeo puede ser muy reducida y, en cambio, el diámetro de dichos conductos puede ser muy superior al diámetro de los conductos de las máquinas del estado de la técnica, en particular, al diámetro de las máquinas que emplean bombas eléctricas. Este detalle contribuye de forma muy significativa a la reducción de los problemas de calcificación. Preferiblemente, dicho depósito exterior independiente comprende una abertura superior para introducir el agua y una tapa para cerrar dicha abertura, incluyendo preferiblemente dicha tapa medios para calentar el agua.
Ventajosamente, dicha tapa comprende una conexión eléctrica asociada a una resistencia y/o a un acumulador de energía, siendo susceptible dicha resistencia de calentar el agua de dicho depósito, y dicho acumulador de accionar un motor vinculado al mecanismo de accionamiento del émbolo de bombeo que inyecta el agua.
Alternativamente, en lugar de una resistencia eléctrica, la misma tapa puede comprender otros medios para calentar el agua basados por ejemplo, en el empleo de gas (micro-llama que calienta una placa metálica ubicada en la misma tapa), en el empleo de una placa inductiva ubicada en la misma tapa, o en el empleo de productos que provocan una reacción exotérmica para aportar calor, etc..
Tal y como se podrá ver en los dibujos, en una realización preferida de la máquina que está especialmente indicada para uso portátil, el tramo de depósito que configura la tapa se ha diseñado con una superficie plana que sirve de base de apoyo de la máquina y permite dejar dicha máquina en posición vertical sobre una superficie o una base de alimentación de un dispositivo de suministro eléctrico.
Preferiblemente, dicha máquina comprende una cámara de infusión configurada a partir de una pieza intercambiable que puede ser acoplada y desacoplada a un chasis que soporta o configura el conjunto de cilindro y émbolo de erogación o el dispositivo acumulador hidráulico de la máquina, incluyendo dicha cámara un alojamiento para una cápsula o bolsa de producto.
Según un tercer aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para preparar una bebida mediante la máquina reivindicada, que comprende las etapas de;
a) inyectar una primera fracción de líquido a la cámara del cilindro de erogación o a la cavidad del dispositivo acumulador, llevándose a cabo dicha inyección mientras la cámara del cilindro de erogación o la cavidad del dispositivo de acumulación permanece comunicada con la cámara de infusión,
b) durante la etapa a), erogar o suministrar simultáneamente al exterior de la máquina una segunda fracción de líquido inyectado, almacenando dicho dispositivo acumulador una fracción de líquido inyectado configurada para asegurar el suministro continuo de un caudal determinado (Qc) durante un tiempo de erogación (te) determinado.
Este modo de preparación presenta la ventaja de que reduce sustancialmente tanto la carrera de trabajo como el diámetro de émbolo de erogación de los dispositivos acumuladores de las máquinas del estado de la técnica, ya que una fracción importante del líquido se suministra directamente a la cámara de infusión, al estar la válvula de paso del conducto de suministro abierta y las dos cámaras comunicadas. De igual modo, al ser solamente una fracción del líquido el que se acumula, el diámetro del émbolo de erogación puede ser muy pequeño, por ejemplo, un diámetro comprendido entre 10 mm y 20 mm. Además, este modo de preparación es viable, incluso si la inyección de líquido de la etapa a) se lleva a cabo de forma discontinua mediante un único conjunto de cilindro y émbolo de bombeo, puesto que el émbolo de erogación o, por ejemplo, una membrana del dispositivo acumulador asegura el suministro continuo del caudal (Qc) cuando el émbolo de bombeo succiona líquido del depósito y no inyecta líquido.
Por otro lado, este modo de preparación presenta la ventaja de que, si la cantidad de líquido bombeado (Qb) es superior a la cantidad de líquido que pasa a la cámara de infusión, o si la resistencia del producto a infusionar no es la deseada, se produce una acumulación dinámica de líquido en la cámara del cilindro de erogación o en la cavidad del dispositivo acumulador. Este líquido acumulado retrae parcialmente el émbolo de erogación o la membrana del dispositivo acumulador para "acumular" energía potencial que puede ser transmitida en forma de presión al mismo líquido para asegurar la erogación continua, y regular el mantenimiento de la presión durante toda la erogación para que el tiempo de erogación (te) sea el óptimo.
Otra ventaja de este modo de preparación radica en el hecho de que permite preparar bebidas de dosis más o menos largas (mayor o menor volumen de líquido infusionado) según solicite el usuario, puesto que el volumen de líquido inyectado no está predeterminado por el volumen de la cámara del cilindro de erogación o la cavidad del dispositivo acumulador.
Sorprendentemente, con el proceso reivindicado se puede preparar una bebida de alta calidad con un consumo energético mínimo, sin necesidad de emplear las convencionales bombas eléctricas de presión asociadas a sistemas de calentamiento de agua en caudal continuo, a través de serpentines o intercambiadores de calor metálicos los cuales tienen un alto grado de disipación del calor y, por lo tanto, una baja eficiencia energética.
En el proceso reivindicado, el líquido empleado (por ejemplo, agua) para la infusión puede ser calentado prescindiendo de intercambiadores de calor, directamente en un depósito a presión atmosférica o, si se desea, en la propia cámara del cilindro de erogación. Según otro modo alternativo de preparación de la bebida, la inyección de la etapa a) se lleva a cabo mientras la cámara de infusión de la máquina permanece incomunicada con la cámara del cilindro de erogación para permitir la acumulación de una fracción de líquido equivalente al volumen total de líquido a erogar, y la etapa b) comprende el accionamiento de un pulsador o interruptor asociado a un conducto que comunica la cámara o membrana del dispositivo acumulador con la cámara de infusión, permitiendo dicho pulsador o interruptor abrir una válvula de paso para permitir la salida a presión del líquido.
Tal y como se ha comentado, en este modo de preparación alternativo, si la resistencia del producto alojado en la cámara de infusión es inferior a un valor predeterminado, la velocidad con la que el émbolo de erogación efectúa su recorrido de retorno a la posición de reposo puede ser regulada para asegurar que el suministro del líquido se lleva a cabo durante un tiempo predeterminado de preparación de la bebida o tiempo de erogación (te). Por ejemplo, la velocidad puede disminuirse para disminuir también el caudal suministrado de líquido a presión y aumentar el tiempo de erogación (te) para asegurar la extracción correcta. De este modo, la bebida posee siempre la calidad óptima sea cual sea el tipo de producto empleado para la infusión, sin necesidad de que el usuario ajuste el caudal de salida de líquido de la cámara de infusión (mediante un regulador de flujo o válvula). La regulación de la velocidad de retorno del émbolo de erogación puede llevarse a cabo controlando la velocidad de descompresión de un fluido que ha sido previamente comprimido al retraer dicho mismo émbolo o, por ejemplo, regulando el diámetro del conducto a través del que se suministra el líquido procedente de la cámara del cilindro. En la presente invención, por líquido se entenderá una sustancia o compuesto en estado líquido, o una mezcla de sustancias en estado líquido, susceptible de ser suministrada a presión para extraer de un producto componentes solubles y sólidos en suspensión que le darán a la bebida su sabor y aroma. Preferiblemente, este líquido será agua, pero también puede ser, por ejemplo, leche.
Por bebida, se entenderá preferiblemente, un líquido obtenido por infusión a partir por ejemplo, de café, té, sopas, refrescos, chocolate u otros líquidos que incluyen tanto sólidos en suspensión como disueltos. Por medios para inyectar líquido, se entenderán medios para introducir un líquido a presión. Por dispositivo acumulador hidráulico, se entenderá un dispositivo acumulador del tipo de los que se emplean en las instalaciones hidráulicas. En la máquina reivindicada este dispositivo acumulador presenta la particularidad de que está interconectado a la cámara de infusión e incluye un elemento actuador, por ejemplo, una membrana o un émbolo, que define una cavidad de acumulación de una fracción de líquido inyectado. Esta membrana o émbolo es susceptible de acumular energía potencial al desplazarse para comprimir un fluido o un muelle o, por ejemplo, al deformarse por la acción del líquido inyectado. Esta energía potencial puede ser transmitida en forma de presión al líquido acumulado al recuperar la membrana o el émbolo total o parcialmente su posición.
Por erogación, se entenderá la acción de introducir a presión un líquido a través de un producto sólido, o líquido, para obtener una infusión o bebida que contiene sustancias orgánicas solubles procedentes de dicho sólido o líquido. En la erogación, el líquido se introduce a presión en el producto para llevar a cabo la extracción de sustancias orgánicas solubles. La erogación no puede llevarse a cabo tan sólo mojando o humedeciendo un producto sólido.
Breve descripción de las figuras Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan dos casos prácticos de realización de la máquina.
En estos dibujos,
Las figuras 1 a 7 corresponden a una primera realización de la máquina, mientras que las figuras 8 a 12 corresponden a una segunda realización.
La figura 1 es una vista explosionada de la primera realización.
Las figuras 2 y 3 muestran dos vistas exteriores de la máquina de la figura 1 con la palanca de tracción del émbolo de bombeo en diferentes posiciones de uso.
La figura 4 es una vista en perspectiva de la máquina de la figura 1 que muestra secciones diferentes. La figura 5 es una vista de una sección de la máquina de la figura 1 que muestra la carga de líquido desde el depósito al cilindro de bombeo.
La figura 6 es una vista de una sección de la máquina de la figura 1 que muestra la inyección de líquido desde el cilindro de bombeo al cilindro de erogación.
La figura 7 es una vista de una sección de la máquina de la figura 1 que muestra el suministro de líquido a presión a través de la cámara de infusión. La figura 8 es una vista en perspectiva de la máquina de la segunda realización que muestra secciones diferentes.
La figura 9 es una vista en perspectiva del motor y mecanismo de reducción asociado al vástago del émbolo de bombeo.
La figura 10 es una vista de una sección de la máquina de la figura 8 que muestra la carga de líquido desde el depósito al cilindro de bombeo. En esta figura, por razones de claridad no se ha representado en detalle los componentes de la cámara de infusión. La figura 1 1 es una vista de una sección de la máquina de la figura 8 que muestra la inyección de líquido al cilindro de erogación y a la cámara de infusión.
La figura 12 es una vista de una sección de la máquina de la figura 8 que muestra el suministro de líquido a presión a la cámara de infusión y la cámara de erogación.
Descripción de realizaciones preferidas
A continuación se describen dos realizaciones preferidas de la máquina de la presente invención para preparar una bebida por infusión, como por ejemplo, café "espresso". Las dos realizaciones están especialmente indicadas para el uso portátil de la máquina. Una de las realizaciones incluye un mecanismo de palanca para el accionamiento manual del émbolo de bombeo que inyecta el líquido, mientras que la otra incluye un motor vinculado a un mecanismo reductor asociado al vástago de dicho émbolo de bombeo. La máquina 1 , 1 ' reivindicada en las dos realizaciones comprende una cámara 2 de infusión para alojar una cápsula 3 de café y un conjunto 4 de cilindro 4a y émbolo 4b de erogación que está dispuesto adyacente sobre dicha cámara 2 de infusión. El émbolo 4b de dicho conjunto 4 de erogación es susceptible de acumular, en una posición activa, energía potencial susceptible de ser transmitida en forma de presión al agua alojada en la cámara 5 que define el mismo émbolo 4b en el interior de su cilindro 4a.
En la primera realización que muestran las figuras 1 a 7, el émbolo 4b de erogación acumula energía potencial procedente de la fuerza de compresión aplicada a un fluido gaseoso que está alojado en la cámara 6 de un segundo conjunto 7 de cilindro 7a y émbolo 7b. La figura 7 muestra el segundo conjunto 7 de cilindro 7a y émbolo 7b dispuesto coaxial en el interior del cilindro 4a del primer conjunto 4, de modo que, cuando el émbolo 4b de erogación se retrae, el cilindro 7a del segundo conjunto 7 se desplaza para comprimir el fluido de la cámara 6 mientras su émbolo 7b permanece fijo. Este segundo conjunto 7 de cilindro y émbolo puede configurarse, por ejemplo, a partir de un pistón comercial neumático que se acopla de forma amovible al émbolo 4b que contacta el agua.
La máquina 1 , 1 ' de las dos realizaciones se caracteriza por el hecho de que incluye medios para inyectar líquido a la cámara 5 del cilindro 4a de erogación. Estos medios presentan la particularidad de que están configurados de modo que la fuerza ejercida por el líquido inyectado permite retraer al émbolo 4b de erogación hasta una posición activa en la que dicho mismo émbolo 4b es susceptible de transmitir una presión al agua de la cámara 5. Esta presión puede variar en función del tipo de bebida que se desea preparar. No obstante, una presión comprendida entre 7 y 9 bar es adecuada para garantizar la obtención de una bebida de calidad óptima de tipo café "espresso". Tanto en la primera como en la segunda realización de las figuras, los medios de inyección de líquido comprenden un conjunto 8 de cilindro 8a y émbolo 8b de bombeo que está asociado a un depósito 9 independiente de almacenamiento de líquido. Este depósito 9 está configurado para poder ser acoplado y desacoplado al chasis 10 que conforma el conjunto 4 de cilindro 4a y émbolo 4b de erogación de la máquina 1 , lo que contribuye en la obtención de una máquina 1 , 1' muy compacta y de diseño muy reducido .
La figura 1 muestra una vista explosionada de la máquina 1 de la primera realización en la que se aprecia el citado chasis 10 que conforma los cilindros 4a y 8a de erogación y bombeo de la máquina 1. En esta misma figura 1 se aprecia la forma del depósito 9 de almacenamiento de agua acoplable al chasis 10, así como la tapa 1 1 que cierra la abertura superior del depósito 9 a través de la que se introduce el agua. Este depósito 9 acoplable al chasis 10 también se aprecia en la segunda realización de la máquina 1 ' representada en las figuras 8 a 12.
Volviendo al conjunto 8 de bombeo o inyección de agua, la misma figura 1 de la primera realización muestra el mecanismo 12 que permite accionar el émbolo 8b e inyectar el agua. En esta primera realización, el citado mecanismo 12 incluye una palanca 13 asociada al vástago del émbolo 8b de bombeo. No obstante, tal y como ya se ha comentado, este mecanismo 12 puede estar vinculado a un motor 14, tal y como se muestra en las figuras 8 a 12 de la segunda realización. En este caso, el mecanismo 12' incluye una biela 31 asociada un conjunto de engranajes 32 para la reducción de las revoluciones del motor 14. La biela 31 está unida por uno de sus extremos al vástago del émbolo 8b de bombeo (ver figuras 8 y 9). La potencia del motor 14 es muy reducida por lo que puede ser accionado mediante la energía suministrada por unas pilas 14a o una batería. En la figura 1 se aprecia la palanca 13 asociada al vástago del émbolo 8b de bombeo. Esta palanca 13 puede ser accionada manualmente por un usuario para inyectar el agua, sin necesidad de emplear energía eléctrica, realizando una fuerza inferior a 19.6 N. En la vista que muestra la sección de la figura 4 se aprecia el conjunto 8 de bombeo asociado a la palanca 13 con el fulcro 15 o punto de apoyo de dicha palanca 13 dispuesto en el chasis 10 que conforma el cilindro 4a de erogación de la máquina 1. De este modo, el conjunto 8 de bombeo se sitúa adyacente al conjunto 4 de erogación de la máquina 1 , lo que permite reducir sustancialmente la longitud del conducto 16 que comunica los cilindros 4a, 8a de ambos conjuntos 4, 8 de erogación y bombeo. Volviendo al depósito 9 y a la tapa 1 1 que cierra su abertura, las secciones de las figuras de las dos realizaciones muestran la configuración del tramo superior del depósito 9 que define la abertura. Tal y como se observa en estas figuras, este tramo superior define un ensanchamiento adaptado para cubrir el extremo superior de los conjuntos de bombeo 8 y erogación 4, y para permitir el roscado de una tapa 1 1 cuya superficie plana puede servir de base apoyo de la máquina 1 , 1 '.
En la realización de uso portátil que se describe en las figuras 1 a 7, la tapa 1 1 comprende una conexión 17 eléctrica que está asociada a una resistencia 18 para calentar el agua del depósito 9. Esta conexión 17 eléctrica está situada en una cavidad 19 practicada en la superficie de la tapa 11 de modo que la misma superficie de la tapa 1 1 puede servir de base de apoyo para dejar la máquina 1 en una posición vertical invertida sobre una base de alimentación de la citada conexión 17 eléctrica. De este modo, el agua del depósito 9 puede calentarse fácilmente con una pequeña resistencia 18 situada en la mencionada tapa 1 1.
Tal y como se ha comentado en la descripción de la invención, la conexión 17 eléctrica podría estar asociada a un acumulador de energía (no representado en esta realización) que suministrara energía para accionar, por ejemplo, el motor 14 vinculado al mecanismo 12' de accionamiento del émbolo 8b de bombeo como el que se describe en la realización de las figuras 8 a 12. En la máquina 1 , 1 ' representada en las dos realizaciones, la cámara 2 de infusión y la cámara 5 del cilindro de erogación definen una pared 20 que incluye un conducto 21 de suministro de líquido a presión. Este conducto 21 posee una longitud muy reducida, preferiblemente, igual o inferior a 30 mm, y está asociado a una válvula de paso 22 para regular la salida de líquido, presente en la máquina 1 de la primera realización. Esta válvula 22 puede abrir o cerrar el paso de líquido a través del conducto 21 para comunicar o incomunicar entre sí la cámara 2 de infusión y la cámara 5 del cilindro 4a de erogación.
Por lo que respecta a la cámara 2 de infusión, hay que comentar que esta cámara 2 está configurada a partir de una pieza 23 intercambiable que puede ser acoplada y desacoplada al chasis 10 de soporte del conjunto 4 de erogación e incluye un alojamiento 24 para una cápsula o bolsa de producto. Esta pieza 23 puede ser intercambiada por otra para adaptar el tipo alojamiento 24 en función del tipo de cápsula o bolsa de producto. Cuando se emplea una cápsula, el interior de la cámara incorpora un elemento cortante (no representado) para rasgar la cápsula.
A continuación se describe dos modos de funcionamiento de la máquina 1 haciendo referencia a dos modos o procesos de preparar una bebida, en adelante modo A y modo B.
Un primer modo A de preparación describe una forma de preparar la bebida en la que la inyección de líquido se lleva a cabo mientras la cámara 2 de infusión permanece incomunicada con la cámara 5 del cilindro 4b de erogación (válvula 22 de paso en posición de cierre del paso de líquido). Un segundo modo B preferido de preparación describe una forma de preparar la bebida en la que la inyección de líquido se lleva a cabo mientras la cámara 2 de infusión permanece comunicada con la cámara 5 del cilindro 4b de erogación (válvula 22 de paso en posición abierta o ausente). La realización de la máquina 1 representada en las figuras 1 a 7 posee un diseño especialmente adaptado para preparar bebidas según el modo A de preparación. No obstante, se hace constar que el mismo diseño representado en esta primera realización podría servir también para preparar una bebida según el modo B. Por lo que se refiere a la realización de las figuras 8 a 12, ésta realización de la máquina V posee un diseño especialmente adaptado para preparar bebida únicamente según el modo B de realización.
La bebida preparada puede ser, por ejemplo, café "espresso" mediante infusión del café en polvo contenido en una cápsula dispuesta en el alojamiento 24 de la cámara 2 de infusión. Al poner la cápsula 3 en citado alojamiento 24, el extremo superior de la cápsula 3 se rasga por la acción del elemento cortante dispuesto en el mismo alojamiento 24. El líquido para preparar la infusión, en este caso, agua, penetrará a una presión superior a 8 bar a través del orificio realizado por el mencionado elemento cortante.
En los dos modos A y B de preparación de la bebida descritos, el agua o líquido del depósito se calienta a una temperatura superior a 75° C a través de la resistencia 18 situada en la tapa 1 1. Para ello se invierte la posición vertical de la máquina 1 para que la conexión 17 eléctrica asociada a esta resistencia 18 reciba suministro eléctrico desde una base de alimentación (no representada). No obstante, tal y como se ha comentado, el calentamiento del agua del depósito 9 puede llevarse a cabo de otros modos muy distintos, incluso, por ejemplo, cabe la posibilidad de que el agua pueda ser calentada en la propia cámara 5 de erogación, disponiendo en ella una resistencia u otro medio de calentamiento.
Descripción del modo A de preparación
La descripción de este modo A de preparación se lleva a cabo haciendo referencia a la primera realización de la máquina 1 , en particular, a las figuras 5 a 7, en las que se ha representado mediante flechas el camino que sigue el líquido durante las etapas del procedimiento de preparación, según este modo A.
Características generales de diseño empleadas para el modo A de preparación con la máquina de la primera realización
Conjunto 8 de bombeo para la inyección de agua a la cámara 5 de erogación
■ Diámetro émbolo 8b de bombeo: 0.017 m (17 mm)
■ Carrera émbolo 8b de bombeo: 0.020 m (20 mm) ■ Fuerza de émbolo 8b de bombeo: 189.3 N (19.3 Kg)
■ Volumen de bombeo: 0.00454 I (4.54 cm3)
Mecanismo 12 de accionamiento del émbolo 8b de bombeo
■ Longitud palanca 13a corta: 0.014 m (14 mm)
■ Longitud palanca 13b larga: 0.12 m (120 mm)
■ Ángulo de la palanca 13: 91.2 0
■ Carrera de la palanca 13: 0.19 m (190,9 mm)
■ Número de accionamientos: 10.1
■ Fuerza de la palanca: 19.80 N (2.02 Kg )
Conjunto 4 de erogación de agua a la cámara 2 de infusión ■ Diámetro émbolo 4b de erogación: 0.036 m (36 mm)
■ Carrera émbolo 4b de erogación: 0.045 (45 mm)
■ Fuerza de acumulación del émbolo 4b de erogación: 850 N
■ Volumen de agua suministrada por dosis: 0.00458 I (45.8 cm3)
■ Presión de agua suministrada: 8.3 bar (8.5 Kg/cm2)
Para preparar el café, en primer lugar se procederá a inyectar agua caliente desde el depósito 9. La inyección, se llevará a cabo accionando el conjunto 8 de bombeo mediante la palanca 13, tal y como muestran las figura 2 y 3. El accionamiento de la palanca 13 en sentido ascendente provoca la succión del agua desde el depósito 9 a través de una válvula 25 anti-retorno montada en el mismo chasis 10 al que está acoplado el depósito 9 (ver figura 5). El agua succionada llena la cámara 26 del cilindro 8b.
Para inyectar el agua alojada en la cámara 26 del cilindro 8b de bombeo, se procede a accionar la palanca 13 en sentido descendente (ver figura 6). De este modo, la fuerza que ejerce el émbolo 8b de bombeo sobre el agua almacenada en la cámara 26 impulsa dicha agua hacia el émbolo 4b de erogación adyacente. Tal y como puede verse en la figura 6, el agua es impulsada hasta la cámara 5 de erogación a través del conducto 16 asociado a una segunda válvula 27 anti-retorno. En la realización de la máquina 1 que muestran las figuras 1 a 7, la mencionada válvula 27 anti-retorno está incorporada en el interior de la cámara 26 del cilindro 8b de bombeo, lo que contribuye a reducir las dimensiones de la máquina 1. En el modo A de preparación que se describe, la inyección de agua se lleva a cabo a través del conducto 16 y la válvula 27 anti-retorno mientras la cámara 5 de erogación permanece incomunicada con la cámara 2 de infusión (válvula 27 de paso en posición de cierre). De este modo, toda el agua inyectada mediante el accionamiento sucesivo de la palanca 13 se acumula en la cámara 5 de erogación impulsando la retracción del émbolo 4b hasta una posición activa en el que dicho émbolo 4b ha recorrido la carrera necesaria para preparar un volumen de café o bebida predeterminado. En esta posición activa, el émbolo 4b ha acumulado energía potencial que transmite en forma de presión al agua acumulada en la cámara 5 de erogación. Para suministrar el agua a presión, el usuario de la máquina 1 accionará un pulsador 28 que actúa sobre la válvula 22 de paso asociada al conducto 21 para permitir la salida de líquido a través de dicho conducto 21 hasta la cámara 2 de infusión (ver, figura 7).
Al accionar el pulsador 28 y abrir la válvula 22 el paso de líquido, el émbolo 4b recupera su posición de reposo en la cámara 5 impulsando el agua a través del conducto 21 con una presión suficiente para vencer la resistencia del producto o café en polvo alojado en la cápsula de la cámara 2 de infusión.
Para preparar una bebida de calidad que asegure la extracción de todos los componentes solubles y sólidos en suspensión que dan todo el sabor y el aroma a la bebida, en particular para la preparación de café "espresso", es necesario asegurar que el suministro de líquido se lleva a cabo durante un tiempo predeterminado de preparación o tiempo de erogación (te). En la primera realización representada en las figuras 1 a 7, este tiempo de erogación (te) puede ser controlado regulando la velocidad con la que el émbolo 4b recupera su posición de reposo. Por ejemplo, esta regulación puede materializarse regulando la velocidad de descompresión del fluido que está alojado en la cámara 6 del conjunto 7 de cilindro 7a y émbolo 7b asociado al conjunto 4 de erogación.
De este modo, regulando la velocidad con la que el émbolo 4b de erogación recupera su posición de reposo puede controlarse el caudal de líquido suministrado lo que, a su vez, permite controlar o regular el tiempo de erogación (te) o de preparación de la bebida para asegurar la obtención de una calidad óptima (máxima extracción de componentes solubles y sólidos en suspensión).
El control de la velocidad de erogación de la máquina 1 puede llevarse a cabo, por ejemplo de forma automática o predeterminada, en función de la resistencia que ofrece al paso del líquido el producto almacenado en la cámara 2 de infusión. Descripción del modo B de preparación
La descripción de este modo B de preparación se lleva a cabo haciendo referencia a la segunda realización de la máquina V, en particular, a las figuras 10 a 12, en las que se ha representado mediante flechas el camino que sigue el líquido durante las etapas del procedimiento de preparación, según este modo B.
Características generales de diseño empleadas para el modo B de preparación con la máquina de la segunda realización Conjunto 8 de bombeo para la inyección de agua
Diámetro émbolo 8b de bombeo:0.009 m (9 mm)
Carrera émbolo 8b de bombeo: 0.01 1 m (1 1 mm)
Fuerza de émbolo 8b de bombeo: 66.29 N (6.76 Kg)
Volumen de bombeo: 0.00070 I (0.70 cm3)
Número de accionamientos del émbolo 8b para preparar una dosis: 57.2
Mecanismo 12' de accionamiento del émbolo 8b de bombeo
RPM motor 14: 19500 rpm
Par motor 14: 0.01 108 N.m (113 gr.cm)
Reducción total aplicada a rpm motor 14: 87.43
RPM biela 31 : 223.0 rpm
Ciclos del émbolo de bombeo 8b: 3.72 ciclo /s
Caudal de bombeo aproximado (Qb): 0.0026 l/s (156.1 cm3/min a 19500 rpm del motor)
Conjunto 4 de erogación de agua a la cámara 2 de infusión
Diámetro émbolo 4b de erogación: 0.012 m (12 mm)
Carrera émbolo 4b de erogación: 0.0062 m (6.2 mm)
Fuerza de acumulación del émbolo 4b de erogación: 11 1 N o 1 1.31 Kg
Presión de agua suministrada: 9.80 bar (10.0 Kg/cm2)
Tiempo de erogación (te): 15.4 s Caudal suministrado (Qc): inferior al caudal de bombeo (Qb) en función de la resistencia del producto.
En este modo de realización, la válvula 22 de paso del conducto 21 que comunica la cámara 5 de erogación con la cámara 2 de infusión permanece abierta durante todo el tiempo de preparación de la bebida, o está ausente, para permitir que la cámara 5 del cilindro 4a de erogación y la cámara 2 de infusión se mantengan comunicadas.
En esta realización, la inyección de agua caliente se lleva a cabo mediante el motor 14 vinculado a la biela 31 y los engranajes 32 reductores (ver figura 9). En este caso, el accionamiento del émbolo 8b en sentido ascendente a través del motor 14 provoca la succión del agua desde el depósito 9 a través de la válvula 25 anti-retorno montada en el mismo chasis 10 al que está acoplado el mismo depósito 9 (ver figura 10). La inyección del agua alojada en la cámara 26 del cilindro 8b de bombeo, se produce al accionar el motor 14 el émbolo 8b en sentido descendente. De este modo, la fuerza que ejerce el émbolo 8b de bombeo sobre el agua almacenada en la cámara 26 impulsa dicha agua hacia el émbolo 4b de erogación adyacente, a través del mismo conducto 16 asociado a la válvula 27 de paso anti-retorno. En este caso, sin embargo, por razones de diseño, la válvula 27 anti-retorno está incorporada en una cámara 29 anexa a la cámara 26 del cilindro 8a de bombeo y no en el propia cámara 26 del cilindro 8a.
A diferencia del modo A de preparación, en este modo B preferido, sólo una fracción del volumen de líquido inyectado por el émbolo 8b de bombeo es acumulada en la cámara 5 de erogación, siendo el resto de líquido inyectado simultáneamente a presión a la cámara 2 de infusión (ver figura 1 1) para ser erogado al exterior. La acumulación de líquido se produce cuando el caudal de bombeo (Qb) o caudal inyectado por el émbolo 8b de bombeo es superior al necesario para asegurar un caudal de suministro determinado (Qc).
Al igual que en el modo de preparación A, en este caso, el agua o líquido acumulado en la cámara 5 de erogación impulsa la retracción del émbolo 4b hasta una posición activa en el que dicho émbolo 4b acumula energía potencial que transmite en forma de presión a la misma agua o líquido acumulado en la cámara 5 de erogación. De este modo, cuando el émbolo 8b de bombeo está succionando el líquido del depósito 9, es el propio émbolo 4b de erogación el que suministra a presión el líquido acumulado en la cámara 5 de erogación para asegurar el suministro continuo del caudal (Qc) (ver figura 1 1 con válvula 27 antiretorno en posición de cierre cuando émbolo 8b succiona líquido del depósito 9). Tal y como se ha comentado en la descripción de la invención, este modo B de preparación preferido permite regular o ajusfar el caudal erogado (Qc) o suministrado sin necesidad de que el usuario ajuste el caudal mediante una válvula reguladora de flujo. Además, este modo permite preparar bebidas de dosis más o menos largas (mayor o menor volumen de líquido infusionado) según desee el usuario, puesto que será el mismo usuario quién determinará el volumen de líquido inyectado (más o menos tiempo de funcionamiento del motor 14).
Otra ventaja de esta realización radica en el hecho de que la carrera efectuada por el émbolo 4b es inferior a la que efectúa el mismo émbolo 4b en el modo A de preparación, puesto que el volumen de líquido almacenado es también inferior. Este detalle posibilita la aplicación de sistemas para la acumulación de energía potencial del émbolo 4b alternativos al de compresión de fluido, como por ejemplo, sistemas de acumulación basados en la compresión de un muelle 30 (ver figuras 1 1 y 12). Esto es así debido a que los requerimientos de linealidad de aplicación de fuerza para garantizar la presión de suministro son inferiores, al ser también inferior la carrera efectuada por el émbolo 4b.
Además, tal y como se ha comentado en la descripción de la invención, esta realización preferida del procedimiento puede llevarse a cabo mediante un dispositivo acumulador hidráulico del tipo de los que se emplean en las instalaciones hidráulicas. Este dispositivo acumulador podría configurarse sustituyendo por ejemplo, tan sólo el émbolo 4a de la máquina 1 representada en las figuras 8 a 12 por una membrana que fuera igualmente susceptible de acumular energía potencial al deformarse o al desplazarse para comprimir el muelle 30, o un fluido o gas que sustituyera dicho muelle 30. La energía potencial acumulada podría ser transmitida en forma de presión al líquido acumulado al recuperar la membrana su posición inicial cuando el émbolo 8b de bombeo no inyectara líquido.
A pesar de que se ha hecho referencia a dos realizaciones concretas de la maquina 1 , 1 ' de la presente invención, es evidente para un experto en la materia que la máquina 1 , 1 ' descrita es susceptible de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, tal y como se ha comentado, las realizaciones descritas y, en particular, la primera realización, corresponden a una aplicación especialmente indicada para uso portátil. No obstante, en una realización de uso doméstico, el agua o líquido del depósito podría ser calentada directamente desde una fuente exterior a la máquina, no siendo necesaria la presencia de la resistencia 18 en la tapa 1 1. En otra realización de uso profesional, la máquina 1 , 1 ' reivindicada podría estar configurada formando parte de un dispositivo que incluyera una pluralidad de conjuntos 4, 8 de erogación y bombeo, asociados cada uno de ellos a una cámara 2 de infusión. En este caso, por ejemplo, todos los conjuntos 8 de bombeo podrían estar asociados a un mismo depósito 9 de suministro de agua. Por otro lado, aunque en esta memoria se describe la posibilidad de regular la velocidad de recuperación del émbolo 4b de erogación siempre en combinación con una máquina 1 en la que la retracción de dicho émbolo 4b se lleva a cabo mediante la fuerza de inyección del líquido, tal y como ya se ha dicho en la descripción, hay que mencionar que esta posibilidad de regulación podría también aplicarse a una máquina como la de la realización de las figuras 1 a 7 que no incluyera el sistema de inyección de líquido sino un mecanismo de retracción del émbolo 4b de erogación descrito en el estado de la técnica.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Máquina (1 , 1') para preparar una bebida que comprende una cámara (2) de infusión para alojar una dosis de producto y medios para suministrar un líquido a presión a dicha cámara (2) de infusión, comprendiendo dichos medios un dispositivo (4a, 4b) acumulador hidráulico susceptible de almacenar a presión un líquido procedente de unos medios (8, 8a, 8b, 9, 25) de inyección de líquido de dicha máquina (1 , 1'), caracterizada por el hecho de que dichos medios (8, 8a, 8b, 9, 25) de inyección de líquido y dicho dispositivo (4a, 4b) acumulador hidráulico están configurados y dispuestos interconectados con la cámara (2) de infusión, de modo que una primera fracción del líquido inyectado es susceptible de ser almacenado a presión en una cavidad (5) de dicho dispositivo (4a, 4b) acumulador mientras una segunda fracción del líquido inyectado es simultáneamente erogada o suministrada al exterior a través de la cámara (2) de infusión de la máquina (1 , 1'), permitiendo almacenar dicho dispositivo (4a, 4b) acumulador una fracción de líquido configurada para asegurar el suministro continuo de un caudal determinado (Qc) durante un tiempo de preparación de la bebida o tiempo de erogación (te) determinado
2. Máquina (1 , 1 ') según la reivindicación 1 , en la que dicho dispositivo acumulador hidráulico comprende un conjunto de cilindro (4a) y émbolo (4b) de erogación que está dispuesto adyacente a la cámara (2) de infusión de dicha máquina, definiendo dicho émbolo (4b) de erogación en el interior del cilindro (4a) una cámara (5) para alojar dicha primera fracción de líquido, siendo capaz dicho émbolo (4b) de acumular energía potencial susceptible de ser transmitida en forma de presión al líquido de dicha cámara (5).
3. Máquina (1 , 1') según la reivindicación 1 , en la que dicho dispositivo acumulador comprende una membrana destinada a definir una cavidad para alojar dicha primera fracción del líquido inyectado, siendo susceptible dicha membrana de acumular energía potencial al desplazarse o deformarse por la fuerza ejercida por el líquido, siendo susceptible el líquido alojado en dicha cavidad de ser suministrado a presión a la cámara (2) de infusión al recuperar dicha membrana una posición de reposo.
4. Máquina (1 , 1') según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dichos medios para inyectar un líquido comprenden por lo menos un conjunto (8) de cilindro (8a) y émbolo (8b) de bombeo que está asociado a un depósito (9) exterior de almacenamiento de dicho líquido, permitiendo dicho conjunto (8) de bombeo la inyección del líquido a la cavidad (5) del dispositivo acumulador hidráulico (4a, 4b) para retraer dicho émbolo (4b) o dicha membrana.
5. Máquina (1 , 1') según las reivindicaciones 2 y 4, en la que el diámetro de dicho émbolo (4b) de erogación está comprendido entre 0.010 m y 0.090 m, siendo el diámetro de dicho émbolo (8b) de bombeo igual o inferior al diámetro de dicho émbolo (4b) de erogación.
6. Máquina (1 , 1') según la reivindicación 4, que comprende un mecanismo (12, 12') para accionar dicho émbolo (8b) de bombeo e inyectar el líquido a la cámara (5) del cilindro (4a) de erogación o la cavidad del dispositivo acumulador, incluyendo dicho mecanismo (12, 12') una palanca (13) o biela (31) asociada al vástago del émbolo (8b) de bombeo, siendo susceptible dicha palanca (13) de ser accionada manualmente, o dicha biela (31) de ser accionada por un motor (14), para inyectar el líquido.
7. Máquina (1 , 1') según la reivindicación 6, en la que dicho mecanismo (12, 12') de accionamiento del émbolo (8b) de bombeo está montado en el chasis (10) que soporta el conjunto (4) de cilindro (4a) y émbolo (4b) de erogación, o el dispositivo acumulador hidráulico de la máquina, de modo que el conjunto (8) de cilindro (8a) y émbolo (8b) de bombeo queda dispuesto adyacente al mencionado conjunto (4) de erogación o al dispositivo acumulador.
8. Máquina (1 , 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un depósito (9) exterior independiente para almacenar líquido que está configurado para poder ser acoplado y desacoplado al chasis (10) que soporta o configura un conjunto (4) exterior de cilindro (4a) y émbolo (4b) de erogación o un dispositivo acumulador exterior de la máquina.
9. Máquina (1 , 1') según la reivindicación 8, en la que dicho depósito (9) exterior independiente comprende una abertura superior para introducir el agua y una tapa (1 1) para cerrar dicha abertura, incluyendo preferiblemente dicha tapa (1 1) medios para calentar el agua.
10. Máquina (1 , 1') según las reivindicaciones 8 y 9, en la que dicha tapa (1 1) comprende una conexión (17) eléctrica asociada a una resistencia (18) y/o a un acumulador de energía (14a), siendo susceptible dicha resistencia (18) de calentar el agua de dicho depósito (9) y dicho acumulador (14a) de accionar un motor (14) vinculado al mecanismo (12') de accionamiento del émbolo (8b) de bombeo que inyecta el agua.
1 1. Máquina (1 , 1') según la reivindicación 2, en la que dicho cilindro (4a) de erogación comprende una pared (20) que delimita junto con el émbolo (4b) de erogación la cámara (5) de alojamiento de líquido, incluyendo dicha pared (20) un orificio provisto de un conducto (21) a través del que es suministrado el líquido a presión hasta dicha cámara (2) de infusión.
12. Máquina (1 , 1 ') según la reivindicación 1 1 , en la que dicha cámara (2) de infusión y dicha cámara (5) del cilindro (4a) de erogación definen dicha pared (20) que incluye dicho conducto (21) de suministro de líquido a presión, siendo preferiblemente la longitud de dicho conducto (21) igual o inferior a 0.030 m.
13. Máquina (1 , 1') según cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, 1 1 o 12, que comprende una válvula (22) de paso para regular la salida de líquido a través de un conducto (21) de entrada a la cámara (2) de infusión, siendo susceptible dicha válvula (22) de abrir o cerrar el paso de líquido a través de dicho conducto (21) para comunicar o incomunicar entre sí la cámara (5) del cilindro (4a) de erogación, o la cavidad del dispositivo acumulador, con la cámara (2) de infusión.
14. Máquina (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 3, en la que dicho émbolo (4b) de erogación o dicha membrana acumula en su posición activa energía potencial procedente de la fuerza de compresión aplicada a un fluido al retraer dicho émbolo (4b) o membrana con la inyección de líquido.
15. Máquina (1) según la reivindicación 1 y 14, que comprende medios para regular la velocidad de inyección de líquido, o la velocidad con la que el émbolo (8b) de bombeo suministra el líquido inyectado a presión, en función de las características de la dosis de producto alojada en la cámara de infusión.
16. Máquina (1) según la reivindicación 15, que comprende medios para regular la fracción de líquido inyectado que es capaz de acumular dicho dispositivo acumulador en función de las características de la dosis de producto alojada en la cámara de infusión.
17. Procedimiento para preparar una bebida mediante la máquina (1 , 1') según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende las etapas de;
i) inyectar una primera fracción de líquido a la cámara (5) del cilindro (4a) de erogación o a la cavidad del dispositivo acumulador, llevándose a cabo dicha inyección mientras la cámara (5) del cilindro (4a) de erogación o la cavidad del dispositivo de acumulación permanece comunicada con la cámara (2) de infusión,
durante la etapa a), erogar o suministrar simultáneamente al exterior de la máquina una segunda fracción de líquido inyectado, almacenando dicho dispositivo (4a, 4b) acumulador una fracción de líquido inyectado configurada para asegurar el suministro continuo de un caudal determinado (Qc) durante un tiempo de erogación (te) determinado.
18. Procedimiento según la reivindicación 17, en el que en la etapa a), dicha inyección se lleva a cabo de forma discontinua mediante por lo menos un conjunto (8) de cilindro (8a) y émbolo (8b)de bombeo asociado a un depósito (9) exterior independiente de almacenamiento de líquido.
19. Procedimiento según la reivindicación 18 que comprende la etapa de regular la velocidad de inyección de líquido y/o la fracción de líquido que es capaz de acumular dicho dispositivo (4a, 4b) acumulador, en función de la resistencia que ofrece el producto alojado en la cámara (2) de infusión al paso de líquido.
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