DE4122547A1 - Verfahren und vorrichtung fuer bewegtaufguss an kaffeemaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bewegtaufgußverfahren für Kaffee­ maschinen zur Verbesserung des Kaffeearomas und zur Verbes­ serung der Ausnutzung des Kaffeemehls, wobei durch die Filter­ bewegung dieser Kaffeemaschinen auf das Kaffeemehl keine Zentrifugalkräfte ausgeübt werden.

Es ist eine Kaffeemaschine bekannt, bei der ein Kaffeeaufguß derart abläuft, daß eine fixe Aufgußdüse Brühwasser in ein unbewegliches Brühgefäß sprüht, welches Kaffeemehl beinhaltet und dadurch aufgebrüht wird. Unter Einwirken der Schwerkraft tropft der im Brühgefäß ent­ stehende Kaffee, durch ein Filterpapier gefiltert, in ein unter dem Brühgefäß angebrachtes Kaffeegefäß ein. Da mit dieser Kaffeemaschine meistens ein Bereich von ein bis zehn Tassen Kaffee erreicht werden soll, muß die Aufgußge­ schwindigkeit des Brühwassers entsprechend hoch gewählt werden, damit die große Menge an Kaffeemehl bei großer Tassenanzahl gleichzeitig und vollständig mit Brühwasser überdeckt wird.

Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist, daß die notwendig hohe Aufgußgeschwindigkeit das Brühwasser zu schnell aus dem Wasserbehälter in das Brühgefäß sprüht.

Der Brühvorgang besteht somit aus nur einem einmaligen starken Aufguß. Bei einem einmaligen und schnellen statischen Aufguß entsteht anfänglich eine hohe Brühwassersäule, welche einen starken statischen Druck auf den Filterboden bewirkt. Dadurch tropft zu Beginn der Brühung die Kaffeeflüssigkeit zu schnell in das Kaffeegefäß ab. In dieser ersten Phase des Brühvor­ ganges werden damit aus dem oberen Anteil des Kaffeemehls zu wenig Aromastoffe gelöst. Durch die Filterform bedingt beinhaltet jedoch gerade der obere Anteil das größere Kaffeemehlvolumen. Dieser große Anteil trägt damit bei schnellem Aufguß weniger zum Kaffeearoma bei, er ist nicht optimal aufgebrüht.

Um dieses Problem zu umgehen, werden auch langsamere statische Aufgußverfahren verwendet, wobei durch fehlende Aufgußdynamik nur das Kaffeemehl in der Mitte des Filters erreicht wird und schnell nach unten abfällt, da nur in der Mitte aufgegossen wird. Es ensteht eine Mulde in der Filtermitte und am Filterrand bleibt unbenutztes Kaffeemehl liegen.

Bekannterweise wird in beiden Fällen mehr Kaffeemehl benötigt als bei einer effektiven Handbrühung. Ebenfalls nachteilig wirkt sich ein statisches Aufgußverfahren aus den angeführten Gründen auf das Kaffeearoma aus.

Es ist bekannt, zur Erreichung eines besseren Kaffeearomas Kaffeemaschinen mit Zentrifugalwirkung anzuwenden, wobei jedoch meistens ein hoher mechanischer Aufwand, auch an Präzision, in der Herstellung solcher erreicht werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für Kaffeemaschinen, welche nach dem Schwerkraftfilterprinzip arbeiten, eine Verbesserung des Kaffeearomas und Steigerung der Ausnutzung des Kaffeemehls zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Weitere erfindungsmäßige Ausbildungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Die Verbesserung der Kaffeequalität und Reduzierung an Kaffeemehl beruht im wesentlichen durch eine automatische Nachbildung des Handbrühverfahrens. Durch die Bewegung der Aufgußelemente, Filter und/oder Düse, wird erreicht, daß die Aufgußfläche möglichst gleichförmig und in allen Bereichen während des Brühvorganges überstrichen wird. Damit eine möglichst große Aufgußfläche erreicht wird, muß die Bewegungsfrequenz der Elemente Filter und Düse bei parallelem Betrieb verschieden sein. Das Verhältnis von Düsenfrequenz zu Filterumdrehungs­ frequenz sollte möglichst größer 5 : 1 und ungerade sein. Als gutes Verhältnis ist 5,5 : 1 oder 6,5 : 1 oder 7,5 : 1 anzusehen.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung bezüglich der Kaffeearomasteigerung kann durch den Anspruch 2 realisiert werden, wobei durch das Verfahren sichergestellt wird, auch am Filterrand abgelagertes Kaffeemehl nochmals in den Brühvorgang einzubeziehen.

Da mit Realisierung des Anspruchs 2 bei diesem Aufgußverfahren eine zeitintensivere Brühphase einen weiteren Aromagewinn erbringt, bleibt dem Benutzer durch einen Schalter offen, das herkömmliche Brühverfahren oder das Bewegtaufgußverfahren und damit zwischen dem Geschwindigkeits- oder dem Qualitätsfaktor zu wählen. Eine einfache Realisierung der Aufgußreduktion ist durch Reduktion der Heizleistung des Heizwiderstandes im Wassererhitzer durch den Schalter (19) zu erreichen. Andere Realsierungen sind im Anspruch 12 dargelegt.

Um schon bestehende Kaffeemaschinen mit dem Bewegtaufguß­ verfahren nachzurüsten, wird erfindungsgemäß nach Anspruch 14 eine Realisierungsvariante der Vorrichtung derart vorgeschlagen, daß mit abnehmbaren Zahnkranzring, welcher auch an anderen handelsüblichen Filtern befestigt werden kann, z. B. ein batteriebetriebenes Kleingerät am Wasserbehälter angebracht wird und mit Hilfe dieses Zahnkranzringes der Filter und über einen Hebelarm die Aufgußdüse in Bewegung versetzt wird. Die Filterbewegung könnte auch durch einen Keilriemen-, Gummirad- oder Gummibandantrieb realisiert werden, falls dies vorteilhafter wäre.

Die Erfindung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel an Hand zweier schematischer Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Seitenansicht einer Kaffeemaschine, welche mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist. Ein Filter mit bekannter Form (2) wird in einer Halterung (6) drehbar gelagert. Während der Filterfuß auf der Halterung liegt, reicht der Filterboden in den Zahnkranzring (4) hinein und wird dadurch entsprechend in Rotation versetzt. Ein Motor (9) treibt über ein Getriebe (10) eine Antriebswelle (11) und eine Kreisscheibe (12) an. Die Antriebswelle treibt ihrerseits das Zahnradgetriebe (5) an und bewegt damit Zahnkranzring (4) und somit den Filter. Die Kreisscheibe andererseits bewegt durch Exzenterstift (13) den Hebelarm (8), welcher am beweglichen Steigrohr (15) befestigt ist, dadurch führt das in der Halterung (16) gelagerte Steigrohr die Aufgusdüße (3) mit gewünschter Bewegung. Die Führung (18) gibt dem Steigrohr für seine Bewegung zusammen mit Halterung (16) den notwendigen Halt. Der temperaturbeständige bewegliche Kunststoffschlauch (20) ermöglicht die flexible Brühwasserzufuhr. Durch Schalter (19) wird das Bewegtaufgußverfahren wahlweise zu- und abgeschaltet. Hierbei wird im Einschaltmoment der Motor zugeschaltet und eine zusätzliche Heizwicklung im Brühwassererhitzer (nicht dargestellt) ausgeschaltet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die selbe Kaffeemaschine von oben. Es ist erneut die Kreisscheibe (12) dargestellt, welche den Hebelarm (8) mit Schlitz (14) über den Exzenterstift (13) bewegt. Die dargestellte Position des Exzenterstiftes auf der Kreisscheibe führt bei diesem Vorrichtungsbeispiel zu einer Aufgußdüsenposition am oberen Rand des Aufgußbogens (7) über Filter (2) und der Aufgußfläche (1).

Die Arbeitsweise der erfindugsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:

Die aus Fig. 1 ersichtliche Aufgußfläche (1) im Filter (2) beinhaltet das aufzubrühende Kaffeemehl. Durch Schalter (19) wird die Option Bewegtaufguß mit reduzierter Aufgußge­ schwindigkeit gewählt. Die reduzierte Aufgußgeschwindigkeit wird dadurch erreicht, indem der Schalter während des Einschaltvorganges eine zusätzliche Heizwicklung im Brühwassererhitzer abschaltet. Gleichzeitig wird der Bewegtaufguß durch Einschalten des Motors (9) in Gang gesetzt. Weitergehend wird die Filterrotation durch Antriebswelle (11) über Zahnradgetriebe (5) und Zahnkranzring (4) erzeugt. Die Düsenbewegung entsteht durch das bewegte Steigrohr derart, daß das Steigrohr (15), drehbar gelagert in Halterung (16) und Führung (18), über Hebelarm (8) durch den auf der Kreisscheibe (12) rotierenden Exzenterstift (13) im Schlitz (14) seine Bewegung erhält.

Es entsteht eine Drehbewegung des Filters und eine Bewegung der Aufgußdüse über der Kaffeemehlaufgußfläche im Filter, so daß durch ein entsprechend gewähltes Frequenzverhältnis von beiden Bewegungen die Fläche mehr oder weniger optimal mit Brühwasser überdeckt wird. Auch am Filterrand schon abge­ lagertes Kaffeemehl wird damit wieder in den Brühvorgang mit einbezogen.

Besonders vorteilhaft kann in diesem Verfahren mit reduzierter Aufgußgeschwindigkeit gearbeitet und damit effektiver gebrüht werden, wobei durch die Aufgußdynamik sichergestellt wird, auch bei großer Tassenanzahl, die gesamte Kaffeemehlmenge zu erreichen. Der Aufguß hat damit auch besser die Möglichkeit Aromastoffe aus dem Kaffeemehl zu lösen. Dies muß allerdings mit etwas Zeitverlust gegenüber einer statischen Aufguß­ anordnung akzeptiert werden. Durch die wahlweise Zuschaltung dieses Verfahrens über einen Schalter kann der Benutzer selbst entscheiden, den Qualitäts- oder Zeitfaktor zu wählen.

Über das Getriebe (10) wird das Verhältnis Düsenbewegungs­ frequenz zu Filterumdrehungsfrequenz entsprechend voreingestellt, das Zahnradgetriebe (5) kann für weitere Frequenzerhöhungen oder -senkungen der Filterrotation dienen. Die Düsenbewegungsamplitude auf dem Bogen (7) ist im wesentlichen durch den Rotationskreis des Exzenterstifts auf der Kreisscheibe veränderbar. Die Absolutposition der Düse auf dem Bogen (7) ist durch Verdrehen des Hebelarms am Steigrohr möglich.

Ersichtlicherweise können zur Realisierung dieses Aufgußver­ fahrens viele Veränderungen an der dargestellten Vorrichtung zur Verbesserung durch den Fachmann vorgenommen werden, ohne weiter den Rahmen der Erfindung zu verlassen, gerade unter dem Aspekt der Anpassung dieses Verfahrens an verschiedenartig bestehende Kaffeemaschinen.

Claims (15)

1. Verfahren für Bewegtaufguß an Kaffeemaschinen zur Verbesserung des Kaffeearomas und Einsparung von Kaffeemehl, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufgußfläche (1) in einem Filter (2) durch eine bewegte Aufgußdüse (3) und/oder durch den bewegten Filter unterhalb der Aufgußdüse automatisch überstrichen wird, wobei insbesondere keine Zentrifugalkräfte auf das Kaffeemehl ausgeübt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgußgeschwindigkeit gegenüber einer statischen Aufgußanordnung reduziert abläuft.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsfrequenz des Filters und die Bewegungsfrequenz der Aufgußdüse voneinander verschieden sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es durch einen Schalter (19) wahlweise zu- oder abschaltbar ist, insbesondere der Antrieb und die Aufgußreduktion.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgußfläche durch einen rotierbaren Filter gebildet wird, insbesondere einen kegelstumpfähnlichen, welcher einen beliebigen Antrieb besitzt, insbesondere ein Zahnradgetriebe (5) mit Zahnkranzring (4) und in einer Halterung (6) oder dem Kaffeegefäß selbst gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgußdüse einen vollen Aufgußbogen (7) oder nur einen Teil eines Bogens zyklisch überstreicht und über ein bewegliches Steigrohr (15), gekoppelt mit einem Hebelarm (8), in Bewegung versetzt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (9) mit einem Getriebe (10) eine Antriebswelle (11) bewegt und über das Zahnradgetriebe (5) den Filter in Bewegung versetzt. Gleichzeitig auch das Getriebe (10) eine Kreisscheibe (12) bewegt, die mit Exzenterstift (13) und dem Schlitz (14) im Hebelarm (8) die gewünschte Düsenbewegung erzeugt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (15) bewegbar ist und gegebenenfalls die Wasserzufuhr über einen Kunsstoffschlauch (20) erhält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgußdüse bewegbar oder abnehmbar, an dem ebenfalls bewegbaren Steigrohr arretierbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr durch eine Halterung (16) drehbar auf dem Wasserbehältermantelrohr (17) gelagert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr am oberen Ende durch eine Halterung (16) und am unteren Ende durch den Hebelarm, an einer Führung (18) anliegend, gelagert wird, wobei die Befestigung durch radiale Verschraubung des Hebelarms am Steigrohr erreicht werden kann.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgußgeschwindigkeit durch ein Prinzip unter Zuhilfenahme der Bewegung des Motors (9), durch ein elektrisches Prinzip, insbesondere ein Elektromagnetventil oder durch ein mechanisches Prinzip der Schalterbewegung (19) reduziert wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranzring (4) abnehmbar ist, und an anderen handelsüblichen Filtern befestigt werden kann.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprüche durch ein an eine Kaffeemaschine anbringbares elektrischbetriebenes Gerät, insbesondere an den Wasserbehälter anhängbar, realisiert werden.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Düsenbewegungsfrequenz zu Filterumdrehungsfrequenz 5,5 : 1 oder 6,5 : 1 oder 7,5 : 1 beträgt.