饮料机及用于制作咖啡饮料的方法与流程

本发明涉及一种用于制作咖啡饮料的咖啡机。本发明还涉及一种用于制作咖啡饮料的方法。

背景技术：

咖啡饮料(例如浓缩咖啡、卡布其诺、牛奶咖啡、白咖啡或加香增味咖啡)当今非常普遍并受欢迎，并且可以以很多不同的方式获得，尤其是依据其原混合物和萃取饮料的方式。在现有技术中用于制作咖啡饮料的咖啡机及用于在咖啡机中制作咖啡饮料的方法已广为人知。在普通咖啡机中，热水流过容纳在冲泡室或泡制容器(例如，金属过滤器)中的一层研磨咖啡(咖啡粉)。流过该层研磨咖啡的水通常被加热到85℃至110℃之间，而且在一定压力下被引导到冲泡室或泡制容器中，以便冲泡研磨咖啡。所制作的这类咖啡饮料及其混合物和味道很大程度上取决于流经研磨咖啡的水的温度和压力。

例如，申请号为ep2314183a1的欧洲专利申请公开了一种设置有水压调节器的咖啡机和一种用于控制咖啡机的过滤室中的压力的方法。所公开的咖啡机包括：液压泵；至少一个分配装置，该分配装置包括过滤单元，其用作冲泡室并且可填充有研磨咖啡；以及供应单元，该供应单元用于将水供应到过滤单元。液压回路使液压泵与分配装置的供应单元流体连接，并且液压回路包括将处于压力下的热水供应到供应单元的供应管。咖啡机还包括用于控制分配压力的系统，该系统包括：控制单元；压力传感器，该压力传感器沿着液压回路布置并且便于生成表示所检测的压力的控制信号，该压力传感器电子地连接至控制单元以检测分配压力；以及液压变流阀，该液压变流阀沿着液压回路布置并且便于将可变量的水供应至至少一个分配装置，变流阀通过由控制单元电子地控制的电子驱动器致动以便根据所检测的分配压力值来调节出水的流速。

将咖啡饮料作为“打包咖啡(coffe-to-go)”产品装入一次性杯子中也非常流行。市场对于使用一次性杯子引起污染越来越敏感，而且消费者要求使用可回收利用或可生物降解的杯子，例如，pla(聚乳酸)杯子系统。pla是基于玉米合成的高分子化合物，并且是可完全生物降解的。由pla制成的杯子可通过热成形来生产。然而使用此类杯子作为用于热咖啡的容器仍会出现问题，这是因为内容物的最大许可温度是50℃。在温度高于50℃时，pla杯子会融化。因此，现期望可装入pla杯子的在咖啡机中制作中的咖啡饮料。因此，本发明的一个目的是制作可装入pla杯子中的咖啡饮料。本发明另一个目的是制作当装入由可回收利用或可生物降解材料制成的杯子中时温度为50℃或更低的咖啡饮料。

技术实现要素：

在一些国家，提供达到饮用水质量的水也是个问题。本发明的另一目的是提供一种饮料机以及用缺乏饮用水质量的不可饮用(非饮用)水制作无菌咖啡饮料的方法。

在本发明的另一方面，提供了一种用于制作咖啡饮料的咖啡机，其中，该机器能制作具有不同温度的不同类型的饮料，例如，热咖啡、温咖啡或冷咖啡。

上述涉及的目的通过以下的用于制作咖啡饮料的咖啡机和用于在咖啡机中制作咖啡饮料的方法得以解决。

根据本发明的咖啡机包括：泵，用于供应加压水；加热器，用于将由泵供应的水加热到预定加热温度；冲泡室，可填充有咖啡粉(研磨咖啡)；管路，与泵、加热器和冲泡室流体连接以用于将加压水引导到冲泡室中，其中，管路包括在泵与加热器之间的第一供给管和在加热器与冲泡室之间的第二供给管，并且第二供给管至少包括第一阀；以及分配装置，用于分配通过用由泵供应的水冲泡咖啡粉而在冲泡室中制成的咖啡饮料。为了使具有不同温度的水供给到冲泡室中，在第二供给管中且在第一阀的下游设置有冷却器，以用于将由加热器加热的水冷却到低于加热温度的期望温度。

根据本发明的饮料机能用热水或冷水或具有热与冷之间任意期望温度的水冲泡咖啡粉。特别地，能用温度在85℃至110℃之间的热水或用温度在室温(例如，20℃左右)范围内的冷水或用在室温与水沸腾温度之间任意期望温度的水冲泡咖啡粉。优选地，由泵供应的天然水在加热器中被加热至高于60℃的温度，以确保通过加热杀死存于所供应的水中的细菌和病毒。这样也能够用缺乏饮用水质量的不可饮用(非饮用)水供给饮料机，而由于通过将水加热到足以杀死细菌和病毒的高温来对所冲泡的饮料进行杀菌，所以不会给所冲泡的饮料的消费者带来任何健康风险。

优选地，冷却器至少将所加热的水冷却至足够低的温度，以确保所制作的饮料的产品温度最大为50℃，以便能在不使杯子材料融化的情况下将饮料倒入pla杯中。总之，冷却器冷却所加热的水而不只是周围环境热传递会在从加热器至冲泡室的过程中冷却所加热的水。

优选地，设置在第二供给管中的第一阀为转换阀(定向控制阀)，尤其是电磁阀。

在根据本发明的饮料机的第一实施例中，冷却器是混合器，该混合器将流出加热器的所加热的水与由第一供给管供应的冷水混合。

在第一实施例中，饮料机的管路优选地包括连接第一供给管和第二供给管的连接管，并且混合器包括设置在连接管中的第二阀。因此，在此第一实施例中，当第二阀打开时，由第一供给管供应的冷水能通过连接管供给到第二供给管中，以用于与流出加热器的所加热的水混合。通过将在加热器中加热的水与由第一供给管供应的冷水混合，供给到冲泡室中的水具有中间温度，该中间温度为加热温度和由第一供给管供应的冷水的温度的平均值。

在第一实施例中，第二阀可以是转换阀(定向控制阀)，尤其是电磁阀，或者第二阀是变流阀，尤其是比例阀。当第二阀是比例阀时，可通过精细调节从第一供给管经由第二阀流入第二供给管中的冷水的量来选择供给到冲泡室中的混合水的温度。

在根据本发明的饮料机的第二实施例中，冷却器是换热器，该换热器热耦接第一供给管和第二供给管，以用于冷却由第二供给管供给到冲泡室的所加热的水。由于供给到冲泡室中的水通过加热到高于60℃的温度而杀菌，并且具有低于60℃的温度的冷水不会与冲泡室接触，所以该实施例能用缺乏饮用水质量的水供应饮料机。

在第二实施例中，饮料机优选地包括旁通管，旁通管绕过换热器，以将流出加热器的所加热的水直接供给到冲泡室中。这样能够在不冷却热水的情况下用热水供给冲泡室，尤其是用温度在85℃至110℃的范围的热水，其最适于萃取咖啡粉的最大味道。

在第二实施例中，为了将在加热器中加热的热水直接供给到冲泡室中，可将三通阀形式的第二阀设置在第二供给管中且在第一阀的下游。优选地，第二阀为比例阀。第二阀的输入侧通过第二供给管与加热器连接，并且第二阀的第一输出侧连接至换热器，并且第二阀的第二输出侧连接至绕过换热器的旁通管。这能够将在加热器中加热的至少一部分热水在不冷却的情况下通过第二阀的第一输出侧直接引导到冲泡室中。在加热器中加热的剩余热水可通过第二阀的第二输出侧引导到换热器中，在换热器中水通过与由第一供给管供应到换热器的冷水进行热传递而被冷却。当第二阀为比例阀时，可通过调节流过第二阀的第一输出侧的水来选择直接进入冲泡室的水量。

在本发明的两个实施例中，压力传感器可设置在第一供给管中且在泵的下游，以便测量由泵供应到第一供给管中的水的压力。

此外，在本发明的两个实施例中，优选地，至少一个温度传感器设置在第二供给管中，以便测量供入冲泡室中的水的温度。第一温度传感器可设置在第二供给管中且直接在加热器的下游，以用于检测流出加热器的水的温度，和/或第二温度传感器优选地设置在第二供给管中且直接在冲泡室的上游，以用于检测供给到冲泡室中的水的温度。

而且在本发明的两个实施例中，分配装置优选地包括出口管以用于将饮料排放到容器中，特别地，容器为pla杯子。为了避免在使用pla杯子时饮料的温度高于50℃，将第三温度传感器设置在出口管中，以用于确定饮料的温度。如果第三传感器感测到饮料温度高于50℃，则该机器的控制系统会停止排放饮料。

在本发明的两个实施例中，优选地，在管路系统中包括绕过冲泡室的旁通管。旁通管将第二供给管与出口管连接，并使流出冲泡室的所冲泡的咖啡与冷水、温水或热水混合并流入出口管，以便改变所制作的咖啡饮料的口感。为了关闭或打开旁通管，转换阀的形式的旁通阀设置在旁通管中。另外，可在旁通管中设置有节流阀。

用于定义用根据本发明的咖啡机制作的咖啡饮料的口感的另一重要参数是在冲泡室中填充的咖啡粉量。因此，为了能够检测咖啡粉量，冲泡室适当地与配比传感器耦接，尤其是与位于冲泡室底部的称量传感器耦接。一旦在冲泡室中填充咖啡粉时达到一预定的咖啡粉量，咖啡机的控制系统将会中断(自动)咖啡粉填充。

在根据本发明的方法中，在饮料机中(自动)执行以下步骤：

将加压水供应到加热器；

在加热器中将所供应的水加热到至少60℃的温度，优选为高于80℃的温度；

用咖啡粉填充冲泡室；

将在加热器中加热的水引导到填充有咖啡粉的冲泡室中以用于冲泡咖啡粉，从而制作咖啡饮料；

通过分配装置分配在冲泡室中制作的咖啡饮料；

其中，由加热器加热的水在被引导到冲泡室之前在冷却器中被冷却。

优选地，水在加热器中被加热到80℃至110℃之间的温度。由加热器加热的水在冷却器中被冷却到使所制作的饮料的温度达到50℃或更低的程度。可通过设置在分配装置中的产品温度传感器来感测所制作的饮料的温度，并且如果该产品温度传感器检测到产品温度高于50℃，则停止咖啡饮料的分配。

附图说明

下文参照附图进一步详细描述本发明的各实施例，其示出：

图1是根据本发明的饮料机的第一实施例的液压回路；

图2是根据本发明的饮料机的第二实施例的液压回路；

图3是根据本发明的饮料机的第一实施例的变体的液压回路；

具体实施方式

图1所示的根据本发明的饮料机的第一实施例使用待供应至饮料机的可饮用水。

图1所示的液压回路包括：冷水入口23，该冷水入口连接到具有第一供给管16和第二供给管17的管路15；泵5，该泵用于供应加压水；加热器4，该加热器用于加热由泵5供应的水；冲泡室1，该冲泡室可填充有咖啡粉；以及分配装置20，该分配装置具有包括出口24的出口管21。第一供给管16的一端经由泵5连接至冷水入口23，并且第一供给管16的另一端连接至加热器4。第二供给管17连接加热器4和冲泡室1。因此，管路15流体连接泵5、加热器4和冲泡室1，以用于将加压水引导到冲泡室1中。第二供给管17包括第一阀6，在图1所示的实施例中第一阀为三通/二通阀。第一阀6为定向控制阀，例如，电磁阀。

管路15还包括连接第一供给管16和第二供给管17的连接管18。第二阀2布置在连接管18中。在图1所示的实施例中，第二阀2是定向控制三通/二通阀。连接管18和第二阀2构成混合器，流出加热器4的所加热的水通过该混合器可与由第一供给管16供应的冷水混合。由于混合水的温度低于在加热器4中加热的热水的温度，所以混合器用作冷却器，其将所加热的水冷却到较低温度。为了冷却在加热器4中加热的水，由第一供给管16供应的冷水通过打开的第二阀2供给到第二供给管17中，以用于与流出加热器4的所加热的水混合。

第一温度传感器14布置在第二供给管17中且直接在加热器4的下游，以用于检测流出加热器4的水的温度。第二温度传感器10布置在第二供给管17中且直接在冲泡室1的上游，以用于检测供给到冲泡室1中的水的温度。冲泡室1与配比传感器9耦接，该配比传感器确定在冲泡室1中填充的咖啡粉的量。第三温度传感器11布置在出口管21中，以用于确定饮料的温度。

旁通管22绕过冲泡室1并将第二供给管17与出口管21连接。节流阀7和旁通阀8布置在旁通管22中。

图1所示的饮料机由控制系统电子地控制，该控制系统被编程为以如下方式控制饮料机：

控制系统驱动该泵5的速度以便产生可调水压，其可以结合水压来被调节。温度/压力图表与所制作的饮料的期望味道有关。泵5在预定压力下将冷水从冷水入口23输送到第一供给管16中。然后，冷水行进到加热器4中。在加热器4中，冷水将被加热到程控加热温度(对应于冲泡咖啡饮料所需的标准，其优选在85℃到110℃之间)。第一温度传感器14检测水的加热温度，并且控制系统控制加热器4的功率，以将在加热器4中加热的水的温度保持到预定温度值。

在加热器4下游的第一阀6当打开时允许所加热的水流入冲泡室1并在冲泡室中流经咖啡粉，并由此冲泡咖啡粉。所冲泡的咖啡流出冲泡室1并流入分配装置20的出口管21。然后，分配装置20将所冲泡的咖啡饮料排放到立在分配装置20的出口24下方的杯子12中。

在该第一操作模式下，饮料机制作热咖啡饮料。在此，第二温度传感器10检测流入冲泡室1并流入咖啡粉的水的温度并将此信息传输至控制系统，其还使用第一温度传感器14监测在加热器4内部或直接在加热器下游的水温。最后，控制系统将校正加热器4内部的基准加热温度，以便维持用于冲泡咖啡的程控水温。

在第二操作模式下，饮料机制作冷咖啡饮料。在该第二操作模式下，第二阀2被打开，并且在不对水进行加热的情况下将由第一供给管16和泵5供应的冷水直接引导到冲泡室中并使其流经咖啡粉。

在第三操作模式下，饮料机制作温咖啡饮料。在该第三操作模式下，依次打开和关闭第一阀6和第二阀2，以便使冷水和热水混合。因此，取决于第一阀6和第二阀2的开/关周期，可以实现由泵5供应的冷水的温度与由加热器4供应的所加热的水的温度之间的预定水温。

在每种操作模式下，所冲泡的饮料被倒入杯子12中。通过打开旁通阀8，可将补充的热清水、冷清水或温清水倒入杯子12中，以便改变所制作的饮料的口感。第三温度传感器11测量倒入杯子12中的所制作的饮料的温度。第三温度传感器11的温度信息由控制系统处理并且取决于口感定义，流出旁通管22的水量可通过节流阀7调节。在任何情况下，当杯子12是pla杯子时，当第三温度传感器11测量出所制作的饮料的温度高于50℃时，控制系统停止通过分配装置20排放饮料。

图2所示的根据本发明的饮料机的第二实施例可使用可饮用水或未达到可饮用水质量的水。

图2所示的饮料机第二实施例的液压回路也包括：冷水入口23，该冷水入口连接到具有第一供给管16和第二供给管17的管路15；泵5，该泵用于供应加压水；加热器4，该加热器用于加热由泵5供应的水；冲泡室1；以及分配装置20，该分配装置具有包括出口24的出口管21。如图1所示的实施例中，管路15流体连接泵5、加热器4和冲泡室1，以用于将加压水引导到冲泡室1中，其中，第二供给管17包括第一阀6，该第一阀为三通/二通定向控制阀。温度传感器10、14和11、压力传感器13和配比传感器9都与图1的第一实施例中相同。

在根据图2所示的第二实施例中，用于冷却在加热器4加热的水的冷却器是换热器3，其热耦接第一供给管16和第二供给管17。因此，换热器3的主侧与第一供给管16连接，并且换热器3的次侧与第二供给管17连接。在第二供给管17中，第二阀2设置在换热器3的上游且在第一阀6的下游。第二阀2为三通/二通阀并且也可为定向控制阀或比例阀。

如图1的实施例中，包括节流阀7和旁通阀8的旁通管22连接第二供给管17和出口管21并且绕过冲泡室1。

另一旁通管24设置在第二实施例的回路中，以用于将第二阀2的出口与绕过热交换器3的第二供给管17连接。当另一旁通管24由第二阀2打开时，利用另一旁通管24，流出加热器4的水在不冷却所加热的水的情况下可直接供给到冲泡室1中。

图2所示的饮料机由控制系统电子地控制，该控制系统被编程为以如下方式控制饮料机：

冷水入口23提供冷水，在此情况下，冷水可以是不可饮用(非饮用)水。控制系统驱动泵5的速度以便产生可调水压。温度/压力图表与所制作的饮料的期望味道有关。泵5在预定压力下将冷水从冷水入口23输送到第一供给管16中和换热器3的主侧。在换热器3的下游，冷水流入加热器4内部。在加热器4中，水将被加热到程控加热温度，其至少为60℃并且优选在85℃至110℃之间的温度(对应于冲泡咖啡饮料所需的标准)。第一温度传感器14检测水的加热温度，并且控制系统控制加热器4的功率，以将在加热器4中加热的水的温度保持到预定温度值。通过将加热器中的水加热到高于60℃的温度，杀死存在于(不可饮用)水中的病毒和细菌。然后，如下所述，取决于消费者的选择，所加热的且被杀菌的水可用于冲泡热饮料、冷饮料或温饮料。

在加热器4下游的第一阀6在打开时和第二阀2允许所加热的水直接流入冲泡室1并流经咖啡粉以用于冲泡咖啡粉。在第一操作模式下，通过将流出加热器4的所加热的水由第二阀2引导到绕过换热器3的旁通管24，制作热咖啡饮料。热水在不被冷却的情况下从旁通管24直接流入冲泡室1。

如在第一实施例中，第二温度传感器10检测流入咖啡粉的水的温度，并将此信息传输至控制系统，该控制系统也使用第一温度传感器14监测加热器4内部的水温。控制系统控制加热器4的功率，以便维持程控加热温度。

在第二操作模式下，第二阀2将来自加热器4的所加热的水引导到换热器3的次侧。在换热器3中，流出加热器4的热水通过与由第一供给管16供应的且流经换热器3主侧的冷水进行热传递而被冷却。所加热的水在换热器3中被冷却到20℃至60℃的范围内的温度，优选为低于50℃。在换热器3的下游，冷却水被引导到冲泡室1中以制作冷咖啡饮料，该冷咖啡饮料在出口24处的产品温度在任何情况下都低于50℃。最后，将冲泡的饮料倒入杯子12中，该杯子进而可以为pla杯子。

如在第一实施例中，当旁通阀8打开时，补充的热清水或温清水可通过旁通管22被倒入杯子12中。可以通过节流阀7来选择通过旁通管22倒入杯子12中的清水量。当第二阀2将热水直接引导到旁通管24中并从此处引导到旁通管22中时，由于绕过了换热器3，所以热水未被冷却。在这种情况下，除了流出冲泡室1和出口管21的咖啡外，热水被倒入杯子中。当第二阀2将热水引导到换热器3中并从换热器3的下游引导到旁通管22中时，热水在换热器3中被冷却并随着温水流入杯子12中。而且，在此第二操作模式下，第三温度传感器11测量倒入杯子12中的饮料的温度，以确保产品温度将不会超过50℃。

除第二阀2外，图3所示的根据本发明的饮料机的第三实施例等同于第一实施例，在第三实施例中，该第二阀为变流阀，尤其为比例阀。使用变流阀具有的优点在于可以精细调节混合水的混合温度。第三实施例中的变流阀2能调节经由第二阀2从第一供给管16流入第二供给管17的冷水量。因此，可以将混合的热水和冷水的混合温度调节到所需的温度值。