用于制备具有低颗粒含量的压力萃取咖啡的咖啡机、用于该目的的方法和咖啡机的用途与流程

用于制备压力萃取咖啡特制品(例如，浓缩咖啡或卡布奇诺)的咖啡机通常使用在压力下(约4-16巴(bar))渗滤咖啡饮料的渗滤系统。为此目的，使用可自动清洁的渗滤筛，并且在操作期间通过沉积咖啡豆的成分(例如，磨碎的咖啡豆和咖啡油的不溶成分)避免渗滤筛的堵塞。渗透筛的堵塞通常是由于相对较大的筛开口(即宽网眼的筛孔)产生的。对于特定的咖啡特制品，例如，浓缩咖啡和卡布奇诺，甚至需要通过相对粗的筛孔的颗粒。这是这些咖啡特制品的特有风味的原因。

此外，在这些咖啡特制品的压力渗滤期间，通过渗滤筛处的压力降低产生所称为的“咖啡油脂(crema)”，该咖啡油脂主要由乳化咖啡油组成，但也包括颗粒和部分膨胀的co2。这些咖啡特制品同样需要“咖啡油脂”，因为其分别有助于视觉方面和风味。

相反，标准的过滤咖啡几乎没有颗粒，也没有“咖啡油脂”。其原因是标准的过滤咖啡通常在没有施加压力的情况下渗滤，即渗滤压力通常简单地对应于过滤器底座上方的水柱的静水压力。至少在标准的过滤咖啡的生产期间，不会产生像浓缩咖啡生产期间的萃取压力(约4-16巴)。其结果是标准的过滤咖啡的生产与长渗滤时间相关联。另外，在其产生时，由于使用了明显更细的(即更窄网眼的)筛(孔径在1至50μm的范围内)，所以这些筛的筛基通常具有相当大的表面积。这防止了萃取时间不必要延长。通常，这里使用的筛是由纸和/或金属制成的。

现有技术中需要一种能够制备具有低含量的分散颗粒的压力萃取咖啡的装置。如果在一个装置中可以制备压力萃取咖啡特制品(例如，浓缩咖啡)和标准的过滤咖啡，这会更加理想。

wo2005/107540公开了一种具有两个单独的渗滤单元的咖啡机。两个渗滤单元中的一个负责制备普通的压力萃取咖啡，另一个渗滤单元用于制备标准的过滤咖啡。

us2003/0145736a1公开了一种具有两个导水回路的咖啡机。两个回路中的一个用于在高压时渗滤咖啡，两个回路中的另一个用于在低压时供应热水或冷水。

现有技术的解决方案的缺点在于，制备不同类型的咖啡饮料需要两个单独的渗滤系统和分配点，这意味着更大的生产复杂性、高生产成本和更大的维护复杂性，或者在于，标准咖啡的提供与努力和时间上的高支出相关联。

从此处开始，本发明的目的是提供一种解决现有技术问题的装置。

该目的通过根据权利要求1的用于制备具有低颗粒含量的压力萃取咖啡的咖啡机、根据权利要求15的方法和根据权利要求16的用途来实现。从属权利要求揭示了有利的开发。

根据本发明，提供了一种用于制备具有低颗粒含量的压力萃取咖啡的咖啡机，包括

a)用于在压力下用液体萃取咖啡的渗滤单元，所述渗滤单元包括渗滤筛；

b)用于分配咖啡的流出口，所述流出口设置在所述渗滤单元的下游；

其特征在于，所述咖啡机包括用于降低咖啡颗粒含量的过滤元件，所述过滤元件设置在所述渗滤筛的下游，并且与所述渗滤筛和所述流出口流体连接。

由于过滤元件设置在渗滤筛的下游，所以过滤过程在压力下的渗滤过程之后进行。后者从压力下萃取的咖啡中抽出最精细的成分，即位于压力萃取咖啡中的悬浮颗粒(沉淀物)和乳化咖啡油。通过过滤掉咖啡油或通过过滤过程本身，任何可能产生的“咖啡油脂”被过滤掉或被破坏。通过过滤元件过滤压力萃取咖啡，咖啡饮料因此获得不同的风味以及由于缺乏超细的分散成分以及“咖啡油脂”获得显著不同的视觉方面。因此，根据本发明的咖啡机的关键优点是在没有第二渗滤单元的情况下，可以以简单且快速的方式制备不同的咖啡产品。

在优选的实施例中，滤波元件具有比渗滤筛的最大孔径小的特定的最大孔径。渗滤筛可以具有大于80μm的最大孔径，优选地，大于100μm。

优选地，咖啡机的渗滤单元适合于在4至16巴的压力时用液体萃取咖啡。

咖啡机的特征在于，所述过滤元件优选地可逆设置，

i)在所述渗滤单元中，优选地在所述渗滤单元中的所述渗滤筛附近，可选地与所述渗滤筛接触；或者

ii)在所述渗滤单元和所述流出口之间；或者

iii)在所述流出口处；或者

iv)在所述流出口内；

所述过滤元件可选地设置在所述咖啡机的壳体内，优选地在所述咖啡机的待打开的操作隔板之后。在优选的实施例中，过滤元件不与渗滤筛接触，可选地不与渗滤筛接触且不与渗滤单元接触。在这种情况下，过滤元件是咖啡机的与渗滤单元和/或渗滤筛分离的单独组件。这具有以下效果：过滤元件可以更容易地从咖啡机中移除并且可以更容易地插入到咖啡机中。因此，实现了过滤元件更简单的可更换性，并且实现了咖啡机的简化处理。

过滤元件可以

i)包括流体管，所述流体管下游与所述渗滤单元连接；和/或

ii)包括流体管，所述流体管下游与所述流出口连接，可选地经由所述渗滤单元和所述流出口之间的流体管；和/或

iii)包括所述流出口或包括至少一个另外的流出口。

过滤元件可以

i)包括至少一个过滤器，所述过滤器具有80μm的最大孔径，并且优选地，具有0.1mm至10mm的厚度；和/或

ii)包括至少一个精细过滤器，优选地，所述精细过滤器具有25μm的最大孔径，并且特别优选地，具有0.1mm至10mm的厚度；和/或

iii)包括至少一个超细过滤器，优选地，所述超细过滤器具有10μm的最大孔径，并且特别优选地，具有0.1mm至10mm的厚度；

或可以由其组成，所述过滤元件优选地包括至少一个过滤器、至少一个精细过滤器和至少一个超细过滤器或由其组成，并且特别优选地，所述至少一个精细过滤器设置在所述过滤器的下游，并且所述至少一个超细过滤器设置在所述精细过滤器的下游。优选的是，精细过滤器的最大孔径(网眼尺寸)小于过滤器，并且超细过滤器的最大孔径小于精细过滤器。用精细过滤器和/或超细过滤器配备过滤元件具有以下优点：较小的颗粒可以分阶段地从咖啡中分离。此外，与仅使用一个过滤器、精细过滤器或超细过滤器相比，利用所得到的过滤元件的多层布置可以实现过滤元件显著更高的容量。因此，最佳地利用了可用的筛表面积。

元件(例如过滤元件或过滤器、精细过滤器和超细过滤器以及渗滤筛)的最大孔径可以通过使颗粒流过该元件的已知尺寸分布的颗粒的分散件以简单的方式确定，随后，经由显微观察方法确定在分散件的入口侧和/或在分散件的出口侧的颗粒的尺寸分布。

过滤元件，优选为过滤元件的至少一个过滤器、精细过滤器和/或超细过滤器，可以包括

i)纸；和/或

ii)塑料材料；和/或

iii)金属；

或由其组成。

塑料材料或金属的过滤器的优点是它们在机械上更耐用，因此，相对于纸质过滤器能够实现更长的维护间隔。然而，纸质过滤器的优点是它们可以更便宜地获得，因此，可以更便宜地供应咖啡机。

所述过滤元件，优选为所述过滤元件的至少一个过滤器、精细过滤器和/或超细过滤器，基本上可以构造为线性或对角圆柱体的形式，其优选地具有底座，所述底座选自由圆形底座、半圆形底座、月牙形底座、椭圆形底座和具有至少两个角的底座所组成的组合。

所述过滤元件，优选为所述过滤元件的至少一个过滤器、精细过滤器和/或超细过滤器，可以随着流体经受，优选为水溶液，特别优选为咖啡，

i)径向流动，优选地随着在朝向圆柱体的轴线的方向上径向地向上游流动的流体而经受流动，和/或随着在远离圆柱体的轴线的方向上径向地向下游流动的流体而经受流动；和/或

ii)轴向流动，优选地随着在沿圆柱体的轴线的方向上从所述过滤元件的上侧到所述过滤元件的下侧向上游流动的流体而经受流动，和/或随着在沿圆柱体的轴线的方向上从所述过滤元件的下侧到所述过滤元件的上侧向下游流动的流体而经受流动。

径向流动的优点是过滤元件具有比轴向流动小的最大空间延伸，具有特定的筛表面积。因此，如果插入的筛的网眼的狭窄度在流动方向上增加，即流体例如首先流过过滤器(圆柱体的外壳)，然后流过精细过滤器(圆柱体的中心壳)，随后流过超细过滤器(圆柱体的内壳)，这是有利的。这里的径向流动的优点是：比轴向流动更经济且更具生态性，具有相当的过滤质量，因为超细过滤器的表面积小于精细过滤器的表面积，并且精细过滤器的表面积小于过滤器的表面积。

所述渗滤单元可以包括流体管，所述流体管下游与所述流出口连接，并且表示从所述渗滤单元到所述流出口的绕过所述过滤元件的流体连接。

所述咖啡机可以包括所述过滤元件上游的旁通阀，一方面，所述旁通阀适合于在从所述渗滤单元经由所述过滤元件到所述流出口的流体连接和从所述渗滤单元绕过所述过滤元件向所述流出口的流体连接之间切换，另一方面，所述旁通阀特别优选地与控制单元连接，所述控制单元适合于根据所述咖啡机的用户的输入切换所述旁通阀。

所述咖啡机可以包括至少一个流体管，优选为液体管和/或气体管，特别优选为气体管，所述至少一个流体管

i)与所述过滤元件连接；和/或

ii)与设置在所述过滤元件上游的流体管连接；和/或

iii)与设置在所述过滤元件下游的流体管连接；

所述至少一个流体管优选地包括阀，特别优选为冲洗阀，并且特别优选地与所述流出口连接。该至少一个流体管(特别是气体管)的优点是在分配第一咖啡之后，仍然位于咖啡机的流体管中或过滤元件中的咖啡剩余量可输送至流出口，并输送入咖啡机的收集壳中。一个优点是，关于在随后时间对第一咖啡进行补偿的第二咖啡具有高质量的新鲜度和温度。

而且，所述咖啡机可以包括至少一个用于所述过滤元件的安装件，所述安装件优选地构造为使得其经由可逆连接将所述过滤元件固定到所述咖啡机，优选地经由螺旋封闭件、挡板封闭件和/或卡口封闭件。

咖啡机可以

i)包括至少一个传感器，所述至少一个传感器适合于检测所述过滤元件的功能容量，所述至少一个传感器优选地接触所述过滤元件或设置在所述过滤元件上游的流体管中，并且特别优选地选自由压力传感器、流量传感器及其混合体所组成的组合；和/或

ii)包括至少一个阀，优选为减压阀，所述阀优选地适合于在高于特定最大压力的压力时建立从所述渗滤单元绕过所述过滤元件到所述流出口的流体连接，所述阀特别优选地设置在与所述过滤元件平行连接的流体管中。

所述至少一个传感器可以向控制单元发送关于过滤元件是否插入或者过滤元件的安装件是否处于关闭状态(例如，液体不可渗透的状态)的信号。万一过滤元件阻塞，至少一个阀代表安全机制。在过滤元件阻塞的情况下，没有该阀的咖啡机将不再能够经由“过滤咖啡”管分配咖啡。由于存在该阀，至少也可以通过咖啡机经由该管分配标准的压力渗滤咖啡(例如，浓缩咖啡)。

所述咖啡机可以包括用于加热所述过滤元件的至少一个单元，优选为至少一个电加热单元，特别优选为至少一个加热导线和/或可以应用流体的至少一个加热管，特别地为用于水和/或气体的加热管。过滤元件具有从渗滤饮料中获取温度的比热容。用于加热过滤元件的单元的优点是，通过经由过滤元件，由渗滤单元压力下产生的咖啡排出尽可能少的热量。因此，可以提高相对于其温度的咖啡机分配的饮料的质量。

而且，所述咖啡机可以包括在所述过滤元件和所述流出口之间的至少一个流体管，所述流体管可连接或与流体源连接，优选地与热水源和/或冷水源连接。

而且，根据本发明，提供了一种用于制备具有低颗粒含量的压力萃取咖啡的方法，包括以下步骤：

a)在压力下用液体萃取咖啡，使用渗滤筛萃取；以及

b)引导萃取的咖啡通过用于降低咖啡颗粒含量的过滤元件。

在优选的实施例中，使用过滤元件，该元件具有比渗滤筛的最大孔径小的特定的最大孔径。

因此，在压力下用液体萃取咖啡可以在咖啡机的渗滤单元中进行，该液体优选为与水有关。

通过萃取咖啡产生的在渗滤筛处降低的压力可以在4至16巴，优选为6至14巴，特别优选为8至12巴的范围内。

通过引导萃取的咖啡通过过滤元件产生的在过滤元件处降低的压力可以是最多3巴，优选为至多2巴，特别优选为至多1巴，特别是最多0.5巴。

过滤元件可以与渗滤单元和流出口流体连接，并且可以设置在渗滤单元的下游和流出口的上游。

在引导萃取的咖啡通过过滤元件之后，经过滤的咖啡可以被引导向用于分配咖啡的流出口，流出口经由至少一个流体管与渗滤单元流体连接，并且设置在渗滤单元的下游。

在该方法的优选实施例中，该方法利用根据本发明的装置实现。因此，与根据本发明的装置有关的所有特征也可以是根据本发明的方法的特征。

最后，提出了一种根据本发明的咖啡机的用途，用于制备具有低颗粒含量的压力萃取咖啡。

根据本发明的主题旨在参考随后的附图更详细地解释，而不希望将所述主题限制于此处表示的特定实施例。

附图标记表

1：过滤器(孔径≤80μm)；

2：精细过滤器(孔径≤25μm)；

3：超细过滤器(孔径≤10μm)；

4：从位于上游的渗滤单元的流体流动方向；

5：向位于上游的流出口的流体流动方向；

6：通过过滤器(和精细过滤器和超细过滤器)的流体流动方向；

7：在过滤元件的非弹性壁上的压力传感器(位置开关)；

8：过滤元件中的密封元件；

9：过滤元件的壁；

10：电压源；

11：与过滤元件平行流体连接的减压阀；

12：电加热元件(例如，ptc元件)；

13：过滤元件；

14：用于萃取咖啡的渗滤单元；

15：用于分配咖啡的流出口；

16：通流量计；

17：水流入口；

18，18'：压力传感器或压力开关；

19，19'：隔板；

20，20'：压缩空气供应(经由空气泵)；

21：旁通阀；

22：反冲洗期间的流体流动；

23：咖啡机的方向收集壳；

24，24'：阀；

25：过滤元件的流体管，该流体管上游与渗滤单元流体连接；

26：过滤元件的流体管，该流体管下游与流出口流体连接；

27：渗滤单元和流出口之间的流体管，该流体管上游与过滤元件流体连接；

28：用于分配咖啡的作为过滤元件的一部分的流出口；

29：渗滤单元和流出口之间的流体管，该流体管代表从渗滤单元到流出口的绕过过滤元件流体连接；

30：冲洗阀；

31：用于接收咖啡的杯子；

32：分布筛；

33：渗滤单元的用于接收磨碎的咖啡的渗滤室；

34：渗滤单元；

35：渗滤单元中的密封元件；

36：在渗滤单元中的渗滤筛；

37：用于咖啡的分流，即咖啡越过过滤元件流动。

图1示出了在根据本发明的装置和根据本发明的方法中插入的过滤元件的斜上方(图1a)和内部的侧面(图1b)的示意图。所示的变型具有均构造为圆柱体的形式的过滤器1、精细过滤器2和超细过滤器3。来自渗滤单元上游的流体在方向4和过滤器1的方向上流动，过滤器1形成外圆柱体。随后，流体在圆柱体的轴线方向上径向流动，按顺序流经过滤器1、精细过滤器2和超细过滤器3，然后，在方向5上向下游流动，流出过滤元件的出口。

图2示出了根据本发明的过滤元件13的示意性侧视图。在图2a中，示出了流入过滤元件的流体流动方向4和流出过滤元件的流体流动方向5。位于过滤元件13中的流体在方向6上径向地穿过过滤器1和位于过滤元件中的可能的另外的过滤器(精细过滤器和/或超细过滤器)，到达由过滤器或多个过滤器形成的圆柱体的轴线。密封元件8确保没有流体(例如，咖啡)流越过过滤器1，并且整个流体必须穿过过滤器1。过滤元件13的壁9接触咖啡机的位置开关7，并向咖啡机发出过滤元件13被正确插入的信号。在图2b中，另外示出了减压阀13，该阀位于过滤元件的流体流入口和流出口之间，并且在过滤元件13中的临界最大压力的情况下打开，以进一步能够经由这些流体管抽出(压力萃取)咖啡。而且，在图2b中示出了电加热元件12，该加热元件与电压源10连接并且可以将过滤元件13加热到期望的温度。

图3示出了根据本发明的过滤元件13在渗滤单元34中的可能布置的示意性侧视图。流体(例如，热水)来自水流入口17并流入渗滤单元34。在渗滤单元34，热水首先撞击分布筛32并随后进入包含磨碎的咖啡(未示出)的渗滤室33。通过向热水施加压力(例如，4至16巴)，热水穿过被压在渗滤筛36上的磨碎的咖啡并保留在渗滤筛36。渗滤单元34中的密封元件35确保没有施以压力的水越过渗滤筛36离开渗滤单元34。热水溶解并分散来自磨碎的咖啡的物质，分散在水中的物料的最大尺寸取决于渗滤筛36的最大孔径。作为标准，渗滤筛36的最大孔径约为100μm。在渗滤筛上萃取的具有高颗粒含量的咖啡现撞击在具有小于渗滤筛35的最大孔径的最大孔径的过滤元件1上。在穿过过滤元件1之后，咖啡因此具有较低的颗粒含量，所含颗粒的最大颗粒尺寸由过滤元件1的最大孔径确定。经由流体管27，较低颗粒的咖啡最终输送到流出口，并且可以从流出口分配到杯子或储存容器中。减压阀11可以位于与过滤元件1平行流体连接的位置。减压阀11在过滤元件1前面处于临界高压的情况下打开，并允许在渗滤筛35处萃取的咖啡分流。换句话说，在过滤元件1阻塞的情况下，在渗滤筛35上萃取的咖啡(标准的压力萃取咖啡)可以越过过滤元件1经由流体管27在流出口方向上流动。这确保了即使在过滤元件1阻塞的情况下，也可以抽出(标准的压力萃取)咖啡。

图4示意性地示出了根据本发明的咖啡机的回路图。通流计16确保仅特定的规定量的流体(例如，水)进入装置的水流入口17。在用于萃取咖啡的渗滤单元14的上游，设置了用于测量渗滤压力的压力传感器18(或压力开关)。在该实施例中，隔板19设置在渗滤单元的下游，萃取的咖啡流过该隔板。而且，咖啡机可以具有可由咖啡机的用户操作的控制单元。控制单元可以致动旁通阀21以影响萃取的咖啡的流动方向(例如，沿着咖啡机的不同的流体管)。旁通阀21当然也可以手动致动。如果仅需要标准的压力萃取咖啡(例如，浓缩咖啡)，则在此切换旁通阀21，使得萃取的咖啡经由隔板19'和流体管29，27流到流出口15，在流出口15，最终分配标准的压力萃取(富含颗粒的)咖啡(到杯子31中)。然而，如果需要具有低颗粒含量的压力萃取咖啡，即与标准的过滤咖啡类似的咖啡，则切换旁通阀，使得萃取的咖啡经由流体管25并通过冲洗阀30流到过滤元件13，最后经由流体管26流到流出口15，在流出口15，最终分配低颗粒的咖啡(到杯子31中)。因此，悬浮颗粒和乳化颗粒(例如，咖啡油滴)由过滤元件13从渗滤单元14中萃取的咖啡中抽出。在过滤元件13的上游，设置了压力传感器18'(或压力开关)，其监测过滤元件13前面的压力，并且可能打开过滤元件13上的减压阀，以将咖啡越过过滤元件13经由流体管26在流出口方向15上传送。沿着萃取的咖啡的输送路径，设置了压缩空气供应线20，20'(经由空气泵)，以传送位于流体管25，26，27，29中的残留咖啡，特别地，在进一步抽出咖啡之前，将残留咖啡传送出流体线进入咖啡机的收集壳中。如果过滤元件13在咖啡机的运行期间阻塞，则存在以下可能性：允许流体(例如，水)从流体源经由阀24'的打开在相反方向22(向上游)上经过元件13，在咖啡机的收集壳的方向23上流动，从而实现过滤元件13的反冲洗和清洁。

图5示意性地示出了根据本发明的咖啡机的变型的回路图。该咖啡机的结构基本上对应于图4所示的结构。图4的附图标记相应地适用于图5。这里所示的装置相对于图4的装置的一个不同之处是，过滤元件13设置在用于分配咖啡的流出口15的区域中，或者与后者可逆连接。这方面，过滤元件13也不需要朝向流出口15的流体管，而本身可以具有用于分配咖啡的流出口28。由于流出口15位于咖啡机的外部区域，所以过滤元件13在这种情况下也设置在咖啡机的外部区域。因此，这种布置的优点是确保了过滤元件13的简单且快速的可更换性。