WO2017149183A1 - Molino de café automático - Google Patents

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Jose Angel MARKOTEGI GOÑI
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Markibar Innovacion, S.L.
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/20—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of weight, e.g. to determine the level of stored liquefied gas

Definitions

  • the present invention relates to an automatic coffee mill that incorporates a system capable of dispensing a programmed weight of ground coffee.
  • the object of the invention is to have a coffee mill, the doses of which are programmable using the dough as the programming quantity.
  • the mill supplies a flow of ground coffee to a dispenser that is weighed in real time, so that once the desired dose in grams is reached, grinding stops. At that time, the operator can place the cup holder in the mill and it opens a door to deliver the coffee stored in the dispenser instantly.
  • Another object of the invention is to be able to supply different coffee masses for the services of one, two or more coffees instantaneously.
  • the sector of the technique for which this mill is designed corresponds to that of the machinery for professional hospitality: hotels, cafeterias and restaurants, destined to the preparation of espresso coffee with traditional coffee cups holders that are manually loaded with ground coffee in an independent mill .
  • espresso coffee is mainly produced with manual coffee makers, which have cup holders or filter holders, usually called “porta”, manually operated by the waiter, in which the ground coffee is loaded.
  • the waiter or person in charge of serving the coffee places the holder in the mill and after receiving the dose
  • Corresponding ground coffee is fixed in the coffee maker to extract the coffee, by passing the water through the contents of the pot.
  • the holder is an element in contact with the coffee maker, which is capable of carrying water, coffee remains, etc. that can vary the taraje of the porta, affecting the precision.
  • the force transducers that measure the weight are delicate elements, which with blows of the carrier can be damaged or require a subsequent tare.
  • Another patent of the same applicant, US 5462236 claims a coffee grinding apparatus that measures an amount of coffee for grinding as a function of time and that is calibrated to discharge a selected weight of ground coffee, ie a timed mill that It is calibrated to know the ground flow in a given time.
  • This system has the disadvantage that between calibration and calibration, the variations of different parameters affect the dose obtained as explained above, since it is a timed dosage.
  • the mill has a coffee bean hopper that is filled with coffee and from which coffee is fed to a grinding chamber driven by a motor. From this chamber the coffee leaves already ground towards an outlet of ground coffee, from which it falls to a floating dosing set.
  • Said floating dosing set has one or several stacked chambers, separated by different doors, which allow to have different doses in each of them, to supply the dose of one or more coffees, with their respective previously programmed masses.
  • these doors have been explained above as well as their activation mechanisms, they are part of the floating dosing assembly, which avoids contacts with the fixed parts of the equipment that would affect the total buoyancy of the assembly.
  • the floating dosing assembly is supported by a force transducer, to which it transmits its weight at all times, so that the chambers can be filled from the bottom up with the desired doses, opening or closing the different doors.
  • the operator When the operator wishes to perform a coffee service, he takes the coffee cup holder and places it in the mill under the dispenser.
  • the mill delivers the corresponding dose by opening one or several gates, depending on whether the coffee service is one or two coffees.
  • the transducer on the one hand can calibrate the weight of the vacuum dosing assembly, measuring the weight of the doser after double service, allowing to control if there are changes in tare over time (dust accumulation, wear of parts, etc.) .
  • the mill logically has an electronic control card with its corresponding interfaces so that the operator can program the doses they wish to store in each of the dosing chambers.
  • Figure 1 shows a profile and sectional view of an automatic coffee mill made in accordance with the object of the present invention.
  • Figure 2.- Shows a view similar to that of the previous figure, but in which the cup holder on which the ground coffee is poured is inserted.
  • the mill has a coffee bean hopper (1) that feeds coffee to a grinding chamber (2) driven by a motor (12). From said chamber the coffee leaves already milled towards an outlet of ground coffee (3), from which it falls to a floating dosing assembly (4).
  • This set has two stacked chambers (5) and (6), separated by their respective doors (7 and 8), which allow to have different doses in each of them, to supply the dose of one or two coffees, with their respective previously programmed masses.
  • This floating dosing set is supported by a force transducer, preferably a load cell (10), to which it transmits its weight at all times, so that the chambers can be filled from the bottom up with the desired doses, opening or closing the different doors (7 and 8).
  • the load cell (10) is a transducer that is used to convert a force (in this case the weight of the dosing assembly) into an electrical signal. This conversion is indirect and is done in two stages.
  • a force in this case the weight of the dosing assembly
  • the strain gauge converts displacement or deformation into electrical signals.
  • a load cell usually consists of four strain gauges connected in a Wheatstone bridge configuration.
  • the electrical output signal is typically of the order of a few millivolts and must be amplified by an instrumentation amplifier before it can be used.
  • the output of the transducer after being amplified is processed by an analog / digital converter, an appropriate algorithm is applied to this conversion and the force applied to the transducer is calculated.
  • this type of cells with different characteristics, among which the most appropriate to the desired values and precision for the development of this patent will be determined.
  • Other types of force or pressure transducers can also be used to develop the present patent.
  • the operator When the operator wishes to perform a coffee service, he takes the coffee holder (9) from the coffee maker and places it in the mill under the dispenser.
  • the mill delivers the corresponding dose by opening one or several gates, depending on whether the coffee service is one or two coffees.
  • the transducer at that time measures that the corresponding dose has been delivered and can re-calibrate the mass of the vacuum dosing assembly.
  • the force transducer in addition to providing the heavy doses in grams with high accuracy and reliability, it also allows knowing the kilograms ground by the equipment in a certain period, detecting faults such as trapdoor opening failures, lack of coffee beans in the hopper, etc.
  • the mill has an electronic control card with its corresponding interfaces (11), so that the operator can program the doses they wish to store in each of the dosing chambers.

Abstract

El molino de café incluye una tolva (1) para el café en grano, una cámara de molido (2) y un dosificador (4) de café molido, con la particularidad de que el dosificador (4) es flotante y apoya en un transductor de fuerza (10) que mide el peso del dosificador (4) en vacío y el peso de las dosis de café que acceden a una u otra cámara (5 y 6) del propio dosificador (4), permitiendo la entrega inmediata de la dosis de café pesada sobre el correspondiente porta-cacillos (9).

Description

MOLINO DE CAFÉ AUTOMÁTICO
D E S C R I P C I Ó N OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un molino de café automático que incorpora un sistema capaz de dispensar un peso programado de café molido. El objeto de la invención es disponer de un molino de café, cuyas dosis sean programables utilizando la masa como magnitud de programación. El molino suministra un flujo de café molido a un dosificador que es pesado en tiempo real, de forma que una vez alcanzada la dosis en gramos deseada, se detiene la molienda. En ese momento, el operario puede colocar el portacacillos en el molino y este abre una puerta para entregar el café almacenado en el dosificador de forma instantánea.
Además otro objeto de la invención es poder suministrar distintas masas de café para los servicios de uno, dos o más cafés de forma instantánea. El sector de la técnica para el que está diseñado este molino corresponde al de la maquinaria para hostelería profesional: hoteles, cafeterías y restaurantes, destinada a la preparación de café expreso con cafeteras tradicionales de portacacillos que se cargan manualmente con café molido en un molino independiente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente, en el sector de la hostelería, el denominado café expreso se produce fundamentalmente con cafeteras manuales, que disponen de portacacillos o porta filtros, habitualmente denominados "porta", manejados manualmente por el camarero, en los que se carga el café molido. El camarero o persona encargada de servir el café, coloca el porta en el molino y después de recibir éste la dosis correspondiente de café molido lo fija en la cafetera para extraer el café, mediante el paso del agua a través del contenido del cacillo.
Habitualmente se pueden encontrar en el mercado dos tipos de molinos. Los más habituales son los molinos tradicionales, que disponen de una tolva de café en grano y un depósito de café molido. El camarero dispone de una palanca en la base de este depósito de forma que al accionarla cae al porta la dosis de un café controlada volumétricamente. Para obtener la dosis de 2 cafés se acciona la palanca 2 veces sobre el mismo portacacillos. Este tipo de molinos presenta el problema de que la dosis de café puede llevar molida varias horas con la consiguiente pérdida de aromas, oxidación del café, etc. Además las dosis son difícilmente programables, ya que hay que modificar el volumen suministrado en cada golpe de la maneta y para ello hay que modificar mecánicamente la altura de dicho volumen. Otra pega inherente a este sistema es que la dosis de 2 cafés se obtiene accionando la palanca dos veces, y por tanto la dosis tiene que ser necesariamente el doble que la de un café, lo que limita las posibilidades de programación.
Otro tipo de molinos son los denominados "Grinding on demand", que controlan las dosis de café de forma temporizada. En estos molinos no hay depósito de café molido, y el molino muele un tiempo determinado cuando se coloca el portacacillos en la boca de salida del molino, moliendo directamente la dosis sobre el portacacillos. Estos molinos tienen la ventaja de suministrar siempre café recién molido, manteniendo por tanto todos los aromas del café. Su mayor inconveniente es que la variación de determinados parámetros del molido y del propio café en grano afectan directamente al caudal de café molido, con lo que la precisión de las dosis obtenidas se ve muy afectada. Así, un cambio en el punto de molido modifica el caudal obtenido en grs/sg significativamente, con lo que para obtener la misma dosis es preciso reprogramar el tiempo de molido. Parámetros como la humedad del café, el desgaste de las fresas que cortan el café, cambio de lotes de café, etc. exigen un reajuste del tiempo de molido para conservar la misma dosis, lo que supone intervenciones constantes de operarios cualificados. Otro inconveniente de estos molinos está en su baja capacidad de producción, al tener que esperar el operario a que se muela el café en el cacillo. Como antecedente a esta patente se puede mencionar la patente US 5522556, en la que se reivindica un molino para suministrar café molido a una cafetera de café filtro. Esta invención tiene diversos inconvenientes frente a la idea propuesta en esta memoria. En nuestra invención la dosis esta ya pesada en el interior del propio molino, con lo que la entrega en el porta es inmediata, mientras que en la patente mencionada hay que colocar el portafiltros de la cafetera vacio y esperar a que se muela la dosis deseada, haciendo que la operativa sea muy lenta. Además el porta es un elemento en contacto con la cafetera, con lo que es susceptible de llevar agua, restos de café, etc. que puede variar el taraje del porta, afectando a la precisión. Por otro lado los transductores de fuerza que miden el peso son elementos delicados, que con golpes del porta pueden verse dañados o precisar un taraje posterior. Otra patente del mismo solicitante, la US 5462236, reivindica un aparato de molienda de café que mide una cantidad de café para la molienda como una función del tiempo y que se calibra para descargar un peso seleccionado de café molido, es decir un molino temporizado que se calibra para saber el caudal molido en un tiempo determinado. Este sistema tiene el inconveniente de que entre calibración y calibración, las variaciones de distintos parámetros afectan a la dosis obtenida como se ha explicado anteriormente, al tratarse de una dosificación temporizada.
Otra patente relacionada es la US 4789106, donde se describe un peso / molino de café en grano. En este equipo hay dos tolvas, una superior de café en grano desde la cual a través de unas compuertas se llena por gravedad una segunda tolva que es pesada mediante un brazo basculante. Una vez alcanzada la dosis deseada se cierra el paso de café. De esta forma se pesa el café en grano antes de molerlo. Con el portafiltros colocado en la parte inferior del molino, se empieza a moler los granos que han sido pesados. Esta idea presenta varios inconvenientes. En primer lugar su lentitud y falta de operativa, similar a la primera patente mencionada. Otro inconveniente es la gran altura del equipo. También la operativa de pesar granos en lugar de café molido presenta problemas de precisión de la dosis pesada, especialmente si se desean pesar dosis pequeñas. Otra patente relacionada es la US 2009255409 Al, extensión a los Estados Unidos de América de la solicitud internacional PCT/ES07/00421, con prioridad a su vez en la patente española P200601856 (ES2274738), en la que se describe una mejora de la patente española P200002205 (ES2212683), incluyendo cámaras apiladas separadas por compuertas, de forma que puedan dosificarse dosis de una o varias cámaras de forma inmediata, cámaras que se rellenan con café molido, dosificando la dosis de cada cámara mediante control temporizado del motor del molino o bien por medición del volumen mediante sensores ópticos, sin que en ningún caso plantee la medición por peso.
Por último, mencionar el modelo de utilidad ES 1068358U, cuyo titular es el propio solicitante, donde se describe un molino de café automático con dosis apiladas, que permite la identificación de los portacacillos de uno y dos cafes incorporando un identificador en uno de dichos portas, detectable por un sensor previsto en el molino, de manera que el molino suministra la dosis de una o más cámaras en función de la presencia de dicho identificador, sin que en ningún caso este documento haga mención al sistema de dosificación por peso.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para conseguir el objetivo propuesto en esta patente, se concibe un molino con las siguientes características. El molino dispone de una tolva de café en grano que se rellena con café y desde la cual se alimenta de café a una cámara de molido accionada por un motor. Desde dicha cámara el café sale ya molido hacia una salida de café molido, desde la que cae a un conjunto dosificador flotante. Dicho conjunto dosificador flotante dispone de una o varias cámaras apiladas, separadas por distintas puertas, que permiten disponer de distintas dosis en cada una de ellas, para suministrar la dosis de uno o varios cafés, con sus respectivas masas previamente programadas. Como ya se ha explicado anteriormente dichas puertas así como sus mecanismos de activación, forman parte del conjunto dosificador flotante, lo que evita contactos con las partes fijas del equipo que afectarían a la flotabilidad total de conjunto. El conjunto dosificador flotante, está apoyado en un transductor de fuerza, al que transmite su peso en cada momento, por lo que se pueden llenar las cámaras de abajo hacia arriba con las dosis deseadas, abriendo o cerrando las distintas puertas.
Cuando el operario desea realizar un servicio de café, toma el portacacillos de la cafetera y lo coloca en el molino debajo del dosificador. El molino entrega la dosis correspondiente abriendo una o varias compuertas, según si el servicio de café es de uno o dos cafés.
El transductor por un lado puede calibrar el peso del conjunto dosificador en vacío, midiendo el peso del dosificador después de un servicio doble, permitiendo controlar si hay cambios de tara con el paso del tiempo (acumulación de polvo, desgaste de piezas, etc.). Por otro lado puede pesar independientemente las dosis de cada una de las cámaras apiladas, a base de pesar la tara de dosificador más las diferentes dosis apiladas. De esta forma la dosis de cada cámara se conoce como diferencia entre el peso total y la tara actual del dosificador. El molino lógicamente dispone de una tarjeta electrónica de control con sus correspondientes interfaces para que el operario pueda programar las dosis que desean almacenarse en cada una de las cámaras del dosificador.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en perfil y en sección de un molino de café automático realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención. La figura 2.- Muestra una vista similar a la de la figura anterior, pero en la que aparece introducido el porta-cacillos sobre el que se vierte el café molido.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse como el molino dispone de una tolva de café en grano (1) que alimenta de café a una cámara de molido (2) accionada por un motor (12). Desde dicha cámara el café sale ya molido hacia una salida de café molido (3), desde la que cae a un conjunto dosificador flotante (4). Dicho conjunto dispone de dos cámaras apiladas (5) y (6), separadas por sus respectivas puertas (7 y 8), que permiten disponer de distintas dosis en cada una de ellas, para suministrar la dosis de uno o dos cafés, con sus respectivas masas previamente programadas. Este Conjunto dosificador flotante, está apoyado en un transductor de fuerza, preferentemente una célula de carga (10), al que transmite su peso en cada momento, por lo que se pueden llenar las cámaras de abajo hacia arriba con las dosis deseadas, abriendo o cerrando las distintas puertas (7 y 8).
La célula de carga (10) es un transductor que es utilizado para convertir una fuerza (en este caso el peso del conjunto dosificador) en una señal eléctrica. Esta conversión es indirecta y se realiza en dos etapas. Mediante un dispositivo mecánico, la fuerza que se desea medir deforma una galga extensiométrica. La galga extensiométrica convierte el desplazamiento o deformación en señales eléctricas. Una célula de carga por lo general se compone de cuatro galgas extensiométricas conectadas en una configuración tipo puente de Wheatstone. La señal eléctrica de salida es típicamente del orden de unos pocos milivoltios y debe ser amplificada mediante un amplificador de instrumentación antes de que pueda ser utilizada. La salida del transductor después de ser amplificada es procesada por un convertidor analógico/digital, a esta conversión se le aplica un algoritmo adecuado y se consigue calcular la fuerza aplicada al transductor. En el mercado existen multitud de diseños de este tipo de células con características diversas, entre las cuales se determinará la más adecuada a los valores y precisión deseadas para el desarrollo de esta patente. Otros tipos de transductores de fuerza o presión también pueden ser utilizados para desarrollar la presente patente.
Cuando el operario desea realizar un servicio de café, toma el portacacillos (9) de la cafetera y lo coloca en el molino debajo del dosificador. El molino entrega la dosis correspondiente abriendo una o varias compuertas, según si el servicio de café es de uno o dos cafés.
El transductor mide en ese momento que la dosis correspondiente ha sido entregada y puede calibrar de nuevo la masa del conjunto dosificador en vacio.
Con el dato aportado por el transductor de fuerza, además de proporcionar las dosis pesadas en gramos con alta exactitud y fiabilidad, permite también conocer los kilogramos molidos por el equipo en un determinado periodo, detección de averías como fallos de apertura de trampillas, falta de café en grano en la tolva, etc.
El molino dispone de una tarjeta electrónica de control con sus correspondientes interfaces (11), para que el operario pueda programar las dosis que desean almacenarse en cada una de las cámaras del dosificador.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Molino de café automático, del tipo de los que realizan la molienda y suministro de dosis de café a un portacacillos para la preparación de servicios de café, que incluye una tolva (1) de café que suministra café en grano a una cámara de molido (2) conectada a un conjunto dosificador (4) de café molido, caracterizado porque el dosificador (4) se materializa en un conjunto flotante que está apoyado sobre un transductor de fuerza (10), dotado de medios para la medida del peso tanto del dosificador (4) en vacío, como de las dosis de café molidas almacenadas en su interior, así como medios de dispensación inmediata en el portacacillos (9) de las dosis de café previamente pesadas.
2a.- Molino de café automático, según reivindicación Ia, caracterizado porque el dosificador (4) incorpora una o más cámaras apiladas (5) y (6) de almacenamiento de dosis pesadas para uno o más cafés.
3a. - Molino de café automático, según reivindicaciones Ia y 2a, caracterizado porque las puertas (7 y 8) que permiten disponer de distintas dosis en cada una de las cámaras apiladas (5) y (6) forman parte del conjunto dosificador flotante (4).
4a.- Molino de café automático, según reivindicación Ia, caracterizado porque incorpora una tarjeta electrónica de control (11) con sus correspondientes interfaces para programación de las masas destinadas a almacenarse en las cámaras (5 y 6).
5a.- Molino de café automático, según reivindicación 4a, caracterizado porque la tarjeta electrónica de control (1 1) incorpora medios para la dosificación de masas de café a las cámaras (5 y 6) de valores independientes.
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