Verfahren zur Kaffeebereitung und Kaffeemaschine zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kaffeebereitung sowie eine Kaffeemaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind Verfahren und Maschinen bekannt, bei denen darauf ausgegangen wird, in einem Gerät, wel ches eine Röstkammer, eine Kaffeemühle und eine Brühkammer aufweist, grössere Mengen von Roh kaffee zu rösten, nachträglich zu mahlen und schliess lich zu brühen, wobei stets die Auffassung bestand, es sollte dabei eine zur Bedienung mehrerer Personen ausreichende Menge an trinkfertigem Kaffee zusam men hergestellt werden. Bekannte Apparaturen die ser Art arbeiten nicht automatisch, das heisst, die einzelnen Vorgänge müssen willkürlich eingeleitet und beendet, teils auch laufend überwacht werden.
Zum Umrühren des Kaffees in der Röstkammer und zum Mahlen des gerösteten Kaffees ist eine Kurbel von Hand zu drehen, so dass abgesehen vom relativ kurzen Brühvorgang die Kaffeebereitung laufende über wachung erfordert.
Es ist zwar auch bekannt, trinkfertigen Kaffee vollautomatisch dadurch herzustellen, dass man den Brüchigkeitsgrad der in der Rösttrommel befindlichen Kaffeebohnen laufend überwacht und die Bohnen nach und nach zerkleinert und der Mühle zuführt. Aber auch hier wird die gleichzeitige Bereitung grö sserer, zur Bedienung mehrerer Personen bestimmter Kaffeemengen angestrebt.
Demgegenüber geht nun die Erfindung von durch aus neuen und nicht naheliegenden Grundgedanken aus. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der rohe Kaffee in zur Berei tung je einer einzigen Portion trinkfertigen Kaffees bestimmten Mengen vollautomatisch geröstet, gemah len und gebrüht wird. Vorzugsweise wird der Kaffee in der Röstkammer bei von anfänglich rund 400 C in einem heissen Luftstrom auf rund 250-300 C absinkender Temperatur im Schwebezustand in weni ger als einer Minute geröstet, anschliessend bei unter halb der Rösttemperaturen liegender Temperatur von z. B. 170 C ausgereift.
Der jeweiligen gleichzeitigen Bereitung nur einer einzelnen Tasse oder Portion trinkfertigen Kaffees stand vor allem ein erhebliches Vorurteil entgegen, indem nämlich angenommen wurde, es sei unwirtschaftlich und praktisch ausge schlossen, innert nützlicher Frist einer Mehrzahl von Personen eine Tasse Kaffee zu bereiten, wenn jede einzelne Menge separat geröstet, gemahlen und ge brüht werde.
Diese Bedenken sind jedoch unbegrün det, wenn einerseits im Schweberöstverfahren ge arbeitet wird, und wenn bei absinkender Lufttem peratur im oben erwähnten, ziemlich eng umrissenen Rahmen geröstet wird, wobei es sich herausgestellt hat, dass eine vorzügliche Röstung innerhalb weniger als einer Minute erzielbar ist.
Da der Mahl- und Brüh vorgang nicht sehr viel Zeit beansprucht und vor zugsweise jeweils ein Röstvorgang zeitlich zusammen fallend mit dem Mahl- und Brühvorgang einer anderen Kaffeemenge ausgeführt werden kann, ist die Herstel lungszeit für den trinkfertigen Kaffee weitgehend durch die Dauer des Röstvorganges bestimmt, so dass entgegen dem oben erwähnten Vorurteil in rascher Folge mehrere Tassen von Kaffee bereitet werden können.
Der grosse Vorzug des erfindungsgemässen Vorgehens besteht ausserdem darin, dass jeder Person ein absolut individueller Kaffee geboten werden kann, das heisst, der Gast kann zum voraus genau bestim men, welchen Rohkaffee oder welches Rohkaffee gemisch und welchen Röstgrad er wünscht. Dabei bietet wiederum die Schweberöstung die Möglichkeit, in der erwähnten kurzen Zeit jede Sorte und jedes Sortengemisch von Rohkaffee tadellos und praktisch gleichmässig auf den gewünschten Grad zu rösten.
Obwohl es also an sich bekannt ist, grössere Mengen von Rohkaffee in einer Apparatur nacheinander zu rösten, zu mahlen und zu brühen, und obgleich es an sich auch bekannt war, Rohkaffee in grossen Mengen im Schwebeverfahren zu rösten, stellt doch das er findungsgemässe Verfahren eine durchaus neuartige Lehre für die Bereitung trinkfertigen Kaffees dar, welche eine erhebliche Bereicherung gerade im Gast gewerbe mit sich bringt, weil es erstmals praktisch und wirtschaftlich möglich wird, jedem Gast seinen in jeder Beziehung durchaus persönlichen Kaffee in kurzer Zeit anzubieten.
Es ist dabei möglich, alle Maschinenteile, insbesondere die Röstkammer und die Brühkammer, klein zu dimensionieren, wobei sich relativ kleine Gesamtdimensionen der Maschine er geben, die sich natürlich auch auf den Preis auswirken. Die Maschine ist daher nicht nur für das Gastgewerbe, sondern auch für den Haushalt geeignet. Es ist vor allem möglich, dank den geringen Abmessungen der Röstkammer und der gleichzeitigen Röstung kleiner Kaffeemengen trotz der sehr raschen Röstung eine ver hältnismässig geringe Leistungsaufnahme für den oder die Lufterhitzer zu wählen, welche den Anschluss der Apparatur an jeder Stelle des Netzes erlaubt.
Die erfindungsgemässe Kaffeemaschine zur Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens ist ge kennzeichnet durch eine automatisch gesteuerte Röst- vorrichtung mit sich nach oben erweiternder Kammer für Schweberöstung, eine auf die Röstkammer fol gende, von letzterer durch ein automatisches Steuer organ trennbare, automatisch gesteuerte Kaffeemühle und eine auf die Kaffeemühle folgende, von letzterer durch ein automatisches Steuerorgan trennbare Brüh kammer mit automatisch gesteuerter Brühwasserzu- fuhr. Bei der oben erwähnten, bekannten,
auch auto matisch arbeitenden Apparatur zur Bereitung trink fertigen Kaffees steht dagegen der Röstraum ständig in Verbindung mit der Kaffeemühle, und der Ausgang derselben mündet ständig direkt in den Brühraum. Zur rasch aufeinanderfolgenden Bereitung einzelner Kaffeemengen ist es aber wesentlich, die einzelnen Behandlungsräume voneinander trennen zu können. Von besonderer Wichtigkeit ist diese Möglichkeit dann, wenn eine neue Rohkaffeemenge geröstet wird, während die vorher geröstete noch gemahlen und ge brüht wird. Sollen hierbei wirklich individuelle Men gen trinkfertigen Kaffees entstehen, so müssen die gleichzeitig in Bearbeitung stehenden Mengen pein lich getrennt gehalten werden, was. die erfindungs gemässe Apparatur erlaubt.
Im folgenden sind anhand der Zeichnung Aus führungsbeispiele der erfindungsgemässen Kaffee maschine und des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kaffeemaschine zum vollautomatischen Zubereiten von Portionen trinkfertigen Kaffees aus Rohbohnen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen wesentliche Bestandteile der in Fig. 1 dargestellten Kaffeemaschine in grösserem Massstab. Fig. 4 ist ein Schaltschema der elektrischen Aus rüstung der in Fig. 1 dargestellten Kaffeemaschine.
Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltschema einer Aus führungsvariante der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Kaffeemaschine.
Fig. 6 zeigt schematisch den mechanischen Auf bau eines Teils der Ausführungsvariante nach Fig. 5. Fig. 7 und 8 sind Zeitdiagramme zu den Schalt- schematas nach Fig. 4 bzw. 5, und Fig. 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Röst verfahrens.
Die in Fig. 1 dargestellte Kaffeemaschine besitzt eine im oberen Teil derselben angeordnete Röstvor- richtung, eine Kaffeemühle und eine im unteren Teil der Maschine befindliche Brühvorrichtung. Die Röst- vorrichtung weist eine eigentliche Röstkammer 1 auf, die vorzugsweise aus einem leicht konischen Glas behälter besteht, welcher wegnehmbar aufgesetzt ist. Am oberen Ende des Röstraumes 1 ist eine Einfüll- öffnung 2 vorgesehen, die normalerweise durch eine Klappe 3 abgeschlossen ist.
Durch Einwärtsschwen- ken der Klappe 3 mittels eines Knopfes 4 können über der Klappe 3 eingefüllte Kaffeebohnen in den Röstraum 1 eingelassen werden. Der Röstraum 1 steht mit einer darunterliegenden Kammer 5 in Ver bindung, in welche ein geneigtes Sieb 6 eingesetzt ist. Der untere Ausgang des Röstraumes 1 ist im dar gestellten Zustand durch eine Röstkammerklappe 7 und das Sieb 6 derart verschlossen, dass die in der Röstkammer 1 befindlichen Kaffeebohnen 8 nicht nach unten austreten können. Der Raum 5 steht über das Sieb 6 mit einem Kanal in Verbindung, in welchen ein zylinderartiger Heizkörper 9 mit Heizrippen 10 (Fig. 2) eingesetzt ist.
Der Heizkörper 9, welcher als massiver Metallzylinder mit einer elektrischen Heiz- wicklung 11 ausgebildet ist, weist eine erhebliche Wärmekapazität auf, und seine Solltemperatur wird durch einen Thermostaten 12 festgelegt. Die Maschine weist ferner einen Ventilator 13 auf, welcher von einem Motor 14 angetrieben wird und welcher über ein Umsteuerventil 15, eine Leitung 16, entlang der Heizrippen 10 des Erhitzers 9 und durch den Raum 5 der Röstkammer 1 Luft zuzuführen gestattet. Mit dem oberen Ende der Röstkammer 1 ist eine Luft leitung 17 verbunden, welche in einen Zyklon 18 führt, aus welchem die Luft über einen geeigneten Ab luftkanal ins Freie weggeleitet wird.
Unterhalb des Raumes 5 und der Klappe 7 be findet sich eine Kühlkammer 19, welche einseitig durch eine Klappe 20 begrenzt ist. Über das Um steuerventil 15 und eine Leitung 21 kann durch ein Sieb 22 Luft vom Ventilator 13 in die Kammer 19 eingelassen werden, welche am obern Ende der Kam mer 19 entweder direkt austreten kann oder bei um gesteuerten Klappen 7 und 20 durch den Röstraum 1 und den Zyklon 18 austreten kann. Die Klappen 7 und 20 sind durch eine Lasche 23 miteinander ver bunden, und die Klappe 20 kann durch einen Elektro magneten 24 um einen Drehpunkt 25 aus der dar gestellten Lage im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, bis das untere Ende der Klappe 20 an den unteren Rand des Siebes 22 anstösst und somit die Kammer <B>19</B> nach unten verschliesst.
Durch diese Schwenk bewegung der Klappe 20 wird auch die Klappe 7 um ihren Drehpunkt 26 verschwenkt und damit die Klappe 7 vom Sieb 6 entfernt, so dass die Kaffee bohnen 8 aus der Röstkammer 1 in die Kammer 19 fallen können. Das Umsteuerventil 15 wird von einem Elektromagneten 27 betätigt, welcher im unerregten Zustande das Umsteuerventil in die in Fig. 1 dar gestellte Lage gehen lässt und in erregtem Zustande das Umsteuerventil 15 in eine Stellung bringt, in wel cher die vom Ventilator 13 gelieferte Luft durch die Leitung 21 und das Sieb 22 in die Kammer 19 ein tritt.
Unter der Kammer 19 befindet sich eine Kaffee mühle 28, die vom gemeinsamen Motor 14 angetrie ben wird. Die Kaffeemühle kann durch einen Be tätigungsknopf 29 eingestellt werden, um die Körnung des gemahlenen Kaffees je nach Wunsch einzustellen. Der Ausgang der Kaffeemühle ist über ein flexibles Rohr 30 mit einem Trichter 31 verbunden, dessen Ausgang über einem Schieber 32 mündet.
Im Schie ber 32 ist eine Öffnung 33 vorgesehen, welche min destens so gross ist wie die Ausgangsöffnung des Trich ters 31 und welche durch Erregen eines Elektro magneten 34 entgegen der Wirkung einer Feder 35 (Fi(Y.3) unter den Trichter 31 verschoben werden kann und somit einen Durchlass zwischen dem Trichter 31 und einer darunterliegenden Brühkammer 36 her stellt.
Die Brühkammer 36 wird von einem Rohr 37 (Fig.3) gebildet und ist nach unten konisch er weitert. Zwischen dem Rohr 37 und einem Mantel 38' bzw. einem Mantelsteg 38" ist eine Wicklung 39 eingesetzt, welche in stromdurchflossenem Zustand einen magnetischen Fluss durch das z. B. aus Stahl bestehende Rohr 37, über einen obern Konus 40, und in der Hauptsache über den Mantelsteg 38", den Ankerteil 44', einer Abschlussklappe 44 und eine untere Abschlussscheibe 41 verursacht. Zwischen dem Rohr 37 und dem Konus 40 ist ein Ring 42 aus nicht magnetisierbarem Material eingesetzt, und ein ähn licher Ring 43 ist auch zwischen dem Stahlrohr 37 und der Scheibe 41 eingesetzt.
Die Ringe 42 und 43 haben den Zweck, den magnetischen Fluss zwischen dem Rohr 37 und dem Konus 40 bzw. der Scheibe 41 nach aussen austreten zu lassen und somit eine magnetische Anziehung auf den Schieber 32 bzw. auf den Rand einer unteren Abschlussklappe 44 der Brühkammer 36 auszuüben.
Die Abschlussklappe 44 ist auf einer Achse 45 drehbar gelagert und fällt bei stromloser Magnetspule 39 in die in Fig.3 darge stellte Offenlage. Wird die Magnetspule 39 erregt, so wird die Abschlussklappe 44 am Ankerteil 44' ange zogen und liegt mit einer kreisringförmigen Dich tungsfläche 46 gegen den unteren Rand des Brüh kammerrohres 37 an.
Nötigenfalls kann entweder auf der Dichtungsfläche 46 oder aber in der zwischen dem Rohr 37 und der Scheibe 41 gebildeten Nut 47 ein Dichtungsring eingebracht werden. über einer konischen Verteilung 48 der Klappe 44 ist ein feines Filtersieb 49 gespannt, durch welches in später be schriebener Weise der Kaffee aus der Brühkammer 36 in ein Auslaufrohr 50 ausfliessen kann. In der Klappe 44 ist eine schlitzartige, flache Düse 51 vorgesehen, welche auf die Oberseite des Siebes 49 gerichtet ist und durch welche über eine Leitung 52 ein flacher Strahl von Spülwasser auf das Sieb 49 gespritzt wer den kann. Die Spülwasserzufuhr wird durch ein Elektroventil 53 (Spule 53') gesteuert.
Am oberen Ende des Brühkammerrohres 37 bzw. des Konus 40 ist eine seitliche Bohrung 54 vorgesehen, durch welche das Brühwasser über eine Leitung 55 von oben in die Brühkammer 36 eingeleitet werden kann. Die Brüh wasserzufuhr wird durch ein Elektroventil 56 (Spule 56') in später erläuterter Weise gesteuert. Sowohl das Spülwasser als auch das Brühwasser wird aus einem thermostatisch geregelten Boiler 57 üblicher Bauart bezogen. Ober einen Hahn 58 kann ferner heisses Wasser zu Spülzwecken an einem Ausguss 59 heraus gelassen werden.
Unter den Ausgüssen 50 und 59 ist ein Abstellrost 60 vorgesehen, auf welchen die zu füllenden Tassen aufgesetzt werden können und durch welches das Abwasser in nicht dargestellter Weise nach unten wegfliessen kann. Das kalte Wasser wird über eine Zuleitung 61, ein Absperrventil 62 und einen automatischen Druckregler 63 dem Boiler zu geführt und wird auf einen konstanten Druck von rund 0,5 Atü geregelt.
Der Trichter 31 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einem wechselstromgespiesenen Elektro magneten 64 verbunden, welcher dazu dient, den Trichter 31 in Vibration zu versetzen und den ge mahlenen Kaffee mit Sicherheit aus der Mühle 28 in die Brühkammer 36 zu befördern.
Die elektrische Ausrüstung (Fig. 4) der Kaffee maschine wird von einem Dreiphasennetz 0, U,<I>V, W</I> gespiesen. Der Boiler 57, welcher durch einen Thermostaten 65 überwacht wird, ist ständig an das Netz angeschlossen und wird daher ständig geheizt, solange die Maschine in Betrieb steht, ebenso die Heizwendel 11 des Lufterhitzers 9. Diese wird über ein Relais 66 gespiesen, welches durch den Thermo staten 12 gesteuert wird. Für den Fall eines Versagens des Thermostaten 12 oder des Relais 66 ist eine überhitzungssicherung 67 vorgesehen, welche bei überhitzung des Erhitzers schmilzt und den Heiz stromkreis unterbricht.
Der Motor 14 der Kaffee maschine ist über ein Schütz 68 an das Drehstrom netz anschaltbar. Das Schütz 68 kann durch einen Druckknopf 69 eingeschaltet werden und hält sich über einen Selbsthaltekontakt 70, solange der beweg liche Kontakt eines Schalters 71 mit Erde (Nulleiter 0) verbunden ist. Mit der einen Klemme der Schalt schützenwicklung 68 ist ein Gleichrichter 72 verbun den, welcher mit einem Kondensator 73, einer Re laiswicklung 74 und einem Widerstand 75 verbunden ist. Der Widerstand 75 ist mit einem Spannungsstabili sator 76 verbunden, welcher an einen veränderlichen Widerstand 77 eine konstante Gleichspannung ab gibt.
Der Ab-reifer des Widerstandes 77 ist mit der Steuerelektrode (Zündelektrode) einer Kaltkathoden röhre 78 verbunden. Die Steuerelektrode der Röhre 78 ist über einen Kondensator 79 geerdet und kann eben falls über einen Widerstand 80 und einen Kontakt des Relais 74 an Erde gelegt werden. Die Schaltung weist ferner einen Synchronmotor 81 auf, welcher eine Nockenwelle 82 mit einer Anzahl von Steuer nocken 83 bis 90 antreibt, und zwar mit einer Ge schwindigkeit von einer Umdrehung in rund 40 Se kunden. Die Nockenscheibe 83 weist eine Kerbe auf, in welche im dargestellten Ruhezustand der Schal tung ein beweglicher Kontakt 91 eingreift und eine Drehung der Nockenwelle 82 hindert.
Der Kontakt 91 steht ebenfalls unter dem Einfluss des Relais 74 und wird aus der Kerbe der Nockenscheibe 83 heraus gehoben und an den gegenüberliegenden festen Kon takt gelegt, wenn die Relaiswicklung 74 Strom er hält. Die Nockenscheibe 84 steuert den bereits er wähnten Kontakt 71. Die Nockenscheibe 85 steuert einen Kontakt 92, welcher bei Umschaltung aus der dargestellten Lage die Elektromagnete 27, 34 und 64 unter Strom setzt. Diese Magnete entsprechen den in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehenen Elektromagneten.
Die Nockenscheibe 86 steuert einen Kontakt 93, welcher bei Umschaltung aus der dar gestellten Lage den ebenfalls in Fig. 1 dargestellten Magneten 24 unter Strom setzt. Die Nockenscheibe 87 steuert einen Kontakt 94, welcher bei Umschal tung aus der dargestellten Lage einen Doppelweg- Bleichrichter 95 speist, welcher den Strom für die Brühkammerspule 39 liefert. Die Nockenscheibe 88 betätigt einen Kontakt 96, welcher bei Umschaltung aus der dargestellten Lage das Elektroventil 56 be tätigt und damit die Zufuhr von Brühwasser über wacht.
Die Nockenscheibe 90 betätigt einen Kontakt 97, welcher das Elektroventil 53 zwecks Zufuhr von Spülwasser zur Düse 51 (Fig. 1 und 3) überwacht.
Die dargestellte Kaffeemaschine arbeitet wie folgt: Zuerst wird eine Portion roher Kaffeebohnen in die über der oberen Abschlussklappe 3 der Röstkam- mer 1 gebildete Vertiefung 2 eingefüllt und hierauf der Startknopf 69 gedrückt. Damit wird das Schütz 68 eingeschaltet und hält sich über seinen Selbsthaltekon- takt 70, womit auch der Motor 14 zu laufen beginnt. Über den Gleichrichter 72 wird nun sofort der Kon densator 73 aufgeladen und über die Widerstände 75 und 77 wird der Kondensator 79 langsam aufgeladen, so dass das Potential an der Steuerelektrode der Kalt kathodenröhre 78 langsam ansteigt.
Der Widerstand 77 und der Kondensator 79 sind so bemessen, dass die Kaltkathodenröhre 78 nach etwa 40 Sekunden leitend und das Relais 74 durch den Anodenstrom der Röhre 78 erregt wird.
Kurz vor oder gleichzeitig mit der Betätigung des Startknopfes 69 wird die Klappe 3 der Röstkam- mer 1 durch Drehen des Knopfes 4 geöffnet, so dass die auf der Klappe 3 befindlichen Kaffeebohnen in die Röstkammer 1 hinunterfallen können, wo sie in den aus dem Ventilator 13 durch das Umsteuerventil 15, die Leitung 16, den Erhitzer 9, das Sieb 6 und die Kammer 5 in die Röstkammer 1 fliessenden Luftstrom gelangen, in demselben stark durchwirbelt werden und sofort stark und gleichmässig erhitzt werden.
Die Heiz- bzw. Lufterwärmungscharakteristik des Luft- erhitzers 9 ist durch die Formgebung und die Wärme leitfähigkeit seiner Rippen 10 so bemessen, dass die Lufttemperatur anfänglich rund 400 bis 500 C be trägt und dann innerhalb von 30 bis 50 Sekunden auf 250 bis 300 absinkt. Als besonders günstiger Temperaturverlauf für mehrere Kaffeesorten wurde der in Fig. 9 dargestellte ermittelt, gemäss welchem die Temperatur von anfänglich 450 C innerhalb von 40 Sekunden auf rund 270 C absinkt. Bei diesem Temperaturverlauf werden die Kaffeebohnen in der Zeit von 40 Sekunden, die in Fig. 7 mit R (Rösten) bezeichnet ist, tadellos geröstet.
Der in Fig. 9 dar gestellte Temperaturverlauf wird automatisch durch die Abkühlung der Heizrippen 10, welche mit dem als Wärmespeicher wirkenden Lufterhitzer 9 in zweck entsprechender wärmeleitender Verbindung stehen, erreicht. Um auf der ganzen Länge des Lufterhitzers eine möglichst gleichmässige Abkühlung zu erzielen, sind auf der Seite des Lufteintritts auf der Leitung 16 die Heizrippen 10 teilweise entfernt, während auf der Austrittsseite des Lufterhitzers alle Heizrippen 10 vorhanden sind. Es erfolgt daher auch auf der Austrittsseite des Lufterhitzers eine genügende Küh lung durch den bereits erhitzten Luftstrom.
Der Lufterhitzerkörper 9 wird durch die Heizung 11, wel che ihrerseits durch den Thermostaten 12 geregelt wird, auch während des Röstprozesses praktisch auf der Solltemperatur von beispielsweise 450' C gehalten. Nur die Rippen 10, entlang welcher sich die Luft er wärmt, kühlen sich während des Röstvorganges merk lich ab und werden in der darauffolgenden Betriebs pause durch den Lufterhitzerkörper 9 sofort wieder auf die Ausgangstemperatur erwärmt. Während des Röstvorganges werden die feinen Hüllen der Kaffee bohnen und andere eventuelle Fremdkörper vom Luft strom über die Leitung 17 in den Zyklon 18 getragen und dort abgelagert.
Nach Ablauf des Röstvorganges wird nun, wie erwähnt, das Relais 74 erregt und schaltet den Kon takt 91 um, so dass derselbe aus der Kerbe der Nok- kenscheibe 83 austritt und daher eine Drehung der Nockenwelle 82 gestattet und zugleich den Synchron motor 81 unter Spannung setzt. Durch das Anlaufen des Synchronmotors 81 wird die Nockenscheibe 83 so weit verdreht, dass der Kontakt 91 nicht mehr in die Kerbe derselben zurückfallen kann, wenn das Relais 74 abfällt. Durch die Erregung des Relais 74 wird der Kondensator 79 über den Widerstand 80 entladen. Die Röhre 78 bleibt jedoch leitend, so dass das Relais 74 angezogen bleibt, und eine neue Ruf ladung des Kondensators 79 ist daher nicht möglich.
Nach kurzer Drehung der Nockenwelle 82 wird der Kontakt 93 umgelegt, womit der Magnet 24 erregt wird und die Klappen 20 und 7 umlegt. Damit wird der Ausgang der Röstkammer freigelegt, und die Kaffeebohnen 8 können aus der Röstkammer 1 in die Kühlkammer 19 hinunterfallen. Gleichzeitig mit dem Kontakt 93 ist auch der Kontakt 92 umgelegt worden, so dass der Umsteuermagnet 27 betätigt wurde und das Umsteuerventil 15 so umgelegt hat, dass nun der aus dem Ventilator 13 kommende Luftstrom durch die Leitung 21 und das Sieb 22 in die Kühlkammer 19 eintritt. Durch diesen kalten Luftstrom werden die Kaffeebohnen in der Kühlkammer 19 intensiv gekühlt, so dass sich das Aroma in denselben richtig ausbilden kann.
Die Dauer des Kühlvorganges, wel cher in Fig.7 mit K bezeichnet ist, beträgt rund 8 Sekunden. Nach Ablauf dieser Zeit schaltet die Nockenscheibe 86 den Kontakt 93 wieder zurück, wo mit der Magnet 24 stromlos wird und die Klappen 20 und 7 in die dargestellte Lage zurückgehen lässt. Damit können die Kaffeebohnen aus der Kühlkammer 19 in die Kaffeemühle 28 fallen, wo sie gemahlen werden. Mit dem Umschaltmagneten 27 ist auch der Magnet 64 zur Vibration des Trichters unter Strom gesetzt worden.
Durch die Erregung des Magneten 34 wurde die Durchlassöffnung 33 des Schiebers 32 über die Brühkammer 36 verschoben, so dass nun der gemah lene Kaffee aus der :Mühle 28 durch das vibrierende Rohr 30 und den vibrierenden Trichter 31 in die Brühkammer 36 gelangen kann.
Vor Beginn des Mah- lens ist auch der Kontakt 94 durch die Nockenscheibe 87 umgesteuert worden, so dass die Brühkammerspule 39 Strom erhält und die untere Abschlussklappe 44 in die in Fig. 1 dargestellte Lage angezogen und damit den unteren Ausgang der Brühkammer 36 dicht ver schlossen hat. Das von oben in die Brühkammer 36 einfallende Kaffeepulver sammelt sich auf dem Filter sieb 49 und erreicht in der engen Brühkammer 36 eine erhebliche Höhe.
Nach weiteren ungefähr 10 bis 12 Sekunden ist der in Fig. 7 mit M angedeutete Mahl vorgang beendet, in welchem Zeitpunkt der Kontakt 71 durch die Nockenscheibe 84 umgelegt und damit das Schaltschütz 68 und das Relais 74 zum Abfallen gebracht werden. Dadurch wird der Motor 14 an gehalten. Ungefähr im gleichen Zeitpunkt wird auch der Schalter 92 durch die Nockenscheibe 85 wieder in die dargestellte Lage zurückversetzt, so dass die Ma gnetspulen 27, 64 und 34 stromlos werden.
Dadurch wird der Brühkammerschieber 32 in die in Fig.3 dargestellte Lage zurückgezogen und die Brühkammer 36 auch oben dicht verschlossen, weil der Brüh kammerschieber 32 durch das von der Spule 39 er zeugte Feld gegen den oberen Brühkammerrand an gezogen wird.
Im folgenden wird nun der Kontakt 96 durch die Nockenscheibe 88 aus der dargestellten Lage umgesteuert, wodurch die Spule 56' während eines ersten in Fig. 7 mit Bi bezeichneten kurzen Zeit abschnittes erregt wird und durch Betätigung des Ventils 56 über die Leitung 55 einen ersten kurzen Stoss von Brühwasser von oben in die Brühkammer 36 einleitet.
Es folgen dann zwei weitere in Fig. 7 mit B2 und B3 bezeichnete Brühimpulse, die den Zweck haben, das in der Brühkammer 36 befindliche Kaffee- pulver in der Zeit zwischen zwei Brühimpulsen sich wieder lockern zu lassen, um den nächsten Stoss von Brühwasser überhaupt durchtreten zu lassen.
Da die Kaffeepulversäule in der Brühkammer 36 eine ziemliche Höhe erreicht, und das Brühwasser die ganze Höhe der Brühkammer durchfliessen muss, werden möglichst viele Wasserteilchen an möb lichst vielen Kaffeepulverteilchen vorbeigeführt, wo durch das Kaffeepulver sehr intensiv ausgelaugt und gut ausgenützt wird. Der trinkfertige Kaffee sammelt sich unter dem Filtersieb 49 in der Vertiefung 48 und läuft durch den Ausguss 50 in eine auf den Rost 60 gestellte Tasse.
Nach Beendigung des Brühvorganges wird nun der Kontakt 94 wieder in die dargestellte Lage umgesteuert, wodurch die Spule 39 stromlos wird und die untere Abschlussklappe 44 der Brüh kammer in die in Fig. 3 dargestellte Offenlage fallen lässt. Durch die Nockenscheiben 88 und 90 werden nun ungefähr gleichzeitig die Kontakte 96 und 79 nochmals umgelegt und damit die Elektroventile 53 und 56 unter Strom gesetzt, so dass während einer Zeit von ungefähr 5 Sekunden wiederum Brühwasser durch die Leitung 55 und Spülwasser durch die Lei tung 52 zugeführt wird.
Das durch die Leitung 55 von oben in die Brühkammer eintretende Wasser presst den Kaffeerückstand nach unten aus der Brühkammer, was durch die konische Form der Brühkammer erleichtert bzw. ermöglicht wird. Gleichzeitig wird durch den aus der Düse 51 austretenden Spülwasserstrahl das Fil tersieb 49 sauber abgewaschen. Das Spülwasser und die Kaffeerückstände fallen im Inneren der Maschine direkt in einen nicht dargestellten Ablauf.
Nach Beendigung der zuletzt beschriebenen Brühwasser- und Spülwasserimpulse, die in Fig. 7 mit B und S angedeutet sind, gelangt nun die Kerbe der Nocken scheibe 83 wieder unter den Kontakt 91, so dass dieser in die dargestellte Lage zurückfallen kann. Dadurch wird der Synchronmotor 81 stromlos, und die An lage steht wieder in der in Fig. 4 dargestellten Aus gangslage, in welcher durch Betätigung des Start knopfes 69 ein neuer Arbeitszyklus der Kaffee maschine ausgelöst werden kann.
Wie Fig. 7 anschau lich zeigt, dauert der ganze Arbeitszyklus der Ma schine rund 80 Sekunden, so dass also alle Sekunden eine Portion trinkfertigen Kaffee auf vollautomati schem Wege aus rohen Kaffeebohnen hergestellt wird. Um diesen Arbeitszyklus abzukürzen, ist es an sich erwünscht und möglich, den Röstvorgang derart von den übrigen Vorgängen der Maschine zu trennen, dass stets wieder ein neuer Röstzyklus eingeleitet wer den kann, während das Kühlen, Mahlen und Brühen der vorhergehenden Kaffeeportion noch vor sich geht. Dadurch kann die Leistung der Maschine annähernd verdoppelt werden.
Fig. 5 zeigt das elektrische Schema und Fig. 6 den schematischen Aufbau einer in dieser Weise arbei tenden Maschine, während Fig.8 ein der Fig.7 entsprechendes Zeitdiagramm der in dieser Maschine stattfindenden Vorgänge darstellt. Entsprechende Schaltelemente bzw. Teile sind in Fig. 5 und 6 gleich bezeichnet wie in Fig. 4 bzw. 1. Das Schaltschütz 68 weist zwei Einschaltwicklungen 68' und 68" auf. Die Nockenwelle 82, die wiederum vom Synchronmotor 81 angetrieben wird, ist mit einer weiteren Nocken scheibe 100 versehen, welche über einen Kontakt 101 die Schützenspule 68" steuert.
Die Schaltung weist fer ner einen zweiten Synchronmotor 102 auf, welcher eine Nockenwelle 103 mit zwei Nockenscheiben 104 und 105 antreibt. Der Startschalter 69 steuert den Stromkreis eines Relais 106, welches zusammen mit der Nockenscheibe 104 einen Kontakt 107 beherrscht. Der Kontakt 107 beeinflusst seinerseits die Strom kreise des Synchronmotors 102, der Umsteuerspule 27, der Schützenwicklung 68' und eines Lufterhitzers mit einem Heizventil 108 geringer thermischer Ka pazität, welcher über einen geeigneten regelbaren, z. B. magnetischen oder elektronischen Verstärker oder Regler 109 gespiesen wird. Der Verstärker 109 wird durch ein wärmeempfindliches Schaltelement 110, z.
B. einen Thermistor, überwacht, und steuert die Heizleistung der Heizwendel 108 derart, dass min destens annähernd der in Fig.9 dargestellte Tem peraturverlauf des Heissluftstromes erreicht wird. Bei dieser Ausführungsform der Kaffeemaschine ist die Lasche 23 zwischen den Klappen 20 und 7 wegge lassen, und zur Steuerung der Röstkammerklappe 7 ist ein besonderer Steuermagnet 111 vorgesehen, welcher gemäss Fig. 5 durch eine Nockenscheibe 112 und einen Kontakt 113 beeinflusst wird.
Wie Fig. 6 zeigt, ist ein zweiter Ventilator 130 vorgesehen, wel cher ausschliesslich zur Speisung der Kühlkammer 19 mit Kühlluft dient. Die Umsteuerspule 27 wirkt nicht mehr auf ein Umsteuerventil 15 gemäss Fig. 1, son dern auf ein einfaches Luftventil 150, welches bei erregter Umsteuerspule 27 geöffnet ist und Luft aus dem Ventilator 13 in den Lufterhitzer strömen lässt. Im übrigen bleibt der mechanische Aufbau der Kaffeemaschine wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, und die wesentlichen Vorgänge spielen sich in analoger Weise ab.
Um den zweiten Ventilator 130 einzu sparen, könnte eine dem Sieb 22 entsprechende, durch Wasser oder ein sonstiges geeignetes Kühlmittel ge kühlte Auflagefläche vorgesehen sein, auf welche die Kaffeebohnen nach erfolgter Röstung fallen und genügend gekühlt werden. Mit demselben Kühlmittel könnte gegebenenfalls auch die Mühle gekühlt werden.
Wird der Startknopf 69 gedrückt, so wird das Relais 106 erregt, wodurch der Synchronmotor 102, die Umsteuerspule 27, die Schützspule 68' und der Lufterhitzer 108 Strom erhalten. Der Synchronmotor 102 und der Ventilatormotor 14 beginnen zu laufen, wodurch Luft durch den Lufterhitzer in die Röst- kammer 1 eingeleitet wird.
Der Röstvorgang erfolgt nun in der oben beschriebenen Weise, wobei durch die Erhitzung des Schaltelementes 110 der Verstär ker 109 derart gesteuert wird, dass die dem Luft erhitzer zugeführte Heizleistung absinkt, und prak tisch der in Fig.9 dargestellte Temperaturverlauf der Röstluft erreicht wird.
Der Synchronmotor 102 treibt die Nockenwelle 103 mit ungefähr einer Um drehung in 40 Sekunden, derart, dass nach Ablauf einer Röstzeit von 40 Sekunden, die in Fig. 8 mit R bezeichnet ist, der Umschaltkontakt<B>1</B>14 in die Kerbe der Nockenscheibe 105 einfällt und umgesteuert wird, wodurch der Synchronmotor 81 Strom erhält und anläuft. Damit wird nun durch die Nockenscheibe 83 der Kontakt 91 sofort umgelegt, wodurch die Spei sung des Synchronmotors 81 aufrechterhalten wird. Hierauf fällt der Kontakt 107 wieder in die Kerbe der Nockenscheibe 104 ein, wodurch der Synchron motor 102 stillgelegt, die Heizung ausgeschaltet und die Magnetwicklungen 27 und 68' stromlos werden.
Dadurch wird das Ventil 150 geschlossen. Die Kraft luft wird aus dem Ventilator 130 ständig in die Kühl kammer 19 eingeblasen und kühlt die gerösteten Kaffeebohnen in der beschriebenen Weise. Die Kühl luft entweicht durch Schlitze in der Kühlkammer 19 direkt ins Innere der Maschine. Inzwischen hat die Nockenscheibe 100 eine Umsteuerung des Kontaktes 101 bewirkt, so dass das Schaltschütz 68 über die Wicklung 68" gehalten wird, also der Motor 14 in Betrieb gehalten wird. Ungefähr gleichzeitig wird nun durch die Nockenscheibe 112 der Kontakt 113 kurz zeitig umgelegt und somit über den Magneten 111 die Röstkammerklappe 7 kurzzeitig geöffnet, so dass die gerösteten Kaffeebohnen in die Kühlkammer 19 hinunterfallen können.
Durch das Weiterlaufen der Nockenwelle 82 werden dann die übrigen Vorgänge in der Kaffeemaschine, das heisst das Kühlen der Kaffeebohnen in der Kühlkammer 19, das Mahlen und das Brühen des Kaffees in der oben beschriebenen Weise gesteuert. Fig. 8 zeigt die verschiedenen Schalt zeiten der Segmente der Nockenwellen 82 und 103 bzw. der dadurch gesteuerten Organe bzw. Vorgänge (teilweise entsprechend Fig.7) der Kaffeemaschine.
Ist nach Beendigung des einen Röstprozesses der Synchronmotor 102 in der erwähnten Weise stillgelegt worden, und ist die Klappe 7 der Röstkammer 1 nach dem Ablassen der gerösteten Kaffeebohnen wieder ge schlossen, was etwa nach 42 Sekunden (Fig. 8) der Fall ist, kann grundsätzlich durch Drücken des Start knopfes 69 ein weiterer Röstzyklus eingeleitet werden, wobei sich genau die oben beschriebenen Vorgänge wieder abspielen.
Vor Ablauf dieses zweiten Röst- prozesses ist nach ungefähr 74 Sekunden vom Beginn des ersten Röstprozesses an gerechnet die Nockenwelle 82 in die Ausgangsstellung zurückgelangt, womit diese Nockenwelle sowie die dadurch gesteuerten Organe der Kaffeemaschine in eine Lage zurückversetzt wor den sind, aus welcher sie zu einem weiteren Arbeits zyklus gestartet werden können, wenn am Ende der zweiten Röstperiode der Kontakt 114 in die Kerbe der Nockenscheibe 105 einfällt.
Die beschriebenen Kaffeemaschinen zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie aus einer beliebigen Sorte von Rohkaffee innert kürzester Zeit eine Portion trinkfertigen Kaffees herzustellen gestatten. Dabei kann nicht nur die Wahl der Kaffeesorte, sondern auch der Grad der Röstung individuellen Wünschen an- gepasst werden. Die Einstellung der Röstzeit erfolgt bei der Schaltung gemäss Fig.4 durch Verändern des variablen Ladewiderstandes 77, wodurch die Zündung der Röhre 78 verschieden rasch erfolgt und somit eine verschieden lange Röstzeit erreicht wird. Es könnte auch ein Druckknopfschalter vorgesehen sein, welcher eine vorzeitige, willkürliche Unterbrechung des Röstprozesses gestattet, durch welchen Druck knopf z.
B. in Fig. 4 der Ladewiderstand 77 oder die Röhre 78 überbrückt werden könnte. Auch bei der Schaltung gemäss Fig. 5 könnte durch geeignete me chanische Mittel oder durch Verwendung der Ver zögerungsschaltung gemäss Fig. 4 anstelle der durch den Synchronmotor 102 angetriebenen Nockenanord- nung eine Einstellbarkeit der Röstdauer oder eine vor zeitige willkürliche Unterbrechung der Röstung er reicht werden.
Eine Einstellung der Röstverhältnisse, insbesondere des Verlaufes der Rösttemperatur, könnte bei der Schaltung gemäss Fig. 5 auch durch entsprechende veränderbare Schaltmittel im Steuer stromkreis des Verstärkers 109 erreicht werden. Eine entsprechende Anpassung der Rösttemperatur kann auch bei der Schaltung nach Fig. 4 vorgesehen wer den, indem man den Schaltpunkt des Thermostaten ändert. Diese Einstellmöglichkeit hat besondere Be deutung, wenn die Röstzeit nicht einstellbar ist.
Anstelle eines Erhitzers gemäss Fig.1 und 4 mit relativ grosser Wärmekapazität oder eines Erhitzers gemäss Fig. 5 mit sehr geringer Wärme kapazität könnte eine Kombination eines trägen und eines trägheitsarmen Erhitzers vorgesehen werden, wobei zum Beispiel der trägheitsarme Direkterhitzer bezüglich des Luftstromes hinter den trägen Erhitzer geschaltet sein könnte. Der Direkt erhitzer übernimmt eine gewisse konstante Erhitzung, während der träge Erhitzer einen mit der Zeit rasch gegen Null absinkenden Erwärmungsanteil liefern könnte, so dass mindestens annähernd der in Fig. 6 dargestellte Temperaturverlauf der Röstluft erreicht würde.
Es ist dabei und auch bei Erhitzung aus schliesslich durch einen trägen Erhitzer (gemäss Fig. 1 und 4) möglich, durch geeignete Dimensionierung des massiven Wärmespeichers und der an diesem an geordneten Heizrippen den gewünschten Temperatur verlauf einzustellen.
Den Erhitzern gemäss Fig. 1 und 4, welche aus einem Wärmespeicher oder Wärmereservoir (9 in Fig. 2) und einem Wärmeaustauscher (Rippen 10 in Fig. 2) bestehen, liegt die wesentliche Idee zugrunde, für jeden Röstzyklus den Wärmeaustauscher auf eine relativ hohe Ausgangstemperatur zu bringen und dann während des Röstzyklus einen Luftstrom durch den Wärmeaustauscher zu schicken.
Die Luft überträgt die empfangene Wärme auf das Röstgut, während sich der Wärmeaustauscher relativ rasch abkühlt und auch die weiterhin vorbeistreichende Luft weniger hoch erhitzt. Dadurch wird verhindert, dass das Röstgut an der Oberfläche überhitzt werden kann. Zugleich weist der Erhitzer einen sehr einfachen Aufbau auf, und die Solltemperatur seines Wärmespeichers kann mittels eines normalen Thermostaten überwacht wer den. Dabei kann die Wärmekapazität des Wärmeaus- tauschers (z. B. der Rippen 10 gemäss Fig. 2) so ge wählt werden, dass die Temperatur der Röstluft gemäss Fig. 9 verläuft.
Ein gewünschter, dem Röstgut ange- passter Temperaturverlauf könnte auch dadurch erzielt werden, dass man den Elementen des Wärmeaustau- schers eine entsprechende Leitfähigkeit gibt. Anstelle von Rippen gemäss Fig. 2 können auch rohrförnüge Rippen vorgesehen sein, welche mit einem geeigneten Wärmespeicher, z. B. einem massiven Zylinder, ver bunden sind.
Durch die Form und Oberflächengestal tung der Wärmeaustauscherelemente sowie durch die Art der wärmeleitenden Verbindung zwischen Wärme- austauscher und Wärmespeicher kann mehr oder weniger Wärme in die Wärmeaustauscher geführt werden, um auch dadurch den Temperaturverlauf der Röstluft zu beeinflussen.
Wird gemäss Fig. 5 nur ein trägheitsloser Direkt erhitzer verwendet, so könnte natürlich die Röst- kammer 1 zugleich auch als Kühlkammer verwendet werden, indem nach erfolgter Röstung lediglich die Heizung abgeschaltet wird, worauf die nicht mehr erhitzte Luft den gerösteten Kaffee in der Röst- kammer kühlt, wie es oben im Zusammenhange mit der besonderen Kühlkammer 19 beschrieben wurde.
Es ist von Vorteil, besonders bei Beginn des Be triebes der Maschine die Brühkammer zu beheizen, so dass sie stets auf annähernd Siedetemperatur ge halten wird. Es erfolgt somit keine Abkühlung des eintretenden Brühwassers, was zur Herstellung eines einwandfreien Kaffees erforderlich ist. Zu diesem Zwecke kann eine besondere Heizwicklung vorgesehen sein oder aber die Brühkammer kann direkt an den Boiler der Maschine angeflanscht und gemeinsam mit demselben isoliert sein.
Die Steuerung der Maschine könnte grundsätzlich auch auf elektrohydraulischem Wege oder rein hydro- mechanisch erfolgen. Gegebenenfalls könnte die Steue rung mindestens eines Teils der Organe der Maschine auch durch Servomotoren erfolgen.
Die Maschine könnte natürlich auch Mittel auf weisen, die das Einbringen von Kaffeezusatz in die Brühkammer gestatten.
Anstelle einer Röstung in heisser Luft könnte auch eine kombinierte Röstung in heisser Luft und im Hochfrequenzfeld oder mittels heisser Luft und Infra- rot-Strahlung verwendet werden.
Die Aromabildung im gerösteten Kaffee kann ent weder durch Lagern desselben oder vorzugsweise in der beschriebenen Weise durch Wirbeln in einem Strom kalter Luft erreicht werden.
Die Mühle könnte entweder für normales Mah len eingestellt sein, in welchem Falle der Kaffee in üblicher Weise über einem Filter gebrüht wird. Die Mühle könnte aber auch so beschaffen sein, dass sie den Kaffee sehr fein mahlt, so dass derselbe direkt in der Tasse mit heissem Wasser angebrüht werden kann. Damit wäre ebenfalls eine sehr einfache und rasche Bereitung von trinkfertigem Kaffee aus Roh bohnen beliebiger Sorten möglich.