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Die
Erfindung betrifft einen Getränkevollautomaten zur Zubereitung
von Heißgetränken durch Eluation eines Pulvers,
zum Beispiel eines Kaffee- oder Teepulvers, mit heißem
Infusionswasser in einer Brühkammer zur Aufnahme des Pulvers
und des Wassers. Die Brühkammer ist regelmäßig
untrennbarer Bestandteil einer Brühgruppe.
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Weit
verbreitete Geräte dieser Art sind Kaffeevollautomaten,
die zum Beispiel in Büros einer großen Benutzungshäufigkeit
unterliegen. Von ihnen wird erwartet, dass sie jedes bezogene Kaffeegetränk
in derselben hohen Qualität abgeben.
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Ein
wesentliches Qualitätskriterium ist die Getränketemperatur.
Sie bestimmt, welche und wie viele Aromastoffe aus dem Kaffeepulver
ausgelaugt werden. Geringe Schwankungen schlagen sich in unterschiedlich
aromatisierten Kaffeegetränken nieder. Vor allem eine zu
niedrige Wassertemperatur beim einsetzenden Brühvorgang
wirkt sich geschmacklich negativ aus. Ein generelles Erhöhen
der Wassertemperatur ist nicht ohne weiteres möglich, weil
auch eine zu hohe Wassertemperatur, zum Beispiel bei einer schnellen
Aufeinanderfolge von Brühvorgängen, das Aroma
negativ beeinflussen kann.
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Um
dem entgegenzuwirken, wird im Stand der Technik im Allgemeinen vorgeschlagen,
der Brühkammer nach längeren Ruhephasen der Maschine
zusätzliche Wärmeenergie zuzuführen.
Dies erfolgt bei dem eingangs genannten Getränkevollautomaten
gemäß der
DE 699 11 675 D2 dadurch, dass die Maschine
eine zusätzliche Wärmequelle umfasst, die die
Brühkammer erhitzt, und zwar nur während derjenigen
Zeitabschnitte, die zwischen aufeinander folgenden Zubereitungsvorgängen
liegen. Die vorgeschlagene Konstruktion erfordert allerdings einen
zusätzlichen Montage- und Energieaufwand, der die Herstellung
und den Betrieb des Kaffeevollautomaten verteuert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine alternative Vorrichtung
anzugeben, bei der das Infusionswasser auch nach längeren
Phasen der Inaktivität der Maschine eine geeignete Brühtemperatur
behält.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird der eingangs genannte Getränkevollautomat
erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass seine
Brühgruppe oder zumindest die Brühkammer aus einem
wärmeisolierenden Werkstoff besteht. Die Erfindung macht sich
die Erkenntnis zunutze, dass das Infusionswasser nach längeren
Betriebspausen der Maschine die zwischenzeitlich abgekühlte
Brühgruppe gezwungenermaßen aufwärmt
und dadurch an Temperatur verliert, die für eine qualitative
Eluation des Kaffeepulvers erforderlich wäre. Sie wendet
sich also ab von der Zufuhr zusätzlicher Energie zur Aufrechterhaltung
einer geeigneten Temperatur für das Infusionswasser. Sie
verfolgt vielmehr das Prinzip, die Wassertemperatur des Infusionswassers
weitgehend aufrecht zu erhalten.
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Der
Werkstoff für die Brühkammer bzw. Brühgruppe,
meistens Kunststoff, muss neben der Temperaturbelastung noch weitere
Anforderungen erfüllen. Insbesondere muss er unter den
hohen Drücken, die während des Brühvorgangs
erzeugt werden, formstabil bleiben. Es stellt also eine erhebliche Herausforderung
dar, einen Werkstoff zu ermitteln, der all diesen Anforderungen
an einen Werkstoff für eine Brühgruppe gerecht
wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher
einen becherförmigen Einsatz aus dem wärmeisolierenden
Material vor, der in die Brühkammer einsetzbar ist und
der eine Wärmeableitung aus dem heißen Infusionswasser
in die Brühgruppe reduziert. Die Erfindung verfolgt damit
also das Prinzip der Funktionstrennung, wonach ein Bauteil oder
sein Werkstoff nicht mehr sämtliche Anforderungen erfüllen
muss, sondern auf einen eingeschränkten Funktionsbereich
spezialisiert werden kann. So kann jetzt die Formstabilität
des Einsatzes unter hohem Druck konstruktiv, also zum Beispiel durch
die Becherform des Einsatzes, sichergestellt werden, während
die isolierende Eigenschaft des Einsatzes durch eine geeignete Materialwahl vorgenommen
werden kann. Damit kann die Anforderung an den Werkstoff reduziert
und auf den jeweiligen Einsatz spezialisiert werden. Dies hemmt
insgesamt auch die Herstellungskosten, weil für die übrige Brühgruppe
ein einfacheres und kostengünstigeres Material gewählt
werden kann. Denn einerseits kann die isolierende Eigenschaft durch
den Einsatz übernommen werden und andererseits unterliegt
die Brühgruppe damit nicht mehr den hohen Temperaturbelastungen
wie bisher.
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Unter
der wärmedämmenden Eigenschaft eines Materials
wird im Allgemeinen seine geringe Wärmeleitfähigkeit
verstanden, also seine geringe Neigung, thermische Energie mittels
Wärmeleitung zu transportieren. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung kann außerdem ein Werkstoff mit einer geringen
Wärmekapazität als Material für den Einsatz
verwendet werden. Dadurch wird erreicht, dass nur ein geringer Energiebetrag des
Infusionswassers dafür aufgewandt werden muss, um den Einsatz
selbst vorzuwärmen. Transportverluste des Infusionswassers
können dadurch weiter verringert werden. Die Heizenergie
im Brühwasser steht nahezu vollständig für
den Brühvorgang zur Verfügung.
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Aus
demselben Grund kann nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen
der Erfindung der Einsatz ein geringes Materialvolumen aufweisen
bzw. aus einem Werkstoff mit geringer Dichte bestehen. Auch dadurch
kann der Energieaufwand zur Erwärmung des Einsatzes möglichst
gering gehalten werden.
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Die
wärmeisolierende Eigenschaft des Einsatzes kann auch konstruktiv
erzielt und/oder unterstützt werden. Nach einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann daher ein Luftspalt zwischen
dem Einsatz und der Brühkammer ausgebildet sein. Dies kann
zum Beispiel durch Abstandhalter wie Stege, Stifte oder Rippen geschehen, über die
sich der Einsatz in der Brühkammer abstützt. Sie können
wiederum die Herstellungskosten des Einsatzes reduzieren, da die
Wärmeisolation nicht allein durch den Werkstoff an sich
erfolgen muss, an ihn also geringere Anforderungen gestellt werden
können.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch einen Einsatz
für eine Brühkammer einer Brühgetränkemaschine
gelöst, dessen Werkstoffauswahl und/oder Konstruktion im
oben erläuterten Sinne gewählt wird. Als geeigneter
Werkstoff für den Einsatz kann Edelstahl dienen, weil es
eine geringe spezifische Wärmekapazität aufweist.
Ein Einsatz aus Edelstahl hat darüber hinaus auch eine
geringe Masse. Alternativ können auch feste Kunststoffe
gewählt werden, zum Beispiel aus der Gruppe der Polyetheremide
oder der Polyamide, etwa ein PA 66 GF.
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Unter
geringen Änderungen an der Kaffeemaschine, zum Beispiel
nach Austausch der Stempel in der Brühkammer, kann der
Einsatz auch nachgerüstet werden.
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Das
Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber
noch näher erläutert. Die einzige Figur stellt
schematisch eine Brühkammer 1 einer Brühgruppe
eines Kaffeevollautomaten mit einem Einsatz 2 dar. Der
Einsatz 2 ist becherförmig ausgebildet und kleidet
die Brühkammer 1 vollständig aus. Von
seiner offenen Oberseite 3 aus ragt ein Stempel 4 mit
Durchlassöffnungen 5 in den Einlass 2 hinein,
der mit Dichtungen 6 an der inneren Umfangsfläche
des Einsatzes 2 abgedichtet ist. Ein prinzipiell gleichartiger
Stempel 7, ebenfalls mit Durchlassöffnungen 5,
ragt durch eine zentrale bodenseitige Öffnung 8 im
Einsatz 2 dem Stempel 4 entgegen. Ebenfalls bodenseitig,
aber dezentral angeordnet ist ein Wassereinlass 9, der
für die Wasserzufuhr in die Brühkammer 1 sorgt.
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Auf
seiner Außenseite und auf der Unterseite seines Flansches 12 trägt
der Einsatz 2 ringförmig umlaufende Rippen 10,
mit denen er an der Brühkammer 1 anliegt. Die
Rippen 10 bedingen einen Luftspalt 11 zwischen
dem Einsatz 2 und der Brühkammer 1.
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Im
Betrieb der Kaffeemaschine gelangt das Kaffeepulver von der Oberseite 3 aus
in die Brühkammer 1 hinein. Während des
Befüllens mit Kaffeepulver ist der Stempel 4 zurückgezogen
und wird erst beim einsetzenden Brühvorgang in die dargestellte Position
bewegt. Das Kaffeepulver wird zwischen den Stempeln 4, 7 verdichtet
und anschließend mit heißem Wasser über
den Wassereinlass 9 beaufschlagt. Die Temperatur des Wassers
bestimmt das Brühergebnis maßgeblich mit.
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Nach
längeren Betriebspausen waren bisher die Brühkammer 1 und
die mit ihr einstückig verbundene Brühgruppe abgekühlt.
Das immer auf dieselbe Temperatur aufgeheizte heiße Wasser
verlor daher einen Anteil seiner Wärmeenergie an das zunächst noch
kühle Material der Brühkammer bzw. Brühgruppe.
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Diesen
Wärmeverlust verhindert nun nach der Erfindung der Einsatz 2 weitgehend.
Er stellt selbst einen Isolator dar, der die Wärmeabgabe
des heißen Wassers an die Brühkammer 1 und
die Brühgruppe verhindert. Seine wärmedämmende
Eigenschaft bezieht der Einsatz 2 aus seinem Material,
das eine Wärmeabgabe des Brühwassers über
den Einsatz 2 zumindest hemmt und auch daraus, dass sich zwischen
ihm und der Brühkammer 1 ein Luftspalt 10 befindet.
Er verschlechtert zusätzlich den Wärmeübergang
des heißen Wassers auf das Material der Brühkammer 1.
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Ein
Wärmeverlust des Brühwassers ist in der Brühkammer 1 außerdem
konstruktiv reduziert: Da der Einsatz sich nur über die
Rippen 10 an der Brühkammer 1 abstützt,
im Übrigen ihr gegenüber aber einen Luftspalt 11 als
Isolator ausbildet, hat er dort lineare Anlageflächen von
nur sehr geringer Fläche. Das heiße Brühwasser
erhitzt zum einen nur noch die relativ geringe Masse des Einsatzes 2.
Dadurch kühlt es wesentlich weniger als im Stand der Technik
ab. Eine Abgabe der Wärmeenergie des Einsatzes 2 kann
zum anderen nur noch an den kleinen Anlageflächen der Rippen 10 geschehen.
Auf der übrigen Fläche verhindert der Luftspalt 10 die
Wärmeübertragung aus dem Einsatz 2 auf
das Material der Brühkammer 1.
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- 1
- Brühkammer
- 2
- Einsatz
- 3
- Öffnung
des Einsatzes 2
- 4
- oberer
Stempel
- 5
- Öffnung
- 6
- Dichtung
- 7
- unterer
Stempel
- 8
- zentrale Öffnung
- 9
- Wassereinlass
- 10
- Rippe
- 11
- Luftspalt
- 12
- Flansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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