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Beschreibung zur patentanmeldung "Zentrifugentrommel für Kaffeemaschine"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifugentrommel für eine Kaffeemaschine,
bei der die extraktion und die Filtration unter Fliehkraft erfolgen.
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Es ist bekannt, die Extraktion und die Filtration von Kaffeepulver
in einer Zentrifugentromriiel unter Fliehkraft vorzunehmen und es hat sich gezeigt,
daß man in einer gewöhnlichen Zentrifugentrommel bei Einhaltung optimaler Bedingungen
eine gute und schnelle Kaffee-Extraktion erzielen kann.
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Aus den bekannten Zentrifugentrommeln wird das fertige GetrtinL sofort,
wenn es das Biltermedium durchströmt hat, abgeschleudert. Ein wesentlicher Nachteil
der bekannten Ausführung besteht darin, daß die optimale Einhaltung der Filtrations-
und Extraktionszeit nur schwer realisiert werden kann. ,lie Versuche gezeigt haben,
ist eine starke Schwankungsbreite in der Kaffee-Ausbeute und iffl Geschmack des
Getränks festzustellen. eileise ist die Ausbeute
besser, als in benannten, statischen Filtern, teilweise ist sie aber auch schlechter,
Geht man den Gründen für diese Schwankungen nach so kann man folgendes feststellen:
In Haushalt-Kaffeemaschinen ist die Wasserzulaufgeschwindigkeit von der installierten
leistung für die Wassererhitzung abhängig und von dem Zustand der ieizkanäle, die
allmählich verkalken. Infolgedessen verringert sich die Zulaufgeschwindigkeit allmählich.
Für 1 ttr. Wasser braucht jan etwa zwischen 7 und 15 Minuten Durchlaufzeit. Für
eine Kaffeemaschine mit Zentrifugentrommel würde eine Durchlaufzeit von 2-3 ilinuten
ausreichen. Man kann aber die dafür erforderliche, elektrische Leistung nicht gut
in einer Haushalt-Kaffeemaschine unterbringen. Wenn aber die Durchlaufzeit wesentlich
länger ist als nötig, ergibt sich.
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eine ungleichmäßige und damit unvollständige Extraktion.
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Man erreicht nämlich nur dann eine gute und gleichmäßige Durchströmung
des Waffeepulvers, das in einer nentrifugentrommel zylinderförmig auf dem zylindrischen
Filter abgelagert ist, wenn sich innerhalb dieses Filterkuchens ein Blüssigkeitsring
anstaut. Ist die Filtrationsgeschwindigkeit größer als die Wasser-Zulaufgeschwindigkeit,
so ist die Oberfläche des Kaffeepulvers praktisch immer trocken und weil nun die
Schichtdicke des Kaffeepulvers auch nicht ganz gleicht äßig ausgebildet ist, sucht
sich das Brühwasser den Weg des eringsten Widerstandes.
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Wenn das Brühwasser ungleichmäßig und mit Pausen zugeführt wird, kann
auch Luft durch die Pulverschicht strörnen, was evtl. den Geschmack des Getränks
negativ beeinflußt.
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Es ist auch versucht worden, diese ITachteile dadurch auszugleichen,
daß ein Filtermedium mit einem möglichst großen Filtrationswiderstand gewählt wird.
Wenn der Filtrationswiderstand des Filtermediums erheblich größer ist als der Filtrationswiderstand
des Kaffeepulvers, läßt sicn eine etwas gleichmäßigere Durchströmung und bessere
Extraktion erzielen. Allerdings hat ein zu dichtes Filtermedium den Nachteil, daß
es leicht zusetzt. Dadurch vergrößert sich der Filtrations iderstand noch mehr und
es kann überhaupt nurnoch ein Teil des Brühwassers aurch das Filtermedium gelangen,
während ein 'l'eil klares Brühwasser über den Trommelbord abläuft0 Dadurch, daß
eine Zentrifugentrommel zur Kaffeebereittung ein relativ kleines Nutzvolumen hat,
kann dieser Fall rasch eintreten.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen
und eine Zentrifu entrommel für Kaffeemaschinen zu schaffen, bei der das Kaffeepulver
während der Extraktion ständig in einem Flüssigkeitsbad steht, und zwar unabhangig
von der Zulaufgeschwindigkeit des Brühwassers, und für die trotzdem ein Filtermedium
mit relativ geringem Filtrationswiderstand, das nicht zum Zusetzen neigt, verwendet
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies durch erreicht, daß sich radial außerhalb
des Filtermediums mindestens eine Flüssigkeitskanmer befindet, in der die Flüssigkeit
angestaut wird, so das eie außerhalb des Filtermediums nicht sofort entweichen kann0
Dazu ist die Kammer mit einem Vehr versehen, dessen Überlaufkante sich radial innerhalb
des Filtermediums befindet. Der sich hierdurch außerhalb und innerhalb des Filtermediums
bildende Stauraum bleibt während der Filtration und Extraltion ständig mit Flüssigkeit
gefüllt.
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In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Abb.l zeigt einen Querschnitt durch eine Zentrifungentrommel für die
Filtration von Innen nach Außen mit Flii si keitsstauraum.
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Abb.2 zeigt den Querschnitt durch eine Zentrifug entrommel für die
Biltration von Außen nach Innen,mit Flüssigkeitsstauraum.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt nämlich auch eine Filtration
von Außen nach Innen.
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Nach Abb.1 ist die Zentrifugent@ommel mit einer Nabe (1) versehen,
die eine ilahlscheibe (2) trägt. Der Trommelboden (3) eist Abflußlöcher (4) auf.
Nach oben wird der Nutzraum der Trommel vom gordrillg; (5) begrenzt. Radial außerhalb
des Filters ( gefindet sich eine Kammer §7), die räumlich mit einem Wehr (8) verbunden
ist, wodurch sich ein Flüssigkeits-Stauraum (9) ausbildet, aus dem Flüssigkeit nur
bei stillstehender Trommel abfließen kann. Der Innenradius des Wehres (8) ist £röiser
als der radiale Abstand der Ablußlöcher (4) von der Zentrifugenachse.
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ITach Abb.2 ist der Innenradius des Wehres (8) geringer als der radiale
Abstand der Abflußlöcher (4) zur Zentrifugenachse.
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Außerdem befindet sich das Wehr, im Gegensatz zu Abb.l, oberhalb des
Bordrines (3).
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Das Kaffeepulver (10) ist innerhalb des Filtermediums (6) und auf
diesem abgelagert. Der Stauraum (9) ist mit Flüssigkeit (11) gefüllt.
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Die Pfeile a, b, c und d bezeichnen die Strömungsrichtung des Brühwassers.
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Die Wirkungsweise einer Zentrifugentrommel nach Abb.l ist folgende
Nachdem das Ka@feepulver eingefüllt wurde, wird Brühwasser in den Trommelraum gefüllt.
Das Brühwasser staut sich dabei im Stauraum (9) bis zum Innenradius des Wehres (8)
an und fließt dort, nach erfolgter Extraktion, über, wenn weiteres Brühwasser zugeführt
wird. Nach beendeter Brühwasser-Aufgabe verbleibt noch ein Rest im Stauram (9),
der erst ablaufen kann, wenn die Zentrifugentrommel zum Stillstand gekommen ist.
Jetzt kann man den Kaffeerückstand mit zusätzlichem Spülwasser durch die Löcher
(4) im Trommelboden ausspülen.
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Die kichtung der Filtration ist in der Zentrifugentrommel nach Abb.l
"normal", d.h. von Innen nach Außen.
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Demgegenüber wird das Brühwasser in eine Zentrifugentrommel nach Abb.2
derart aufgegeben, daß es in den Ringraum zwischen dem Trommelbordring (5) und dem
Wehr (8) gelangt. Es strömt nun in Pfeilrichtung"a" und "b" von Außen durch das
Filter (6) und das Kaffeepulver (10), sowie in Pfeilrichtung "c" zu den Abflußlöchern
(4), von wo es in wichtung "d" abgeschleudert wird.
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Dies hat einen Zusätzlichen Kläreffeht für das Kaffeegetränk zur Folge.
Dadurch, daß Kaffeepulver in Wasser sedimentiert, iiru nL Klärung erweicht.
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Nach beendeter Extraktion wird die Zentrifugentrommel abgestellt und
durch zusätzliche Wasseraufgabe kann man sie innerhalb der Kaffeemaschine reinigen
Die Erfindung hat den Vorteils, daß das Kaffeepulver ständig der Einwirkung des
Brühwassers ausgesetzt ist und das gesamte Kaffeepulver innerhalb eines mit Wasser
gefüllten Raumes bleibt.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß keine Luft in den
Filterkuchen eindringen oder diesen Durchströmen kann.
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ibaigens gestattet es der Erfindungsgegenstand, die nentriugentrommel
bzw. deren Staurauln (9) schon vor dem Einfüllen des Kaffeepulvers mit Brühwasserzu
füllen. Das hat den Vorteils einer nuten Verteilung des Pulvers in der Zentrifugentrommel.
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Pulver, welches in ein Flüssigkeitsbad fällt, verteilt sich wesentlich
gleichmäßig, als trockenes Pulver. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß
hierbei ein sogenannter Klassiereffekt entsteht. Die gröberen Pulverteilchen haben
eine größere Sedimentaticnsgeschwindigkeit, als die feinen.
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Infolgedessen lagern sie sich zuerst auf den Filter ab und bilden
eine sogenannte, natürliche Yilterhilfsschicht.
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Dadurch erhalt man ein besonders klares Getränk, ohne ein all zu feines,
zum Zu etzen neigendes Filter verwenden zu müssen.
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Bei der Ausführung nach Abb.2 ist die Gefahr eines Zusetzens des Filters
praktisch überhaupt nicht gegeben, weil nur klares Brühwasser von Außen nach Innen
durch das Filter strömt. Dadurch werden keine Feinteile in das Filter hinein transportiert
und außerdem erzielt man bei dieser Ausführung einen zusätzlichen Kläreffekt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Zentrifugentrommel
nach beendeter Extraktion im Stillstamd mit Wasser ausgespült werden kann, ohne
die Kaffeemaschine öffnen zu müssen.