Verfahren und Maschine zur tassenweisen Zubereitung von Kaffee Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zur tassenweisen Zubereitung von Kaffe mit abgemessenen Mengen Wasser und Kaffeepulver in von endlosen Ketten geführten Behältern.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass die einem Kessel entnommene Heisswasser- menge im Messgefäss auf einer bestimmten Tempe ratur konstant gehalten und erst anschliessend ab gemessen dem Brühgefäss zugeführt wird, während das Kaffeepulver nach dem Dosieren zusammen- gepresst und dann im Brühgefäss unter der Wirkung von statischem Druck und Dampfdruck gebrüht wird.
Die dem Kessel entnommene Heisswassermenge wird zweckmässig im Messgefäss auf Brühtemperatur vor gewärmt, und gleichzeitig mit dem Brühen können die das ausgelaugte Kaffeepulver enthaltenden Gefässe mit Kaltwasser ausgespült werden.
Im Schrittverfahren arbeitende Maschinen zur tassenweisen Zubereitung von Kaffee sind bekannt. Im wesentlichen handelt es sich dabei um vier Syste me: 1. Die einzelnen Aggregate der Maschine, wie Kaffee behälter, Dosiervorrichtung für Kaffeepulver und Flüssigkeit, Brühgefäss, Spülvorrichtung und Kaf- feevorratsbehälter sind übereinander angeordnet, wobei sie untereinander durch Schieber, Klappen oder dgl. verbunden sind. Diese Maschinen bauen besonders hoch und werden meistens als Schrank maschinen ausgeführt. Die Arbeitsgänge können nicht gleichzeitig ablaufen.
2. Ein um eine senkrechte Achse drehbarer Tisch trägt konzentrisch angeordnete Brühgefässe. Die einzelnen Arbeitsgänge erfolgen jeweils an einer festen Arbeitsstelle. Die Bauhöhe ist hierbei gerin- ger, auch die Kapazität ist im allgemeinen aus reichend. Da jedoch der ganze Tisch bewegt wer den muss, ist die zu installierende Motorleistung sehr hoch.
3. Ein um eine horizontale Achse in einem Gehäuse drehbarer Rotationskörper enthält mehrere radial darin angeordnete Brühgefässe, die nach Drehung um einen gleichbleibenden Winkel gespeist bzw. gesäubert werden. Gleichzeitige Durchführung mehrerer Arbeitsgänge ist möglich. Die Abdich tung der Brühgefässe und deren Reinigung ist dabei jedoch unvollkommen und zu kompliziert.
4. Ein in waagerechter Ebene hin- und herbewegter Tisch bewegt die Brühgefässe in die einzelnen Arbeitsstellungen. Da nun aber einige Arbeits schritte, insbesondere die Abgabe des fertigen Kaffees und die Reinigung der Schale bzw. des Siebes eine längere Zeit benötigen und die Zeit des Anhaltens des Tisches an den Arbeitsstellen von der Dauer des längsten Arbeitsschrittes ab hängt, kann die Leistungsfähigkeit dieser Maschi nen nicht wesentlich gesteigert werden. Der Tisch antrieb und die Umsteuerung erfordert grossen mechanischen Aufwand. Die Maschinenbreite wird mindestens so gross wie die doppelte Tischbreite.
Eine spezielle Ausführungsform des zuerst be schriebenen Systems verwendet ein Förderband, auf dem mehrere Behälter (Brühgefässe) mit durchlässigen Böden pendelnd angeordnet sind. Diese werden über eine lotrechte Strecke gefördert, in der mehrere Be hälter übereinander liegen, wobei eine Zufuhrvorrich- tung gemahlenen Kaffee in jeden Behälter einbringt, bevor er in die lotrechte Strecke einläuft, und ein Heisswasserlieferer heisses Wasser in den obersten Behälter der lotrechten Strecke giesst, während eine Auswurfvorrichtung so angeordnet ist,
dass sie den verbrauchten Kaffeesatz aus jedem Behälter entfernt, nachdem er die lotrechte Strecke verlassen hat.
Die erwähnte senkrechte Förderung der Brühbe- hälter erfordert eine sehr grosse Bauhöhe der Maschi ne, da das Förderband auch den Vorratsbehälter für Kaffeemehl und den Behälter für den ausgelaugten Kaffeesatz umschliesst.
Für die Entleerung der Behälter sind eine Kipp vorrichtung und ein in diese Behälter eingreifender Abstreifer erforderlich. Trotzdem kann der Siebboden derselben nach dieser Art Reinigung noch verstopft sein. Es ist weiterhin nicht ausgeschlossen, dass in dem Behälter, der ausgekippt wird, noch Kaffee flüssigkeit enthalten ist. Zur Kaffeebrühung steht ausserdem bei dieser Filtrierung nur der statische Druck des Heisswassers zur Verfügung.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der er wähnten Nachteile dieser bekannten Maschinen.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den bei gefügten Zeichnungen anhand von Beispielen rein schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Schema der Maschine nach der Erfindung in einer Ausführungsform, Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Maschine, Fig. 3 zeigt das Brühgefäss mit seiner Bewegungs vorrichtung, Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht derselben, Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Pressvorrichtung für das Kaffeemehl, Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch das Brühgefäss, und Fig. 7 zeigt einen zweiten Schnitt durch dasselbe.
Die Ausführungsform der Maschine nach Fig. 1 zeigt den Kessel 1, das Brühgefäss 2 und den Kaffee mehl-Vorratsbehälter 3. Die beiden letztgenannten Gefässe befinden sich in gleicher Ebene, und unterhalb derselben verläuft das Förderband 4 mit den Sieb haltern 5. Das Förderband besteht vorzugsweise aus zwei parallel angeordneten Ketten, zwischen denen die Siebhalter senkrecht zur Kette durch Bolzen mit den Kettengliedern verschraubt oder verstiftet werden. Zwei der Kettenräder 6, die auf einer Achse sitzen, werden von einem Elektromotor angetrieben. Die Kettenräder 7 laufen leer mit.
Innerhalb des Förder bandes ist der Ausgabehahn 8 angebracht, der stets offen ist und der in seinem unteren Teil mit einer Ausnehmung 9 für die Spülung des jeweils darunter stehenden Siebhalters 5 versehen ist. Die Spülung erfolgt vorzugsweise durch Kaltwasser, das über eine Zuleitung dem Sprühkopf 11 zugeführt wird, und zwar so lange, wie das Magnetventil 12 geöffnet ist.
Das aus dem Kessel austretende Heisswasser wird jedoch nicht direkt dem Brühgefäss zugeführt, son dern fliesst vorher durch die Warmwasserleitung 13 in ein Mess- und Vorwärmgefäss 14 und dann erst zum Brühgefäss. Die Heizung des Vorwärmgefässes ist mit 15 bezeichnet. Sie wird vorzugsweise über einen nicht dargestellten Thermostaten gesteuert und als elektrische Heizung ausgeführt. Es kann jedoch mit gleich gutem Erfolg der Dampf im Kessel dazu verwendet werden.
Das Dosieren der Heisswasser- menge geschieht dadurch, dass entweder die beiden Magnetventile 16 und 17 elektrisch gegeneinander verriegelt werden (Fig. 1) oder dass beide Ventile zu einem Schieber zusammengefässt sind und dieser Schieber von einem einzigen Zugmagneten betätigt wird.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf dem Förderband sind an stelle der vier Siebhalter 5 dort sechs angebracht, und zwischen dem Kaffeemehl-Vorratsbehälter 3 und dem Brühgefäss 2 ist eine Pressvorrichtung in der selben Ebene angeordnet, die dazu dient, das Kaffee mehl in dem Siebhalter vor dem Eintritt in die Brühstellung vorzupressen. Das vorgepresste Kaffee pulver wird dann im Brühgefäss noch einmal gepresst.
Im Gegensatz dazu wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 des Kaffeepulver nur im Brühgefäss zu- sammengepresst, wie dies in den Fig. 6 und 7 darge stellt ist. Dies bewirkt ein Kolben 18, der innerhalb einer Führungsbuchse 19 auf- und abbewegt wird. Die Kolbenstange wird von einem Elektromotor 20 über Kurbeltrieb angetrieben. Der Kolben bleibt nach dem Pressen des Kaffeemehls in seinem unteren Totpunkt stehen und schliesst dieses so nach oben luftdicht ab, während von unten eine Gegenhalterung 21 diese Abdichtung gewährleistet.
Die Gegenhalterung besteht aus einem vertikal beweglichen Stössel 22, der von einer Druckfeder 23 umgeben ist und an seinem oberen Ende eine Mem bran 24 trägt, die sich an das Sieb des Siebhalters 5 anlegt. Wenn sich der Siebhalter in die Stellung Pres sen des Kaffeemehls bewegt, wird der Stössel der Gegenhalterung entgegen dem Federdruck der Druck feder 23 nach unten bewegt, bis zum Anschlag. Da die Membran über dem oberen Stösselende einen Hohlraum bildet, kann sie sich verformen und dicht an den Siebhalter anlegen.
Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen die Bewegungsvor richtung für die Auf- und Abbewegung des Brüh- Cr in die Brühstellung und aus dieser heraus. Sie besteht aus dem Elektromotor 25, dem Kurbel trieb 26 und dem davon bewegten Gabelhebel 27, der an einer Traverse 28 des Gehäuses mit dem Bolzen 29 befestigt ist. Dieser obere Teil des Gabel hebels 27 ist gekröpft. Der untere Teil des Gabelhebels besteht aus zwei parallelen Schenkeln 30, zwischen denen eine Druckrolle 31 angeordnet ist, die mit dem oberen Ende des Brühgefässes zusammenwirkt.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kaffeemaschine dargestellt. Hier bei werden die Arbeitsgänge Dosieren und Abfüllen des Kaffeemehls und das Pressen desselben an der selben Arbeitsstelle durchgeführt. Die übrigen Teile der Maschine, wie z. B. Brühgefäss 2, Spülvorrichtung mit Auffangbehälter 10 und die Gegenhalterung 21 für die Siebhalter 5 sind in dieser Figur weggelassen, da bereits vorher dargestellt. Ein Teil des Förderban des 4 ist gestrichelt angedeutet. Der Vorratsbehälter für das Kaffeemehl 3 ist seitlich oberhalb der Füh rungsbuchse 19 für den Kolben 18 der Pressvor- richtung im Gehäuse der Kaffeemaschine angeordnet.
Er ist am unteren Ende mit einer Rutsche 32 versehen, die den Kaffee in die Führungsbuchse einlaufen lässt. In dem mit 33 bezeichneten Teil des Kaffeemehl vorratsbehälters 3 ist eine Dosiervorrichtung an sich bekannter Art eingebaut, die von einem Drehmagne ten betätigt wird und aus einer in Sektoren eingeteilten drehbaren Kreisringfläche besteht, die an einer eben falls sektorförmigen Öffnung jeweils das in ihnen gesammelte Kaffeemehl auf die Rutsche 32 entleeren. Der Kolben 18 der Pressvorrichtung wird von einem Elektromotor 34 über Riementrieb oder Kette 35 und dem Kurbeltrieb 36 angetrieben.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Vertikalschnitte durch das Brühgefäss 2 und darunter getrennt den Sieb halter 5. Über dem Brühgefäss ist das bewegliche Ende des Gabelhebels 27 mit der Druckrolle 53 abgebrochen dargestellt. Die Druckrolle 53 wirkt auf den Druckteller 54 einer Teleskopeinrichtung, die all gemein mit 55 bezeichnet sei und in deren Zentrum ein Bolzen 56 angeordnet ist, dessen unteres Ende in die Buchse 57 eingeschraubt und dessen oberes Ende in der Buchse 58 geführt ist. Der Bolzen 56 ist vorzugsweise von Tellerfedern 59 umgeben.
Die Teleskopeinrichtung 55 ist mit dem eigentlichen Brüh- gefäss 2 zu einer Einheit zusammengefasst. Der An schlussstutzen 60 für die Verbindungsleitung zum Mess- und Vorwärmgefäss 14 mündet in eine zentrale Bohrung 61 des Brühgefässes, in die von unten ein Stutzen 62 eingeschraubt wird.. Das Unterteil dieses Stutzens ist mit vorzugsweise radial gerichteten Sprüh öffnungen 63 zum gleichmässigen Verteilen des Heiss- wassers in dem Brühgefäss versehen.
Das Unterteil des Brühgefässes verbreitert sich nach aussen hin konisch und enthält in einer Ringnut 64 eine Dich tung 65, die mit dem oberen Rand des Siebhalters 5 zusammenarbeitet, dessen Sieb mit 66 bezeichnet sei. An dem Bund 72 sind die Kettenbolzen der Ketten des Förderbandes 4 befestigt.
Das Sieb 67 des Brühgefässes ist mit einem Schraubenbolzen 68 (Fig. 7) an den Stutzen 62 fest geschraubt. Die besondere Form des Schraubenbolzens 68 wird aus der Zeichnung deutlich. Damit das Sieb auch eventuell eine Aufwärtsbewegung durchführen kann, ist der Bolzen 68 mit einer Vierkantführung versehen und von einer Feder 69 umgeben, die das Sieb 67 wieder in die Normallage zurückführt. Da durch ist es möglich, eventuelle Schwankungen in der Einfüllhöhe des Kaffeemehls in dem Siebhalter 5 auszugleichen, die bei Ausführung des Kaffeeauto maten nach Fig. 1 ohne separate Pressvorrichtung auftreten können.
Aus den Figuren 6 und 7 ist ersicht lich, um welches Mass das Kaffeepulver zusammen gedrückt wurde.
Die Figur 7 zeigt das Brühgefäss in der Brüh stellung, die Beizeichnungen der Einzelteile stimmen mit denen der Fig. 6 überein. Es ist ausserdem noch eine weitere Ausführungsform des Brühgefässes mög lich. Diese betrifft eine geänderte Form der Press- vorrichtung. So kann z. B. der Bolzen 56 der Teleskop einrichtung 55 von einer solchen Länge sein, dass er an seinem unteren Ende das Sieb 67 trägt. Der Bolzen 68 fällt dann weg.
Der untere Rand des Brühgefässes, der die Ringnut 64 enthält, wäre dann von solcher Höhe, dass in der Ruhelage die Unter kante des Siebes mit der Unterkante des Brühgefässes in gleicher Höhe liegt. Der Bolzen 56, der dann durch das Brühgefäss und die Teleskopeinrichtung hin durchgeht, wäre dann am unteren Ende der Buchse 57 mit einer Dichtung abzudichten.
Der Bolzen 56 kann dann beispielsweise an seinem oberen Ende mit einem Bund anstelle der Buchse 58 ausgeführt sein, so dass die Tellerfedern 59 die Rück führung der Bewegung des Brühgefässes und des Siebes 67 übernehmen können.
<I>Wirkungsweise der Maschine:</I> Durch Einwurf einer bestimmten Anzahl Münzen in die nicht dargestellte Münzautomatik oder auch durch Knopfdruck auf einen elektrischen Schalter wird die Maschine in Gang gesetzt. Die Kesselheizung wird nur selten, etwa täglich einmal, ein- und aus geschaltet, damit immer heisses Wasser zur Verfügung steht. Die Massgefässheizung ist mit der Kesselhei zung in Serie geschaltet und thermostatisch geregelt. Nun öffnet zunächst das Magnetventil 16 vor dem Messgefäss 14 und dieses läuft voll, während der Auslauf (Magnetventil 17) geschlossen ist.
Gleichzeitig erhält ein Drehmagnet in dem Dosierer für das Kaffee mehl Strom und füllt den Siebträger auf dem Förder band mit einer abgemessenen Menge Kaffeemehl. Anschliessend tritt bei der ersten Ausführung das Förderband in Aktion und bringt das Kaffeemehl unter das Brühgefäss, wo ein Endkontakt das Förder band ausschaltet, sobald er diese Stellung erreicht hat. Jetzt tritt der Motor für die Abwärtsbewegung des Brühgefässes in Aktion, wodurch eine dichte Auflage desselben auf dem Siebträger gewährleistet wird. Er wird entweder durch Endkontakt ausgeschaltet oder mit einer Rutschkupplung versehen.
Gleichzeitig wird das Magnetventil 17 hinter dem Messgefäss geöffnet und das Einlaufventil 14 geschlossen, wodurch das Brühwasser gut temperiert in das Brühgefäss einläuft und infolge seines statischen Druckes und des Kessel drucks durch das Kaffeepulver hindurchfiltriert und anschliessend durch den Ausgabehahn 8 in die bereit gestellte Tasse hineinläuft. Das Brühgefäss wird dabei ständig entlüftet.
Ebenfalls gleichzeitig wird das Magnetventil 12 des Spülwasserzulaufs geöffnet, dessen Zeit durch ein Zeitrelais begrenzt wird. Das Spülen erfolgt durch Kaltwasser unter Netzdruck. Die Abfallprodukte (das ausgelaugte Kaffeemehl) werden in einem Behälter aufgefangen.
Bei der zweiten Ausführungsform mit einer Press- vorrichtung für das Kaffeepulver wird der Arbeits gang Pressen lediglich zwischen die Arbeitsgänge Dosieren und Brühen eingeschaltet. Anstatt der vier Siebhalter sind sechs, ebenfalls mit gleichem Abstand, auf dem Förderband befestigt. Der Gesamt vorgang wird nur geringfügig verändert.
Die Steuerung der einzelnen Arbeitsgänge erfolgt dabei über eine Programmsteuerung bekannter Art, wie z. B. ein von einem Elektromotor angetriebenes Nocken- oder Schrittschaltwerk oder wiederum durch Endkontakte, die z. B. eine Lichtschranke steuern.
Das beschriebene Verfahren bringt wesentliche Vorteile: So wird z. B. durch die waagerechte Anord nung des Förderbandes eine geringe Bauhöhe erreicht.
Kessel, Mess- und Vorwärmgefäss, Brühgefäss und die dazwischen liegenden Rohrleitungen haben ein natürliches Gefälle, so dass ausser dem Kesseldruck der statische Druck des Heisswassers für die Brühung zur Verfügung steht. Es ist daher für das Brühgefäss selbst zum Hindurchpressen des Heisswassers durch das Kaffeemehl kein gesonderter Kolben erforderlich. Der Kaffeeautomat besitzt nur ein Minimum an Dichtungen.
Durch das Pressen des Kaffeepulvers wird erreicht, dass während des Förderns kein Kaffeemehl verloren geht und dass weiterhin das gepresste Kaffeepulver wesentlich besser ausgelaugt werden kann.
Das Vorwärmen des Messgefässes und das Kon- stanthalten der Brühtemperatur ist besonders bei längeren Pausen in der Kaffeeentnahme wichtig. Die abgemessene Heisswassermenge würde sonst im Mess- gefäss erkalten und so in das Brühgefäss gelangen, was unter allen Umständen zu vermeiden ist. Ein Überhitzen bei stärkerer Kaffeeentnahme ist nicht möglich, da die Heizung des Messgefässes thermo- statisch geregelt wird.