АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ ОБЖАРЕННЫХ КОФЕЙНЫХ ЗЕРЕН И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ Российский патент 2024 года по МПК A47J31/44 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к автоматической системе, выполненной с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину, в которой зерна будут размалываться, а затем будет проводиться экстракция и выдача кофейного напитка. Изобретение дополнительно относится к способу приведения в действие такой системы.

Предпосылки создания изобретения

В настоящее время с технической точки зрения все более совершенствуются полностью автоматические машины для переработки обжаренных кофейных зерен в подаваемый в чашку кофейный напиток. Такие машины отличаются высоким уровнем оптимизации технологии помола (для получения обжаренного и молотого кофе из исходных обжаренных кофейных зерен) и контроля экстракции (в процессе экстракции кофейного напитка). При этом свежесть кофе остается ключевым управляющим параметром, влияющим на качество приготовленного кофейного напитка.

В ходе хранения и транспортировки за пределы завода-изготовителя обжаренные кофейные зерна хранят в герметичном воздухонепроницаемом упаковочном контейнере с клапаном дегазации, позволяющим дегазировать кофе в течение срока его хранения, не допуская попадания воздуха в упаковочный контейнер, таким образом, предотвращая окисление обжаренных кофейных зерен.

После открытия такого герметичного воздухонепроницаемого упаковочного контейнера, как правило, для подачи обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину, такие обжаренные кофейные зерна часто хранят в негерметичной емкости в верхней части машины для непрерывной подачи в машину для приготовления кофейных напитков (как правило, для подачи на мельницу для зерен). Такой способ хранения предполагает прямой и постоянный контакт кофейных зерен с воздухом, а значит, и с кислородом, и кофе, как всякий продукт природного происхождения, состаривается и, в частности, окисляется.

Вкус окисленного кофе сразу же обнаруживается потребителем: например, и по данным собственного органолептического исследования такой окисленный вкус может обнаруживаться при абсорбции 80 микрограммов кислорода (O₂) 1 граммом кофе, что соответствует объемному соотношению 3% кислород/кофе или 15% воздух/кофе. Согласно первому изданию руководства Coffee Freshness Handbook, опубликованному организацией Specialty Coffee Association, было обнаружено, что в упакованном кофе кислород даже при очень низких концентрациях (менее 2%) мигрирует в кофе и способствует реакциям окисления. Более того, исследование показывает, что определенные виды ароматических соединений в кофе начинают улетучиваться почти сразу же после помола, и наибольшая степень потери химической свежести отмечается в первый месяц хранения кофе, которая может меняться в зависимости от смеси сортов кофе, степени обжарки или методики экстракции. Диоксид углерода также влияет на экстракцию: необходимо корректировать параметры экстракции эспрессо, чтобы учитывать уровень свежести кофе, поскольку это приводит к увеличению сопротивления потоку воды и влияет на контакт между экстрагирующей водой и кофе.

Обжаренные кофейные зерна, даже несмотря на меньшую чувствительность по сравнению с молотым кофе (поскольку отличаются меньшим соотношением поверхность/объем), после вскрытия воздухонепроницаемых упаковочных контейнеров, используемых для их транспортировки, и хранения в стандартных бункерах/емкостях для зерен в верхней части машин находятся в постоянном контакте с воздухом, в результате чего кофейные зерна теряют свою свежесть, поэтому вкус окисленного кофе (привкус окисления) можно почувствовать уже всего лишь через несколько дней, как правило, уже через три дня при хранении в условиях окружающей среды. Более того, такой эффект становится более очевидным и возникает раньше в полностью автоматических кофемашинах, поскольку емкости для зерен (бункеры), как правило, расположены в верхней части таких машин, а потому подвержены воздействию более высоких температур из-за места установки нагревательных элементов машины. Теоретически, согласно уравнению Аррениуса, кинетика химической реакции ускоряется в два раза при каждом увеличении температуры на 10 градусов (°C).

Производители кофе предлагали различные варианты решения для лучшего сохранения обжаренных кофейных зерен. Например, специалистам в данной области известен EP 2848168 А1, где описан способ приготовления кофе эспрессо, начиная с обжаренных кофейных зерен: кофейные зерна подаются в закрытую емкость, в которой создается вакуум для лучшего сохранения зерен. Затем заранее заданное количество кофейных зерен переносится из закрытой емкости в дозирующую камеру и в устройство для помола, где будет размалываться порция кофейных зерен, попадающая в устройство для помола. В документе US20160374361 А1 раскрывается конструкция воздухонепроницаемого контейнера с инертным газом или CO₂ под давлением для долговременного сохранения свежести обжаренных кофейных зерен по аромату и вкусу, так что обеспечиваются низкие остаточные концентрации кислорода и влаги в конструкции воздухонепроницаемого контейнера, а кофе хорошо сохраняется в течение длительного времени. В документе WO 2013/167958 А1 описан контейнер, в котором можно хранить кофейные зерна, где внутренний объем заполнен инертным газом под давлением, для поддержания свежести кофейных зерен в течение длительного времени.

Вместе с тем такие известные системы отличаются рядом недостатков:

- вакуум и атмосфера инертного газа под давлением стоят дорого и нуждаются в надлежащем контроле;

- при использовании вакуума летучие вещества кофе каждый раз удаляются, поэтому даже несмотря на замедление или ограничение окисления кофе, в процессе поддержания вакуума кофе утрачивает множество ароматических веществ;

- такие системы не имеют никакой системы регулируемого дозирования для подачи только требуемого свежесохраненного количества; в известных системах используется время или объемное дозирование для подачи обжаренного и молотого кофе для приготовления напитка, а потому нет возможности обнаружить какое-либо изменение плотности продукта или различия между последовательно приготовленными напитками, что приводит к низкой воспроизводимости готового напитка и расхождениям для конечного потребителя.

Настоящее изобретение призвано преодолеть ограничения и проблемы, упомянутые при описании существующих автоматических систем, и предложить простое и дешевое решение для сохранения и дозирования кофейных зерен из контейнера в полностью автоматические машины. Изобретение также направлено на достижение других целей и, в частности, на решение других проблем, которые будут упомянуты в остальной части настоящего описания.

Цель и изложение сущности изобретения

В соответствии с первым аспектом изобретение относится к системе подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка: система содержит герметичный контейнер переменного объема с приемником определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна, причем приемник определенного объема выполнен с возможностью изменения своего внутреннего объема для его корректировки в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен. Система дополнительно содержит активное устройство дозирования, выполненное с возможностью перемещения кофейных зерен относительно приемника определенного объема, при этом устройство дозирования также является герметичным по отношению к внешней среде при перемещении кофейных зерен.

Устройство дозирования в системе настоящего изобретения выполнено с возможностью осуществления функции насоса или обратного насоса для перемещения кофейных зерен из приемника определенного объема или в приемник определенного объема, соответственно. Как правило, устройство дозирования, контактирующее с кофейными зернами, выполнено из сжимаемого материала, твердость которого ниже твердости кофейных зерен.

В системе настоящего изобретения контейнер переменного объема, как правило, содержит поршневой элемент, смещающийся под действием силы тяжести внутри приемника определенного объема для корректировки внутреннего объема такого приемника в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен.

Поршневой элемент предпочтительно дополнительно содержит клапан регулирования давления с пороговым давлением, эквивалентным весу поршневого элемента. Поршневой элемент, как правило, плотно закрывает приемник определенного объема, выполняя функцию крышки.

В системе настоящего изобретения приемник определенного объема предпочтительно выполнен в виде герметичного эластичного контейнера, способного сжиматься и уменьшать свой объем для его корректировки в зависимости от объема остающихся в нем кофейных зерен.

В предпочтительном варианте осуществления системы настоящего изобретения устройство дозирования содержит два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра в непосредственном контакте друг с другом в процессе подачи кофейных зерен. Устройство дозирования, как правило, содержит пару находящихся в зацеплении зубчатых колес для перемещения кофейных зерен из приемника определенного объема и в него.

Система предпочтительно дополнительно содержит устройство взвешивания, расположенное на выходе устройства дозирования, для взвешивания подаваемых зерен. Устройство взвешивания, как правило, управляет работой устройства дозирования и, тем самым, количеством подаваемых кофейных зерен.

В одном варианте осуществления изобретения система дополнительно содержит блок управления, управляющий работой устройства дозирования в зависимости от типа кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка. В другом варианте осуществления система дополнительно содержит блок управления, управляющий работой устройства дозирования и устройства взвешивания в зависимости от типа кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка. Блок управления предпочтительно дополнительно содержит механизм отслеживания крутящего момента, создаваемого устройством дозирования.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения система дополнительно содержит мельницу, на которую поступают зерна, подаваемые системой, и которая превращает их в обжаренный и молотый кофе.

В соответствии со вторым аспектом изобретение относится к способу приведения в действие системы для подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка в соответствии с описанным выше, причем способ включает следующие стадии:

- система должна подавать определенное количество кофейных зерен для приготовления определенного кофейного напитка в устройстве для приготовления напитка;

- в зависимости от приготовляемого кофейного напитка и/или особенностей подаваемых кофейных зерен устройство дозирования функционирует в течение определенного времени, чтобы обеспечить подачу необходимого количества;

- контейнер переменного объема изменяет внутренний объем приемника определенного объема, чтобы корректировать его в зависимости от количества хранящихся кофейных зерен, исключая любое замещение свободного объема воздухом в приемнике определенного объема.

В способе изобретения блок управления, как правило, управляет работой устройства дозирования и необязательно устройства взвешивания в зависимости от типа кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка.

В способе изобретения блок управления предпочтительно соединен с мельницей в устройстве для приготовления напитка или в системе, так что блок управления передает мельнице параметры помола для подаваемых кофейных зерен в зависимости от приготовляемого кофейного напитка и/или особенностей подаваемых кофейных зерен.

В способе в соответствии с изобретением блок управления, как правило, получает от интерфейса или ЧМИ информацию о приготовляемом кофейном напитке, а затем подключается к базе данных для получения информации о количестве необходимых кофейных зерен и параметрах помола для подачи команды на устройство дозирования и мельницу, соответственно.

В соответствии с другим вариантом осуществления в способе настоящего изобретения пользователь вводит в блок управления информацию о количестве кофейных зерен и/или параметрах помола для подачи команды на устройство дозирования и мельницу, соответственно.

Краткое описание графических материалов

Дополнительные признаки, преимущества и цели настоящего изобретения будут понятны специалисту в данной области после прочтения приведенного ниже подробного описания вариантов осуществления настоящего изобретения при их рассмотрении вместе с фигурами на прилагаемых графических материалах.

На Фиг. 1a–b согласно известному предшествующему уровню техники показаны кофейные зерна, содержащиеся внутри пакета, изготовленного из непроницаемого для воздуха, и в частности для кислорода, материала, и соответственно, кофейные зерна после вскрытия пакета через несколько недель или несколько месяцев хранения зерен, с тем чтобы они контактировали с кислородом и, следовательно, подвергались окислению.

На Фиг. 2 показано окисление и потеря свойств со временем для обжаренных кофейных зерен, хранящихся в непроницаемом пакете, и после открытия пакета и подачи зерен в емкость или дозатор полностью автоматической машины (кривая B), и окисление кофейных зерен в автоматической системе подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 3 схематически показан способ использования автоматической системы подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 4a–b показана схематическая конфигурация устройства дозирования, содержащего цилиндры, вращающиеся в противоположных направлениях, в соответствии с вариантом осуществления автоматической системы подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 5а–d показано заполнение контейнера переменного объема с поршневым элементом и клапаном регулирования давления в соответствии с возможным вариантом осуществления автоматической системы подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 6 показана автоматическая система, выполненная с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения вместе с ее основными компонентами.

Подробное описание примеров осуществления

Настоящее изобретение относится к автоматической системе 100, выполненной с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину, в которой зерна будут вначале размалываться, а затем будет проводиться экстракция с получением кофейного напитка. Система 100 изобретения содержит контейнер 20 переменного объема и устройство 30 дозирования. Система, как правило, также содержит блок 50 управления и необязательно устройство 40 взвешивания. Система изобретения работает как герметичная система, сохраняя обжаренные кофейные зерна в воздухонепроницаемой среде в процессе подачи.

Контейнер 20 в системе 100 изобретения представляет собой контейнер переменного объема, содержащий приемник 22 определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна: такой приемник 22 определенного объема выполнен с возможностью изменения своего внутреннего объема, так чтобы корректировать его в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен. Существуют различные возможности конфигурации такого контейнера 20 переменного объема и приемника 22 определенного объема. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения контейнер 20 содержит поршневой элемент 21, который функционирует в качестве пассивного элемента и перемещается под действием силы тяжести при подаче кофейных зерен в устройство 30 дозирования: при подаче этих зерен поршень 21 пассивно перемещается вниз, чтобы убрать свободное пространство, занятое воздухом и оставшееся после подачи зерен, тем самым корректируя объем в соответствии с объемом, занятым оставшимися в нем зернами. Поршневой элемент 21 перемещается вниз под действием собственного веса, чтобы компенсировать потери объема после подачи кофейных зерен (уменьшение объема при подаче этих зерен посредством устройства 30 дозирования). Контейнер 20 содержит приемник 22 определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна и внутри которого перемещается поршневой элемент 21. Кроме того, поршневой элемент 21 содержит муфту 23, устанавливаемую между поршнем 21 и внутренними стенками приемника 22, чтобы при перемещении поршня 21 вниз свести к минимуму и максимально исключить газообмен (как правило, воздухом) между объемом кофейных зерен и внешней атмосферой, с тем чтобы максимально защитить зерна от кислорода. Чтобы упростить загрузку кофейных зерен в приемник 22 определенного объема, поршневой элемент 21 снабжен верхней рукояткой 24, так чтобы его можно было извлечь из приемника 22 и добавлять в этот объем зерна.

В соответствии с другим возможным вариантом осуществления контейнер 20 переменного объема может содержать приемник 22 определенного объема, выполненный в виде саше или пакета, изготовленного из эластичного материала и сжимающегося для корректировки своего объема в зависимости от остающегося объема, занятого оставшимися кофейными зернами. Поскольку эластичный пакет будет выполнен воздухонепроницаемым, при подаче из него кофейных зерен воздух удаляется из внутреннего объема, а потому эластичный материал будет изменять свой объем в соответствии с оставшимся занятым объемом. Вместе с тем такой вариант исполнения не приведен на фигурах, несмотря на то что он будет очевиден специалисту в данной области.

Поршневой элемент 21 может также содержать клапан 26 регулирования давления, который представляет собой пороговый клапан дегазации, эквивалентный весу поршневого элемента. Такой клапан 26 регулирования давления срабатывает при необходимости заполнения приемника 22 определенного объема зернами, как показано на Фиг. 5а–d, а также может срабатывать при дегазации кофейных зерен. При необходимости заполнения приемника 22 определенного объема кофейными зернами в свободном пространстве внутреннего объема остается воздух, как показано на Фиг. 5b: поршневой элемент 21 опускается при открытом клапане 26 регулирования давления, при этом, как показано на Фиг. 5с, удаляется весь воздух, остающийся внутри приемника 22. Как показано на Фиг. 5d, в процессе подачи кофейных зерен сохраняется герметичность приемника 22 определенного объема. Поэтому при необходимости заполнить контейнер 20 переменного объема зернами для хранения перед использованием (см. Фиг. 5a–d) этот клапан 26 регулирования давления позволяет выходить воздуху внутри приемника 22 определенного объема, и зерна хранятся в герметичной атмосфере, предотвращающей окисление.

В нормальных условиях клапан 26 в поршневом элементе 21 закрыт и сохраняет внутреннее давление внутри приемника 22 определенного объема; после того как начинается дегазация обжаренных кофейных зерен, и внутреннее давление в приемнике 22 становится больше веса поршневого элемента 21, клапан 26 открывается, чтобы сбросить давление внутри и избежать перемещения поршневого элемента 21 вверх, если внутреннее давление превысит вес поршневого элемента. За счет такой установки порогового давления обеспечивается отсутствие свободного пространства над продуктом или его минимум в приемнике 22 определенного объема, поэтому кофейные зерна максимально изолированы от внешней атмосферы (кислорода), и, таким образом, предотвращается перемещение поршневого элемента 21 (выступающего в качестве крышки) вверх в случае уменьшения количества зерен внутри приемника 22.

Приемник 22 определенного объема предпочтительно выполнен с неизменным сечением по вертикальной оси (оси Z) и изготовлен из материала, непроницаемого для влаги и воздуха. Поршневой элемент 21 выступает в качестве крышки, плотно закрывающей верхнюю часть приемника 22 и перемещающейся вниз под действием силы тяжести (веса), вытесняя объем подаваемого количества зерен: сечение поршневого элемента 21 равно сечению приемника 22 определенного объема.

В нижней части контейнера 20 расположено устройство 30 регулируемого дозирования: кофейные зерна из контейнера 20 постепенно подаются (то есть не вызывая никаких повреждений) необязательно в устройство 40 взвешивания или непосредственно в мельницу 60 полностью автоматической машины. Мельница 60 предпочтительно является компонентом полностью автоматической машины, но она также может быть выполнена как часть системы 100.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения устройство 30 дозирования содержит два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра 31, 32: эти цилиндры могут вращаться в направлении внутреннего центра так, что они выступают в качестве насоса для подачи кофейных зерен из приемника 22 в устройство 40 взвешивания или в мельницу 60. Кроме того, цилиндры 31, 32 могут вращаться в направлении своей наружной стороны (то есть наружу от своего центра), чтобы вернуть оставшиеся зерна в устройстве дозирования обратно в приемник 22 определенного объема. Данная операция проводится, поскольку желательно, чтобы между цилиндрами не оставались зерна (поэтому в устройстве 30 дозирования после прекращения дозирования не остается зерен), а также, поскольку устройство дозирования изготовлено из сжимаемого материала, а цилиндры плотно смыкаются друг с другом, если зерна остаются там в течение длительного времени, эти цилиндры могут деформироваться и больше не обеспечивать плотного смыкания. Поэтому по перечисленным причинам проводится операция по обратному действию насоса, чтобы вернуть зерна обратно в приемник 22 определенного объема, и устройство 30 дозирования должно быть правильным образом выполнено с возможностью проведения такой операции.

Как правило, на цилиндры 31 и 32 нанесен слой сжимаемого материала (силиконовый, вспененный полимер или аналогичный материал), чтобы не повредить кофейные зерна в процессе их подачи, а также чтобы обеспечивать плотное смыкание выхода в процессе приготовления. Сжимаемый материал цилиндров 31, 32 имеет твердость ниже твердости подаваемых кофейных зерен. Устройство 30 дозирования также выполнено герметичным, чтобы обжаренные кофейные зерна из приемника 22 могли бы подаваться с сохранением герметичности в упомянутом объеме 22: поскольку цилиндры 31, 32 выполнены из сжимаемого материала, прижимающего зерна для их подачи через это устройство 30 в устройство 40 взвешивания или непосредственно в мельницу 60, при этом достигается герметичность приемника 22 определенного объема. Более того, как уже было описано ранее, сохраняется также и целостность зерен благодаря тому, что эти цилиндры 31, 32 изготовлены из мягкого материала.

В соответствии с другой возможностью устройство 30 дозирования изготавливается с парой находящихся в зацеплении зубчатых колес для перемещения кофейных зерен из приемника 22 определенного объема и в него: тип таких находящихся в зацеплении зубчатых колес может быть известным в данной области техники (они не представлены на прилагаемых фигурах). В другом варианте устройство 30 дозирования будет содержать только одно зубчатое колесо и дополнительный механизм для обеспечения герметичности устройства 30 дозирования.

Как правило, при вращении цилиндров 31, 32 устройства 30 дозирования для подачи кофейных зерен из приемника 22 определенного объема в начале подачи такие цилиндры вращаются быстрее. Вместе с тем в процессе завершения процесса подачи вращение этих цилиндров происходит гораздо медленнее, с тем чтобы обеспечить требуемую точность для правильного дозирования кофейных зерен (так чтобы подать правильное количество зерен). Такое же объяснение справедливо и для случая, когда устройство 30 дозирования содержит зубчатые колеса.

Система настоящего изобретения также может необязательно содержать устройство 40 взвешивания, расположенное после устройства 30 дозирования: в соответствии с изобретением устройство 30 дозирования выступает в качестве подчиненного устройства, а устройство 40 взвешивания выступает в качестве ведущего устройства, тем самым контролируя работу устройства 30 дозирования. Таким образом, вращение (вкл./выкл.) и скорость цилиндров 31, 32 (по сути, двигатель, приводящий в движение эти цилиндры) контролируются устройством 40 взвешивания. Такой контроль осуществляется средствами блока 50 управления, получающего информацию от устройства 40 взвешивания и управляющего работой устройства 30 дозирования. Как правило, при запросе определенной дозы кофе в системе 100 изобретения блок 50 управления подает команду устройству 30 дозирования (цилиндрам 31, 32) начать вращение, и устройство 40 взвешивания начинает взвешивать дозируемое количество. Вес дозированного количества передается на блок управления, который сравнивает его с конечным весом, который необходимо подать. Когда вес дозы начинает приближаться к необходимому конечному весу, блок 50 управления подает двигателю команду снизить скорость, чтобы обеспечить более высокую и дополнительную точность. Наконец, после достижения необходимого веса блок 50 управления подает устройству 30 дозирования команду остановить вращение, чтобы прекратить дозирование. Во время всего этого процесса поршневой элемент 21 пассивно перемещается под действием силы тяжести и вытесняет потерянный объем, то есть объем зерен, поданных в устройство 40 взвешивания. Аналогичное объяснение справедливо и для случая, когда устройство 30 дозирования содержит зубчатые колеса.

В системе изобретения используется дозирование по весу, поскольку подаваемые обжаренные кофейные зерна имеют различную плотность: кофейные зерна разного происхождения отличаются по форме и размеру (например, как правило, робуста и арабика). Плотность также изменяется в зависимости от степени обжарки, как правило, от 450 г/л до 350 г/л, от слабой обжарки до сильной обжарки, плотность зеленого кофе составляет приблизительно 800 г/л, и, кроме того, вес слоя кофе для экстракции оказывает существенное влияние на кофейный напиток при том же количестве используемой воды. Таким образом, чтобы добиться воспроизводимой выдачи напитка, очень важно обеспечить точное необходимое количество по весу.

Как уже было описано выше, система 100 дополнительно оснащена блоком 50 управления, который, как будет дополнительно объяснено ниже, управляет процессом работы. В системе изобретения блок управления обрабатывает информацию о запрашиваемой дозе подаваемых зерен, весе количества поданных зерен и работе устройства 30 дозирования. Блок 50 управления предпочтительно дополнительно оснащен механизмом отслеживания крутящего момента устройства 30 дозирования, так что при регистрации отсутствия крутящего момента или очень низкого крутящего момента это будет означать, что приемник 22 пуст и через цилиндры 31, 32 больше не проходят зерна: в этом случае блок 50 управления включает предупреждающий сигнал, а затем система может уведомлять пользователя об опустошении приемника 22. Устройство 30 дозирования выполнено с возможностью полного извлечения из системы 100 для очистки или замены, поскольку для разных типов обжаренных зерен можно использовать разные устройства дозирования.

На Фиг. 1a показаны кофейные зерна, содержащиеся внутри известного пакета, изготовленного из непроницаемого для воздуха, и в частности для кислорода, материала. Пакет, как правило, выполнен с клапаном дегазации, позволяющим дегазировать зерна в течение срока их хранения, не допуская поступления воздуха в пакет, таким образом предотвращая окисление обжаренных кофейных зерен и сохраняя их аромат, но по-прежнему не исключая внутреннего старения. После вскрытия пакета, как показано на Фиг. 1b, после хранения зерен в течение нескольких недель или нескольких месяцев обжаренные кофейные зерна контактируют с кислородом и, следовательно, подвергаются процессу окисления, легко обнаруживаемому потребителем через несколько дней. Это характерная ситуация для контейнеров с обжаренными кофейными зернами, загружаемыми в емкость для подачи в известных полностью автоматических машинах.

На Фиг. 2 продемонстрировано окисление и потеря свойств со временем для обжаренных кофейных зерен, хранящихся в непроницаемом пакете, и после открытия пакета и подачи зерен в емкость или дозатор полностью автоматической машины. Кривая B отражает такой процесс окисления для стандартных полностью автоматических машин, известных специалистам в данной области. Кривая A демонстрирует окисление для автоматической системы для подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением. Как видно на графиках, представленных Фиг. 2, после загрузки в емкость или контейнер машины качество зерен в стандартной полностью автоматической машине ухудшается гораздо быстрее, чем в случае зерен в контейнере 20 системы 100 в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 3 схематически показан способ использования автоматической системы 100 подачи обжаренных кофейных зерен в соответствии с настоящим изобретением. В зависимости от вида кофе (происхождения и уровня обжарки зерен) и даты обжарки и упаковки этих зерен их физические характеристики и состав могут меняться. Устройство 30 дозирования вращается с определенной скоростью и в течение определенного заданного периода времени в зависимости от особенностей этих зерен: крутящий момент, определяемый таким устройством 30 дозирования, отражает непрерывность прохождения зерен через цилиндры 31, 32 (или через зубчатые колеса, если вместо них устройство дозирования содержит зубчатые колеса), то есть отслеживает наличие зерен в приемнике 22. Устройство 40 взвешивания определяет вес подаваемого количества зерен и контролирует, соответствует ли такое количество заданному желательному количеству. После подачи необходимого количества оно поступает на мельницу 60, где зерна трансформируются в обжаренный и молотый кофе, из которого будет производиться свежая экстракция кофейного напитка в соответствующей полностью автоматической машине. Как показано на Фиг. 3, блок 50 управления будет получать исходную информацию от системного интерфейса 110: он представляет собой ЧМИ с информацией о виде приготавливаемого напитка, поэтому он определяет вид и количество обжаренного и молотого кофе, который необходимо подать в полностью автоматическую машину. ЧМИ может также обеспечивать блок управления информацией о количестве кофейных зерен, удаляемых из контейнера 20 и подаваемых на мельницу 60, а также может передавать на блок управления данные о параметрах помола (как правило, о крупности, требуемой для обжаренного и молотого кофе). Опираясь на такие параметры или характеристики, полученные от интерфейса 110, блок 50 управления соответствующим образом контролирует систему 100 (таким образом, регулируя скорость вращения и время работы устройства 30 дозирования, требуемый вес подаваемых зерен в устройстве 40 взвешивания и размер обжаренного и молотого кофе, который должен подаваться мельницей 60). Следует отметить, что, если система 100 не содержит никакого устройства 40 взвешивания, количество подаваемых зерен будет задаваться скоростью вращения устройства 30 дозирования и временем вращения устройства 30. Блок 50 управления в системе 100 изобретения также может получать исходные данные об особенностях рецептур приготовляемых напитков из базы данных 120, где будут указаны упомянутые выше значения.

На Фиг. 4a–b показана схематическая конфигурация устройства 30 дозирования, содержащего цилиндры 31, 32, выполненные из мягкого материала (более мягкого, чем захватываемые ими зерна), вращающиеся в противоположных направлениях.

На Фиг. 5а–d показано заполнение обжаренными кофейными зернами контейнера 20 переменного объема в системе изобретения. Как показано на этих фигурах, поршневой элемент 21, закрывающий приемник 22 определенного объема, содержит клапан 26 регулирования давления. На Фиг. 5a показано заполнение обжаренными зернами приемника 22 определенного объема, а на Фиг. 5b показан поршневой элемент 21 в положении, закрывающем такой объем: избыток воздуха внутри приемника удаляется через клапан 26 регулирования давления, и при дегазации кофейных зерен образующийся воздух также удаляется через этот клапан 26 до возврата в стабильное нейтральное положение, как показано на Фиг. 5c. На Фиг. 5d показано положение после извлечения определенного количества кофейных зерен из этого приемника и их подачи через устройство 30 дозирования в устройство взвешивания или непосредственно на мельницу 60.

На Фиг. 6 показана автоматическая система 100, выполненная с возможностью подачи определенного количества обжаренных кофейных зерен в полностью автоматическую машину в соответствии с изобретением, вместе с ее основными компонентами. Контейнер 20 переменного объема закрывается поршневым элементом 21, который, как правило, содержит рукоятку 24 и клапан 26 регулирования давления для удаления воздуха из объема. Поршневой элемент 21 перемещается вертикально вниз внутри стенок приемника 22 определенного объема, при этом муфта 23 поршня плотно закрывает зазоры между внутренними стенками приемника и поршневым элементом. Основные элементы системы 100 настоящего изобретения содержат контейнер 20 переменного объема и устройство 30 дозирования. На выходе из устройства 30 дозирования необязательно устанавливается устройство 40 взвешивания для подачи на мельницу 60 в полностью автоматической машине.

В соответствии со второй целью изобретение относится к способу приведения в действие автоматической системы 100, как описано в настоящем документе. Способ в соответствии с изобретением включает следующие стадии:

- обжаренные кофейные зерна помещаются в контейнер 20 без свободного пространства, поскольку поршневой элемент 21 закрывает объем с верхней стороны контейнера 20;

- блок 50 управления запрашивает определенное количество обжаренных зерен для подачи его в полностью автоматическую машину, например, для приготовления кофейного напитка;

- после этого устройство 30 дозирования (в частности, цилиндры 31, 32 или зубчатые колеса) начинает вращаться для подачи затребованного количества: в зависимости от характеристик кофейных зерен (степени обжарки, размера, вида зерен, крупности и т. п.) цилиндры 31, 32 будут совершать определенное число вращений, чтобы подать затребованное количество;

- необязательно если система 100 также содержит устройство 40 взвешивания, подаваемое количество кофейных зерен будет взвешиваться, и его значение будет передаваться на блок 50 управления, а блок 50 управления будет регулировать вращение устройства 30 дозирования или будет подавать команду на его остановку после подачи требуемого количества обжаренных зерен;

- поршневой элемент 21 будет перемещаться и опускаться в контейнере 20, чтобы удалить воздух в объеме через клапан 26 регулирования давления и сохранять зерна в герметичной атмосфере, предотвращая их окисление, и, таким образом, корректировать внутренний объем приемника 22 в зависимости от оставшегося объема, занятого остающимися в таком приемнике 22 кофейными зернами;

- количество зерен будет поступать на мельницу 60 в полностью автоматической машине, и, как правило, блок 50 управления также будет соединен с мельницей 60: поэтому блок 50 управления будет определять параметры помола на такой мельнице 60 в зависимости от вида поданных зерен и вида кофейного напитка, который будет приготовлен в полностью автоматической машине.

В способе изобретения блок 50 управления может принимать, например, от пользователя через интерфейс или ЧМИ информацию о виде напитка, который будет готовиться в машине: как правило, блок управления затем связывается с базой данных для получения информации о необходимом количестве кофейных зерен и параметрах помола, чтобы передать надлежащую команду устройству 30 дозирования, устройству 40 взвешивания (при наличии) и мельнице 60 в полностью автоматической машине. В соответствии с другой возможностью пользователь передает на блок 50 управления информацию о количестве кофе (зерен) и/или параметрах помола: в этом случае блок 50 управления будет непосредственно управлять устройством 30 дозирования, устройством 40 взвешивания (при наличии) и мельницей 60.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, обычный специалист в данной области может внести множество модификаций и изменений без отклонения от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к системе (100) для подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка, причем система содержит герметичный контейнер (20) переменного объема с приемником (22) определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна, при этом приемник (22) определенного объема выполнен с возможностью изменения своего внутреннего объема для его корректировки в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен; причем система (100) дополнительно содержит активное устройство (30) дозирования, выполненное с возможностью перемещения кофейных зерен относительно приемника (22) определенного объема, при этом устройство (30) дозирования также является герметичным по отношению к внешней среде при перемещении кофейных зерен. Изобретение дополнительно относится к способу приведения в действие системы (100) для подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка. Настоящее изобретение призвано преодолеть ограничения и проблемы существующих автоматических систем, и предложить простое и дешевое решение для сохранения и дозирования кофейных зерен из контейнера в полностью автоматические машины. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система (100) для подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка,

причем система содержит герметичный контейнер (20) переменного объема с приемником (22) определенного объема, в котором хранятся кофейные зерна, при этом приемник (22) определенного объема выполнен с возможностью изменения своего внутреннего объема для его корректировки в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен;

причем система (100) дополнительно содержит активное устройство (30) дозирования, выполненное с возможностью перемещения кофейных зерен относительно приемника (22) определенного объема, при этом устройство (30) дозирования также является герметичным по отношению к внешней среде при перемещении кофейных зерен,

причем устройство (30) дозирования, контактирующее с кофейными зернами, выполнено из сжимаемого материала, твердость которого ниже твердости кофейных зерен.

2. Система (100) по п. 1, в которой устройство (30) дозирования выполнено с возможностью осуществления функции насоса или обратного насоса для перемещения кофейных зерен из приемника (22) определенного объема или в приемник (22) определенного объема соответственно.

3. Система (100) по п. 1 или 2, в которой контейнер (20) переменного объема содержит поршневой элемент (21), смещающийся под действием силы тяжести внутри приемника (22) определенного объема для корректировки внутреннего объема такого приемника в зависимости от количества хранящихся в нем кофейных зерен.

4. Система (100) по п. 3, в которой поршневой элемент (21) дополнительно содержит клапан (26) регулирования давления с пороговым давлением, эквивалентным весу поршневого элемента (21).

5. Система (100) по п. 3 или 4, в которой поршневой элемент (21) плотно закрывает приемник (22) определенного объема в качестве крышки.

6. Система (100) по п. 1, в которой приемник (22) определенного объема выполнен в виде герметичного эластичного контейнера, способного сжиматься и уменьшать свой объем для его корректировки в зависимости от объема остающихся в нем кофейных зерен.

7. Система (100) по любому из пп. 1–6, в которой устройство (30) дозирования содержит два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра (31, 32) в непосредственном контакте друг с другом в процессе подачи кофейных зерен.

8. Система (100) по любому из пп. 1–6, в которой устройство (30) дозирования содержит пару находящихся в зацеплении зубчатых колес для перемещения кофейных зерен из приемника (22) определенного объема и в него.

9. Система (100) по любому из пп. 1–8, дополнительно содержащая устройство (40) взвешивания, расположенное на выходе из устройства (30) дозирования, для взвешивания подаваемых зерен.

10. Система (100) по п. 9, в которой устройство (40) взвешивания управляет работой устройства (30) дозирования и, тем самым, количеством подаваемых кофейных зерен.

11. Система (100) по любому из пп. 1–10, дополнительно содержащая блок (50) управления, управляющий работой устройства (30) дозирования в зависимости от вида кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка.

12. Система (100) по п. 9 или 10, дополнительно содержащая блок (50) управления, управляющий работой устройства (30) дозирования и устройства (40) взвешивания в зависимости от вида кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка.

13. Система (100) по п. 11 или 12, в которой блок (50) управления дополнительно содержит механизм отслеживания крутящего момента, создаваемого устройством (30) дозирования.

14. Система (100) по любому из пп. 1–13, дополнительно содержащая мельницу (60), на которую поступают зерна, подаваемые системой (100), и которая превращает их в обжаренный и молотый кофе.

15. Способ приведения в действие системы (100) для подачи определенного количества кофейных зерен в устройство для приготовления напитка для приготовления кофейного напитка по любому из пп. 1–14, причем способ включает следующие стадии:

- в зависимости от приготовляемого кофейного напитка и/или особенностей подаваемых кофейных зерен устройство (30) дозирования функционирует в течение определенного времени, чтобы обеспечить подачу необходимого количества;

- контейнер (20) переменного объема изменяет внутренний объем приемника (22) определенного объема, чтобы корректировать его в зависимости от количества хранящихся кофейных зерен, исключая любое замещение свободного объема воздухом в приемнике (22) определенного объема.

16. Способ по п. 15 для приведения в действие системы (100) по любому из пп. 9–11, в котором блок (50) управления в системе (100) управляет работой устройства (30) дозирования в зависимости от вида кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка.

17. Способ по п. 15 для приведения в действие системы (100) по п. 12, в котором блок (50) управления в системе (100) управляет работой устройства (30) дозирования и устройства (40) взвешивания в зависимости от вида кофейных зерен и/или приготовляемого кофейного напитка.

18. Способ по п. 16 или 17, в котором блок (50) управления соединен с мельницей (60) в устройстве для приготовления напитка или в системе (100), так что блок (50) управления передает мельнице (60) параметры помола для подаваемых кофейных зерен в зависимости от приготовляемого кофейного напитка и/или особенностей подаваемых кофейных зерен.

19. Способ по любому из пп. 16–18, в котором блок (50) управления получает от интерфейса или ЧМИ информацию о приготовляемом кофейном напитке, а затем связывается с базой данных для получения информации о количестве необходимых кофейных зерен и параметрах помола для подачи команды на устройство (30) дозирования и мельницу (60) соответственно.

20. Способ по любому из пп. 16–18, в котором пользователь вводит в блок (50) управления информацию о количестве кофейных зерен и/или параметрах помола для подачи команды на устройство (30) дозирования и мельницу (60) соответственно.