FR2495920A1 - Procede et dispositif pour reduire l'oxydation et l'evaporation du cafe dans un recipient avec bec verseur - Google Patents

Abstract

LA DUREE DE CONSERVATION D'UNE QUANTITE DE CAFE PEUT ETRE PROLONGEE SI L'ON MAINTIENT UNE PRESSION SUPRA-ATMOSPHERIQUE A L'INTERIEUR D'UN POT 10 DU TYPE A BEC VERSEUR 24 ET SI L'ON VERSE LE CAFE A PARTIR DU FOND DU POT. LA DUREE DE CONSERVATION D'UNE QUANTITE DE CAFE CONTENUE DANS UN POT PEUT ETRE EGALEMENT PROLONGEE SI L'ON MAINTIENT UNE DIFFERENCE DE TEMPERATURE APPRECIABLE ENTRE LA SURFACE DU CAFE CONTENU ET LE CONTENU DU FOND DU POT, ET SI L'ON VERSE LE CAFE A PARTIR DU FOND DU POT. LA TEMPERATURE DE SURFACE REDUITE, PAR RAPPORT A LA "TEMPERATURE DE CONSOMMATION" PLUS ELEVEE QUI EST MAINTENUE AU FOND DU POT A PARTIR D'OU LE CAFE EST VERSE, SE TRADUIT PAR UNE REDUCTION IMPORTANTE DE L'OXYDATION ET PAR UNE DIMINUTION SPECTACULAIRE DE L'EVAPORATION, COMME ON PEUT S'EN RENDRE COMPTE D'APRES LA NATURE EXPONENTIELLE DE LA COURBE DE PRESSION DE VAPEUR POUR L'EAU DANS LA GAMME DE TEMPERATURE EN QUESTION.

Description

L'altération du café, c'est-à-dire la perte de sa saveur

et de son arôme "frais" ou agréable au goût, est due principa-

lement à l'oxydation et à l'évaporation. Dans un pot à café

classique de 8 à 12 tasses, l'altération est en général suffi-

samment complète en l'espace d'une ou deux heures, selon le

rythme de consommation, pour rendre imbuvable le café qui reste.

Le rôle de l'oxydation, à elle seule, dans l'altération de la saveur du café est évident pour quiconque boit du café provenant d'une bouteille "Thermos". La première fois que la bouteille est ouverte, que ce soit au bout d'une ou de plusieurs heures, le café a un goit parfaitement frais. Si l'on referme la bouteille en y laissant une petite quantité de café, par exemple une demi-tasse, celui-ci s'altère rapidement, comme le prouve le mauvais goût qu'il à lorsqu'on le consomme par exemple

une heure plus tard. Il ne s'est évidemment pas produit d'évapo-

ration importante à partir de la bouteille fermée, mais de l'air frais y a été introduit au moment o la première tasse a été versée. Le rôle altérant de l'évaporation est encore plus

évident, car la solution de café est concentrée par évaporation.

L'idée de prolonger la durée de conservation du café, c'est-à-dire la période pendant laquelle il conserve la saveur et l'arôme de café fraîchement infusé, en éliminant pratiquement son exposition à l'atmosphère, tout en conservant la possibilité de verser du café de façon classique, a été lancée par le brevet américain antérieur de la Demanderesse n0 3 974 758. Dans un pot à café du type à verseur, l'idée brevetée consiste à isoler hermétiquement la masse principale du café qui y est contenu par rapport à l'atmosphère. Le haut du pot est fermé hermétiquement par un couvercle déformable, par exemple un soufflet ou un sac, et le café qui est contenu à l'extrémité inférieure d'un conduit à bec verseur de petit diamètre qui s'ouvre dans le pot à cafà au voisinage du fond de celui-ci sert de fermeture hr-d-ulique entre l'atmosphère et la masse principale du café contenu dans le pot.

Le résultat en est que la seule oxydation cui peut inter-

venir se produit au niveau supérieur du café dans le conduit à bec verseur. Si l'on donne une section suffisamment petite au conduit à bec verseur, la quantité de café qui est oxydée et qui peut passer dans le réservoir principal de café renfermé en traversant la fermeture hydraulique est négligeable au cours des 4 à 8 premières heures, suivant la section transversale du conduit àbec verseur. De même, la seule perte dans l'atmDsphère qui peut se produire par le mécanisme d'évaporation a lieu au niveau de la petite surface de café dans le conduit becverseur,

du fait qu'il existe par inhérence un état d'équilibre à l'in-

terface gaz/liquide vaporisable dans un récipient fermé herméti-

quement. En d'autre- túmeg, l'idée brevetée consiste à verser le café à partir du fc 1 du pot, tout en gardant hermétiquement fermé le haut du pot au moyen d'un couvercle mobile qui suit le niveau, en mainlnant la pre$on atuosphérique sur le café de telle manière quJi. puisse etre versé sans création d'un

blocage par le vide.

L'invention ic.- décrite élimine la nécessité d'un couver-

cle mobile qui suit 'le niveau; tout en réduisant néannmoins l'oxydation et l'évaporation d'une quantité de café contenue dans un pot, de manière A prolonger de la sorte sa durée de conservation. Les buts de l'invention sont doubles:

1) Introduire une notion de "moyens de pénétration restrein-

te d'air" pour obtenir, dans un pot ne comportant aucun élément mobile, un prolongement de la durée de conservation voisin de celui que donne l'idée brevetée d'utiliser un pot fermé de façon entièrement hermétique; et 2) Introduire une notion de "différence de température" pour prolonger la durée de conservation du café sans la nécessité

d'un ensemble-couvercle spécial, tel que prévu pour une ferme-

ture hermétique ou poux 1'1.atroduction de moyen.s de pénétration restreinte d'air; en effet, le haut du pot peut présenter la caractéristique de large ouverture centrale des pots classiques

de cafetières automatiques à écoulement goutte à goutte.

Ces buts sont exposés séparément: en effet, dans des conditions de grande consommation dans lesquelles, par exemple, un pot plein de café est typiquement consommé en l'espace d'une ou de deux heures, la notion de "différence de température" sera tout à fait suffisante pour maintenir le café frais, alors 1o qu'avec des périodes de consommation plus longues, la notion de "moyens de pénétration restreinte d'air" prolongera la durée de conservation dans une mesure pouvant atteindre quatre à cinq heures. Lorsque les deux notions sont combinées dans un même pot, comme cela est également décrit dans le présent mémoire, le prolongement de la durée de conservation atteint six à huit

heures, approchant celui du pot hermétique breveté.

Le dénominateur commun et la caractéristique d'impor-

tance décisive des deux notions est le fait que le café est

délivré à partir du voisinage immédiat du fond du pot.

Pour adapter la notion de "moyens de pénétration restreinte d'air" à un pot classique de verre au borosilicate soufflé qui ne comporte pas de conduit à bec verseur, on conserve l'idée brevetée d'isoler de façon pratiquement hermétique la masse principale de café renfermé par rapport à l'atmosphère, au moyen d'une fermeture hydraulique constituée par la colonne de liquide dans un conduit à bec verseur de petit diamètre qui s'étend jusqu'au fond du pot, de telle manière qu'en fait, on verse à partir du fond de ce pot. Toutefois, le conduit à bec verseur s'étend vers le haut à partir du fond du pot, dans les limites de la paroi périphérique de celui-ci, pour sortir à travers un ensemble-couvercle qui ferme l'extrémité supérieure

ouverte du pot.

Si le haut ouvert du pot était fermé de manière complè-

tement hermétique en l'absence d'un élément mobile suivant le niveau pour maintenir la pression atmosphérique sur le café, on ne pourrait pas distribuer de café par le conduit à bec verseur, en raison du blocage par le vide qui se produirait. La

nécessité d'un élément mobile suivant le niveau peut être élimi-

n&iî- et - Y-f fatilamentL ditribiu, sans peredre pratigliement aucun des avantages dl un-p ferme de manière

complètement hermétique, s'il est prévu des moyens de pénétra-

tion d'air de dimension suffisamment petite pour que la pression de vapeur d'une quantité de café contenue dans le pot soit

supérieure à la pression atmosphérique. Il en résulte une ferme-

ture étanche par vapeur, au niveau des moyens de pénétration

d'air, qui s'oppose à l'entrée d'air à tous moments, sauf pen-

dant que du café est effectivement distribué par le Conduit à bec verseur. Le volume d'air qui entre pendant que l'on verse est évidemment négligeable en comparaison du volume qui pénètre dans un pot ouvert classique pendant toute la durée d'une

période d'une à plusieurs heures. En d'autres termes, l'oxyda-

tion produite par cette quantité minime d'air introduite pen-

dant que l'on verse n'a pratiquement aucun effet d'altération

dans les limites d'uné période de plusieurs heures.

Une conséquence concomitante et importante de l'utili-

sation de moyens de pénétration restreinte d'air est l'évapora-

tion considérablement réduite en comparaison d'un pot classique

d'o la vapeur peut s'échapper librement.

En effet, lorsque la vapeur peut s'échapper librement, l'équilibre au niveau de l'interface gaz/liquide n'est jamais atteint et l'évaporation peut se poursuivre jusqu'à la fin. Par contre, dans un système clos, des pressions partielles de la vapeur de café augmenteront jusqu'à ce que s'établisse un état d'équilibre; à ce moment, pour chaque molécule qui s'échappe à travers l'interface liquide/gaz sous forme gazeuse, une autre molécule repasse de la forme gazeuse à la forme liquide et, à

cet égard, aucune autre perte de volume de liquide par évapora-

tion ne se produit. C'est ce qui se produit avec le procédé breveté, d'après lequel l'espace au-dessus du café contenu dans

le pot est fermé de manière complètement hermétique.

Un résultat analogue peut être obtenu par les moyens de pénétration restreinte d'air ici décrits et revendiqués qui imposent une contrepression à la phase gazeuse renfermée, ce qui fait qu'un état d'équilibre est approché avec ce résultat que le pourcentage de retour de la phase gazeuse à la phase liquide est voisin du pourcentage d'échappement de la phase liquide à la phase gaze-uses, La conséquence. en est, sur une période qui peut atteindre à. 8 heures selon le rythme de vidage du pot par distribution de café, est une perte négligeable de volume de café par évaporation. Des essais réels, menés avec un volume de six tasses dans un pot de douze tasses, avec une

température du café maintenue à 800C et un seul trou de péné-

tration d'air de 1,52 mm de diamètre, ont montré que la perte par évaporation était inférieure à un tiers de tasse, par

contraste avec une perte de deux tasses et demie par évapora-

tion à partir d'un pot classique. Il est évident que plus les

moyens de pénétration d'air seront petits, plus on se rapproche-

ra de l'état d'équilibre et plus la perte de volume par évapo-

ration sera petite.

En résumé, en ce qui concerne les moyens de pénétration d'air qui, aux fins du présent exposé, seront considérés comme étant constitués par un unique trou d'épingle dans le couvercle, par ailleurs étanche, d'un pot à café que traverse un conduit à bec verseur s'étendant jusqu'au voisinage du fond du récipient, les moyens de pénétration d'air sont nécessaires pour que l'on puisse -verser le café, en l'absence de tout élément mobile, sans que se produise un blocage par le vide. Eu égard à leur rôle dans la réduction de l'oxydation, les moyens de pénétration d'air doivent avoir au total une surface suffisamment petite pour produire une contre- pression ou pression supra-atmosphérique à l'intérieur du pot pour empêcher la pénétration d'air, au moyen d'une fermeture par vapeur, à travers les moyens de

pénétration d'air lorsque le pot est en position droite, c'est-A-

dire en dehors des moments o le café est versé. Le rôle des moyens de pénétration restreinte d'air dans la réduction de la perte de volume par évaporation est de faire en sorte que les pressions partielles à travers l'interface gaz/liquide approchent

de l'équilibre.

Etant donné que le but général de l'invention est d'assurer que le contenu entier d'un pot à café pourra être consommé sans qu'il y ait à jeter les quelques dernières tasses parce qu'elles ont pris un goût désagréable en s'altérant, on peut se rendre compte de l'importance qu'il y a à ce qu'un conduit à bec verseur de petit diamètre s'étende pratiquement jusqu'au fond du récipient et reste immergé tout le temps tandis que le niveau du café est abaissé. Ainsi, au mcment o ta râteeau de café a été fortement abaissé, par exemple jusqu'au repère de deux ou trois tasses, l'oxydation et l'évaporation joueront, si on les laisse intervenir, un rôle beaucoup plus altérant que lorsqu'un pot de café plein est initialement préparé. En premier lieu, le plrs petit volume de café sera à une température plus élevée qu'à l'état initial de remplissage du pot 'en supposant

que l'on utilise un réchaud de cafetière automa-iq.- à Ocoule-

ment goutte à goutte de type standard) et, de même que la plupart des autres réactions chimiques, l'oxydation est accélérée par

des températures élevées, ainsi que la vitesse d'évaporation.

En second lieu, l'altération due à l'oxydation progresse plus

rapidement, en raison de la surface d'exposition proportionnelle-

ment plus grande dans un petit volume, un taux deévaporation égal produisant une concentration proportionnelle beaucoup plus forte dans un petit volume, en comparaison d'un grand volume de liquide. Si l'extrmitie inférieure du conduit & bec verseur ne

reste pas immergée loc-que le niveau du cafe baisse, la ferme-

ture hydraulique est su-?rimëe l'Air attinrt le café qui reste et l'oxyde, l'approche àe 1 quilibre a travers l'interface liquide/gaz est détrmitek ce qui permet à l2évaporation de se poursuivre jusqu'à la finr. C' et pourquoi beaucoup de pots à

café du type percolateur électrique ou pour gaziniére, compor-

tant des conduits à bec verseur places extérieurement, ne con-

viennent pas à l'utilisation avec la présente invention. En tout cas, ils ont au moins une partie de l'orifice du bec verseur dans le pot qui est % un niveau nettement au-dessus du fond du pot, et dès que ce niveau supérieur de l'orifice du bec verseur dans le pot a été atteint par le fait que le niveau du café baisse, le reste du café est rapidement altéré par oxydation et évaporation. Par conséquent, la totalité de l'extrémité inférieure ouverte du conduit à bec verseur doit être placée de néanière à

rester complètement immergée a tous moments, la fermeture hydrau-

lique restant intacte, jusqu'à ce que le café ait été versé pratiquement en totalité, sinon on perd l'avantage essentiel de la conservation du bon goût du café qui reste. Dans la pratique, avec divers pots à café d'une contenance de 8 à 12 tasses, il est préférable de s'assurer que la fermeture hydraulique restera intacte, si possible, jusqu'à ce que l'avant-dernière tasse ait été versée, pour ne laisser qu'une seule tasse exposée aux effets altérants de l'oxydation et de l'évaporation. Il a été

constaté dans la pratique que cette dernière tasse est ordinai-

rement consommée avant qu'elle n'ait été altérée de façon appréciable. Ce qui précède se traduit par le fait qu'il est nécessaire de placer l'extrémité inférieure ouverte du conduit à bec verseur à une hauteur telle, au-dessus du fond du pot, que

la totalité de cette extrémité inférieure ouverte reste complè-

tement immergée pour des niveaux de café restant qui se situent en général dans la gamme comprise entre 1/6 et 1/4 de la hauteur du niveau de remplissage d'un pot de 8 à 12 tasses plein. Cette gamme est donnée pour tenir compte des capacités et des formes

des différents pots, étant bien entendu que l'extrémité inf&-

rieure du conduit à bec verseur doit être aussi basse que cela

*est praticable.

Bien que l'ensemble-couvercle et la paroi du pot au-

dessus du niveau du café se comportent par inhérence comme un condenseur, il est possible de réduire davantage encore cette

faible perte de vapeur dans l'atmosphère par les moyens de péné-

tration d'air en prévoyant une surface supplémentaire sur l'ensemblecouvercle, constituant essentiellement une section

condenseur.

C'est l'idée de combiner un conduit à bec verseur et un ensemblecouvercle à aération, qui peut ou non comprendre une section condenseur, sous la forme d'une structure complète

d'un seul tenant, munie d'une poignée pour un pot à café clas-

sique, qui représente l'un des aspects importants de l'invention.

Si l'ensemble-couvercle doit être Posé sur un pot après que celui-ci a été rempli de café, les moyens de pénétration

d'air n'ont besoin de comporter qu'une seule ouverture de péné-

tration d'air, tardis que si le couvercle doit être placé sur le pot avant que celui-ci ne soit posé sous une cafetière à écoulement goutte à goutte pour recevoir le café franchement infusé par des "moyens de pénétration d'air" centraux, une seconde ouverture de passage d'air doit être prévue pour - i. -_.a- lu r e iu2.c u -le pdot -st rexnp-;. S nLtc à raplir le 1-ot Dar une grande ouverture centrale de l'ensemble-couvercle,, de la manière classique, cette ouverture étant ensuite obturée par un tiroir de fermeture ou similaires, contenant les moyens de pénétration restreinte d'air. Ce n'est pas le nombre des ouvertures de passage d'air ou leur distance mutuelle qui revêt une importance décisive, c'est plutôt leur surface totale; c'est-à-dire que leur surface totale doit être suffisamment

petite pour maintenir une pression supra-atmosphérique à l'inté-

rieur du pot, lorsque celui-ci contient une quantité de café chaud à plus de 710C par exemple. En effet, il n'y a pas besoin de former des trous spéciaux dans l'ensemble-couvercle si celui-ci est adapté sur l'extrémité supérieure ouverte du pot de telle manière que de l'.air puisse y être admis, tout en empêchant le débordement de café lorsque le pot est incliné pour "1%'erser à partir du fond". A titre d'exemple de cette

dernière possibilité, on mentionnera l'utilisation d'un couver-

cle vissé qui assure une étanchéité poussée, mais non totale,

par rapport à l'atmosphère.

Le fait qu'une pression supra-atmosphérique est mainte-

nue dans un pot de verre peut être facilement discerné lorsque le conduit à bec verseur est en verre ou en plastique transparent, car on peut voir la surface du café, à l'intérieur du conduit à bec verseur, fluctuer à des niveaux correspondant ou supérieurs au niveau de la masse principale de café contenu

dans le pot.

En résumé, une quantité de café chaud, dans un pot à café comportant un conduit à bec verseur de petit diamètre qui s'étend vers le haut à partir du fond et à travers la partie supérieure ouverte du pot, est pratiquement isolée par rapport à l'atmosphère par un ensemble-couvercle qui contient des moyens de pénétration d'air dont la dimension totale est telle que la

pression de vapeur du café soit supérieure à la pression atmos-

phérique. Par conséquent, sauf au moment o du café est versé,

la quantité de café est isolée de l'atmosphère par une ferme-

ture hydraulique dans le conduit à bec verseur et par une ferme-

ture par vapeur à travers les moyens de pénétration d'air, ce qui réduit considérablement l'oxydation. L'évaporation est pratiquement éliminée par le fait que les pressions partielles à travers l'interface liquide/gaz approchent l'équilibre dans le pot rendu pratiquement étanche. Bien qu'apparemment simple à titre rétrospectif, l'un des avantages majeurs de l'invention du point de vue de l'accueil réservé par l'usager est que ses objectifs sont atteints dans une structure-complètà muniede poignée, n'utilisant aucune partie mobile et n'imposant aucune contrainte

aux méthodes traditionnelles de service du café.

On considérera maintenant l'aspect "différence de tempé-

rature" de l'invention. Les facteurs principaux d'altération du café, l'oxydation et l'évaporation, ne se produisent qu'à la surface du café. Les vitesses d'oxydation et d'évaporation sont l'une et l'autre en fonction directe de la température. En conséquence, un prolongement de la durée de conservation basé sur l'idée de "différence de température" implique le maintien, au niveau de la surface du café, d'une température qui est plus basse que la température de consommation maintenue au fond du

pot, à partir duquel le café est versé.

La différence de température est maintenue, dans un pot

chauffé par le fond, en fabriquant au moins la partie supé-

rieure de la paroi du pot et du conduit à bec verseur en une matière qui présente une conductivité thermique relativement faible, par exemple une matière céramique (verre ou porcelaine>

ou une matière plastique à paroi épaisse.

Bien que l'écoulement par convection, a l'int-rieur d'un volume de liquide enfermé, chauffé par le fond, ait normalement tendance à maintenir une température égale dans tout le volume de liquide, cette tendance peut être corrigée dans une certaine mesure, dans le but d'obtenir une différence de température appréciable entre le haut et le fond du liquide enfermé, en fabriquant le pot conteneur en une matière ayant une faible conductivité thermique. Et cela pour cette raison que la partie principale de la paroi du pot est chauffée principalement par conduction à partir du liquide contenu, dont la température maximum se situe typiquement dans la gamme comprise entre 71 et 800C, par opposition au fait qu'elle est aussi chauffée dans une mesure appréciable par conduction a travers la paroi du pot, à partir de la source de chaleur à 190 C sur laquelle le pot est posé, par exemple dans le cas d'un pot de métal et, dans une mesure un peu moindre, dans celui d'un pot bas i paroi mince de verre au borosilicate obtenu par soufflage LJe résultat en est que dans le cas d'un pot à café fabriqué en une matière à conductivité thermique relativement faible, telle que la porcelaine ou le verre à parois épaisses par exemple, la partie supérieure de la paroi du pot est plus froide que la partie inférieure de la paroi et le fond du pot, posé directement sur le brtleur. Cela se traduit par une différence de température de 2,8 à 8,3 C entre le niveau supérieur du café dans le pot

et le fond du volume de café, à partir duquel le café est versé.

La température réduite à la surface, par opposition à la "température de consommation" plus élevée qui est maintenue au fond du pot à partir duquel le café est versé, a pour effet une

diminution appréciable, tant de l'oxydation que de l'évapora-

tion, comme le prc.v.e 2e caractère exponentiel de la courbe de pression de vapeur pour l'eau dans la gamme de température en question. La température vculie pour le café contenu dans un pot

est généralement ncoider e comme 6tant de 80 C. Le café main-

tenu à cette tenrpeature pr6sente une pression de vapeur d'environ 335 mn; Ia. par opposition à une pression de vapeur d'environ 23l-0 nm >-ô zi 7^^ Et..nt donné que l'évaporation ne peut se produire quà parti.r de la surface du liquide, il est visible que le cafr à consommer, qui est versé à partir du fond du pot, peut être à --nt-nu une temzperature de consommation voulue de 80 C, tandis que ss surface supérieure est a une témpérature nettenc-int plus basse produisant une pression de vapeur très inférieure, ce qui se traduit par une diminution

spectaculaire de la perte par évaporation dans l'atmosphère.

Dans l'exemple particulier qui vient d'être donné, la pression de vapeur dans un pot classique contenant du café à 80"C serait supérieure de plus de 50 % à la pression de vapeur d'un café

maintenu conformément à la notion de "différence de tempé-

rature", cette différence étant de 8,3 C entre le haut et le

fond du pot.

il Etant donné que l'oxydation ne peut, elle aussi, se produire qu'à la surface du liquide et étant donné que, de même que la plupart des réactions chimiques, la vitesse d'oxydation est en fonction directe de la température, il est manifeste que l'oxydation est réduite de manière analogue. La grandeur précise de la différence de température peut être fixée, entre autres facteurs, par la hauteur et

l'épaisseur de paroi du pot.

Le pot particulier qui est représenté sur les fig. 5 à 8 annexées est fabriqué en porcelaine et a, dans sa majeure partie, une épaisseur de paroi de 6,35 mm qui est augmentée localement au voisinage du bec verseur, à l'attache de la poignée et à la base qui repose sur le brûleur de chauffage. On a utilisé, pour recueillir des résultats d'essai, un pot de porcelaine de forme semblable, ayant une capacité de 168 cm3 un diamètre maximal de base de 127 mm et une hauteur du niveau de remplissage de 177, 8 mm. Initialement, le pot était rempli de café à partir d'une cafetière automatique à écoulement goutte à goutte délivrant du café à 800C. La commande du réchauffeur était réglée de manière à produire une température maximale de la surface du réchauffeur de 1900C et à maintenir à 80C la température du café au voisinage immédiat du fond du pot. La température au niveau supérieur du café à l'intérieur

du pot se stabilisait en conséquence à 740C et, au niveau supé-

rieur du café à l'intérieur du bec verseur de petit diamètre,

à 71ÀC. Cette dernière température peut être facilement expli-

quée sur la base de l'écoulement par convection qui est forcé-

ment réduit dans le bec verseur de petit diamètre et de lon-

gueur relativement grande, ce bec verseur étant en outre à distance des sources de chauffage par conduction constituées

par le café contenu dans le pot d'une part et par le réchauf-

feur d'autre part. Dans le pot servant aux essais, on a utilisé un bec verseur ayant une section circulaire mesurant 9,52 mm de diamètre. L'importance supplémentaire de la forte réduction de température à la surface du café dans le bec verseur sera exposée ci-après à propos de la combinaison des notions de

"différence de température" et de "moyens de pénétration d'air".

u-r é-\ivA dé-._>.81s"-;RrerJ uentre le haut et le bas cu cafê conten.u est ïvi-deinLe d'atrès le caractère de la courbe de pression de vapeur dans cette gamme de température,

comme on l'a déjà indiqué.

En cas d'utilisation d'un ensemble-couvercle de forme

plus ou moins classique, comportant une grande ouverture cen-

trale par laquelle la vapeur peut s'échapper librement, la durée de conservation du café gardé dans les conditions de l'exemple qui vient d'être donné est approximativement doublée,

en fonction du rythme d'abaissement du niveau par consommation.

On obtient une augmentation spectaculaire de la durée

de conservation en combinant la notion de "moyens de pénétra-

tion restreinte d'air" avec la notion de "différence de tempé-

rature" dont il vient d'être question. Dans ce cas, la perte par évaporation dans l'atmosphère et l'oxydation se produisant

à partir et au niveau de la grande surface de café à l'inté-

rieur du pot sont nettement limitées, respectivement par ladite approche de l'équilibre et ladite fermeture par vapeur. Ces deux facteurs d'altération sont limités davantage encore par les températures plus basses à la surface dans le pot, lorsque

ce dernier est fabriqué en un mauvais conducteur thermique.

Toutefois, l'aspect le plus important de la combinai-

son de ces deux notions se rapporte au niveau supérieur de café à l'intérieur du bec verseur. Lorsqu'on applique la notion de "moyens de pénétration restreinte d'air", le réservoir principal de café contenu est protégé contre l'oxydation et l'évaporation, le bec verseur à petit diamètre étant seul à présenter une surface de café ou l'oxydation et l'évaporation peuvent se produire sans obstacle. Le fait que cette surface d'exposition est très petite, au pointque les effets altérants

sont assez limités pour pouvoir être considérés comme négli-

geables sur un laps de temps de plusieurs heures, est la base du succès de la notion de "moyens de pénétration restreinte d'air". Néanmoins, une altération se produit au niveau de cette surface, bien que dans une mesure négligeable en comparaison d'un pot classique à pénétration libre de l'air. Mais même cette altération limitée qui se produit dans le bec verseur peut être nettement réduite d'après la notion de "différence de température" ici exposée. En effet, si l'on se- réfère à la courbe depression de vapeur, on peut voir que la différence de température (90C dans le cas de l'essai décrit) entre le niveau supérieur du café dans le bec verseur et le fond du pot donne lieu à une augmentation importante de la durée de conser- vation, au-delà même de celle qui est obtenue par la notion de

"moyens de pénétration restreinte d'air" appliquée seule.

En raison du petit calibre du bec verseur, la diffé-

rence de température dont il vient d'être question (80'C au fond du pot et 71'C au niveau supérieur du café dans le bec verseur) ne donne pas lieu à une baisse importante de la température du café versé. Dans des conditions d'essai, le café étant versé

dans une tasse à la température ambiante, on a mesuré constam-

ment des températures de la tasse versée de 73,4-'C + 0,550C, par comparaison avec la température de la tasse généralement

acceptée de 740C.

Comme on pourra s'en douter d'après ce qui précède, il n'y a pas de différence de température importante entre les parties supérieure et inférieure d'une quantité de café contenue dans un pot classique de verre au borosilicate à paroi mince, tel que représenté sur les fig. 1 à 4, et cela vaut aussi pour

le niveau supérieur de café dans le conduit intérieur à bec ver-

seur des fig. 1 à 4. Ce dernier point peut être expliqué en considérant que le conduit à bec verseur de petit diamètre et le petit volume de liquide qu'il contient atteignent rapidement un équilibre de température avec le liquide qui les entoure complètement, contrairement au bec verseur extérieur représenté sur les fig. 5 à 8, nui est relativement isolé du chauffage par

conduction par le liquide contenu.

La figure 1 est une vue en coupe verticale, certaines parties étant représentées en traits discontinus, d'un pot à café de verre au borosilicate soufflé, auquel est appliquée la

notion de "moyens de pénétration restreinte d'air" et qui com-

porte un conduit à bec verseur intérieur.

La figure 2 est une vue partielle en plan supérieur de

la figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe verticale, partiel-

lement en élévation, d'une variante de la forme de réalisation

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représentée sur la figure 1.

La figure 4 est une vue en plan supérieur de la

figure 3.

La figure 5 est une vue en coupe verticale d'un pou à café en porcelaine conçu pour maintenir une différence de tempé- rature entre la surface d'une quantité de café contenue et le

contenu du fond du pot.

La figure 6 est une vue en plan supérieur de la

figure 5.

La figure 7 est une vue en coupe verticale du pot de la figure 5, équipé d'un autre ensemble-couvercle pour maintenir

une pression supra-atmosphérique sur le café contenu.

La figure 8 est une vue en plan supérieur de la

figure 7.

La figure 9 est un tracé de la courbe de pression de

vapeur pour l'eau.

Sur les figures 1 et 2 est reprêsenté un pot à café , comportant une pa^roi périphérique non percée 12 en verre au borosilicatemince ou en une matière similaire, son extrémité supérieure ouverte ? tne.inant par une lèvre circulaire à

rebord 14.

Un ensemble'couvercle en matière plastique 16 comporte -

des saillies circonferentielles irnterne et externe 1E, 20 à distance l'une de il'utre, formant une couronne de fermeture 22 dirigée vers le bas, destinée à s'adapter par encliquetage sur la lèvre à rebord 14 du pot. Un conduit A bec verseur24, fermé d'un seul tenant, s'étend depuis le voisinage du fond du pot 10 jusqu'à la surface supérieure de l'ensemble-couvercle 16 et comporte des nervures de renfort 26, Une ouverture centrale de remplissage 28 dans l'ensemble-couvercle 16 peut être fermée à volonté par un tiroir 30 monté dans des supports de guidage 32 formés d'une seule pièce avec l'ensemble-couvercle. Dans le tiroir 30 est pratiquée une petite ouverture de passage d'air 34 pour qu'il soit possible de verser du caféparle conduit bec verseur 24 lorsque le tiroir 30 est fermé. L'ensemble-couvercle 16 est fabriqué de préférence par moulage par injection en une matière plastique telle qu'un polysulfone ou un polycarbonate, car la gamme de température du café, avec lequel l'extrémité inférieuredu conduité bec verseur sera en contact prolongé,

varie entre plus de 71'C et 880C environ, du fait que les dif-

férents réchauffeurs avec lesquels le pot sera utilisé varient

dans une mesure appréciable en ce qui concerne leur étalonnage.

La gamme de température voulue se situe aux alentours immédiats de 79#50C pour donner une température voulue des tasses de

l'ordre de 73,50C.

Si nécessaire, la couronne de fermeture par enclique-

tage 22 Deut être interrompue pour épouser l'extrémité supé-

rieure 38 de l'ensemble-poignée 40 si celui-ci recouvre une partie de la lèvre supérieure à rebord 14 à proximité immédiate de la poignée, à condition que l'assemblage soit pratiquement étanche. Il y a lieu de rappeler que peu importe si une telle interruption de la couronne de fermeture par encliquetage 22 (non représentée) donne lieu à un assemblage non étanche d'un

côté ou de l'autre de l'extrémité supérieure 38 de l'ensemble-

poignée, car c'est la surface totale de passage d'air qui est importante. En effet, si un joint parfaitement étanche n'est pas établi d'un côté ou de l'autre de l'ensemble-poignée, la partie non étanche est néanmoins très petite, ce qui fait que sa surface de "passage d'air", considérée avec la surface de passage d'air de l'ouverture centrale de passage d'air 34, constitue toujours les "moyens de pénétration restreinte d'air" qui maintiendront une pression supra-atmosphérique dans le récipient en présence d'une quantité de café maintenue au-dessus de 71'C. Il est important que le joint du côté bec verseur du pot soit intact, afin que le café ne "fuie" pas par dessus

la lèvre lorsqu'on le verse par le bec verseur.

L'ensemble-poignée 40 et le mode d'attache de sa bande d'acier 42 sont tout à fait classique et ne jouent aucun rôle dans la présente invention, au-delà du fait qu'un tel

ensemble-poignée est nécessaire sous une forme quelconque.

Pour l'utilisation du modèle représenté sur les fig. 1 et 2, l'ensemblecouvercle 16 est adapté sur le pot 10 et le tiroir 30 est placé dans la position ouverte de la

fig. 2. Le Dot est alors placé au-dessous d'une cafetière auto-

matique à écoulement goutte à goutte et le café franchement

infusé s'écoule par l'ouverture centrale de remplissage 28.

Lorsque le pot est rempli, le tiroir 30 est placé dans la posi-

tion fermée. Avec un réchauffeur classique qui maintient la î-q.r et -- f g " Ac: calé au-dessus du niv:-al caú: .ut7e ains un sy;tie pratiquement clos, grâce a JL terme ure hydraulique qui obture le conduit à bec verseur 24 et au passage en trou d'épingle 34 qui admet une perte de vapeur dans l'atmosphère très inférieure à la forma- tion de vapeur par vaporisationà travers l'interface liquide/

gaz. Il en résulte l'établissement d'une pression supra-

atmosphérique à l'intérieur du pot, bloquant la pénétration

d'air à travers les moyens de pénétration d'air, et l'établis-

sement de conditions voisines de l'éauilibre à travers l'inter-

face liquide/gaz, ce qui élimine pratiquement la perte par évporation dans l'atmosphère. Les effets oxydants du volume relativement négligeable d'air introduit par les moyens de

pénétration d'air ne produisent guère d'altération par oxyda-

tion au cours d'une période de 4 à 6 heures, selon le rythme

de baisse du niveau Dar consommation.

Au lieu de prévoir une ouverture centrale de iemplis-

sage et un tiroir, la surface supérieure de l'ensemble-couver-

cle 16 peut être non percée, à l'exception d'une ouverture de pénétration d'air. Dans un tel cas, l'ensemble-couvercle serait

mis en place après que le pot a été rempli.

Le mode de réalisation représenté sur les fig. 3 et 4 illustre une application de l'invention à un pot à café de style différent, avec un ensemble-couvercle dont la surface

est augmentée, les moyens de pénétration d'air servant égale-

ment d'ouverture de remplissage Sur la fig. 3 est représenté un pot à café 44 en verre mince, dont l'extrémité supérieure ouverte comporte un

col cylindrique 46.

Un ensemble-couvercle 48, fait d'une matière défor-

mable telle qu'une matière plastique ou similaire, comprend une jupe cylindrique 50 dimensionnée de manière à s'adapter dans l'ouverture du col 46, par rapport à laquelle elle est rendue étanche par des bagues d'étanchéité déformables 52, 54,

respectivement en contact avec les bords supérieur et infé-

rieur de l'ouverture du col cylindrique. L'ensemble-couvercle comprend une section condenseur à circonvolutions 56 qui se transforme au centre en un puits 58, à l'extrémité inférieure duquel est formée une ouverture combinée 60 d'écoulement

goutte à goutte et de pénétration d'air. Une ouverture supplé-

mentaire de pénétration d'air 62 est formée en un point exté-

rieur au puits, du côté opposé au côté verseur du pot. Un conduit à bec verseur 64 de petit diamètre s'étend depuis le voisinage du fond du pot 44 jusqu'à la surface supérieure de l'ensemble- couvercle 48. Le conduit àbec verseur 64 peut avoir un diamètre intérieur de 9,52 mm et il est formé d'une seule pièce avec l'ensemble-couvercle 48, par exemple par moulage-soufflage ou similaire, ou bien il peut être fabriqué séparément et fixé à l'ensemble-couvercle en une opération ultérieure. Dans un cas comme dans l'autre, l'ensemble-couvercle 48, qui comprend la section condenseur 56 et le conduit à bec verseur 64, est un ensemble complet muni d'une poignée qui peut être placée dans

l'ouverture du col 46 d'un pot de forme classique.

En cas d'utilisation avec une cafetière automatique à écoulement goutte à goutte, l'ensemble-couvercle 48 peut être mis en place sur le pot 44 avant que le café ne soit passé. Le café franchement infusé coule alors dans le puits 58 et dans le pot à travers l'ouverture d'écoulement goutte à goutte 60. Le trou de passage d'air 62 permet à l'air déplacé de s'échapper pendant le remplissage du pot au-delà de l'extrémité inférieure ouverte

du conduit à bec verseur 64.

* La surface totale des ouvertures de passage d'air 60 et

62 est choisie assez petite pour qu'une pression supra-atmosphé-

rique soit maintenue dans le pot, lorsque la quantité de café destinée A être contenue dans celui-ci est maintenue à 71'C au moins. Avec la température usuelle de maintien du café, de 79,50C, l'ouverture de passage d'air 60 peut avoir un diamètre de 1,58mm

et l'ouverture de passage d'air 62 un diamètre de 0,39 mm.

Lorsque le café ne doit pas être introduit dans le pot par l'ouverture 60 du puits, il est souhaitable que celle-ci soit encore plus petite, afin de réduire encore l'échappement de

vapeur dans l'atmosphère.

T.'application exclusive de l'approche "différence de température" pour prolonger la durée de conservation du café est illustrée par les fig. 5 et 6. Sur ces figures est représenté

un pot à café 100 muni d'un bec verseur extérieur 102 en commu-

nication avec l'intérieur du pot par une ouverture 104 immédia-

tement voisine d'un fond épaissi 106 destiné à être placé sur un réchauffeur (non représenté). Le pot et le bec verseur sont

fabriqués en porcelaine à paroi relativement épaisse et l'ouver-

ture inférieure 104 du bec verseur est entièrement contenue

dans le sixième inférieur de la hauteur de remplissage du pot.

Un ensemble-couvercle 108, comportant une grande ouverture cen- trale 110, est rendu étanche à sa périphérie par rapport à l'extrémité supérieure 112 du pot 100 au moyen d'un joint

déformable 114.

Pour l'utilisation, du café fraîchement infusé est intro-

duit dans le pot, par exemple par écoulement goutte à goutte à partir d'une cafetière automatique, par l'ouverture centrale 110 de l'ensemblecouvercle 108. Le fond 106 du pot reposant sur un

réchauffeur classique à commande par thermostat, dont la tempé-

rature maximum à la surface varie de 177 à 2180C selon les fabricants, la température de ce café au voisinage immédiat du

fond se stabilise typiquement à une "température de consomma-

tion" se situant dans la gamme comprise entre 710C et 820C. En raison de la mauvaise conductivité thermique de la porcelaine du pot, la température de surface du café contenu dans le pot est inférieure à la temoréature de consommation au fond du pot, de 2,7 à 8,30C, selon la température du réchauffeur, le volume du café contenu, la hauteur et l'épaisseur de paroi du

pot entre autres facteurs. En tout cas, une différence de tempé-

rature existe par inhérence dans un tel pot chauffé par le fond et la différence est encore plus grande au niveau de la surface du café dans le bec verseur. En se référant à la courbe de pression de vapeur pour l'eau (fig. 9), on peut voir que la nature exponentielle de la courbe dans la gamme de question convertit une différence de température, même petite, en une grande variation de la pression de vapeur. Etant donné que le café est versé à partir du fond du pot, o la température de consommation est maintenue, la température plus basse au niveau de la surface n'a aucun inconvénient du point de vue du service d'ln café chaud, mais elle offre l'avantage d'une perte par évaporation considérablement réduite, du fait que la pression de vapeur est plus faible. La température plus basse à la surface

se traduit également par un moindre taux d'oxydation.

Il est bien entendu que le pot 100 des fig. 5 et 6 est complètement en communication avec l'atmosphère par la grande

ouverture centrale 110, ce qui fait que l'oxydation et l'évapo-

ration peuvent l'une de l'autre se produire librement au niveau et à partir de la surface supérieure du café contenu dans le

pot. C'est sur le taux réduit de ces deux processus d'altéra-

tion en fonction de la température plus basse au niveau de la surface, en comparaison de la température de consommation plus élevée qui est nécessairement maintenue au fond du pot, que l'on se fonde pour prolonger la durée de consommation. Le joint périphérique 114 entre l'ensemblecouvercle et le pot est destiné à éviter les fuites par-dessus la paroi supérieure du

pot pendant que l'on verse du café par le bec verseur 102.

Le pot 120 des fig. 7 et 8 ne diffère du pot 100 de la

fig. 5 que la par la forme de construction de l'ensemble-couver-

cle 122. L'ensemble-couvercle 122 comprend un élément-couvercle 124 qui est rendu étanche à sa périphérie, par rapport à la

paroi supérieure 126 du pot, par une bague d'étanchéité 128.

L'élément-couvercle 124 est en cuvette, de manière à former une partie en puits 130, et il est aveugle, à l'exception d'un petit trou central de passage d'air 132, de l'ordre de 1,58 mm de diamètre, et d'un passage d'air supplémentaire en trou d'épingle 134. A son extrémité supérieure, l'élément-couvercle 124 est recouvert par un dessus décoratif amovible 136, percé d'une

grande ouverture centrale 138.

Pour l'utilisation, le café est introduit dans la partie en puits 130 par l'ouverture centrale 138 et, de là, il coule dans le pot 120 Dar l'ouverture de passage centrale 132. Le trou d'épingle 134 permet un déplacement d'air à partir du pot 120 à partir du moment o le niveau du café s'élève au-dessus de l'ouverture inférieure 140 du bec verseur. Le pot à café 120 étant rempli et le café immédiatement voisin du fond étant maintenu à la température de consommation, la pression de

vapeur réduite qui résulte de la notion de différence de tempé-

rature exposée ci-dessus se traduit par une pression supra-

atmosphérique au-dessus du niveau du café contenu, en raison du

caractère restreint des moyens de pénétration d'air 132 et 134.

On notera que cet effet peut être renforcé et que la durée de conservation peut être encorre prolongée s'il n'est prévu qu'un :ot' ', :!'''.;:-r a l= plce du pusi e antral i32, auquel cas l'ens &InLe-coU7-- Jele 12a devrait être adapté sur le pot après que celui-ci a été rempli de café Dans un cas comme dans l'autre, la masse de café contenu est isolée de l'atmosphère, lorsque le pot est debout en dehors des moments o le café est versé, par une fermeture hydraulique à l'intérieur du bec verseur et par une fermeture de vapeur à travers les moyens de pénétration restreinte d'air. Ainsi, l'oxydation est fortement

limitée. De même, les pressions partielles à travers l'inter-

face liquide/gaz approchent de l'équilibre, ce qui limite forte-

ment la perte par évaporation.

L'explication de la limitation de l'oxydation et de l'évaporation par la notion de moyens de pénétration restreinte d'air est ici la même que celle qui a été donnée précédemment

à propos des fig. 1 à 4.

Bien que la combinaison des notions de "différence de température" et de 'hoyens de pénétration restreinte d'air"

aboutisse à un prolongement de la durée de conservation nette-

ment plus marqué que par l'application exclusive de l'une ou l'autre de ces notions, l'aspect le plus important en ce qui concerne la combinaison de ces notions est, semble-t-il, le fait que le bec verseur est relativement isolé, thermiquement, des

sources de chauffage (café contenu et réchauffeur). L'explica-

tion en est, semble-t-il, la suivante: étant donné que le niveau supérieur du café dans le bec verseur est la seule surface,bien que petite, o l'oxydation et l'évaporation se

produisent sans obstacle, il est visible que, dans la combinai-

son, si la température au niveau supérieur dans le bec verseur

est nettement inférieure à la température de consommation néces-

sairement maintenue, l'oxydation et l'évaporation à partir de cette surface seront réduites l'une et l'autre. Etant donné que la réduction de température est encore plus marquée qu'au niveau de la surface du café contenu dans le pot, en raison de la distance relativement plus grande, et étant donné que la ganme de température concernée se situe sur une partie exponentielle de la courbe de pression de vapeur, on peut voir l'importance qu'il y a à combiner ces notions. En effet, dans les pots à paroi mince des fig. 1 à 4, la température au niveau supérieur du café dans le conduit à bec verseur est pratiquement la même que celle du café contenu dans le pot qui entoure ce conduit, café qui, à son tour, est pratiquement à la même.tem.pérature qu'au fond du pot, du fait que celuici est fabriqué en verre au borosilicate à paroi mince, ce qui fait que la durée de conservation avec ce pot (fig. 1 à 4) est inférieure à celle de la forme de réalisation des fig. 7 et 8, appliquant les deux notions de "moyens de pénétration restreinte d'air" et de

"différence de température".

Bien que la différence de température qui peut être obtenue soit un peu moins marquée, la notion de différence de

température peut être mise en pratique avec un pot de construc-

tion composite, si au moins la partie supérieure de la paroi du pot est faite d'une matière à faible conductivité thermique. On mentionnera par exemple un pot composite, comportant un fond en acier inoxydable uni à une paroi supérieure de plastique,

par exemple de polysulfone, et à un bec verseur extérieur.

R E V EN D I C A T I O N S

1.- Récipient à café ouvert à son extrémité supérieure et destiné à contenir une quantité de café chaud dont la pression de vapeur est supérieure à la pression atmosphérique, avec un

ensemble-couvercle (16; 48) qui comporte un conduit à bec ver-

seur (24; 64) et qui ferme l'extrémité supérieure du récipient (10; 44), caractérisé en ce que le conduit à bec verseur (24; 64) s'étend depuis le voisinage du fond du récipient (10; 44) jusqu'à l'extrémité supérieure de celui-ci, de telle sorte que le café puisse être versé par le conduit à bec verseur à partir du fond du récipient, et en ce que des moyens (16, 34; 48, 60, 62) comprenant cet ensemble-couvercle (16; 48) sont:

prévus pour laisser de l'air pénétrer dans le récipient et main-

tenir une pression supra-atmosphérique dans celui-ci en présence

d'une quantité de café chaud.

2.- Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemblecouvercle (16; 48) est contenu pratiquement

en totalité à l'intérieur du profil du récipient (10; 44).

3.- Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure ouverte du conduit à bec verseur (24; 64) est contenue en totalité dans le quart inférieur du

récipient (10; 44).

4.- Récipient à café, destiné à contenir une quantité de café chaud dont la pression de vapeur est supérieure à la pression atmosphérique, ce récipient à café (10; 44) ayant une paroi périphérique (12) non percée et une extrémité supérieure ouvcrte, caractérisé par la combinaison de moyens (i6, 24, 34; 48, 60, 62, 64) pour maintenir une pression supraatmosphérique à l'intérieur du récipient (10; 44) en présence d'une quantité de café chaud et pour permettre de verser ce café à partir du fond du récipient, à t aextrceWtâ supérieurC, ouverte

de celui-ci.

5.- Récipient selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un ensemble-couvercle (16; 48) qui ferme, de manière pratiquement étanche le haut ouvert du récipient (10; 44), des moyens de passage restreints d'air (34; 60., 62) dans cet ensemble-couvercle et un conduit à

bec verseur (24; 64), fixé de manière étanche à l'ensemble-

couvercle et s'étendant depuis le voisinage du fond du récipient

jusqu'à la surface supérieure de l'ensemble-couvercle.

6.- Récipient selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemblecouvercle (48) comprend une section condenseur (56). 7.- Procédé pour réduire l'oxydation et l'évaporation de café dans un récipient (10; 44) du type a bec verseur (24; 64) suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire une quantité de café dans le récipient à

café (10; 44), à maintenir cette quantité de café à une tempé-

rature supérieure à 710C, à maintenir une pression supra-

atmosphérique à l'intérieur du récipient, et à verser le café à partir du voisinage immédiat du bas de= ladite quantité de café. 8.- que le café Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce est versé par un bec verseur (24; 64) et en ce.que l'extrémité inférieure ouverte de ce bec verseur est contenue

entièrement dans le quart inférieur du récipient (10; 44).

9.- Procédé pour réduire l'oxydation et l'évaporation de café dans un récipient du type à bec verseur, suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à faire baisser le niveau du café dans le récipient (10; 44) en versant

périodiquement une ou plusieurs tasses de café à partir du voisi-

nage immédiat du bas de ladite quantité de café, et à, maintenir ladite pression supra-atmosphérique à la suite de chaque prise de café ne reste pas plus de deux tasses de à l'intérieur du récipient périodique, jusqu'à ce qu'il

café dans le récipient.