JP2024505181A - 全自動コーヒーマシンを運転する方法および全自動コーヒーマシン - Google Patents

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Abstract

全自動コーヒーマシン(1)によりフィルタコーヒーの風味を有するコーヒー飲料を製造する方法であって、全自動コーヒーマシン(1)が、少なくとも1つの抽出ユニット(2)を有しており、抽出ユニット(2)が、抽出チャンバと、抽出チャンバ内で可動な、特に線形に摺動可能な、抽出チャンバ容積を調節するためのプランジャ(11)と、を備えている、方法において、この方法が、a.抽出チャンバ(12)にコーヒー粉末を充填するステップと、b.抽出過程の範囲内で抽出を目的として抽出チャンバ(12)に水を供給するステップと、を少なくとも有しており、少なくともプランジャ(11)は、抽出過程の少なくとも1つの抽出段階中に、ステップaにより充填が行われた後で抽出チャンバ(12)内に注ぎ込まれた状態のコーヒー粉末の体積よりも抽出チャンバ容積が大きくなる位置に配置されており、抽出過程が、複数の抽出段階(I,II,III)を有しており、抽出段階(I,II,III)において、水を、抽出段階(I,II,III)に関連して互いに異なる流速でコーヒー粉末を通してその都度流し、抽出段階(I,II,III)間の切替えを、物理的な変数、特に導電率、屈折率、ならびに/またはコーヒー粉末および/もしくは水の供給された量および/もしくは体積、ならびに/または導出されたコーヒーの量の、測定技術的な検出および/または算出により行う方法。

Description

本発明は、請求項1の前提部に記載された全自動コーヒーマシンを運転する方法ならびに本発明に係る全自動コーヒーマシンに関する。
当業者は、エスプレッソ法によって、つまり圧力下で種々様々なコーヒーバリエーションを製造する全自動コーヒーマシンを認めている。
さらに、以前からフィルタコーヒーを製造するための従来のマシンが存在している。このマシンでは、比較的緩慢かつ低圧の抽出過程に基づいて、極めてバランスのとれた風味およびアロマを有するコーヒーが得られる。
従来のエスプレッソ式の製造では、迅速なアロマ展開が行われる。全自動コーヒーマシンにおいて通常はコーヒー1杯に対して30秒未満である抽出過程により、約7.5~9バールの圧力によってより多くの揮発性のオイルおよびアロマが放出されるが、短い抽出時間に基づいて、より少ないカフェイン、タンニン酸および苦味物質が放出される。どちらの種類のコーヒーにも愛好家がいる。
独国特許発明第4240175号明細書は、自動的に作動するコーヒーマシンを備えた抽出ユニットを開示している。コーヒー製造の選択は、抽出プランジャの抽出位置によって行われる。コーヒークレマがタンピングによって製造される一方で、フィルタコーヒーはタンピングなしに製造される。独国特許出願公開第3316157号明細書でも、クレマコーヒーとフィルタコーヒーとの同様の調節が行われている。
欧州特許出願公開第0909542号明細書は、フィルタコーヒーおよびエスプレッソコーヒーを選択的に抽出するためのコーヒーマシンを開示している。
米国特許第6513419号明細書および国際公開第2007/060694号は、種々異なる種類のコーヒー、特にフィルタコーヒーを調製するためのコーヒーマシンをそれぞれ開示している。
上述の文献は、フィルタコーヒーの抽出過程を複数の抽出段階に分けることを全く開示していない。したがって、それぞれの風味物質のバランスのとれた抽出を達成することができない。
別の先行技術として、独国実用新案第202016008296号明細書が提供されているが、フィルタコーヒーの製造に関連していない。
独国特許出願公開第102018116306号明細書は、別の種類のコーヒー、例えばエスプレッソとは区別されたフィルタコーヒーの種々異なる特性を開示している。複数の抽出段階によりフィルタコーヒーを調製することは開示されておらず、この場合にむしろコーヒー粉末の混合は、抽出過程と並行して行われ、水量/体積流量は一定であるか、または有利には変更可能であってよく、有利には、一度または継続的に監視されてもよい。
したがって、本発明の根底を成す課題は、フィルタコーヒーに匹敵する風味を有するコーヒーが提供されるように、自動コーヒーマシンを運転することにある。
本発明はこの課題を、請求項1の特徴部に記載の特徴を備えた運転法および本発明に係る全自動コーヒーマシンの提供によって解決する。
フィルタコーヒーの風味を有するコーヒー飲料を製造する本発明に係る方法は、全自動コーヒーマシンによって行われる。
全自動コーヒーマシンは、少なくとも1つの抽出ユニットを備えており、この抽出ユニットが、抽出チャンバと、この抽出チャンバ内で可動な、特に線形に摺動可能な、抽出ユニットのこの抽出チャンバの容積を調節するためのプランジャと、を備えている。このような全自動コーヒーマシン自体は公知であるが、一般にはフィルタコーヒーを製造するためには使用されず、エスプレッソまたはエスプレッソベースの飲料を製造するために使用される。
プランジャは、機械的にアクチュエータによって、例えばモータによりまたは液圧的に移動させられ、これによって、抽出チャンバ容積が調節される。
本発明による方法は、以下のステップを特徴とする。
a.抽出チャンバにコーヒー粉末を充填するステップ、および
b.抽出過程の範囲内で抽出を目的として抽出チャンバに水を供給するステップ。
少なくともプランジャは、抽出過程の少なくとも1つの抽出段階中に、ステップaにより充填が行われた後で抽出チャンバ内に注ぎ込まれた状態のコーヒー粉末の体積よりも抽出チャンバ容積が大きくなる位置に配置されている。この注ぎ込まれた状態は、ステップaに基づく抽出チャンバ内のコーヒー粉末の量に一致する量のコーヒー粉末が圧縮されずに存在している場合に生じるばら材料体積に関する。
プランジャの第1の位置では、抽出チャンバの容積は、コーヒー粉末と水との懸濁液が存在することができるように拡張されている。この懸濁液内で、コーヒー粉末は、抽出チャンバの底部に沈殿している、かつ/または懸濁液内に浮遊して存在していてよい。
コーヒー粉末は、ステップbの開始時に、注ぎ込まれた状態で実質的に圧縮されずに存在していてよい。このことは主として、形を整えるためにコーヒー粉末を僅かに圧縮することが可能であることを意味する。典型的には、ばら材料は、円錐形の形状を有している。しかし、コーヒー粉末の体積を、大規模に機械式にタンピングすることなしに、円筒形の形状に形を整えることができる。これに対して、コーヒー粉末ばら材料の非機械的なタンピングおよび/または圧縮、つまり外部から作用する機械的な力を伴わないタンピングまたは圧縮は、コーヒー粉末の膨潤による抽出方法にとって固有のものである。
コーヒー粉末は、充填が行われた後に、かつ特に抽出過程の前に幾らか圧縮されてよい。しかし、好適な実施バリエーションでは、コーヒー粉末は実質的に圧縮されずに存在している。このことは、コーヒー粉末が、緩いばら材料としての注ぎ込まれた状態に対して、15vol%未満、特に10vol%未満だけ、圧縮されていることを意味している。
このほんの僅かである小さな圧縮は、例えばコーヒー粉末に円筒形の基本形状を付与するために、コーヒー粉末の形を整える範囲内で行うことができ、この基本形状では、抽出は、ばら材料にとって典型的な円錐形状のときよりも均一に行われる。
次いで、少なくとも1つの抽出段階中に、水がコーヒー粉末を通って流れることができ、その際に、注ぎ込まれた状態に対してさらに圧縮する、機械的な押圧力がコーヒー粉末に加えられることはない。しかし、外部の機械的な押圧力がコーヒー粉末に加えられることがないにもかかわらず、コーヒー粉末の膨潤に基づいて圧縮が生じ得る。特に、ステップbで供給された水は、実質的に押圧力を加えることなしに、コーヒー粉末を通って流れることができる。
したがって、プランジャは、第2の位置に摺動可能または移動可能である。この第2の位置において、プランジャは、好適には抽出過程前に、コーヒー粉末の形を整える。これにより、コーヒー粉末量に依存して、抽出チャンバ内での均一な分布を達成することができる。
さらに、かつ同様に任意に、プランジャは、第1の位置において最大限に後退していてよく、これにより、抽出チャンバの容積が最大限に拡張されている。個別の抽出段階は、このように最大限に後退された位置で行われてよい。この場合、懸濁液とプランジャの端面との間に空気スペースが存在していてもよい。しかし、上述の第1の位置は、必ずしも最大限に走出した状態を成す必要はなく、より僅かに走出していてもよい。
主抽出段階に付加的に、別の抽出段階が設けられていてもよい。コーヒー挽砕のような準備ステップまたは例えば定置洗浄(CIP:clean in place)による続く洗浄のような後処理ステップも、本発明に係る方法の一部であってよい。この場合、CIP洗浄では部材を取り外す必要はなく、洗浄は、全自動マシン内で自動的なプロセスにより行うことができる。
この方法によって、全自動コーヒーマシンにおいてフィルタコーヒー製造を実行することが簡単な形式で可能になる。自由な水体積は、特にコーヒー粉末の浮遊を可能にする。さらに、コーヒー粉末が、圧縮されていない状態でより容易に周流され得る。
それぞれの風味物質のバランスのとれた抽出のために、抽出過程が、複数の抽出段階を有しており、これらの抽出段階において、水を、抽出段階に関連して互いに異なる流速でコーヒー粉末を通してその都度流すと有利である。
抽出段階間の切替えは、本発明によれば有利には、物理的な変数、特に導電率、屈折率、ならびに/またはコーヒー粉末および/もしくは水の供給された量、ならびに/または導出もしくは流出したコーヒーの量もしくは体積の、測定技術的な検出および/または算出により行われる。これにより、最大量の風味物質を抽出することができる。コーヒーは自然生成物であり、その風味物質は、栽培地域、焙煎方法、保管等に応じて変化し得る。コーヒー粉末量を含め、送出量に依存して水量制御された切替えのバリエーションが好適である。
本発明の有利な構成は、従属請求項の対象である。
上述したように、プランジャは抽出過程中に、以下で停止位置とも呼ぶ第1の位置に留まっていてよい。
好適には、抽出チャンバ容積は、ステップbの開始時に、注ぎ込まれた、特に圧縮されていない状態におけるコーヒー粉末の体積よりも少なくとも50%大きくてよく、好ましくは2倍の大きさであってよい。
さらに好適かつ有利には、抽出チャンバは、ステップbの開始時に、コーヒー粉末だけが抽出チャンバ内に配置されているように構成されている。むしろ、コーヒー粉末から成るばら材料には、抽出チャンバの空いている容積が隣接しており、この空いている容積にステップbにおいて湯が満たされる。
この文脈において、特に有利には、抽出過程が、
a)第2の流速を有する第1の抽出段階および
b)第1の流速を有する第2の抽出段階および/または好ましくは第3の流速を有する第3の抽出段階
を有しており、ここで、第2の流速は、第1の流速および/または第3の流速よりも小さくてよい。
少なくとも2つ、好ましくは3つの抽出段階への抽出過程の分割が有利であり、これらの抽出段階にはそれぞれ、互いに異なる少なくとも2つ、好ましくは3つの流速のうちの1つの流速が割り当てられていてよい。
例えば、上述した第2の抽出段階は、主抽出段階として構成されていてよい。さらに、第1の抽出段階は抽出開始段階として構成されており、第3の抽出段階は後抽出段階として構成されていてよい。しかし、この分類または時間的シーケンスは、必ずしも規定されていない。したがって、上述の第2の抽出段階が、同時に、抽出過程の第1の抽出段階または最後の抽出段階であってもよい。
これらのプロセス段階は、有利には相前後して、特に好ましくは直接に相前後して経過する。
第2の流速は、好ましくは第3の流速よりも小さく、第3の流速は好ましくは第1の流速よりも小さい。
抽出過程の少なくとも1つの抽出段階のための流速が、比較的緩慢であってよく、10ml/秒以下、好ましくは2~5ml/秒であってよい。
好適には、抽出過程の少なくとも第2の抽出段階のための流速が、2~5ml/秒であってよい。同様に好適には、抽出過程の少なくとも第1の抽出段階のための流速は、5~10ml/秒であってよい。さらに、抽出過程の少なくとも第3の抽出段階のための流速は、10~15ml/秒であってよい。
全自動コーヒーマシンは、コーヒーミルをさらに備えていてよく、方法は、フィルタコーヒーのために予め規定されたサイズにコーヒー豆を挽くステップを有している。公知であるように、フィルタコーヒーのための挽砕度は、エスプレッソコーヒーのための挽砕度よりも粗い。したがって有利には、コーヒーミルの運転パラメータは、ユーザによる「フィルタコーヒー」の飲料希望または選択時に、フィルタコーヒーのために最適な挽砕度に、全自動コーヒーマシンによって自動的に調節される。
挽砕度は、DIN44539に従って求めることができる。DIN44539は、挽砕度を分類するための3つの段階を定義している。ここで、挽砕物、ここではコーヒー粉末の50%を超える割合を占めるべき粒径が定義される。値x50,3は、測定プロトコルにおいて、挽砕分布の50%が、挙げられた測定値よりも粗く、50%が挙げられた測定値よりも細かいことを示す。個別の粒径割合の算出は、DIN10765によるエアジェットシーブ法を用いて行われる。上述の規定は、本発明の優先時点でそれぞれ最新の版に関する。
挽砕度「細挽き」
最大0.25mmまでの全ての粒径が、50%を超える割合になる。
挽砕度「中挽き」
0.25mm~0.71mmの粒径が、50%を超える割合になる。
挽砕度「粗挽き」
0.71mmよりも大きな全ての粒径が、50%を超える割合になる。
本方法のためには、挽砕度「中挽き」または特に好ましくは「粗挽き」が推奨される。
プランジャが、抽出過程前にコーヒー粉末の形を整えることが推奨され、これにより、抽出チャンバの容積が、形を整えている間に、かつ形を整える意図において減じられる。
プランジャは、最初に形を整えた後に再び引き戻され、これによりコーヒー粉末上には載置されていない。これにより、大きな抽出空間が生じ、この大きな抽出空間内には、水との接触時にコーヒー粉末が膨潤するためにより多くの空間が提供されている。同時に、圧縮されていないコーヒー粉末は、より小さな通流抵抗を有している。
この作業形式では、圧縮されていない通流挙動を前提とすることができる。これに対して、コーヒーフィルタ内での通常のフィルタコーヒーの製造時に、コーヒー粉末はまず沈殿しなくてはならないことが多く、このことは付加的な時間手間を意味する。さらに、抽出過程前にプランジャが戻される場合、これにより抽出チャンバの容積が再び拡張し、好ましくは、形を整えた状態における容積に対して少なくとも100%だけ拡張し、これによって緩慢な抽出および低い圧力での水の通流が可能になると有利である。
プランジャが、抽出過程全体の間中、停止位置に留まっていると有利である。プランジャは、抽出開始中および/または後抽出中に移動されてもよい。
少なくとも抽出段階中に、緩慢な抽出が推奨される。
さらに、全自動コーヒーマシンは、フィルタ、例えばスクリーンおよび特にCIPに適した永久フィルタを有していてよい。
抽出段階の変更は、特に、導電率および/または光屈折率の検出によって行うことができ、検出のための測定センサは、抽出ユニットの流れ技術的に下流側に配置されており、これにより、完成したコーヒー、つまり最終製品の測定結果が、変更の基礎とされる。代替的かつ好適には、まだ調製中に特性に影響を与えるために、測定センサが抽出ユニットの上流側にも配置されていてよい。
特に好適には、抽出段階の変更は、供給されたコーヒー粉末の量を考慮しながら、供給された水量を検出することによって生じさせることができる。供給されたコーヒー粉末の量は、例えば挽砕出力の調節の範囲において考慮することができる。予め調節された挽砕度でのmg/s単位の挽砕出力を、フィルタコーヒーの規定された体積に対する顧客要求に応じて、水量に適合させることができる。
さらに、抽出過程中の抽出圧力は、好ましくは2.5バール未満である。
好適には、抽出チャンバは、抽出過程中のコーヒーのための流出部を除いて閉じられている。場合によって、同様に湯用の供給部も開かれていてよい。
好適には、2つの抽出段階を切り替えるために、抽出過程中に流速の段階的な調節が行われる。好ましくは、抽出過程の全ての別の抽出段階間の切替えも、同様に段階的に生じさせることができる。
全自動コーヒーマシンはさらに、1つ以上の調整機構を備えた、給湯ボイラから送出ユニットへのバイパス管路を有していてよく、湯の送出が、好ましくは抽出過程と同時に、かつ/または抽出ユニットからのコーヒーの送出と同時に、予め規定されたコーヒー体積を達成するために行われる。調整機構として、1つ以上の弁を使用することができる。各弁は、互いに異なる流速を規定する。
さらに本発明によれば、全自動コーヒーマシンであって、少なくとも1つの抽出ユニットであって、抽出ユニットが、抽出ユニットの抽出チャンバの容積を調節するために線形に摺動可能なプランジャを備えた抽出ユニットと、本発明に係る方法を実施するように構成されている制御および/または評価ユニットと、を備えている、全自動コーヒーマシンが提案されている。
全自動コーヒーマシンは、有利には、給湯ボイラを有していてよく、流速を調節するための流量制限器が、給湯ボイラと抽出ユニットとの間に配置されている。このことは、第1の抽出段階、第2の抽出段階および/または第3の抽出段階のそれぞれに応じて、かつ/または場合によっては別の任意の抽出段階に応じて流速を調節することを可能にする。
流量制限器が、互いに異なる流速を有する複数の抽出段階を有する抽出過程を保証するために流速を段階的に調節するように構成されている複数の調整機構、例えば弁を有していてよい。段階的な調節は、この場合所望の流速の極めて直接的な調節を可能にする一方で、無段階の調節では、検出が困難である後流出量が、あまり最適ではない調量を許容してしまうことが多い。
以下では本発明を、本発明に係る方法の実施例に基づいて、以下の図面について詳細に説明する。
本発明に係る全自動コーヒーマシンの第1のバリエーションの構造を示す概略図である。 本発明に係る全自動コーヒーマシンの第2のバリエーションの構造を示す概略図である。 本発明に係る全自動コーヒーマシンの第3のバリエーションの構造を示す概略図である。 a~gは、本発明に係る方法の実施中の、互いに異なる運転位置にあるプランジャを有する全自動コーヒーマシンの抽出ユニットを示す詳細図である。 本発明に係る方法の実施時の抽出過程の経過に応じた様々な物理量の測定を示す図である。 本発明に係る方法の第1の実施バリエーションによる、複数の抽出段階を備える抽出過程に関する、例えば導電率による例示的なコーヒー抽出の測定図である。 本発明に係る方法の第2の実施バリエーションによる、複数の抽出段階を備える抽出過程に関する、例えば導電率による例示的なコーヒー抽出の測定図である。
図1には、本発明に係る全自動コーヒーマシン1の基本的な構造が図示されている。
全自動コーヒーマシン1は、中央構成ユニットとして、抽出ユニット2と給湯ボイラ3とを有している。水を供給するために、全自動コーヒーマシンは水流入部4を有している。水流入部4は、例えば、取出し可能な水リザーバまたは水道管への接続部であってよい。
さらに、全自動コーヒーマシン1は、供給された水を給湯ボイラ3内に圧送するための水ポンプ5を有している。
さらに、全自動コーヒーマシン1は、流量を特定するための測定装置6を有している。この測定装置6は、本実施例では、流れ技術的に給湯ボイラ3の上流側に配置されており、この位置においてボイラへの水の供給量の調整を可能にする。代替的または付加的には、給湯ボイラ3と抽出ユニット2との間に、かつ/または流れ技術的に抽出ユニット2の下流側にも、流量を特定するための同様の測定装置が配置されていてよい。流量を特定するための測定装置6は、有利には、羽根車式流量計として構成されてよい。
さらに、供給管路は、給湯ボイラ3の上流側に逆止弁(Rueckstossventil)7を有している。
次いで、給湯ボイラ3は、供給された水を、好ましくは80~96℃の温度にまで加熱する。この温度範囲内で、所望のホット飲料に応じた水温の可変の調節を行うことができる。さらに、全自動コーヒーマシンは、抽出温度の、製品に応じた調節を達成するために、冷水を混合するための管路(図示せず)を有していてよい。次いで、このように温められた水が好ましくは調量されて、抽出ユニット2へと送られる。
給湯ボイラ3または代替的に抽出ユニット2に調量装置が既に備えられていない限り、給湯ボイラ3と抽出ユニット2との間に、それぞれのステップにおいて必要となる温水の流量をより正確に調量するために、流量制限器8が設けられていてよい。
図1aに示した流量制限器は、抽出ユニット2に供給される湯の流速の段階的な調節、特に段階的な制御を可能にする。このために、図1aでは、それぞれ3つの抽出弁8a~8cが設けられており、各抽出弁は互いに異なる横断面を有していてよく、したがって、抽出ユニットへの互いに異なる流速を示す。好適には、それぞれ1つの抽出弁が開かれているのに対して、別の2つの抽出弁は閉じられている。
図1bに示したバリエーションでは、流量制限器8が、2つの抽出弁8aおよび8bによって実現されている。このバリエーションでも、それぞれ個別の抽出弁8aまたは抽出弁8bの開放によって、または両方の弁8aおよび8bの同時的な開放によって、全体として少なくとも3つの流速が調節可能である。好ましくは、図1bに示したバリエーションでは、横断面ひいては弁、例えば手動で調節されるニードル弁によって、流速を無段階に調節可能である。したがって、さもなければ段階的に調節される水量の供給の、無段階の流量調節が可能である。
図1cは、流速を調節するために無段階の弁8dが使用されるバリエーションを開示している。しかし、直接的かつ迅速な調整を可能にするためには、流速の段階的な切替えが好適である。さらに、冗長性の理由から、段階的なバリエーションでは、弁の故障時にも依然として、減じられた選択オプションを有するコーヒー供給のための非常運転を保証することができる。さらに、図8aおよび図8bに示した段階的な調節により、明確または一義的な切替え状態で迅速な供給および導出が可能である。
エスプレッソマシンでは、この箇所に圧力制限器が設けられていることが多いのに対して、本発明では好適には、流量制限器、例えば絞り、好ましくは可変に駆動制御可能な絞りが提供される。代替的には、圧力制限器および流量制限器の機能を、調整機構内で一緒に実施することも可能であり、これにより、全自動コーヒーマシンはより多様に、つまりより多くのコーヒーバリエーションを製造するために使用可能である。
抽出ユニット2は、好ましくは抽出チャンバ12を有しており、抽出チャンバ12の容積は、線形に走行可能なプランジャ11によって調節可能である。プランジャ位置は、可変に調節可能である。さらに、抽出ユニット2は、フィルタ15、好ましくは永久フィルタを有している。永久フィルタは、好ましくはCIPに適している。永久フィルタとは、特にマイクロ微細スクリーンであってよい。特に好適には、スクリーンは、1.×10mm上に少なくとも30,000個の孔、好適には少なくとも40,000個の孔を有していてよい。
抽出ユニットへのコーヒー粉末の充填は、手動の充填によって、つまり例えば供給縦孔を介して粉末を直接投入することによって行うことができ、あるいはまた抽出ユニットへの供給の直前に完全な豆を挽くことによって行うことができる。このために、全自動コーヒーマシンは、図示されていないコーヒーミルを有していてよい。フィルタコーヒー用のコーヒー粉末は、エスプレッソ粉末に比べて大抵はより粗い挽砕度を有しているので、組み込まれたコーヒーミルが、変更可能な挽砕度を製造するために装備されていると有利である。挽砕度は、コーヒーの種類およびフィルタ、特に永久フィルタの種類に合わせられている。対応するパラメータは、例えば、微細度または分布である。可変の挽砕度を有するコーヒーミルのさらなる詳細については、本出願の範囲において参照されるDIN44539(本出願の時点での最新の版)から読み取ることができる。挽砕度は、例えば挽砕時間、回転数、挽砕要素の圧力および/または挽砕要素の粗さの変更によって可変に調節することができる。
流量制限器8に対して付加的または代替的には、全自動コーヒーマシン1は、測定センサ9、特にコーヒー特性を特定するための物理的な測定センサを有していてよい。この測定センサは好ましくは、流れ技術的に抽出ユニット2の下流側に配置されている。このコーヒー特性は、好ましくは、導電率、光屈折率、圧力および/または温度であってよい。この文脈における測定の1つのバリエーションは、とりわけ、独国特許出願公開第102018116306号明細書に詳細に記載されているので、その明細書が参照される。代替的、特に好適には、測定センサは、抽出ユニットを出たコーヒーの体積流量も求めることができる。
最後に、コーヒーが送出ユニット10に送られる。付加的には、全自動コーヒーマシン1は、様々な位置に、さらに別の遮断弁および/または変向弁を有していてよい。
特に、全自動コーヒーマシンは、給湯ボイラ3と送出ユニット10との間に、湯が事前に抽出ユニット2を通って流れることなしに、送出ユニットに湯を供給するためのバイパス管路17を有している。特に、バイパス管路17によって、コーヒーに対して湯が並行して供給されることに基づいて、コーヒーの調製時間の短縮が可能になる。特に、後抽出段階では風味物質がほとんど抽出されないことがあるので、所望の体積になるように湯を供給することによって調製時間が短縮される。バイパス管路17を介して、抽出ユニットにおいて抽出時間が比較的長い場合に該当し得るような苦味物質は供給されない。それにもかかわらず、所望の体積を維持することができる。
送出ユニットへの湯の供給は、予め規定された複数の流入速度で行うことができ、この場合、流速を調節するために、調整機構16、例えばバイパス弁16aおよび16bが設けられている。流速および流入体積は、好ましくは、測定センサ9によって求められた値に依存して、または流速に依存して行うことができる。
抽出ユニット2および/または給湯ボイラ3の作業様式は、制御および/または評価ユニット13を介して制御される。制御および/または評価ユニットは、好ましくは、計算ユニットとデータメモリとを有しており、このデータメモリには、本発明に係る方法の実施時に呼び出される1つ以上のデータセットまたはデータベースが格納されている。
フィルタコーヒーの特性を備えた、コーヒー飲料を製造する、本発明に係る方法は、複数のステップにより行われる。プランジャユニットとして構成された抽出ユニット2および全自動コーヒーマシンの別のコアコンポーネントが、全自動のフィルタコーヒー製造のために使用される。
抽出チャンバ12には、予め規定された量のコーヒー粉末が供給され、このコーヒー粉末を通して、プランジャが引き戻されている場合に、僅かな体積流量で湯が流される。この条件下で抽出されたコーヒーは、抽出されたばかりのフィルタコーヒーにとって特有の特徴を有している。研究は、製造されたコーヒー飲料が、例えばガラスフィルタ内でのフィルタコーヒー製造に直接的に比類する結果を有していることを示した。以下に、本発明に係る方法を、1つの実施バリエーションについて詳細に説明する。
第1のステップでは、希望する飲料の入力がユーザによって行われる。希望する飲料は、例えば携帯電話アプリによって、または操作要素、例えば全自動コーヒーマシンに設けられた操作フィールドまたはボタンの操作によって、電子的に伝達することができる。
次いで、任意の第2のステップでは、コーヒー豆を、コーヒーミルによってフィルタコーヒーにとって最適なサイズに挽く。例えばエスプレッソ豆またはコーヒー豆のための複数の貯蔵タンクを備えた機械では、任意に、コーヒーミルに供給される豆の種類の選択も行うことができる。
代替的には、抽出ユニットにコーヒー粉末を、第1のステップの前後に、直接投入することによって供給することもできる。
図2a~図2cに示した第3のステップでは、全自動コーヒーマシン1の抽出チャンバ12への充填が行われる。例えば、スライダ14の開放を介して(図2aおよび図2bを参照)、抽出チャンバ12が開かれ、挽かれたコーヒー粉末が供給される(図2bおよび図2cを参照)。その後に図2cでは、コーヒー粉末は円錐形で存在している。
図2cに図示した第4のステップでは、次いで、抽出チャンバの閉鎖が、例えばスライダ14の操作によって行われ、かつ抽出チャンバ12の密閉が行われる。抽出ユニット2のプランジャ11は、コーヒー粉末の形を整えるために、コーヒー粉末量に依存して短時間操作されることができる。これは、図2dにおいて行われる。コーヒー粉末は単に僅かに圧縮され、かつより均一な抽出を達成するために、円筒形に成形されるのみである。その後に、プランジャは、抽出チャンバ容積を増大させるために再び元の位置に戻される。
次いで、抽出チャンバ12は、水を導入するために拡張されるので、コーヒー粉末を水との接触時に膨潤させることができる空間が生じる。これは、図2dおよび図2eにおいて確認可能である。
第5のステップでは、第1の流れ速度で湯が供給される。このステップは以下で、例えば抽出開始段階における第1の抽出段階と呼ばれる。この第1の抽出段階では、抽出チャンバへの部分的かつ迅速な充填が行われる。アロマ物質の相移行を保証するために、任意で、幾らかの保持時間が設けられていてよい。好適には、抽出開始中の流れ速度は、9~12ml/秒である。抽出開始段階における迅速な供給後には、体積流量が低減されるが、1つ以上の抽出弁が開放されたままである保持時間が設けられていてよい。この保持時間は、好ましくは少なくとも3秒であってよい。
次に、第6のステップでは、第2の流速での第2の抽出段階において湯の新たな供給が行われる。このステップは、例えば、主抽出段階であってよい。この場合に、好ましくは5ml/秒未満、特に好ましくは3ml/秒未満の流れ速度で緩慢に湯が供給される。均一な抽出は、可溶性物質も取り込まれる緩慢な通流により達成される。
第6のステップの最後に、水内への大部分のアロマ物質の物質移行が完了している。抽出段階の持続時間は、時間、量(供給される水の体積または質量)、圧力および/または特に好適には導電率に依存して制御されてよい。
最後に、第7のステップでは、流れ速度が、例えば5~10ml/秒にまで再び高められる。流れ速度または流速の概念は、本出願の文脈において同義的に理解されるべきである。この第3の流れ速度は、いわゆる後抽出段階であってよい第3の抽出段階に相当する。この段階は、バランスのとれた抽出結果を得るために好適である。
最後に、第8のステップでは、抽出チャンバからのコーヒー粉末の排出が行われる。
個別の抽出段階中に、抽出チャンバが流出側で開かれたままであってよく、これによりコーヒーは各段階後に、つまり調製中にコーヒーカップに放出される。
抽出チャンバ内にあるコーヒーは、必要に応じて、プランジャが閉じることにより送出部に供給することができる。
4バールまたは特に2.5バールの圧力は、好適には、全ての抽出段階にわたるコーヒーの製造中に超過されない。むしろ、コーヒーの調製は、特に好適には、抽出段階中のプランジャ11による付加的な圧力なしに行うことができる。
互いに異なる抽出段階間の段階移行は、以下の物理的な変数に依存して行われてよく、かつコーヒー粉末の量および総水量に依存して変化し得る。
a)データセット値に基づく時間制御、または時間x[秒]の経過後の事前設定による時間制御。
このバリエーションは、特にコーヒーの量、水体積および/または所望のコーヒー体積によって変化する。
b)データセット値に基づく量制御、または量x[ml]にしたがった/量x[ml]による事前設定による量制御。
c)データセット値に基づく導電率制御、または抽出過程中に測定される伝導性[mS/cm]の物質の割合が下回った後の事前設定による導電率制御。
このバリエーションでは、特に、伝導性の物質の割合の大部分がいつ抽出されたかを特定することができる。
それぞれの抽出段階中の温水または湯の体積流量は、閉ループ制御(調整)または開ループ制御(制御)されてよく、コーヒー粉末の量ならびに総水量に依存して変化してよい。
製造は、好適には「カップ形式」で行われ、例えば送出部の上流側で全自動コーヒーマシンの内部の保温器における貯蔵も考えられる。
コーヒー粉末から飲料内に大きな粒子(俗に、かす)が混ざることは、好ましくはフィルタの使用により阻止される。
抽出チャンバ体積を、可変に、好ましくは抽出前に自動的に変更し、コーヒーの所望される送出体積に適合させることができる。
抽出圧力は、好ましくは、測定データ収集のために、抽出チャンバ12の上流側かつ/または下流側で求めることができる。
以下に、具体的な調製シーケンスを1つの実施バリエーションとして記載する。
抽出段階
I. 0~8秒[80ml] 抽出開始
II. 8~40秒[70ml] 抽出
III. 40~70秒[150ml] 後抽出
パラメータ
量: 300ml
期間: 70秒
秤量: 10g
導電率: 2.45mS/cm(φ)
抽出圧力: 0.5バール
抽出温度: 92℃
これらの条件で、図3の測定グラフが作成された。抽出開始段階Iでは、水の迅速な供給に基づく圧力上昇が認められ、プランジャ11によっては小さな圧力しか形成することができない。
主抽出段階II中に、導電率の上昇に基づいて、この抽出段階IIにおいて内容物の大部分が移行していることが認められる(図3b)。流速(図3c)は、抽出開始段階Iにおける速度よりも著しく低い。圧力曲線から認めることができるように、主抽出段階は実質的な圧力上昇なしに行われる(図3a)。
この圧力は後抽出段階IIIにおいて再び上昇する。通流速度も同様に高められている。導電率は主抽出段階と比べて低く、経過するにつれて連続的にさらに低下する。
図4には、抽出過程が互いに異なる3つの抽出段階I,II,IIIで経過する第1のバリエーションが図示されている。体積流量Q抽出a、bおよびc、ひいては第1、第2、および第3の流速も、抽出段階に応じて変化する。導電率に基づいて、風味物質の抽出が追跡可能である。特に第3の抽出段階IIIにおいて、僅かな風味物質しか抽出されないことを認めることができる。
図4に示した個別の抽出段階にとって、かつ別の方法バリエーションにとって好適な流速または体積流量は、以下の通りである。
第1の流速: Q抽出a: 2~5ml/秒
第2の流速: Q抽出b: 5~10ml/秒
第3の流速: Q抽出c:10~15ml/秒
図5は、本発明に係る方法の代替的な第2のバリエーションを示している。この方法では、2つの抽出段階IおよびIIが、抽出チャンバを通る同一の体積流量Q抽出aで実施され、かつ第3の抽出段階IIIは、異なる体積流量Q抽出cで、バイパス管路を介した湯の体積流量Qバイパスaと同時に行われる。この第3の抽出段階IIIにおいて、場合によっては幾つかの苦味物質の残りの抽出の他に、特にコーヒーの所望の体積も達成される。
図5に基づいて確認可能であるように、本発明に係る方法は、必ずしも互いに異なる3つの体積流量または流速を有する3つの抽出段階を含んでいる必要はないが、3つの抽出段階を含むことによって、よりバランスのとれた風味を達成する可能性が生じる。
バイパス体積流量Qバイパスbは、例えば、第2の抽出段階IIで、または第3の抽出段階IIIの終了後に抽出過程の最後に接続され得る。
1 全自動コーヒーマシン
2 抽出ユニット
3 給湯ボイラ
4 水流入部
5 水ポンプ
6 流量を特定するための測定装置
7 逆止弁
8 流量制限器
8a~8c 抽出弁
9 測定センサ
10 送出ユニット
11 プランジャ
12 抽出チャンバ
13 制御および/または評価ユニット
14 スライダ
15 フィルタ
16 調整機構
16a~16b バイパス弁
17 バイパス
図3a 抽出経過にわたる圧力測定
図3b 抽出経過にわたる導電率
図3c 抽出経過にわたる流量測定
I 第1の抽出段階
II 第2の抽出段階
III 第3の抽出段階

Claims (26)

  1. 全自動コーヒーマシン(1)によりフィルタコーヒーの風味を有するコーヒー飲料を製造する方法であって、前記全自動コーヒーマシン(1)が、少なくとも1つの抽出ユニット(2)を有しており、該抽出ユニット(2)が、抽出チャンバと、該抽出チャンバ内で可動、特に線形に摺動可能な、抽出チャンバ容積を調節するためのプランジャ(11)とを備える、方法において、該方法が、
    a.前記抽出チャンバ(12)にコーヒー粉末を充填するステップと、
    b.抽出過程の範囲内で抽出を目的として前記抽出チャンバ(12)に水を供給するステップと、
    を少なくとも有しており、
    少なくとも前記プランジャ(11)は、前記抽出過程の少なくとも1つの抽出段階中に、前記ステップaにより充填が行われた後で前記抽出チャンバ(12)内に注ぎ込まれた状態の前記コーヒー粉末の体積よりも抽出チャンバ容積が大きくなる位置に配置されており、前記抽出過程が、複数の抽出段階(I,II,III)を有しており、該抽出段階(I,II,III)において、水を、前記抽出段階(I,II,III)に関連して互いに異なる流速で前記コーヒー粉末を通してその都度流し、前記抽出段階(I,II,III)間の切替えを、物理的な変数、特に導電率、屈折率、ならびにコーヒー粉末および/もしくは水の供給された量および/もしくは体積、ならびに/または導出されたコーヒーの量の、測定技術的な検出および/または算出により行うことを特徴とする、方法。
  2. 前記抽出段階(I,II,III)の変更を、コーヒー粉末の供給された量を考慮しながら、供給された水量を検出することによって生じさせる、請求項1記載の方法。
  3. 前記抽出段階(I,II,III)の変更を、測定センサ(9)による測定値の検出により行い、検出のための前記測定センサ(9)が、前記抽出ユニット(2)の流れ技術的に下流側に、または好ましくは上流側に配置されている、請求項1または2記載の方法。
  4. 前記注ぎ込まれた状態に対してさらに圧縮する機械的な押圧力を前記コーヒー粉末に作用させることなしに、前記水を前記少なくとも1つの抽出段階中に前記コーヒー粉末を通して流す、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 前記コーヒー粉末が、前記注ぎ込まれた状態で、前記ステップbの開始時に実質的に圧縮されずに存在している、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 前記抽出チャンバ容積が、前記ステップbの開始時に、前記注ぎ込まれた状態の前記コーヒー粉末の体積よりも少なくとも50%大きく、好ましくは少なくとも2倍の大きさである、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 前記抽出チャンバは、前記ステップbの開始時に、前記コーヒー粉末だけが前記抽出チャンバ内に配置されているように構成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. 前記抽出過程が、第2の流速を有する第1の抽出段階(I)と、第1の流速を有する第2の抽出段階(II)と、好ましくは、第3の流速を有する第3の抽出段階(III)とを有しており、前記第2の流速が、前記第1および/または前記第3の流速よりも小さい、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 前記抽出過程の少なくとも1つの抽出段階のための流速(Q抽出aまたはQ抽出b)が、10ml/秒以下、好ましくは2~5ml/秒である、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 前記抽出過程の少なくとも前記第1の抽出段階(I)のための流速(Q抽出b)が、5~10ml/秒である、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
  11. 前記抽出過程の少なくとも前記第2の抽出段階(II)のための流速(Q抽出a)が、2~5ml/秒である、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. 前記抽出過程の少なくとも前記第3の抽出段階(III)のための流速(Q抽出c)が、10~15ml/秒である、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 前記全自動コーヒーマシン(1)がコーヒーミルを備えており、当該方法が、フィルタコーヒーのために予め規定されたサイズにコーヒー豆を挽くステップを含む、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. 前記プランジャ(11)が、前記ステップbの前に、前記コーヒー粉末のばら材料の実質的な圧縮なしに前記コーヒー粉末のばら材料の形を整え、これにより、形を整えている間に、前記抽出チャンバ(12)の容積が減じられる、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
  15. 前記抽出過程前に、前記プランジャ(11)を前記第1の位置に戻し、これにより前記抽出チャンバ(12)の前記容積が再び拡張され、好ましくは、形を整えた状態における容積に対して少なくとも100%だけ拡張されている、請求項14記載の方法。
  16. 前記プランジャ(11)が、前記抽出過程全体の間中、第1の位置に留まる、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。
  17. 前記プランジャ(11)を第2の位置に移動可能であり、該第2の位置において、前記プランジャ(11)が、特に形を整える間に、前記コーヒー粉末に押圧力を加えることなしに、前記コーヒー粉末上に端面に沿って、好ましくは全面的に載置する、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
  18. 前記プランジャ(11)が、前記第1の位置において、前記抽出ユニット(2)の構造的な構成に制限されて、最大限に引き出されている、請求項1から17までのいずれか1項記載の方法。
  19. 前記全自動コーヒーマシン(1)が、フィルタ(15)、特にCIPに適した永久フィルタを、特に前記抽出ユニット(2)の一部として有している、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
  20. 前記抽出過程中の前記抽出圧力が、4バール未満、好ましくは2.5バール未満である、請求項1から19までのいずれか1項記載の方法。
  21. 前記抽出チャンバ(12)が、湯のための流入部および/またはコーヒーのための流出部を除いて、前記抽出過程中に閉じられている、請求項1から20までのいずれか1項記載の方法。
  22. 前記全自動コーヒーマシンが、1つ以上の調整機構を備えた、給湯ボイラから送出ユニット(19)へのバイパス管路を有しており、湯の送出が、好ましくは前記抽出過程と同時に、かつ/または前記抽出ユニットからのコーヒーの送出と同時に、予め規定されたコーヒー体積を達成するために行われる、請求項1から21までのいずれか1項記載の方法。
  23. 前記抽出過程中の前記流速の段階的な調節が、2つの抽出段階の切替えのために行われる、請求項1から22までのいずれか1項記載の方法。
  24. 少なくとも1つの抽出ユニット(2)であって、該抽出ユニット(2)の抽出チャンバ(12)の容積を調節するために線形に摺動可能なプランジャ(11)を備えた、抽出ユニット(2)と、請求項1から23までのいずれか1項記載の方法を実施するために構成されている、制御および/または評価ユニット(13)と、を含む、全自動コーヒーマシン(1)。
  25. 前記全自動コーヒーマシン(1)が、給湯ボイラ(3)を有しており、流速を調節するための流量制限器(8)が、前記給湯ボイラ(3)と前記抽出ユニット(2)との間に配置されている、請求項24記載の全自動コーヒーマシン。
  26. 前記流量制限器(8)が、互いに異なる流速を有する複数の抽出段階を有する抽出過程を保証するために流速を段階的に調節するように構成されている、請求項24または25記載の全自動コーヒーマシン。
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